最全的塑料资料（DOC51页）

塑料的性能及应用工程塑料(Engineeringplastics)是二十世纪50年代以后，随着电子电器、汽车、航天、通讯及国防工业等高技术产业的发展，在以泛用塑料为基础之下，崛起的新类型的高分子材料。工程塑料一般而言是指【在较宽的温度范围和较长期的使用时间，能够保持优良性能，并能承受机械应力做为结构材料使用的一种塑料】。因此，工程塑料不仅可以代替金属作为结构性的材料，随着高科技产业的发展，工程塑料的发展将成为未来不可缺少的高分子材料。工程塑料的分类工程塑料的分类如同其它的高分子材料一样，有很多种方法，例如耐热特性、化学组成、结晶特性、应用领域或是特殊用途；但是最常用的是以耐热性作为分类，简单叙述如下:l依耐热性分类，一般以长期使用温度(以美国UL相对温度指数(RTI)表示):nRTI在100℃～150℃以上，称为泛用工程塑料。nRTI在150℃以上称为高性能工程塑料或称超级工程塑料。另外也有人以热变形温度(HDT)来分类。l依化学组成分类，工程塑料可以分类为n聚酰胺类(俗称尼龙):为目前使用数量最多、种类最多的工程塑料材料。常用的尼龙材料有—尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙11、尼龙12、尼龙6T、尼龙9T、尼龙610等超过二十几种尼龙。n聚酯类:聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、液晶聚合物(LCP)、聚苯酯(PHB)、聚芳酯(PAR)。n聚醚类:聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。n芳香族杂环聚合物:聚酰亚胺(PI)、聚醚亚胺(PEI)、聚苯骈咪唑(PBI)等。n含氟聚合物:聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等。l就聚合物的型态，工程塑料可分为半结晶性(semi-crystalline)和非结晶或称无定型(Amorphous)两大类。n半结晶型:聚酰胺(PA,Nylon)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯酯(PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、氟树脂、对称性聚苯乙烯(sPS)等n非晶性:聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)、聚砜类(PSU)、聚芳酯(PAR)最后以下面三角形的图说明，泛用塑料、泛用工程塑料与高性能工程塑料的分类。泛用工程塑料个论PA-(Polyamide聚酰胺)尼龙(Nylon)—尼龙是最早发展而且是数量最多的工程塑料材料，常常有人会问为什么要称为尼龙呢?最早是追溯到1931年美国杜邦公司卡洛斯发现尼龙材料，在当时为一创世纪的发明，尼龙即为其商品名。正确的说法，尼龙类塑料是表示塑料分子式内具有酰胺基(amidegroup—NHCO—)。尼龙的种类非常多，大致上分为三大类；内酰胺开环聚合、二元胺和二元酸聚缩合反应、与对苯二甲酸聚缩合反应而得。其中以尼龙66和尼龙6为最大量约占92%，尼龙11和尼龙12次之约占6%，其余尼龙类约占2%。但是因为电子业耐热温度的要求越来越高，所以近年来高温尼龙的用料量逐年持续增加。所谓高温尼龙计有尼龙46、聚对苯芳香族尼龙(尼龙6T、尼龙9T、MXD尼龙)等在本章节会叙述说明。以下先介绍最常使用的尼龙6和尼龙66，至于高温尼龙归类为高性能工程塑料，留待高性能工程塑料材料再行介绍:PA66(Polyamide6,6聚酰胺66)为目前用料量最多的尼龙类材料。n特性:Tg:65℃，Tm:255℃。n优点:1.耐磨耗，具自滑性。2.耐酸碱、耐油污、耐腐蚀。3.耐高温(HDT=240℃)4.韧性佳，耐低温。5.抗潜变，机械强度高。6.具自熄性(UL94V-2)。7.电气性质，抗绝缘强度高。8.氧气透过率小。n缺点:1.吸水性高(吸水率为1.3%)，机械强度与电气性质受吸湿影响。2.易氧化，容易变黄。3.耐酸性差。n应用:1.民生用品:纺织、渔具齿轮2.汽机车:水箱盖、滤油网、引擎室内连接器、输油管、拉杆3.电子电气:连接器、卷线轴4.工业用:齿轮、薄膜、电动工具、集线束带PA6(Polyamide6,聚酰胺6)n特性:Tg:50℃，Tm:220℃。黏度范围在102～104poise,是属于比较低的塑料，黏度对剪变速率的依存性较大，非牛顿流体的特性强。结晶度虽然不大，约为35%，但是结晶化速率非常快。n优点:与尼龙66相似，但其耐热度较差，冲击强度较佳。因此较常使用于运动器材。尼龙66较常用于汽机车、电子/电气产业。n缺点:与尼龙66相似，吸水性较高(吸水率约为1.8%)n应用:1.民生用品:纺织、溜冰鞋、网球拍2.汽机车:汽车后视镜外壳。3.电子电气:连接器4.工业用:齿轮、薄膜PC(Polycarbonate聚碳酸酯)聚碳酸酯自60年代发展之后，利用其优异的机械强度、高耐击强度、耐热性与尺寸安定性，首先应用于电子电气、机械和汽车产业。进入70年代利用其高透明度、耐冲击、质轻、阻燃与尺寸安定性，因此适合做为采光板的使用。自1980年代美国GE和德国Bayer公司发展出光盘级PC，从而将PC应用于CD、VCD、DVD等用途，用料量大增，年增率达11%以上，成为泛用工程塑料内成长最快速的原料。n特性:Tg:140℃，因为PC为非结晶性材料，黏度对剪变速率的依存性小，近似牛顿流体的特性，尤其是在低剪变速率范围几乎是牛顿流体；黏度与温度的依存性大，在射出成型对于温度敏感度高，对射出压力的敏感度小。黏度因等级的分子量多寡而定，约为104～105，属于高黏度的塑料材料。n优点:1.耐冲击性高(一般级冲击强度可达70kgcm/cm)。2.透明高(透光率可达89%，仅次于压克力树脂)。3.尺寸安定性佳。4.可制程食品级原料，符合美国FDA标准。5.具自熄性(符合UL94V-2)。6.在环境温度-170℃～130℃的各个物性很安定。7.机械强度高，抗潜变性高。n缺点:1.聚吸湿性，加工干躁要求较高。加工熔融时很易因含水分造成成品内部气泡和银线等缺陷。2.不耐溶剂与油类。3.容易产生残留应变。4.受缺口效应，产品设计非常重要。5.耐摩擦与耐磨耗性差。n应用:1.民生用品:光盘片、相机、奶瓶、仪器外壳、安全帽、安全镜片。2.汽机车:3.电子电气:继电器、插座、4.工业用:电动工具5.建筑:采光板、装饰条POM(Polyoxymethylene，Polyacetal聚甲醛，聚缩醛)杜邦公司于1956年推出”Derlin”聚甲醛树脂，宣称其能够取代金属，也从此开始有【工程塑料】的名称出现。聚甲醛分为单聚甲醛与共聚聚甲醛。共聚聚甲醛是单聚聚甲醛与环氧乙烯(ethyleneoxide)共聚合而成。亚洲地区是全球聚甲醛使用量成长最快速的地区。电子电气与汽机车产业约占65%以上的市场。近年来聚甲醛为克服其韧性差与阻燃性不佳的问题，陆续开发出各种合胶的应用。单聚聚甲醛与共聚聚甲醛的物性比较如下:1.单聚较好—熔点约高10℃、抗张强度、弯曲强度以及热变形温度。2.共聚体较好—伸长率、抗潜变、耐热劣化、耐碱、成型加工的热安定性、成型范围等。n特性:Tg=-50℃,Tm=165℃(共聚)175℃(单聚)；一般POM在190～230℃范围内有适当的黏度(103～104poise)。POM的流动近似牛顿流体，押出式吹气成型容易发生垂下(drawdown)问题，所以在押出成型的精度保持不易，因此以射出成型为主。n优点:1.高结晶性。(结晶度:单聚POM75～85%，共聚POM70～75%)2.耐磨耗、耐疲劳性佳。3.耐药品性佳。4.机械强度好，尤其是刚性、抗潜变与高弹性回复率。n缺点:1.比重高，居五大泛用工程塑料之冠。2.结晶度高，相对的尺寸收缩率较大，精度较差。3.韧性较差，必须以合胶方式改善。4.易燃烧，不易制成阻燃级规格。5.接着性与印刷性差。6.材料加工范围窄，如果加工条件不适，有臭味发生。n应用:1.民生用品:拉炼、扣具。2.汽机车:汽车门锁、电动窗零件、3.电子电气:事务机械的转动件、结构件。4.工业用:齿轮、滑轮PPO(PolyPhenylOxidem-PPO,改质聚苯醚)聚苯醚是1915年开始研发，于1965年美国GE公司开始生产，机械性与耐热性非常优异，但是加工性不佳。后来GE公司添加聚苯稀改善其加工性，自此以Noryl的商品名畅销于市场。聚苯醚属于非结晶性塑料，具有优异的综合性能。全世界生产聚苯醚的公司并不多，主要是专利问题，形成寡占市场。n特性:Tg=211℃，PPO为非结晶性的材料，黏度与PC相近约为104～105，属于高黏度的塑料材料；同样的黏度与剪变速率、温度的依存性比较大。n优点:1.比重为五大泛用塑料中最轻的(约为1.06)。2.电气绝缘性佳。3.尺寸安定性佳。4.耐水性与耐蒸煮性佳。5.机械强度好，尤其是拉伸强度与抗潜变性非常突出。6.低温耐冲击强度。7.无毒、具自熄性(UL94V-2以上)。8.吸水率低，约为0.07%(为PC的一半)，一般而言不需特殊干燥。n缺点:1.加工性较差，通常需以合胶的型态生产。2.价格较贵。3.抗化学性较差。n应用:1.民生用品:照相机零件。2.汽机车:汽车轮圈盖、汽车仪表板3.电子电气:电视机偏向颚、事务机械外壳、连接器、开关4.工业用:马达盖、水量计PBT(PolyButyleneTerephthalate聚对苯二甲酸丁二酯)PBT是1970年美国Celanese公司(目前已更名为Ticona)，是五大泛用工程塑料最晚开发出来的。但是因为加工性优异，所以在电子产业与汽车产业使用量持续增加中。PBT与PET同样都是热塑性聚酯工程塑料，由于PBT的结晶性较快、流动性较好、加工温度较低、除湿干躁较容易，因此用于工程塑料的数量比起PET多。n特性:Tg=40℃，Tm=220。PBT的黏度范围约为102～104，对于剪变速率的依存性不高，因此属于加工的塑料。PBT的结晶速率比尼龙与PET快，与POM接近。n优点:1.吸水性低，机械强度与尺寸安定性佳。2.耐摩擦与耐磨耗性佳。3.耐候性佳。4.耐药品性佳，耐酸碱及油剂。5.结晶性与流动性佳，适合于小零件快速成型。6.添加强化材，机械性与耐热性改善效果非常优异。7.气密性佳。n缺点:1.因结晶性快，易造成成品翘曲，不适用于生产大尺寸成品。2.不耐热水、强碱。3.韧性较差，常需要添加其它材料改善韧性。4.为聚酯类材料，加工时需注意除湿干躁。5.材料阻燃性差，须添加阻燃剂，因此易有热滞留裂解问题。n应用:1.民生用品:牙刷毛、弹性纤维、日光灯套管、省电灯泡外壳2.汽机车:汽车分电盘、把手、保险丝盒、电动窗。3.电子电气:光纤套管、连接器、散热风扇、开关、卷线轴4.工业用:热熔胶枪最后我们将五大工程塑料的特性做下表的比较，以供各位读者在选用五大工程塑料时的参考。PBTPETPCm-PPOPA6PA66POM轻量化△○●○×成型性○△△○○成品收缩率○●●○×吸水性●●●×○耐热水性×○○△○耐冲击强度○●○●○尺寸安定性○●●△●耐溶剂性●×△●●耐候性○○○●×耐燃性△●●○×电气性●●●○○耐磨耗性○△△●●符号说明:●:优异○:良△:普通×:差高性能工程塑料个论高性能工程塑料的种类非常多，因此，我们将对于目前工业界最常用的如LCP、PPS、高温尼龙、PCT、sPS详细介绍。另外对于不常用的塑料如PI、PEEK、PSU、PEI、PTFE…等，为使各位读者也能够了解这些特别的工程塑料材料，也会简单的说明它们的特性与应用。LCP(LiquidCrystalPolymer液晶聚合物)何谓液晶聚合物，由于其分子彼此之间具有相互之间的作用力存在，虽然在熔融状态下，仍然具有秩序的配列与具有光学折射现象，具有液晶的行为。LCP依其热变形温度分为三大类，基本上我们分类为:I型LCP=热变形温度300℃以上II型LCP(A)=热变形温度240～300℃II型LCP(B)=热变形温度200～240℃III型LCP=热变形温度200℃以下液晶聚合物加工的型态与我们所熟悉的聚合物并不相同，下图是表示液晶聚合物与半结晶塑料加工过程型态不同之处。液晶聚合物在