塑胶材料简介与其特性剖析

1塑膠材料簡介與其特性之掌握概論---射出成型教育訓練2非結晶性結晶性熱塑性塑膠微量交聯性(彈性體)巨量交聯性熱固性熱固性/彈性體塑膠塑膠PC,PS,PVC,PMMA,...HDPE,LDPE,PP,PA,POM,PTFE...PUR,Polybutadiene,NaturalRubber...Epoxy,Melamine,Phenolics,Polyester,...34硅橡胶合成567按用途分类按用途分类普通塑料工程塑料定义日常使用范围最广的塑料（占热塑性塑料的90%以上）泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料特点性能要求不高，成本低，易于取得其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温低温的耐受性等方面都具有较优异的特点，能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部分合金钢或其它材料使用。价格比金属高常用塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(尼龙PA(N))、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚缩醛、聚酯树脂、聚砜(PSF)、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃PMMA)、改性聚苯醚及氟素树脂塑料的分类8按成型性能分类按成型性能分类热塑性塑料热固性塑料微观结构呈线型或支链性，分子间无化学粘结经化学反应后，分子间以化学粘结的网状结构。热反应受热后具有可塑性，软化或熔融，冷却后固化，再加热仍可软化在开始受热时可以软化或熔融，一旦固化成型就不会再软化，即使加热到接近分解温度也无法软化一般特性抗冲强度高易于成型适合于复杂的设计机械强度高尺寸稳定性良好耐热性和耐湿性好不溶于溶剂常用塑料PE、PP、PS、ABS、PMMA、PPO、PA(N)、PC、PSF、PVC、POMPF、EP、UP、UF、MFThermoset热固性塑料Thermoplastic热塑性塑料塑料的分类9塑料的选择塑料选择的基本考虑成型收缩率大小：收缩率小的塑料(PS、ABS、PC)的尺寸精度较易达成，而收缩率大的塑料(PP、PE、POM)较难做到尺寸精度（模具的公差约为产品公差的1/6）。流动粘度大小：流动粘度较大的塑料(ABS)，熔胶较不易流入缝隙中，流动粘度小的塑料(PA、POM)即使间隙很小熔胶亦易于流入。10塑料选择的基本考虑成型温度高低：成型温度较低的塑料(PS)较易成型且成型周期亦短，而成型温度较高的塑料(PC)较难成型且成型周期亦长。是否易变质或分解：成型时不易变质或分解的塑料(PS、PE、PP)，量产时不易引起品质不稳的不良品，而成型时易变质或分解的塑料，若不严格要求成型条件（模具可以精密控制成型条件）则无法量产，这在使用热浇道的情形下问题尤其严重。塑料的选择11塑料改性与增强的影响冲击改性物刚性增强物(Fiber)增加抗冲击力增加韧性降低硬度降低强度增加硬度和强度降低韧性增加翘曲各向异性减少热膨胀塑料的改良121314黏度(viscosity)‏黏度(viscosity)‏•流體流動阻力的度量。黏度越高，流動阻力越大，流動越困難。對一般熱塑性塑料，黏度是塑料成分、溫度、壓力及剪切率的函數。就溫度效應而言，熱塑性塑料的黏度一般隨溫度升高而有降低的情形。就剪切率(shearrate)的效應而言，剪切率越高，代表加工變形速率越大，由於高分子鏈被排向的結果，使大部份的塑料具有黏度隨剪切率升高而下降的切變致稀性(shear-thinning)。15高分子流體的一些特殊流變行為161718剪切流动剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动。固定移动固定固定(1)剪切流动(ShearFlow)剪切速率是熔融流体剪切流动的速率。(2)剪切速率(ShearRate)固定慢速移动低剪切速率固定快速移动高剪切速率剪切应力是熔融流体剪切流动的抵抗力，高粘度造成高剪切应力。(3)剪切应力(ShearStress)固定慢速移动低剪切应力固定快速移动高剪切应力塑料成型理论基础19A從斜线斜率可以判斷該材料的黏度對剪切率的敏感程度，相同区间内斜率越大，黏度對剪切率敏感度越高。通過三條曲線之間的距離還可以知道黏度對温度的敏感程度，從上兩圖可知道A材料黏度比B材料黏度對溫度更敏感。AB材料資訊-粘度20B從斜线斜率可以知道該材料的體積收縮對溫度的敏感程度，相同区间内斜率越大，材料的固有體積收縮率越大。材料資訊-PVTEffectofRheologicalProperties塑料粘度与温度关系EffectofRheologicalProperties塑膠粘度與流動性24材料特性PVT25Amorphous和Crystalline的比较CrystallineAmorphous一般特性o透明o较低的耐化学品性o低成型收缩率o通常低强度o通常高熔融粘度o较低的热含量o半透明或不透明o极好的耐化学品性o高成型收缩率o通常高强度o通常低熔融粘度o较高的热含量（有结晶热）塑料的分类26高分子流體高分子材料的應變與溫度曲線圖玻璃态：0~Tg分子在冻结状态，硬而脆，遇压力则易破裂；高弹态：Tg~Tf受外力可变形，未达熔化状态，不易成型；粘流态：Tf~Td可随意加工成型；分解：Td~塑料开始裂解，出现气体分解物，甚至达烧焦状态。变形玻璃态高弹态粘流态分解0TgTfTd温度金属结晶型聚合物Tx非结晶型聚合物EffectofPVTPropertiesPPTemperature(oC)SpecificVolume(cc/g)VSemi-crystallineLinearShrinkage:1%~3%VolumetricShrinkage:0.5~3%PMMATemperature(oC)SpecificVolume(cc/g)VAmorphousLinearShrinkage:0.5%~0.8%VolumetricShrinkage:0.4~0.6%EffectonPartShrinkage28HighShearRateFasterInjectionRateSlowerInjectionRateVS.ColdMoldHotPlasticMeltHeatLossintotheToolFrozenLayerHeatInputHighShearRatePlasticFlow流動過程中的熱交換29附表塑料金属30Plasticsmaterial（塑膠材料）Content判斷冷卻時間判斷保壓時間｝建議模具溫度設定｝建議成型溫度設定流動性測試:260度的熔融塑膠在2.16kg的壓力下,10分鐘的時間內流經毛細管的重量為21.5g密度31模型資料及機台資料模型輸出結果共16組材料常用材料L/t32333435PC简介:聚碳酸酯(简称PC)，是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，有很好的光学性及较好的耐水解性，但不能用于重复经受高压蒸汽的制品且耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。PC现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，在建材行业、汽车制造工业、医疗器械、航空、航天领域、包装领域、电子电器领域、光学透镜领域及光盘的基础材料等范畴均有应用。成型工艺干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100℃到200℃，3~4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。熔化温度：260~340℃。模具温度：70~120℃。注射压力：尽可能地使用高注射压力。注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。收缩率范围：0.4%~0.7%使用环境及范围：PC由于具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广高度透明性及自由染色性、耐疲劳性佳、电气特性优、成形收缩率低、尺寸安定性良好。广泛运用于：1.光学照明：用于制造灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等。2.电子电器：PC是优良绝缘材料，用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等。也可用于制作尺寸精度很高的零件，如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材也广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等。3.机械设备：用于制造各种齿轮、齿条，也可作一些机械设备壳体、框架等零件。4.医疗器材：可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械，还可用作人工肾、人工肺等人工脏器。36简介:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（简称ABS），是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性通用塑料。成型工艺：干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。模具温度：25～70℃。注射压力：500～1000bar。注射速度：中高速度。收缩率范围：0.5%~0.6%使用环境及范围：ABS热变形温度为70—107℃（85左右），对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。ABS不溶于大部分醇类和经类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代经中。ABS树脂热变形温度低可燃，耐候性较差。熔融温度在217~237℃，热分解温度在250℃以上。由于ABS在广泛的应用领域中都有它的足迹，如：1.汽车产业：车内装饰件大量使用了ABS，如手套箱、杂物箱、门槛上下饰件、水箱面罩等；2.办公室用品：如文具、电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机零件；3.家用电器：如音响、VCD机，吸尘器外壳，厨房用具等也大量使用了ABS制作的零件。ABS37简介:聚甲醛学名聚氧化聚甲醛（简称POM）又称赛钢、特钢，是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能，耐过氧化物性能，但很不耐酸，不耐强碱和不耐紫外线的辐射。POM的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。成型工艺:干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。熔化温度：均聚物材料为190~230℃；共聚物材料为190~210℃。模具温度：80~120℃。注射压力：700~1200bar注射速度：中等或偏高的注射速度。收缩率范围：1.8%~2.0%使用环境及范围：POM的长期耐热性能不高，但短期可达到160℃，其中均聚POM短期耐热比共聚POM高10℃以上，但长期耐热共聚POM反而比均聚POM高10℃左右。可在-40℃～100℃温度范围内长期使用。POM极易分解，分解温度为240度，分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。POM不耐强酸和氧化剂，对烯酸及弱酸有一定的稳定性。POM的耐溶剂性良好，可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等，并可在高温下保持相当的化学稳定性。POM的耐候性不好，长期在紫外线作用下，力学性能下降，表面发生粉化和龟裂。常用使用范围如下：1.汽车工业：汽车泵、汽化器、输油管、动力阀万向节轴承、马达齿轮、把手等零件；2.机械制造业：齿轮，驱动轴、链条、阀门、凸轮、管道螺帽等；3.电子电气，家用电器：开关、按钮、洗衣机，电冰箱、电话机果汁机定时器等组件。POM38简介:聚丙烯（简称PP）俗称：百折胶。等规聚丙烯易形成结晶态，结晶度高达95%以上，分子量在8-15万之间，赋予他良好的抗热和抗溶剂性；PP拥有抗腐蚀性、防锈性、轻便性、密度低、耐高温性、耐老化,表面光洁度极好、充分的热稳定性、热熔率低和表面平滑性优良并经食品等级良好认可、价格低等优点PP的流动率MFR范围在1~