1、- -OOCOCH2CH2CH2 CHCH3 OCROCOROCOCH3CH3COONNHArCCCOOO塑膠材料知識塑膠材料知識- -塑料概述塑料概述塑料的分類塑料的分類塑料的改良塑料的改良塑料成型理論基礎塑料成型理論基礎常見塑料特性及應用常見塑料特性及應用常見塑料的識別特征常見塑料的識別特征塑料的選擇塑料的選擇- - -塑料(Plastic)v 塑料來源豐富、成本低廉，而且密度小、比強度高、絕緣性能好、化學穩定、減震和耐磨，在現代工業和日常生活中得到了日益廣泛的應用。v 塑料是由可形成高相對分子質量聚合物的單體化學聚合而成的合成材料。低分子化合物單體經過聚合反應轉變成大分子物質，其原子以共

2、價鍵的方式形成大分子結構，相對分子質量一般不低于104。- -塑料的組成v 聚合物大分子基本都呈長鏈狀結構，由添加的化學成分沿著主要的分子“脊椎形成 分 枝 。 雖 然 術 語 塑 料(plastic)經常被隨意地當做聚合物(polymer)樹脂(resin)的同義詞，但是塑料通常是一種混合物，其主要成分為合成樹脂，還含有助于成型的潤滑劑、改進機械性能的增塑劑、抗老化的穩定劑、降低配方成本的填充劑、改進物理性能的阻燃劑、提高光學性能的成核劑和其它的添加劑等。聚合物單體、塑料組成、聚合過程- -塑料產品制造方法v 總體來講，將塑料制成最終產品主要通過物理相變如熔化和凝固對熱塑性塑料或化學反應對熱

3、固性塑料兩種方式。下圖是各種制造方法占塑料總量的比例。- - -按用途分類按用途分類按用途分類普通塑料工程塑料定義定義日常使用范圍最廣的塑料（占熱塑性塑料的90%以上）泛指一些具有能制造機械零件或工程結構材料等工業品質的塑料特點特點性能要求不高，成本低，易于取得其機械性能、電氣性能、對化學環境的耐受性、對高溫低溫的耐受性等方面都具有較優異的特點，能在工程技術上替代某些金屬如銅、鋁、鋅、部分合金鋼或其它材料使用。價格比金屬高常用塑料常用塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺聚酰胺

4、(尼龍尼龍PA(N)、聚碳酸酯、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛聚甲醛(POM)、聚縮醛、聚酯樹脂、聚砜(PSF)、聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃PMMA)、改性聚苯醚及氟素樹脂- -按成型性能分類按成型性能按成型性能分類分類熱塑性塑料熱固性塑料微觀結構微觀結構呈線型或支鏈性，分子間無化學粘結經化學反應后，分子間以化學粘結的網狀結構。熱反應熱反應受熱后具有可塑性，軟化或熔融，冷卻后固化，再加熱仍可軟化在開始受熱時可以軟化或熔融，一旦固化成型就不會再軟化，即使加熱到接近分解溫度也無法軟化一般特性一般特性抗沖強度高易于成型 適合于復雜的設計機械強度高尺寸穩定性良好耐熱性和耐濕性好不溶于溶劑常用塑料常用塑料PE

5、、PP、PS、ABS、 PMMA、PPO、PA(N)、PC、PSF、PVC、POMPF、EP、UP、UF、MFThermoset熱固性塑料Thermoplastic熱塑性塑料- -熱塑性塑料循環原理v 熱塑性塑料的成型過程在理論上為僅發生諸如相變的物理過程，就好像加熱時冰變成水，然後冷卻時水又變成冰一樣。故此類塑料應該很容易加以重復再生利用，如注射成型中的廢料注道、澆道等）。但在成型過程中由于常常發生某些輕微的化學變化如氧化降解、熱降解），這就可能使第二代再生塑料的性能與初次所用的新塑料不盡相同。熱塑性塑料循環原理- -Polymer塑料Thermoplastic熱塑性塑料Thermoset熱

6、固性塑料(Semi-)Crystalline(半)結晶熱塑性塑料Amorphous無定型熱塑性塑料結晶區ABS, PC, PS, PVC, PAN, PMMA, PEI, PPO, SAN, AES,AS, ASA, .PPS, PE, PP, PBT, PET, Nylon(PA), POM, PEEK, .Liquid crystal polymers液晶熱塑性塑料(LCPs)聚合物鏈的構象或形態不同- -塑料的微觀構造及受熱冷的影響ThermosetThermoplastic- -Amorphous和Crystalline的比較堅硬固態堅硬固態 柔軟固態柔軟固態 熔融液態熔融液態TG :

7、 玻璃轉化溫度TM : 熔融溫度堅硬固態堅硬固態 柔軟固態柔軟固態 熔融液態熔融液態CrystallineAmorphous加熱時慢慢軟化加熱時迅速熔融象黃油象冰塊- -Amorphous和Crystalline的比較AmorphousCrystallineTemperatureSpecific Heat (Cp)TgTemperatureSpecific Heat (Cp)TgTm- -Amorphous和Crystalline的比較- -Amorphous和Crystalline的比較CrystallineAmorphous一般特性o 透明o 較低的耐化學品性 o 低成型收縮率 o 通常低

8、強度 o 通常高熔融粘度 o 較低的熱含量o 半透明或不透明 o 極好的耐化學品性 o 高成型收縮率 o 通常高強度 o 通常低熔融粘度 o 較高的熱含量有結晶熱）- - -原料聚合物BlendsHomo-polymersCo-polymers沖擊改性物, 剛性增強物添加劑沖擊改性物有非常低的Tg玻璃轉化溫度）剛性增強物有非常高的硬度和強度Glass Fiber Carbon Fiber Glass Fiber + Talc 穩定劑 - 抗氧劑 - 紫外線穩定劑 - 抗熱穩定劑 阻燃劑 著色劑顏料） 潤滑劑 隔離劑- -塑料改性與增強的影響沖擊改性物沖擊改性物剛性增強物剛性增強物(Fiber)

9、增加抗沖擊力增加韌性降低硬度降低強度增加硬度和強度降低韌性增加翹曲各向異性減少熱膨脹- - -塑料的熱力學狀態v 塑料的物理狀態與溫度的關系v 玻璃態：0Tg分子在凍結狀態，硬而脆，遇壓力則易破裂；v 高彈態： Tg Tf 受外力可變形，未達熔化狀態，不易成型；v 粘流態： Tf Td 可隨意加工成型；v 分解：Td 塑料開始裂解，出現氣體分解物，甚至達燒焦狀態。變形變形玻璃態玻璃態高彈態高彈態粘流態粘流態分解分解0TgTfTd溫度溫度金屬金屬結晶型聚合物結晶型聚合物Tx非結晶型聚合物非結晶型聚合物- -塑料的流變性v 塑料流體的流動曲線與流變曲線v 在塑料熔體中，聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(P

10、A)等少數幾種熔體的粘度對剪切應變速率不敏感，可近似為牛頓流體。而絕大多數塑料熔體的流動都接近于假塑性流體，只是在剪切應力很小或很大時才表現為牛頓流體。假塑性流體的剪切應力與剪切速率曲線在彎曲的起始階段有類似塑性流動的行為，其粘度與剪切速率曲線偏離牛頓流體曲線向下彎曲，粘度隨剪切速率的增大而降低。- -剪切流動剪切流動是熔融流體在外力下的相對滑動。固定挪動固定固定(1) 剪切流動(Shear Flow)剪切速率是熔融流體剪切流動的速率。(2) 剪切速率(Shear Rate)固定慢速移動低剪切速率固定快速移動高剪切速率剪切應力是熔融流體剪切流動的抵抗力，高粘度造成高剪切應力。(3) 剪切應力(

11、Shear Stress)固定慢速移動低剪切應力固定快速移動高剪切應力- -粘度Viscosity = Shear Stress / Shear Rate低粘度 高粘度剪切速率影響粘度剪切速率影響粘度高剪切速率導致低粘度高剪切速率導致低粘度ViscosityShear Ratev 粘度(Viscosity)是抵抗運動的能力，熔體流動依賴于Viscosity特性，Viscosity又依賴于 Shear rate、Temperature、Pressure、Residence time- -塑料的成型窗口v 要成型好品質的塑料產品必須使用一個合適的成型窗口溫度缺料成型區域成型區域熱劣化毛邊0壓力熔解

12、- - -常見熱塑性塑料vABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物vPA12 聚酰胺12或尼龍12vPA6 聚酰胺6或尼龍6vPA66 聚酰胺66或尼龍66vPBT 聚對苯二甲酸丁二醇酯vPC 聚碳酸酯vPC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物vPC/PBT 聚碳酸酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯的混合物vPE-HD 高密度聚乙烯vPE-LD 低密度聚乙烯vPEI 聚乙醚vPET 聚對苯二甲酸乙二醇酯vPETG 乙二醇改性-聚對苯二甲酸乙二醇酯vPMMA 聚甲基丙烯酸甲酯vPOM 聚甲醛vPP 聚丙烯vPPE|PPO 聚丙乙烯vPS 聚苯乙烯vPVC 聚氯乙烯vSAN 苯乙烯-丙烯腈共

13、聚物- -塑料名稱塑料名稱Acrylonitrile-Butadiene-Styrene丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（高度不碎膠）優點優點具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優異的尺寸穩定性以及很高的抗沖擊強度缺點缺點不耐有機溶劑，會被溶脹，也會被極性溶劑溶解。耐候性差，戶外使用會褪色典型用途典型用途汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強度工具（頭發烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等），電話機殼體，打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等- -塑料名稱塑料名稱Nylon尼龍（聚酰胺PA）優點優點機械強度高，韌性好，耐疲勞性佳，摩擦系數低（耐磨），耐腐蝕

14、，無毒，耐熱，電絕緣性佳，易染色，易成型缺點缺點易吸水，不耐強酸及氧化劑，耐光性差，成型技術要求高典型用途典型用途家用電器主件、電子及電機工業產品（插頭、線等），汽車及儀表中的零部件、體育用品、輸送管道、醫療器材，尼龍帶、尼龍薄膜及尼龍織物等- -塑料名稱塑料名稱Polyamide 12 or Nylon 12聚酰胺PA12或尼龍12優點優點吸水性低，電氣絕緣性、抗沖擊性、化學穩定性好，金屬附著性好缺點缺點對強氧化性酸無抵抗能力典型用途典型用途油管、軟管、水量表和其他商業設備，電纜套，機械凸輪，滑動機構以及軸承等- -塑料名稱塑料名稱Polyamide 6 or Nylon 6聚酰胺PA6或尼

15、龍6（卡普龍）優點優點抗沖擊性和抗溶解性好，電氣絕緣性好，耐磨損缺點缺點吸水性大，介電常數大，不宜應用于高頻低損耗方面典型用途典型用途結構部件、軸承、機器儀表、儀器零件、電線電纜的絕緣- -塑料名稱塑料名稱Polyamide 66 or Nylon 66聚酰胺PA66或尼龍66優點優點流動性好，剛性、硬度、耐熱性高，屈服強度大，摩擦性低，耐應力開裂良好，抗蠕變性佳缺點缺點吸水性大，對酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱典型用途典型用途廣泛應用于汽車工業、儀器殼體以及其它需要有抗沖擊性和高強度要求的產品- -塑料名稱塑料名稱Polybutylene Terephthalates聚對苯二甲酸丁二醇酯優點

16、優點堅韌，有非常好的化學穩定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩定性缺點缺點在高溫下很容易水解典型用途典型用途家用器具（食品加工刀片、真空吸塵器元件、電風扇、頭發干燥機殼體、咖啡器皿等），電器元件（開關、電機殼、保險絲盒、計算機鍵盤按鍵等），汽車工業（散熱器格窗、車身嵌板、車輪蓋、門窗部件等）- -塑料名稱塑料名稱Polycarbonate聚碳酸酯（防彈玻璃膠）優點優點透明性佳，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性，成型精度高、尺寸穩定性好缺點缺點流動性較差，成型困難，上色困難，高溫吸濕容易裂解典型用途典型用途透鏡、葉輪、安全帽、電氣和商業設備（計算機元件、連

17、接器等），器具（食品加工機、電冰箱抽屜等），交通運輸行業（車輛的前后燈、儀表板等）- -塑料名稱塑料名稱Polycarbonate-Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Blend聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物優點優點具有PC和ABS兩者的綜合特性，如ABS的易成型特性和PC的優良機械特性及熱穩定性，優異的流動特性。缺點缺點典型用途典型用途計算機和商業機器的殼體、電器設備、草坪和園藝機器、汽車零件（儀表板、內部裝修以及車輪蓋）- -塑料名稱塑料名稱Polycarbonate | Polybutyleneterephthalate Blend聚碳酸酯和聚

18、對苯二甲酸丁二醇酯的混合物優點優點具有PC和PBT二者的綜合特性，例如PC的高韌性和幾何穩定性以及PBT的化學穩定性、熱穩定性和潤滑特性等缺點缺點典型用途典型用途齒輪箱、汽車保險杠以及要求具有抗化學反應和耐腐蝕性、熱穩定性、抗沖擊性以及幾何穩定性的產品- -塑料名稱塑料名稱High Density Polyethylene高密度聚乙烯優點優點抗張力強度高，抗滲透性強，化學穩定性好缺點缺點抗沖擊強度較低，容易發生環境應力開裂現象典型用途典型用途電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等- -塑料名稱塑料名稱Low Density Polyethylene低密度聚乙烯優點優點容易成型，對氣體和水蒸汽

19、具有滲透性，電絕緣，化學鈍性缺點缺點熱膨脹系數很高，不適合于加工長期使用的產品典型用途典型用途碗，箱柜，管道聯接器- -塑料名稱塑料名稱Polyetherimide聚乙醚優點優點很強的高溫穩定性，很好的韌性和強度，良好的阻燃性、抗化學反應以及電絕緣特性，很低的收縮率及良好的等方向機械特性缺點缺點具有吸濕特性并可導致材料降解典型用途典型用途汽車工業（發動機配件如溫度傳感器、燃料和空氣處理器等），電器及電子設備（電氣聯結器、印刷電路板、芯片外殼、防爆盒等），產品包裝，飛機內部設備，醫藥行業（外科器械、工具殼體、非植入器械）- -塑料名稱塑料名稱Polyethylene Terephthalate聚

20、對苯二甲酸乙二醇酯優點優點光澤度佳缺點缺點在高溫下有很強的吸濕性，容易發生彎曲形變典型用途典型用途汽車工業（結構器件如反光鏡盒，電氣部件如車頭燈反光鏡等），電器元件（馬達殼體、電氣聯結器、繼電器、開關、微波爐內部器件等）。工業應用（泵殼體、手工器械等）- -塑料名稱塑料名稱Glycol-modified PET; Copolyesters乙二醇改性-聚對苯二甲酸乙二醇酯優點優點具有透明、高強度、高韌性的綜合特性缺點缺點典型用途典型用途醫藥設備（試管、試劑瓶等）、玩具、顯示器、光源外罩、防護面罩、冰箱保鮮盤等- -塑料名稱塑料名稱Polymethyl Methacrylate聚甲基丙烯酸甲酯（有

21、機玻璃，亞克力Acrylics）優點優點塑料中透明性最好，光學性佳（在彎折、管狀、線狀性體中能傳遞光線），耐候性佳，抗沖擊性好，絕緣性佳，宜作長期室外材料缺點缺點容易有裂紋，容易有刮痕，脆，受溶劑侵蝕典型用途典型用途透明平板或管件、窗戶玻璃、鏡片、汽車工業（信號燈設備、儀表盤等）、醫藥行業（儲血容器等）、工業應用（影碟、燈光散射器)、日用消費品（飲料杯、文具等）- -塑料名稱塑料名稱Polyacetal or Polyoxymethylene聚甲醛優點優點低摩擦系數，抗磨蝕性佳，不易吸收水分、抗溶劑侵蝕，耐沖擊缺點缺點若需尺寸穩定必須共聚合，不易戶外使用，碎屑的再成型會使性質變差典型用途典型用

22、途齒輪、軸承、管道器件（管道閥門、泵殼體）、草坪設備、打火機零件- -塑料名稱塑料名稱Polypropylene聚丙烯（百折軟膠）優點優點密度小（輕），流動性好，成型性好，耐熱，抗拉強度大，屈服強度高，不會產生龜裂，電氣阻抗性佳，抗磨蝕性好，缺點缺點不宜制造尺寸精度要求高的產品，剛性不足，不宜作受力機械構件，染色困難，防火安全性差，耐候性差典型用途典型用途汽車工業（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風管、風扇等），器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等），日用消費品（草坪和園藝設備如剪草機和噴水器等）- -塑料名稱塑料名稱Polypropylene Ether B

23、lends聚丙乙烯優點優點化學穩定性好，吸濕性小，電絕緣性好缺點缺點典型用途典型用途家庭用品（洗碗機、洗衣機等），電氣設備如控制器殼體、光纖聯接器等- -塑料名稱塑料名稱Polystyrene聚苯乙烯（硬膠）優點優點亮麗的外觀，容易成型，幾何穩定性、熱穩定性、光學透過性、電絕緣性好，很微小的吸濕傾向，抗磨蝕性好缺點缺點脆，不宜戶外用途，褪色，對熱的敏感性大，易發生降解，耐酸性能較差典型用途典型用途產品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）- -塑料名稱塑料名稱Polyvinyl Chloride聚氯乙烯優點優點具有不易燃性、高強度、耐氣侯變化性以及優良的幾何穩

24、定性缺點缺點流動特性相當差，成型窗口很窄。塑化劑的加入，降低了某些性質，如降低了Tg而變軟等，褪色，受OH-的侵蝕，受限于環保問題典型用途典型用途唱片、水管、地板、軟管、雨衣、商用機器殼體、電子產品包裝、醫療器械、食品包裝- -塑料名稱塑料名稱Styrene Acrylonitrile苯乙烯-丙烯腈共聚物優點優點堅硬、透明，易于成型，具有很強的承受載荷的能力、抗化學反應能力、抗熱變形特性和幾何穩定性缺點缺點具有吸濕性，易受潮典型用途典型用途電氣（插座、殼體等），日用商品（廚房器械，冰箱裝置，電視機底座，卡帶盒等），汽車工業（車頭燈盒、反光境、儀表盤等），家庭用品（餐具、食品刀具等），化裝品包裝

25、等。- - - -外觀識別法v 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龍(Nylon)v 均有不同的可彎性，手觸有硬蠟樣滑膩感，敲擊時有軟性角質類聲音。PE-LD未染色前呈乳白色，半透明，較軟，柔而韌，稍能伸長。PE-HD未染色前也呈乳白色，但不透明，較硬，不易延伸。PP未染色前呈白色，半透明，但比PE-LD透明度略高，且更輕，更為剛硬。Nylon未染色前色澤微黃。PE、PP相對密度均小于1，浮于水。Nylon12(或PA12)相對密度為1.011.03，在水中接近于懸浮狀。- -外觀識別法v 聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、有機玻璃(PMMA)v 均無延展性

26、，手觸有剛性感，敲擊時聲音較清脆。PS和ABS的區別在于PS為脆性，折彎時很易脆裂；ABS為韌性，折彎時很難斷裂，在折彎部位由于分子拉伸取向而發白，裂口更是如此。 PC未染色前是透明的，ABS則呈淺象牙色。 原色的PS和PMMA從外觀上較難識別，都有較好的透光性，即使染上顏色，其透光效果、光澤度、硬度等幾乎都是一樣的。PS及其它絕大多數塑料，相對密度均大于1，沉于水。- -v 電木(PF)及其它所有熱固性塑料受熱或燃燒時都沒有發軟熔融過程，只會變脆和焦化。v 聚苯乙烯(PS)及其它所有熱塑性塑料受熱或燃燒時都必先經歷發軟熔融過程，但不同種類塑料有不同的燃燒現象v 聚乙烯(PE)：容易燃燒，離火源后仍能繼續燃燒。燃燒時火焰上端呈黃色，下端呈藍色。燃燒較完全，黑煙甚少。在近火焰處，塑料有熔融滴落現象，類似于礦燭蠟的流淌，熔融物亦很少被煙色熏染。火焰熄滅后，有明顯的