1、塑料的基本概念（一）塑料的定義及組成塑料是以樹脂為主要成分，加入各種能夠改善其加工或使用性能的添加劑（助劑），在一定溫度、壓力和溶劑作用下，能夠塑制成設計要求的形狀，并可在常溫、常壓下保持此形狀的一類材料。共同的特點是：在一定條件下具有塑性，即連續變形的能力；主體成分為樹脂；常溫、常壓下為具有一定強度和固定形狀的塑性和剛性材料。對一般技術人員來說，想要有效地使用塑料，或在塑料制品生產時能充分利用其基本特性，并不一定需要深知道結構，只要對其內部結構有一般的了解，知道不同種類不同牌號塑料之間的性能差別，就可以合理地應用塑料。通常認為聚合物和塑料含義相同，實際上它們之間是有區別的。聚合物是聚合過程所

2、產生的純材料，很少單獨使用，只在參入添加劑后才在工業中應用。有添加劑的材料稱為塑料。樹脂是塑料的主要成分，為純聚合物，由小分子單體聚合而成，它決定著塑料的主要功能。按其來源可分為天然樹脂和合成樹脂。來至大自然的樹脂叫做天然樹脂，它包括瀝青、蛋白質、蟲膠、松香等等。合成的大分子、或稱長鏈分子，是由千百個被稱為“單體”的分子單元結合在一起而形成的。將單體結合在一起的過程稱為“聚合”。大分子中單體的數量稱為“聚合度”。“降解”就是聚合度下降，也就是大分子中單體分子數量減少，或組成物質的分子質量下降。合成樹脂種類繁多，可上千種。組成物質的分子質量在10000以上的聚合物，就是我們常說的高分子材料。高分

3、子材料包括：塑料、橡膠、纖維等三大類。決大多數塑料中都加入各種不同的添加劑（助劑），以改善其性能（加工和使用性能）。添加劑又稱助劑，常用的有：增塑劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑、阻燃劑、抗靜電劑、填料及發泡劑等等。不加助劑的塑料稱為單組分塑料（如PTFE），可以說是純聚合物，否則叫做多組分塑料。（二）塑料的分類根據熱行為不同（按加熱性質分類）：可分為熱塑性材料；熱固性材料。1. 熱塑性塑料：在熱塑性塑料中，各長分子鏈之間是靠較弱的范德瓦爾力維持在一起的。受熱時，分子之間的作用力進一步變弱，使材料軟化并具有柔性。溫度繼續升高時，則變為粘性熔體，而在冷卻時，長分子鏈段又重排成原狀，熔體會重新凝固。這種

4、加熱軟化、冷卻凝固的循環是可逆的，可以重復多次。這種性質是熱塑性塑料的特點，很多工藝方法就是建立在這種性質的基礎上的。然而，熱塑性塑料也存在著一些缺點，其中主要是對溫度過于敏感。常見的品種有：PE、PP、PA、POM、SP、PTFE等等（以上為結晶樹脂），PVC、PS、PC、PMMA、ABS、PSU、PPO等（以上為無定型樹脂，又稱非結晶型塑料）。這里引入熔體指數的概念：熔體指數（也有稱熔融指數、熔體流動速率）用MI表示，通常作為熱塑性塑料質量控制 和成型工藝條件設定參數的依據。它是在規定溫度和恒定載荷下，塑料熔體在一定時間(參照時間)通過標準毛細管的質量數，用g/10min來表示。熔體指數是

5、用以區別各種熱塑性材料在熔融狀態時的流動性。對于同一樹脂，可以用熔體指數來比較其相對分子質量的大小，作為生產的質量控制指標，一般說熔體指數與相對分子量成反比關系，即該樹脂的熔體指數愈大，相對分子量愈小，它的流動性也愈好，成型加工較容易，收縮率小，而力學性能相對偏低。注射用塑料材料的熔體指數多數選擇為120。合成樹脂高分子結構為線型的，屬于熱塑性材料，它在熱作用下加工成型時的變化，是一種物理現象，它成型容易。2熱固性材料：熱固性塑料是通過化學反應生成的，反應過程可分為兩個階段：第一階段和熱塑性材料類似，即生成長鏈分子，但這種長鏈分子能進一步起化學反應；第二階段是在模具中的溫度和壓力下進行的；反應

6、后，材料內部形成密集的網狀組織，各長鏈分子相互形成強有力的鍵合，使材料冷卻后再次加熱時不能軟化。固化后的熱固性塑料，遇熱不再熔融，也不溶于有機溶劑。它的熱成型加工過程是一種化學變化，只能是一次性加工，不可反復加工。若溫度過高，則材料碳化并分解。這種性質與雞蛋煮熟后變硬，再加熱也不會軟化相類似。通用的熱固性材料有：酚醛樹脂俗稱電木或是貝克萊特、英文簡稱PF，具體分壓縮粉、層壓液和泡沫塑料。環氧樹脂英文簡稱EP，具體分為層壓、玻璃鋼、澆鑄和泡沫塑料四類。不飽和樹脂英文簡稱UP，主要用于玻璃鋼和仿大理石和陶瓷制品。氨基樹脂英文簡稱AF，具體分為脲醛樹脂（UF花泥）和密胺樹脂（MF餐具）。熱固性材料有

7、耐熱性高，尺寸穩定，價廉等優點，但成型復雜，成型效率低。按用途分類：分為通用塑料；工程塑料和特種塑料。1通用塑料，生產一般性的產品，用量大，用途廣泛。常見的有：聚乙烯軟膠、英文簡稱PE，具體品種：LDPE、HDPE、MDPE、LLDPE、UHMWPE、mPE、EVA、CPE、PIE等等。聚丙烯百折膠、英文簡稱PP，具體品種均聚的有PP、Mpp、共聚的有PPC、（PPR無規、PPB嵌段）。聚氯乙烯英文簡稱PVC，具體品種有懸浮PVC、乳浮PVC、HPVC、CPVC。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文簡稱ABS。其他有AS（丙烯腈-苯乙烯）、BS（丁二烯-苯乙烯、K料）、ASA（丙烯酸-苯乙烯-丙烯

8、腈）。纖維素塑料硝酸纖維素（CN）、又叫賽璐珞，主要用作眼鏡架子，制圖儀器，乒乓球，是以天然樹脂為主體的塑料。醋酸纖維素（CA）。有機硅（橡膠）SI醇酸樹脂AK鄰苯二甲酸二烯丙樹脂DAP2工程塑料：主要用在工程上，這類塑料有：聚碳酸酯防彈玻璃、簡稱PC。聚酰胺尼龍或錦綸、簡稱PA，具體品種PA6、PA66、PA1010（中國開發）、PA610、PA46、PA6T、PA9、PA12等。聚甲醛賽鋼、簡稱POM，具體品種分均聚和共聚兩種。聚苯醚簡稱PPO（日本稱為PPE），具體改性PPO（MPPO、PPO/PS）。聚對苯二甲酸丁二醇酯簡稱PBT。聚對苯二甲酸乙二醇酯簡稱PET（又叫聚酯、滌綸、的確良

9、）。聚甲基丙烯酸甲酯有機玻璃，英文簡稱PMMA，又叫亞克力、亞加力，透明性好，與PS、PC號稱三大透明塑料。聚氨脂PU，主要用作泡沫塑料（人造海棉）、澆鑄塑料（跑道）、彈性體（鞋料、表帶）。3特殊用途塑料聚酰亞胺PI、耐熱達360。聚苯硫醚PPS、耐熱達260。聚砜PSF（PUF）、耐熱達260。聚芳酯PAR、耐熱達175。聚芳醚酮PEEK、耐熱達260。液晶聚合物LCP、耐熱達340。聚苯砜PPSU、耐熱達300氟塑料聚四氟乙烯（F4、PTFE）、屬單組分塑料，就是未加助劑的塑料，也就是純樹脂，聚四氟乙烯-乙烯共聚物（F40、ETFE）、聚氟乙烯（PVA）、聚三氟氯乙烯（F3、PCTFE）、

10、聚全氟乙丙烯（F46、FEP）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、聚偏氟乙烯（F2、PVDF）。氯化聚醚耐腐蝕性僅次于氟塑料。陰隔EVOH、PVDC、PEN、PA-MXD6。導電聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯等。降解塑料聚乳酸等。4熱塑性彈性體（TPE或TPR）熱塑性彈性體材料的定義為兼有塑料和橡膠特性的材料，在常溫下顯示橡膠的高彈性，而在高溫下加工成型方面又具備塑料的易成型性（人們通常把這種材料叫做橡塑）。它是繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代橡膠。苯乙烯類（TPS）SBS、SEBS、SIS、SEPS聚烯烴類（TPO）TPV（EPDM/PP）、POE聚氨脂類（TPU）TPU聚氯乙烯類

11、（TPVC）TPVC聚酰胺類（TPA）TPA聚酯類（TPET）TPET。常用注塑材料的物理性質塑料在不同溫度下，以一定狀態成在于空間。分別是玻璃態（硬脆狀態）、高彈態（橡膠彈性態）及粘流態（熔融狀態）等三種狀態。注塑成型時，需要一系列的加工步驟，主要有：將固態聚合物加熱成熔體；在壓力作用下使熔體注入型腔；冷卻定型；頂出制品。可以看出，在注射過程中，聚合物的物理狀態和外部條件（如溫度、壓力和時間等）都在不斷變化。因此，注塑過程的工藝性與材料的密度、比熱容、導熱系數、玻璃化溫度、熔化與分解溫度以及力學和流變性能等都密切相關。一、比熱容比熱容的定義為單位重量材料溫度升高1時所需要的熱量。其單位是kj

12、/kg*。塑料的比熱容隨溫度而變化。結晶型聚合物，如聚乙烯和聚酰胺等，比熱容不僅比非晶聚合物（如聚苯乙烯）要高，而且隨溫度變化時具有峰值。這是因為結晶型聚合物熔化時不僅升溫需要熱量，而且還需要補充以熔化潛熱（指不改變物質溫度而引起物質相變的熱量，稱為潛熱。與潛熱對應的為顯熱，它指只升高物質溫度而不改變相變的熱量。相變指氣、液、固、結晶體等變化。如物質從液體變成氣體，則稱為氣化潛熱；如物質從結晶固體變成非結晶的熔體，則稱為熔化潛熱）所需要的熱量。不同塑料升溫至加工溫度所需要的熱量差別很大，表1-1給出了一些常用聚合物的比熱容和其他熱物理性能。表1-1 熱塑性塑料常溫下的熱物理性質塑 料比熱容Cp

13、(kj/kg*)密度(kg/m3)導熱系數（w/m*）熱擴散系數*108(m2/s)PSABSPMMAUPVCPCPSU(F)LDPEHDPEPA66PPPOM1.3401.5911.4651.8421.2561.2562.0932.3031.6751.9261.465 10501100 1180 1400 1200 1240 920 950 1140 900 1410 0.126 0.209 0.189 0.209 0.194 0.260 0.335 0.482 0.247 0.138 0.23091311151317162213811二、熱擴散系數塑料的升溫與冷卻速率與熱擴散系數有關。熱擴

14、散系數由下式表示=/Cp*式中，Cp為定壓比熱容(kj/kg*)；為密度(kg/m3)；表示導熱系數（w/m*）。由式中可看出，導熱系數高、而定壓比熱容Cp低的材料，熱擴散系數大。溫度對塑料的熱擴散系數有很大的影響。結晶型塑料的熱擴散系數對溫度的依賴關系比非晶型塑料更為密切。三、密度與比容聚合物的密度與溫度有強烈的依賴關系。溫度升高時，聚合物的密度減小。結晶型聚合物的密度一般較非結晶型聚合物密度大。注塑過程中，溫度在不斷發生變化，故聚合物的密度也在不斷變化。這種變化對注塑制品的質量有重要影響。比容定義為單位重量物質所占據的體積，它與密度互成倒數，即 =1/V比容V反映了塑料在注塑過程中，在溫度

15、和壓力的作用下，制品的膨脹與收縮所引起的尺寸變化，是一個很重要的參數。四、玻璃化溫度聚合物的玻璃化溫度Tg是指線型非結晶聚合物由玻璃態（硬脆狀態）向高彈態（橡膠彈性態）、或由后者向前者轉變的溫度。當溫度低于玻璃化溫度時，大分子鏈段凝固成堅硬的固態。當溫度高于玻璃化溫度時，大分子鏈段就擁有了足夠的自由活動能量，但此時還不是整個大分子鏈段在運動，故表現出來的還是高彈性橡膠的性質，此時，聚合物中的自由容積會突然增加。聚合物中的自由容積可表示為Vf=VVo(T)式中，Vf為聚合物中的自由容積；V為聚合物所占據的全部容積；Vo(T)為聚合物中大分子鏈本身占據的容積。玻璃化溫度Tg主要與聚合物中大分子鏈的

16、柔性有關。另外，大分子的交聯、結晶、取向等都會使Tg升高。各種聚合物的Tg值可查閱有關手冊。五、熔化溫度熔化溫度Tm指的是結晶型聚合物中大分子鏈從有序狀態轉變為無序的粘流狀態的需要的溫度。在非結晶聚合物中，材料從玻璃化溫度Tg開始即進行軟化成高彈態，但從高彈態轉變為粘流態時卻沒有明顯的熔點，而是一個溫度范圍，這個范圍所需要的溫度叫粘流溫度。六、聚合物的熱降解、分解溫度和熱穩定性塑料因加工溫度偏高，或在加工溫度下停留時間過長，從而使平均分子量降低的現象稱為熱降解。如出現這種情況，則熔體的粘度降低，制品出現飛邊、氣泡和銀絲，機械性質變差，如彈性消失、強度降低等。分解溫度是指聚合物因受熱而迅速分解為

17、低分子可燃物質的溫度。在氧氣充分的條件下，聚合物的分解是放熱反應，會使溫度進一步提高，達到燃點時就會燃燒。所謂熱穩定性，是指聚合物在高溫條件下抗化學反應的能力。熱穩定性不僅與加工溫度有關，而且與在加熱溫度下停留的時間有關。加熱溫度愈高，為使聚合物不起化學反應，則停留的時間應愈短。當溫度達到分解溫度時，聚合物中不穩定的結構中的分子最先分解，溫度繼續升高或延長加熱時間其余分子才發生斷裂，使整個聚合物熱降解。故降解溫度稱為熱穩定溫度，其值略高于分解溫度。顯然，分解溫度是注塑溫度的上限。聚合物從粘流態轉變溫度至分解溫度之間、范圍的大小對注塑成型非常重要，它決定了注塑的難易程度和注塑溫度可選擇的范圍。此

18、溫度區間愈小、溫度愈高，則注塑愈困難。為了提高聚合物的熱穩定性，常在塑料中加入熱穩定劑，以使加工溫度區間變寬，允許停留的時間加長。當塑料受到拉伸作用時，其長鏈分子傾向于沿應力方向排列成直線，這種現象稱為“取向”。塑料的力學性質特點為了獲得高質量塑料制品，就需要充分了解塑料的兩個方面的性質。一方面是為產品設計所需要的固態塑料的性質，另一方面是為制造工藝所需要的塑料熔體的性質。人們通常將材料分為兩大類，即彈性固體和粘性液體。黑色金屬、有色金屬、混凝土和木材等屬于彈性固體，水、空氣、油等屬于粘性液體。這兩大類材料稱為傳統材料，它們的力學性質都被詳細地研究過。但是，無論是固態塑料還是熔體塑料，當受到外

19、力作用時，都同時具有彈性固體和粘性液體的雙重性質。具有這種特性的材料稱為粘彈性材料，塑料只是這類材料中的一種。為了建立粘彈性概念，現對固態塑料和熔融塑料受到任意載荷時的力學特性給以簡要介紹。一、固態塑料的力學特性首先考慮固態塑料的蠕變特性。設在均勻截面的塑料圓棒上施加以簡單的軸向載荷，其軸向應力為均勻分布，此應力沿圓棒長度方向將引起均勻的應變。對彈性固體材料來說，只要外載荷不變，圓棒的應變或總伸長將保持為常數，也就是說，將不隨時間而變化。但圓棒材料若為塑料時，開始因受載荷而變形的情況與彈性固體材料類似，即產生瞬時應變，但在此之后，即使在載荷不變的情況下，隨著時間的增加，圓棒將以很慢的速率繼續變

20、形，直至破壞為止，這種現象稱為蠕變。蠕變斷裂的時間取決于溫度，斷裂曲線的形狀則取決于組成塑料的基本聚合物的種類、交聯度、分子量分布、添加劑種類，以及結晶度等因素。因此，必須對不同的塑料進行研究，分別表明其蠕變特性。固態塑料的第二個力學特性是應力松弛。現將一個短圓柱放置于兩個距離保持不變的平行平板之間，并使其受到壓縮應力。若短圓柱為彈性固體，則圓柱內的應力和應變都為常數，并且不隨時間而變化。然而，若短圓柱的材料為固態塑料，則在其他條件相同的情況下，應力水平將隨時間的增加而降低，這種現象稱為應力松弛。固態塑料的第三個力學特性是應變速率保持為常數時的拉伸特性。當彈性固體試件進行單向拉伸試驗時，所得到

21、的應力-應變關系是一條直線，直線的斜率為彈性模量，兩者皆與應變速率，即試驗機的拉伸速度無關。然而，當塑料試件在相同的條件下進行試驗時，則與彈性固體有明顯的不同，即應變速率愈高，試驗曲線的初始斜率愈陡峭，斷裂應力亦愈高。因此，彈性固體中使用的彈性模量、剪切模量及泊松比等與應變速率無關的力學概念就不適用于固態塑料。傳統的彈性固體材料與粘彈性材料力學性質上的這此差別已經知道了多年，但僅在近30年才嘗試積累試驗數據和確定設計準則，以便在工程設計中計算受任意載荷的塑料制品的力學性能。也只是在近20年，國外塑料供應廠商才開始提供粘彈性材料的力學特性數據。二、熔體塑料的力學特性塑料熔體的第一個力學特性是“剪

22、切變稀”現象。傳統粘性流體又稱牛頓流體，定義為剪切應力與剪應變率成正比關系的流體，比例系數為常數，稱為流體的粘性系數。塑料熔體則不同，在一定的剪應變率范圍內，其粘性系數并非常數，而是隨剪應變率的增加而降低，這種現象稱為剪切變稀。剪切變稀是聚合物熔體的特點，變稀程度隨聚合物的種類而變化。因為聚合物的粘度特性在注塑成型工藝中是一個非常重要的因素。塑料熔體的第二個力學特性是“射流膨脹”，牛頓流體從圓管中流出時，射流直徑保持不變。然而，當一束塑料熔體自圓管中流出時，卻出現射流直徑隨至噴口距離增加而變大的現象，這種現象稱為射流膨脹，在聚合物纖維制造時值得重視。塑料的基本性能（一）質輕比強度高一般塑料的密

23、度在0.9-2.3g/cm之間，只是鋼鐵的1/81/4之間，鋁的1/2，泡沫塑料則更輕，密度在0.01-0.5g/cm之間。材料的強度與密度之比，叫做比強度。有些塑料的比強度接近鋼材，甚至超過鋼材。（二）耐化學化學腐蝕性好；（三）絕緣性優異；（四）減磨、耐磨性好；（五）透光及防護性能好；（六）易成型加工；（七）絕熱、絕音、隔熱及減振。不足之處是，耐熱性能差；在大氣中氧、臭氧、熱、光的影響及機械作用會逐漸老化。改性塑料的更概塑料改性是指在樹脂中加入各種添加劑（助劑）或用其他方法，賦予樹脂原來不具有的性能。按改性效果不同，可將塑料的改性分為加工改性和功能改性。加工改性是在樹脂中加入加工助劑，以改善

24、其加工性能的一類改性。主要的加工改性包括：熱穩定性、流動性、熔體粘度、熔體特性、脫模性、開口性等。所涉及的添加劑品種有：熱穩定劑、抗熱氧劑、增塑劑、潤滑劑、脫模劑、開口劑、爽滑劑、增粘劑、降粘劑、抗銅劑等。功能改性指在樹脂中加入功能性添加劑，以提高其原有性能的一類改性。主要的功能改性包括：力學性能如強度、韌性、剛性、耐磨性、磨擦性等，熱學性能如耐熱溫度、燃燒性、熱膨脹系數等，壽命性能如抗老化性、降解性等，電磁性能如絕緣性、抗靜電性、導電性、磁性等，其他如尺寸穩定性、透明性、阻隔性、著色性。具體涉及的添加劑有：抗老化劑（抗氧劑、光穩定劑、防蟻劑、防鼠劑、防霉劑），降解劑（生物降解劑如淀粉、光降解

25、劑），阻燃劑（有鹵阻燃劑、環保無鹵阻燃劑）、消煙劑、防滴落劑、防霧劑、光轉換劑、抗靜電劑、導電劑、磁粉，填充劑（碳酸鈣、滑石粉、云母、硅灰石、高嶺土、硅藻土），增強劑（玻璃纖維、碳纖維），增韌劑（PP-POE、PS-SBS、PVC-CPE），著色劑，增白劑，發光劑，發泡劑，消泡劑，交聯劑（橡膠中稱為硫化劑），相熔劑（提高有機材料/無機材料熔合性），偶聯劑（提高無機材料/有機材料相溶性），耐磨劑，磨擦劑（增加磨擦性、降低磨擦性），成核劑，光亮劑，消光劑等。 塑料選材原則塑料的選材是指對于某一具體塑料制品，如何選擇合適的塑料材料。這是一項十分復雜的工作，需要考慮的因素很多，有些樹脂在性能上很接近，

26、究竟選用哪種塑料材料最合適？可從以下因素中考慮；制品要求的使用性能：制品的使用條件包括受力條件、電能狀況、透過性、透明性、精度及外觀等；制品的使用環境包括環境溫度、環境濕度、接觸介質及環境的光、氧、輻射等。原料的可加工性：加工難易性；加工成本；加工廢料；加工精度；加工形狀。制品的成本：塑料材料的價格。材料來源地與加工廠之間的路程。 塑料材料的適應性（一）各種材料的性能比較根據材料的性能不同，可分為如下兩大類；金屬材料鋼、鐵、鋁、銅、鉛、鋅及各種合金等。非金屬材料；1 無機材料：玻璃、陶瓷、石材、水泥等；2 有機材料：木材、天然橡膠、塑料、合成橡膠等。在強度方面以金屬材料最好，特種陶瓷和纖維增強

27、塑料次之。綜合性能方面，塑料優于金屬材料；絕緣和防腐方面，陶瓷材料最佳。（二）不宜選用塑料材料的條件 要求使用強度特別高的：拉伸強度超過300MPa時，塑料材料就滿足不了要求； 要求耐熱溫度高的：塑料材料最高的使用溫度不超過400，而大多數塑料的使用溫度在100260范圍內； 尺寸精度要求高的：由于塑料的成型收縮率大且不穩定，對一、二級精度的制品是不能用塑料材料的； 高絕緣材料：在超高壓電力輸送環境中，要求絕緣材料耐電暈特別突出，550KW以上的高壓耐電暈材料不能使用塑料； 高導電材料； 高磁性材料。（三）選用塑料材料的適宜條件 要求制品質輕，塑料的相對密度在0.83-2.2范圍內； 要求制品

28、比強度高的：比強度是材料強度與相對密度的比值，適合于高強度的中、低載荷使用； 制品形狀復雜的； 中、低載荷下的結構制品； 要求制品耐腐蝕性好； 要求綜合性能好的制品； 要求具有自潤滑性的制品； 要求具有防震、隔熱、隔音性能的制品（PU、PE、PS等泡沫塑料較多）材料。（四）塑料制品的使用性能及使用條件塑料制品的使用性能即塑料制品在實際使用中需要的性能：主要性能它是決定制品的關鍵性能、是材料必須具備的性能；相關性能它是為制品主要性能服務的輔助性能；，是材料最好具有的性能；次要性能它與制品主要性能關系不大的性能。例如用于制造手表的無聲齒輪，在其要求的使用性能中，各種性能的作用如下：主要性能包括材料

29、的疲勞強度、沖擊強度及耐磨性等；相關性能包括材料的耐熱性能、磨擦性能、尺寸精度、自潤性等；次要性能包括材料的耐溶劑性能、加工性能等。例二：用于盛裝硫酸的瓶子，在其要求的使用性能中，各種性能的作用如下；主要性能材料的耐硫酸腐蝕性能要好；相關性能包括材料的耐壓性能、跌落、沖擊性能等；次要性能包括材料的透明性能、阻隔性能、耐氣候性能等。塑料制品的使用條件包括受力情況、電能情況、透過性要求、透明性要求、尺寸精度要求、外觀及可裝飾性、材料可改性性能。常用塑料材料介紹（一） ABS概況ABS為丙烯腈（23%-41%）、丁二烯（10%-30%）、苯乙烯（29%-60%）三種單體共聚而成，最初是在PS改性品種

30、基礎上發展起來的，由于具有韌、剛、硬的優點，目前影響已超過PS，成為一個獨立的通用塑料品種。ABS的具體品種可分為中沖擊型、高沖擊型、超高沖擊型和耐熱型四種。主要性能ABS具有韌、剛、硬的優點，其沖擊性能極好，可以在極低的溫度（40）下使用，表面光澤度高，著色性好，印刷效果好，電鍍好。電絕緣性不受溫度、濕度和頻率的影響，可以用于大多數環境。 ABS的加工特性ABS屬加工性能良好的一類塑料；ABS屬于非牛頓流體，熔體粘度對螺桿轉速較敏感；ABS熱穩定好，加工中不易出現降解現象；ABS吸水率較高，加工前需要干燥，干燥溫度為80-90，時間2-4小時；ABS制品在加工中易產生內應力，內應力的大小可通

31、過浸入冰乙酸檢驗；在30秒鐘內，如果內應力此較集中、分布不均，即在制品的澆口附近及四角，有失光澤，嚴重的制品表面開裂。有這類現象的應進行退火處理，具體條件為放于7080的熱風循環干燥箱內24小時，再冷卻至室溫即可。ABS的成型方法為注塑、擠出、吹塑、吸塑等，其中以注塑法最常用。（二） PS樹脂 概況PS是由苯乙烯單體聚合而成的聚合物，具體品種包括通用聚苯乙烯（GPPS）、可發必聚苯乙烯（EPS）、高抗沖聚苯乙烯（HIPS）、茂金屬聚苯乙烯（SPS）； 主要性能PS的特點是高透明性，為三大透明塑料品種之一，透光率達90%以上，此外電絕緣性好，易著色，顏色鮮艷，加工流動性好，剛性突出；PS的不足之

32、處在于脆性大，易出現應力開裂，耐熱性差（60-80），不耐沸水等； PS的加工特性PS屬于無定型樹脂，無明顯熔點，熔融溫度范圍寬，可在120-180溫度范圍內成為流體。熱穩定好，分解溫度在300以上；PS屬于非牛頓流體，粘度對螺桿的轉速敏感性大于溫度。PS的流動性好，是一種易加工的塑料；PS吸水率低，加工前不需要干燥。如要求透明性高時，干燥溫度70-80，時間1.5小時；PS在加工中易產生內應力，對制品需進行熱處理，處理條件為溫度65-85，時間1-3小時；PS的收縮率比較低，為0.4%-0.7%，與ABS相近。對尺寸精度要求不高的制品，兩者模具可以共用； 高抗沖聚苯乙烯（HIPS）HIPS為

33、PS的抗沖擊改性品種，組成為PS和SBS等橡膠的共混物，按改性幅度大小可分為中抗沖、高抗沖和超高沖三類，主要代替ABS用于殼體，是繼ABS之后的第二代殼體材料；HIPS為不透明顆粒，與通用PS相比，HIPS除具有高抗沖性能外，還保持原有的PS剛性、易加工、易著色、高光澤等優點，只是透明性和拉伸強度下降；HIPS的加工性很好，流動性比ABS好，收縮率與ABS接近，兩者模具可以互用。（三） POM樹脂 概況POM（聚甲醛）是指大分子鏈中含有氧化亞甲基重復結構單元的一類聚合物，學名為聚氧化甲基，屬結晶型塑料。POM為三大通用工程塑料。廣泛用于電子/電器、機械、汽車、儀器/儀表、建筑和各種日用品領域。

34、 主要性能依據結構不同可分為均聚POM和共聚POM兩種。均、共聚POM由于結構不同，在具體性能上也存在著一定的差異，如均聚POM的密度、結晶度和力學性能稍高一些，而共聚POM的熱穩定性、化學穩定性及加工性較好，共聚POM的用途較均聚POM的廣泛。POM突出的性能為：力學性能及剛性好接近金屬材料，是代替銅、鑄鋅、鋼、鋁等金屬材料的理想材料；耐疲勞性和耐蠕變性極好；耐磨損、自潤性和磨擦性好，與UHMWPE、PA、F4一起稱為四大耐磨性塑料材料；化學穩定性高，電絕緣性優良。POM的弱點為密度大，耐酸及耐燃性不好，后收縮大且不穩定，尺寸穩定性差，耐候性不高。 POM的加工特性POM的流變性呈非牛頓流體

35、型，其熔體的粘度對溫度不敏感，而對注射速率敏感；對注射成型而言，要增加熔體的流動性能，可以從增加注射速率、減小噴嘴尺寸入手。POM的結晶度大，熔程窄（熱敏性），成型收縮大（可達3.5%）。對注射厚壁制品而言，要注意保壓和補料，以免造成收縮孔太大而報廢。POM的熱穩定性差，溫度過高、加熱時間太長，均會引起分解；特別是溫度超過250時，分解速度會加快，并溢出強烈刺激眼睛的甲醛氣體，嚴重時制品會產生氣泡或變色，更嚴重者會引起爆炸。因此，必須嚴格控制物料溫度和塑料熔體在加熱機筒內停留的時間；另外，還需加入抗氧化劑和雙氰胺甲醛吸收劑。POM的加工廢料因降解程度大，不易用于生產高性能產品。POM的冷凝速度

36、快，制品易產生表面缺陷和折皺、班紋及熔接痕等，為此應用提高注射速度和提高模具溫度等方法解決。POM制品易產生內應力，后收縮也較大，應進行后處理。后處理的條件為：厚度6mm以下，溫度100，時間0.25-1小時；厚度6mm以上，溫度120-130，時間4-6小時。POM的吸水率不高，一般加工前可以不用烘料。但干燥處理可以提高制品表面光澤度。干燥條件為：110-120，時間3-5小時。POM的加工方法：擠出、注射、吹塑二次加工等方法成型，并以注射為主。（四） PPO（日本稱PPE）樹脂 概況PPO（聚苯醚）又稱為聚苯撐氧和聚2，6-二甲基-1，4-苯撐醚樹脂。純PPO因熔融粘度大導致加工困難，難以

37、實際應用；直到開發出改性的MPPO后，才獲得迅速發展。PPO改性的目的為改善加工性能，目前主要為PPO和PS的共混或接枝，即PPO/PS改性品種。MPPO廣泛用于汽車、電子/電器、辦公用品及機械工業。日本及西歐43%用于辦公用品、33%用于電子/電器、14%用于汽車、10%用于機械工業。 主要性能PPO是一種具有熱固性塑料特點的熱塑性性工程塑料。熱變形溫度高（190）使用范圍廣，具有優良的耐水解性和耐酸、堿、鹽水性能。突出性能有剛性大、耐蠕變性好、拉伸強度高、電性能在工程塑料中最好、線膨脹系數小等。不足之處為耐疲勞性和耐應力開裂性不好。 MPPO的加工特性MPPO吸水性雖小，但加工前需要干燥，

38、干燥條件為：130，2-4小時，料層厚度在50mm以下。MPPO的流體在低溫時為牛頓流體，在高溫時為非牛頓流體；加工時需要溫度與壓力兼調，并以溫度為主。MPPO分子鏈剛性大，制品易產生內應力，最好在180的甘油中進行熱處理，或加入2%環氧十八酸異辛酯。MPPO的廢料可以重復加工三次。MPPO可用注射、擠出、壓制等熱塑性塑料加工方法加工。（五） PC樹脂 概況PC（聚碳酸酯）是指大分子鏈由聚碳酸酯重復結構單元組成的一類聚合物，它是目前第一大工程塑料品種。PC用于電子/電器占38%、建筑占20%、汽車占10%。 主要性能PC主要性能為：優異的沖擊性及透明性，優良的力學性能及電絕緣性，使用溫度廣（-

39、130130），尺寸穩定性高，是集剛、硬、韌于一體材料的典型代表塑料品種。PC的主要缺點是吸濕性能大、加工易產生氣泡和銀絲，制品易產生殘余內應力、并對缺口敏感性大，耐疲勞性低、耐磨擦性及耐磨性不好。 PC的加工特性PC的熔體粘度很高，可達103104a.s；其熔體的流變性在低剪切速率下接近牛頓流體，應主要通過提高物料溫度來調節熔體的流動性，成型時的冷卻、凝固和定型時間短。PC的剛性大，在加工過程中易產生內應力，因此對成型工藝條件要求嚴格控制。（1）制品內應力的檢驗：偏振光檢驗法；偏振光是對透明制件，利用表面彩色光帶面積的大小，及分布情況來判別，面積小及分布均勻的，說明內應力小、分布均勻。（2）

40、浸漬法；將制件浸泡在苯、四氯化碳、環己烷、乙醇、甲醇內，12分鐘還未開裂的，內應力小，515秒鐘開裂的內應力大。后處理的條件： 對象是薄壁件、嵌件、形狀復雜的件，放在110左右的油浴、水浴，熱烘箱，紅外線等容器內，厚度5mm以下的制件8小時；厚度在8mm的制件24小時；然后緩慢冷卻。另一種方法是：甘油、乙二醇、液體石蠟或熱空氣，在110130的溫度下，制品放在里面12小時。PC在成型中對水極為敏感，高溫下微量水分也會引起分解。因此，加工前一定要干燥處理，使含水量在0.02%以下。具體干燥條件為110-120，時間10-12小時，料層厚度30mm以下。PC屬無定型聚合物，成型收縮率低。PC制品不

41、易帶金屬嵌件，如必須加入，應將嵌件加熱到200或更高一些。PC的加工比較容易，可用注射、擠出、吹塑等方法加工。（六） PA樹脂概況：聚酰胺是主鏈上含有重復酰胺基團的聚合物。通常稱之為尼龍。聚酰胺類聚合物可分為脂肪族類聚酰胺、半芳香聚酰胺、全芳香聚酰胺、含雜環芳香族聚酰胺及脂環族聚酰胺等。目前種類繁多，商品牌號有600余種。脂肪族聚酰胺是主要類別，如尼龍6、尼龍66、尼龍610、尼龍1010是最常用的品種。根據制備尼龍所用單體不同，脂肪族尼龍分為三類：（1） 由氨基酸或內酰胺加聚制得的尼龍，用一個數字表示，如尼龍6、尼龍9、尼龍11等，其數字表示單體碳鏈上的碳原子數。（2） 由二元胺和二元酸縮聚

42、制得的尼龍，用兩個數字表示，如尼龍66、尼龍610、尼龍1010等，其中前面數字表示二元胺碳原子數，后面數字表示二元酸碳原子數。（3） 共聚物，是由以上二類尼龍相應的組合數表示，組合數后括號內的數字表示各組分的質量比例，如尼龍66/6（60：40），表示由60份的尼龍66鹽和40份的已內酰胺6制得的共聚物。PA（尼龍）包括種類很多，具體品種有：PA6、PA66、PA1010、PA11、PA12、PA6T、PA9T、PA612、PA46、PA1212、澆鑄尼龍（MC5）及芳香尼龍等；其中PA6、PA66占45%、PA610占8%、PA11/PA12占6%，我國主要以PA6、PA66為主，PA10

43、10次之。 主要性能PA的突出性能為：優良的耐磨性、耐磨擦和自潤性，較好的力學性能，耐油性優異，氣體阻隔性好，耐疲勞性好。PA的特點為：吸濕性大、并對力學電學性能影響大，耐酸性差在潮濕環境中尺寸變化率大。 加工特性PA屬結晶型聚合物，有明顯的熔點，且熔點高，熔程較窄，因此加工溫度較高。PA6為220-300、PA66為260-320、PA610為220-300、PA12為185-300。PA的熔體粘度低，熔體的流動性好，熔體粘度對溫度和剪切速率都較敏感。但其流動特性接近牛頓流體，即對溫度的敏感性較大。PA的熱穩定性較差，熱降解傾向嚴重，就加入二苯胺改善，并嚴格控制溫度。PA成型時有結晶產生，成

44、型收縮較大；結晶度高低受成型工藝條件影響較大。PA的吸水率比較大，加工前必須干燥，使含水量小于0.1%；干燥條件為：溫度100-110，時間10-12小時。PA制品成型后需進行調濕處理，以降低吸水對性能的影響，提高尺寸穩定性。調濕處理的條件為在沸水、熔化石蠟、礦物油或聚乙二醇中進行，溫度高于使用溫度10-20，時間30-60分鐘，然后緩慢冷卻即可。PA的加工方法為注射、擠出及吹塑等到方法成型。（七） TPU樹脂概況TPU（聚氨酯）為大分子鏈中含有氨酯型重復結構單元的一類聚合物，全稱為聚氨基甲酸酯，英文全稱為Polyurcthane,簡稱PU或PUR。按多元醇的類型不同，可為聚酯型或聚醚型。按兩種合成單體的種類及組成不同，可將PU分成線型的熱塑性PU和體型的熱固性PU兩大類，以前一直以泡沫塑料為主，目前彈性體的發展速度十分迅速，用途也越來越廣，已超過泡沫塑料，已發展成為PU的主導制品，本課介紹TPU。主要性能TPU是PU的密實制品，其性能介于橡膠與塑料之間，硬度變化范圍較寬，可從邵氏A10到A80，斷裂伸長率高達600%-800%。而天然橡膠的最高邵氏僅為A70，斷裂伸長率5