塑料性能及应用.

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1、塑胶性能及应用 塑料的定义及来源 塑料为高分子聚合物的总称，它是由乙烷、甲烷、 丙烷等经过转化为亚甲基、乙烯和丙烯等中间体（也叫 基体或单体），再由中间体经聚合反应形成的高分子聚 合物通称塑料（塑胶或者树脂）它的英文名为“plastics”， 原意为可任意制作各种形状的材料（可塑材料），它能 在一定的条件下塑化成型，成型后的产品能在通常环境 下保持形状不变。另外强调一点：现在大多数塑料还含 有一定量的添加剂（如填充剂、增塑剂、稳定剂、增强 剂、润滑剂、防静电剂、着色剂、阻燃剂、芳香剂、发 泡剂、发光剂等等），以加强它的特殊性能，达到它的 使用目的。 塑 料 热塑性 热塑性: 泛用塑料:ABS.

2、 PVC. PS. PE 泛用工程塑料:PA. PC. PBT. POM. PET 超级工程塑料:PPS. LCP DAP. UP. EP 热塑性：在受热时会软化，经冷却会固化，若再加 热又可以软化。 热固性：在受热时最初也是软化。射入模内在加热进 行中，塑料分子会化合而硬化，当硬化成形后，若再次加 熟，也不会软化。 我们以后讲的塑料均为热塑性塑料。 塑料的分类 塑料的主要性能 z 1）良好的稳定性，耐腐蚀性、耐候性好，经久耐用。如 PTFE（聚 四氟乙烯）在“王水”中也难被腐蚀。 z 2）一般塑料的密度都比金属小，轻巧美观。 z 3）电气绝缘性好，大多数塑料都具有优良的电绝缘性，因此塑料被

3、广泛应用于电子、电气、通讯、仪器等领域。 z 4）塑料的力学性能好，可制作许多结构性构件。 z 5）阻隔性好，能制作各种容器，有很好的防潮防水功能。 z 6）加工性好，通过注射成型，能在很短时间可制成形状复杂、尺寸 稳定、品质优良的制品。 另外，塑料还有很好的耐磨性、自润性、减震性、绝热性、电镀 性、焊接性、透光性等等。总之，塑料已应用各行各业之中。 塑料的热力学三态（玻璃态、高弹态、粘流态） z 玻璃态：相当于无机物的固态，处于玻璃态的塑料分子链段基本上处于停 止的状态，分子只在自身的位置上振动。在这种形态下，塑料件可以进行 削、切、刨等机械加工。大多数 塑料常温下都处在玻璃态形态下，如：

4、POM、PC、PBT、ABS等等。 z 高弹态：处于高弹态下的塑料分子，动能增加，分子的运动维持在小链段 的旋转，链与链之间不会发生位移。在这种形态下，当塑料件受到外力的 作用时会发生缓慢形变，外力除去后又慢慢恢复原来的形状。大多数塑料 只有在热加工过程中出现塑料的高弹态，在常温下处于高弹态的塑料有 TPE、TPU等弹性体塑料。 z 粘流态 ：所有塑料只有在热加工过程中才会出现粘流态。处于粘流态的 塑料分子，网状结构已解体，大分子链与链之间、链段与链段之间都能自 由移动。外力很容易使塑料体变形，除去外力后不再恢复原形。 注塑成型过程可以这样讲：通过加热和外力的作用，让塑料从室温的 玻璃态（或高

5、弹态），经高弹态转变为粘流态，注射入具有一定形状的封 闭模腔，然后在模腔中逐渐冷却，从粘流态返回常态的玻璃态或高弹态， 最后取出与模腔形状一致的塑料制品。 塑料的取向 塑料在加工过程中，在力的作用下，流动的大分子链段存 在的方向或区域上造成的性质差异；熔体在模腔的取向过程， 直接影响制品的品质；我们下来谈谈工艺参数对取向应力及其 对制品性能的影响： A、熔体温度高，粘度低，剪切力降低则取向度减少； B、在浇口封闭前，延长保压时间，回导致取向应力增加； C、提高射出压力或保压压力，会增大取向应力； D、模具温度高可使制品缓慢冷却，减缓取向作用； E、加强制品厚度可降低取向应力。 制品中内应力的存

6、在会严重影响制品的力学性能和使用性 能；由于内应力的存在及分布不均，会造成制品会使用中裂纹 、变形、翘曲，还会引起制品表面泛白、浑浊及光学性能变坏 。 料的粘度塑及其他因素对其的影响 粘度就是塑料熔体的粘稠程度。从剪切的意 义上讲粘度可以理解为熔体试图流动时在熔体层 或熔体内部遇到的阻力。下面是影响它的因素： A、剪切速率、剪切应力对粘度的影响：剪切应力随剪切速率 的提高而增加；而粘度随它们的提高而下降，如：PE、PP、 POM等； B、温度对粘度的影响：在一定范围的温度内，温度升高会造 成塑料粘度下降，如CA、PS、PE、PP等； C、压力对粘度的影响：压力的升高会造成粘度上升； D、塑料分

7、子量对粘度的影响：分子量增加会造成粘度上升。 塑料的结晶、结晶度及特征 结晶是物质分子或分子链之间呈有序、规则的排列结构。塑料按其高分子排列结构可分 为结晶型塑料和非结晶型塑料（无定型塑料）。结晶度是反映结晶型塑料的结晶程度。 结晶性塑胶特性 PE 、 PP 、 Nylon、 PBT、 POM、 PPS LCP 、 SPS、 PET、 TPx 非结晶性塑胶 特性PS AS ABS CA PMMA、PC、PVC、PES ( A )固体时分子呈规则排列，强度较强，拉力也较强； ( B )熔解时时比容积变积变 化大，膨胀胀30 左右，PE 在20 时为时为 1.03 cm3/g ，在200时为时为

8、1.33cm3/g，增加率为为29% ( C )熔解后密度值变低，所以固化后较易收缩； ( D )分子链排列很紧密，故内应力不易释放出来； ( E )冷却成形俊结混度增高，故成品呈不透明； ( F )成形中散热较慢，故成品离模后特别烫手； ( G )冷模生产时，当时收缩率较小，乃因结晶化度低，造 成日后收缩较大； ( H )热模生产时，当时收缩率较大，乃因结晶化度高，日 后收缩较小； ( I )热模生产冷却较慢，则结晶化程度越高物性状态也愈 良好，呈现越不透明状； ( J )具备耐热性、耐药品性等特征。 ( K )有明显熔点。 ( A ）无明显熔点 ( B )固体时分子呈不规则排列、强 度、拉

9、力匀较弱。 ( C )熔解时比容积不大，膨胀8%左 右，PS 在 20时为0.97cm3/g 在 200时为1.04 cm3/g增加率为8.3% ( d ）熔解后密度值变化较小，固 化后较不易收缩 ( E )透明性乃因结晶化度低 ( F )成形中散热较快，故成品离 模后较不烫手。 ( G ）料温越高，色泽越黄 玻璃化温度、熔化温度及热分解温度 z玻璃化温度：聚合物的玻璃化温度是指线性非结 晶型聚合物由玻璃态向高弹态或由高弹态向玻璃 态的转化温度。 z熔化温度：是指结晶型聚合物从高分子链结构的 三维有序态转化为无序的粘流态时的温度。 z热分解温度：热分解温度是指在有氧气存在的条 件下，高分子聚合

10、物受热后开始分解的温度。 注塑成型时的温度介于玻璃化温度和热分解 温度之间。具体还应根据制品的大小、厚薄、复 杂程度、有无嵌件、着色剂的稳定性及注塑机的 情况选择合适的加工温度。 添加剂的种类常用材料对塑料性能的影响 强化剂 碳纤维、 玻璃纤维、 矿物质纤维、 kevar A、增加拉伸强度 B、提高热变形温度 C、增加弯曲模量 D、提升抗收缩与抗翘曲能力 导电（热）性充填剂铝粉、碳纤维、 石墨 A、提高电气性能 B、提高热传导性 耦合剂Silanes titanates改善聚合物与纤维介面的键合力 阻燃剂Cl、 溴、S、金属盐降低燃烧发生率及扩散速度 混合充填剂碳酸钙、黏土、降低材料成本 塑化

11、剂单体液体、 低分子量材料 A、改善熔胶的流动性 B、加强翘曲性 着色剂（颜料或色料）金属氧化物、洛酸盐、碳黑A、提供耐久的颜色 B、防止热裂解或紫外线造成裂解 发泡剂气体、氮复合物、氨衍生物造成孔穴组织以降低材料密度 塑料的加工助剂及对塑料性能的影响 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 化学和物理特性: ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯 腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易 加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。 三种单体的聚合产生了 具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相

12、，另一个是聚丁二烯橡胶分散相 。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计 上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质 的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭 曲特性等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以 及很高的抗冲击强度。 典型应用范围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机 ，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫 球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理

13、：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8090C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210280C；建议温度：245C。 模具温度：2570C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：5001000bar。 注射速度：中高速度。 PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 化学和物理特性: PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、 电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。 PBT吸湿特性很 小。一般材料收缩率在1.5%2.8%之间。含30%玻璃添加剂的材料收0.

14、3%1.6%之间。 由于 PBT的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低。 典型应用范围: 家用器具、电器元件开关、汽车工业部件等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：这种材料在高温下很容易水解，因此加工前的干燥处理是很重要的。建议在空气 中的干燥条件为120C,68小时，湿度必须小于0.03%。 熔化温度：225275C，建议温度：250C 。 模具温度：对于未增强型的材料为4060C。要很好地设计模具的冷却腔道以减小塑件的弯曲 。热量的散失一定要快而均匀。建议模具冷却腔道的直径为12mm。 注射压力：中等（最大到1500bar）。 注射速度：应使用尽可能快的注射速度（因为P

15、BT的凝固很快）。 流道和浇口: 建议使用圆形流道以增加压力的传递，可以使用各种型式的浇口，也可以使用热 流道。 浇口直径应该在0.81.0*t之间，这里 t是塑件厚度。如果是潜入式浇口，建议最小直径为 0.75mm。 PC 聚碳酸酯 化学和物理特性: PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特 性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非 常高，并且收缩率很低，一般为0.1%0.2%。 PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种 品质的 PC材料时，要以产品

16、的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么 就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程 。 典型应用范围: 电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通 运输行业 （车辆的前后灯、仪表板等）。 注塑模工艺条件: 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100C到200C， 34小时。加工 前的湿度必须小于0.02%。 熔化温度：260340C。 模具温度：70120C。 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。 POM 聚甲醛 化学和物理特性: POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗 冲击特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗 疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无 论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。 PO