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1、塑膠材料性能與應用塑膠材料性能與應用 kanwan2022/10/281目錄目錄u塑料概論 u塑膠材料應用性能參數u塑料的性能與應用u塑料材料的選用u塑料的簡易鑒別方法u塑料用添加劑2022/10/282&塑料概論1-1塑料工業的組成2022/10/2831-2塑料材料的種類划分塑料材料的種類划分1-2-1按化學結構分類u聚烯烴類聚烯烴類 聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)超高分子量聚乙烯(UHMPE)u聚苯乙烯類聚苯乙烯類 聚苯乙烯(PS)丙烯晴-苯乙烯(AS)丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體(ABS)u聚銑胺類聚銑胺類 不同的各種尼龍u聚醚類聚醚類 聚碳酸酯(PC)聚甲醛(POM)聚楓(PSU)u聚
2、酯類聚酯類 聚對苯二甲酸丁二酯u丙烯酸酯類丙烯酸酯類 聚甲基丙烯酸甲酯 2022/10/2841-2-2按結晶形態分類u結晶性材料結晶性材料 在適當的條件下能產生某几種几何形態晶體結構的塑料(如PE,PP,PA,POM,PBT).u無無定型塑料定型塑料 分子形狀和分子排列不呈晶體結構而呈無序狀的塑料(如ABS,PC,PSU,PMMA,PS)2022/10/2851-2-3按受熱呈現基本行為分類u熱塑性塑料 在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化。u熱固性塑料 受熱后成為不熔的物質，再次受熱不再具有可塑性。如蜜胺-甲醛樹脂(MF)尿-甲醛樹脂(UF)及(PF)2022/10/2861-2-4按
3、塑料的應用領域分類u通用塑料 只可作為一般非結構材料使用，產量大，價格相對低廉。但也有將一般通用塑料改性，如加入穩定劑，玻纖等加強應用性能雖有改善，但遠不及工程塑料的優良。(PE EVA PP PVC PS-HI PS-GP ABS ACRYLIC SAN 等)u工程塑料 可以作為結構材料，具有優異的綜合性能(包括機械，電性能，耐熱性能，耐化學性能，尺寸穩定性能，加工性能高)并可在較寬闊的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性能，并能在承受機械應力和較為苛刻的化學，物理環境中長期使用。工程塑料的產量較少，價格較高。(NORYL PC POM PPO PBT PET LCP NYLON等)2022/
4、10/2871-3塑料的成型工藝u加工成型 塑膠材料可用多種不同的方法加工成型，一般可在400度以下操作，而成型后還可采用不同的二次加工方法加工成型塑件。如車，鑽，鑼，刨，刮，銼，拋光，電鍍，絲印，燙印，噴油等。盡管塑料的加工方法有很多，但其中最主要的仍是注塑，擠出，吹塑，搪制為主。其中注塑成型約占60%。u不同的加工成型工藝 注塑成型 擠出成型 吹塑成型 搪制成型 熱壓制成型 傳遞成型 真空成型 繞注成型 壓延成型 層積成型 吸塑成型 浸積成型2022/10/288塑料成型方法，特點及應用u壓制成型 將塑料粉及增強，耐磨，耐熱等填料置于金屬模中，用加壓加熱方法制得一定形狀的塑料制品。一般用于
5、熱固性塑料的成型，也適于熱塑性塑料的成型。u注射成型 將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機料筒內加熱，使其軟化后用推杆或旋轉螺杆施加壓力，使料筒內的膠料叢噴咀注射到模具中。適于形狀繁雜批量大的塑件，成本低，速度快。用于聚乙烯，ABS，聚跣胺，聚丙烯，聚苯乙烯等熱塑性材料。u擠出成型 將塑膠料連續的加入浸入料筒，受熱軟化后用旋轉螺杆叢模口擠出。加工管材，棒材，片材。u澆注成型 將液態樹脂到入模具中，置于一定溫度的烘箱中固化。用于楓醛，環氧等熱固性塑料，可制大型繁雜件。u吹塑成型 先將已制成的片材，管材加熱軟化或直接把擠壓，注射的熔融狀態的管材置于模具內，吹入空氣使塑料處于高于彈性變形溫度而低于其流動溫
6、度，吹出的空心制品。用于聚乙烯，軟聚碌乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等熱塑性塑料，可制瓶子等。u真空成型 將塑料片加熱到軟化，借真空作用使其貼在模具上，冷卻得制件。用于聚碳酸酯，聚楓，聚碌乙烯，ABS等熱塑性塑料。可制薄壁的杯，盤罩，殼，盒等敞口制品。2022/10/289&塑膠材料應用性能參數塑膠材料應用性能參數2-1塑膠材料的物理性能u比重 塑料的比重是在一定溫度條件下，試樣密度與水密度的比值。u吸水性 規定尺寸的樣品浸入一定溫度的水中，經24小時所吸收的水分，吸水后尺寸及形狀會受到影響。u透氣性 一定厚度的塑料薄膜在一個大氣壓下，一平方米面積在24小時的透氣量。u透濕性 水蒸氣對塑料薄膜的透過情
7、況。u透明度 透光度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比。霧度或渾濁度 在入射光反向上的散光對所有透射光之比。霧度通常是瓣透明的但對射入光有漫射的性質。2022/10/28102-2塑膠材料的力學性能u拉伸強度 在規定的試驗溫度，濕度，和拉伸速度下對樣品施加拉伸力，測定其破壞是的最大載荷。u壓縮強度 在樣品上施加壓縮力，至破裂(脆性)或屈服.u彎曲強度 樣品放在兩支點上，施加集中載荷，使樣品變形或破裂時的強度。u沖擊強度 樣品受沖擊破斷時單位面積上所消耗的焦耳。u摩擦系數 摩擦力與正壓力之比值。u磨耗 塑料在摩擦過程中尺寸改變的機械性破壞過程(磨損，磨蝕)2022/10/2811塑膠材料
8、的力學性能u硬度 塑料抵抗其它硬物壓入的性能。(洛氏，肖氏)。u疲勞 在一靜態破壞而有小量交變循環下使塑料破壞。u蠕變 在固定的溫度，濕度條件下，塑料在固定的外力持續作用下，隨時間變化會表現出蠕變特征，其隨加載荷而增加，隨減載荷而減少，而變形亦逐漸恢復。(拉伸蠕變，壓縮蠕變，彎曲蠕變等)u持久強度 塑料長時間經受靜載荷的能力由高而低的時間函數2022/10/28122-3塑膠材料的使用性能u線脹系數 溫度升高1度，每1mm的塑料伸長的mm數。一般為鋼材的十倍。u比熱 1克塑料升高溫度1度所需的熱量單位。u導熱系數 一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位，為鋼材的1%.u耐熱性 溫度與變形之間
9、的關系。u玻璃化溫度 塑料由熔融可流動溫度降至固態時的溫度，具很大的脆性。u脆化溫度 當對一定低溫下的塑料施加壓力時，在很小的變形下就會破壞。2022/10/2813塑膠材料的使用性能u熔融指數 熱塑性塑料在一定溫度和壓力下，熔體在10分鐘通過測試孔所流出的塑料重量。u耐燃燒性 由燃燒速率(燃燒時間內樣品的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前后重量之差)來表示。u耐電壓 迅速將電壓升到規定值，一定時間內樣品不被擊穿。u耐老化性 塑料在使用，儲存，加工過程中由于受到光，熱，氧氣，生物，應力等外來因素的作用，引起化學結構破壞而使原有優良性能有所下降的現象。u耐化學性 塑料在化學介質中是否受到腐蝕。(重量
10、，體積，強度，色澤等)u成型收縮率 塑料在模具中成型，冷卻后脫模的成型品的收縮現象。2022/10/2814&塑料的性能與應用塑料的性能與應用u通用塑料 作為一般性材料使用，產量大，價格低，性能一般，生產商多。可加入穩定劑，玻纖等材料將通用塑料改性，加強應用性能，但還遠不及工程塑料的性能優良。u工程塑料 具優異的綜合性能：機械，電性能，耐熱性能，耐化學性能，尺寸穩定性能，加工性能高，并可在較寬的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性能，并在承受機械應力和較為苛刻的化學，物理環境中長期使用。產量少，價格較貴，生產廠家少。PC ,POM ,PBT ,PET ,NYLON(PA),NORYL2022/1
11、0/2815uAS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力膠AS是丙烯晴(A)，苯乙烯(S)的共聚物，耐氣候性中等，不受高濕度環境影響，能耐，一般性油脂，去污劑和輕度酒精，耐疲勞性較差，不易因能應力而開裂，料質透明度頗高,流動性好于ABS。合適的塑料產品：托盤類，杯，餐具，牙刷，冰箱內格，旋鈕，燈飾配件，飾物，儀表鏡，包裝盒，文具mm,3-1通用塑料2022/10/28163-1通用塑料uABS 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體ABS 丙烯晴(耐化學腐蝕性，表面硬度)丁二烯(堅韌)苯乙烯(良好加工性，染色性好耐氣候性差，易氧化)具良好的綜合性能，高沖擊韌性和良好的機械性能，優良的耐熱耐油性能和化學穩定性
12、，尺寸穩定，易機械加工，表面可電鍍，電性能良好。合適的塑料產品：作一般結構或耐磨受力傳動零件和耐腐蝕設備。齒輪，泵葉輪，軸承，把手，管道，電機外殼，電子零件，鐘表殼，水箱外殼，冷藏庫和冰箱內殼，文具，玩具mm,mm2022/10/28173-1通用塑料uPSGP 改性聚苯乙烯 204透明度達88-92%，折光率1.59-1.60，適合作透光制品，染色性強，無毒無味，不致菌類生長，較高的沖擊強度,耐酸鹼性能好，不耐依據溶劑，電氣性能優良，易成型，吸濕少于0.02%可在高濕度保持強度和尺寸，但脆性大。合適的塑料產品：裝飾品，照明指示牌，燈罩，文具，透明玩具，日用品，儀表鏡片，冷藏庫和冰箱內絕熱層(
13、發泡后)。mm。2022/10/28183-1通用塑料uPSHI 高沖擊聚苯乙烯 成分中含橡膠后抗沖擊強度大大提高，制品上可設計扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺絲，在85度下長時間使用，老化加速壽命減少。合適的塑料產品：各類家電外殼，文具，玩具，電子零件，電子儀表殼，冷藏庫和冰箱內殼，電話機。其它：收縮率0.4-0.7%合適的薄厚2-3mm。mm2022/10/28193-1通用塑料uPP 聚丙烯 百折膠類似白色蠟狀，比聚乙烯更透明更輕，注塑時流動性好，吸水性低于0.02%，耐化學有機溶劑，除濃硝酸濃硫酸外在很多介質中很穩定，抗沖擊強度高，來回屈服力非常高，高頻電性能不好，易成型收縮率大，耐溫度性
14、強，低溫呈脆性，耐磨性不高。合適的塑料產品：一般結構件，耐腐蝕件，受熱的電氣絕緣零件。各類家庭用品，文具，玩具，化學容器，醫療用品。mm。mm2022/10/28203-1通用塑料uPE 聚乙烯 最輕的塑料之一，半透明白色狀，結晶性材料，屈服能力高但不易回復，優良的介電性能，透水率低耐水性好，化學穩定性高，使用溫度可達80-100度摩擦性能和耐寒性好，但機械強度不高，質軟，成型收縮大，表面不易粘貼，印刷。合適的塑料產品：一般電纜的包皮，耐腐蝕件，表面涂層。HDPE:膠袋，日用品水桶，電線，玩具，建材。LDPE:膠袋，膠花，玩具，高頻電線。mm。mm2022/10/28213-1通用塑料uPMM
15、A 聚甲基丙烯酸酯 亞加力 有機玻璃 有極好的透光性，在光的加速老化240小時后仍可透過92%的太陽光，室外十年仍有89%，紫外線達78.5%。機械強度較高，有一定的耐寒性，耐腐蝕，絕緣性能良好，尺寸穩定，易于成型，質較脆，易熔于有機溶劑，表面硬度不夠，易擦毛。合適的塑料產品：有一定強度要求的透明結構件。儀表鏡片，光學制品，電氣，醫療器材，透明模型，裝飾品，太陽鏡片，廣告牌。mm。mm2022/10/28223-1通用塑料uPVC 軟質聚碌乙烯 質柔軟耐摩擦，撓曲，彈性良好，吸水性低，易加工成型，有良好的耐寒性和電氣性能，化學穩定性強，耐焰自息，消聲減震能制各種鮮艷而透明的制品，硬質PVC機械
16、強度較高。但使用溫度低(-15-+55度)。合適的塑料產品：通常制成管，棒，薄板，絕緣包皮，表面軟性包皮。家庭用品，文具，包裝材料，運動器材，水管等。mm。本色：灰色2022/10/28233-2工程塑料uPC 聚碳酸酯 具有突出的沖擊韌性和抗蠕變性能，有很高的耐熱性，耐寒性也很好，脆化溫度達-100度，抗彎強度與尼龍相當，并有較高的延伸率和彈性模量，但疲勞強度小于尼龍66。吸水性較低，收縮率小，尺寸穩定性好，成型的零件可達很精密的公差，并在很寬的變化范圍內保持尺寸的穩定性。耐磨性與尼龍相當，并有一定的抗腐蝕能力，但成型條件要求高。可在較高干溫度.高載荷下條件下長期應用，但不可在濕溫下使用。合
17、適的塑料產品：各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，心軸，滑輪，傳送鏈，螺母，墊圈，泵葉輪，燈罩，容器，外殼，蓋板，高溫電氣制品，風筒殼，火牛殼，電機殼，工具箱，奶瓶，照相機零件，安全帽，食品盤，醫療器材，CD等mm。mm PC加入玻緘可改善其收縮率，機械強度，耐溫性，在100度左右長期 使用鋼性會增加，制品可用退火改善內應力。2022/10/28243-2工程塑料uPA 尼龍 PA的機械性能中如抗拉抗壓強度隨溫度和吸濕量而改變，所以水相對是PA的增塑劑，加入玻纖后，其抗拉抗壓強度可提高2倍左右，耐溫能力也相應提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在無潤滑下不停操作，如想得到特別的潤滑效果，可在P
18、A中加入硫化物。合適的塑料產品：各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，螺旋槳，傳動皮帶其它：收縮率 1-2%需注意成型后吸濕的尺寸變化。吸水率 100%相對吸濕飽和時能吸8%mmuPA66 疲勞強度和鋼性較高，耐熱性較好，摩擦系數低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩定性不夠。應用：中等載荷，使用溫度100-120度無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件。2022/10/28253-2工程塑料uPA 尼龍uPA6 疲勞強度鋼性，耐熱性低于尼龍66，但彈性好，有較好的消振，降噪能力。白色 應用：輕載荷，中等溫度(80-100)無潤滑或少潤滑情況uPA610 強度.剛性耐熱性低于尼龍66，但吸濕性小，耐
19、磨性好。土黃色 應用：同尼龍6，宜作要求比較精密的齒輪，工作條件濕度變化大的零件。uPA1001 強度，剛性耐熱性低于尼龍66，吸濕性低于尼龍610，成型工藝好，耐磨性好。應用：輕載荷，溫度不高，濕度變化較大，的條件下無潤滑或少潤滑的情況下工作的零件uMCPA 強度，耐疲勞性，耐熱性，剛性均優于PA6及PA66，吸濕性低于PA6及PA66，耐磨性好，能直接在模型中聚合成型，宜澆鑄大型零件。應用：高載荷，高使用溫度(低于120)無潤滑或少潤滑的情況下。乳白色2022/10/28263-2工程塑料uPOM 聚甲醛 塑鋼抗拉強度，沖擊韌性.剛性.疲勞強度，抗蠕變性能很高，尺寸穩定性好，吸水性小，摩擦
20、系數小，具優良的耐摩擦磨損性能，在高溫和水中仍有很大的剛性，耐化學腐蝕，性能同于PA，但價格較低，耐反復扭曲，有突出的回彈能力。成型比尼龍困難，加熱易分解。合適的塑件產品：可替代大部分的有色金屬，用于各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，泵葉輪，汽車，儀表，機床等其它：收縮率 2-3.5%48小時內還會收縮1%。mm mm2022/10/28273-2工程塑料u PSU 聚楓 其機械性能，耐熱，耐氧化，耐介電性能，熱穩定性優于PC，但其加工性，對斷口很敏感，耐氣候性，耐光及紫外線及有機溶劑的性能欠佳，與PC同樣不能在沸水中長期使用。用F-4填充后可作摩擦零件。表面可電鍍。應用：高溫下工作的耐磨受力
21、傳動零件，齒輪，微波爐的內配件，相機殼，醫療器械，汽車零件，投影機。其它：收縮率 0.5-0.7%各向相同mm 透明琥珀色2022/10/28283-2工程塑料uPBT 對苯二甲酸乙丁二酸酯具優良的抗沖擊性能，摩擦系數低而耐磨，磨損僅為POM的1/4尺寸穩定性好，吸濕性小，冷卻時間短，耐一般溶劑，會水解。應用：要求潤滑性及耐腐蝕的一些部件。齒輪，軸承，螺旋槳，泵殼等其它：收縮率 1.7-2.3%48小時后仍有0.05%的收縮mm2022/10/28293-2工程塑料uNORYL硬而韌，強度較PA,POM,PC為高，蠕變比三種小，機械強度隨溫度上升僅輕微下降，可在-95-+110度的環境下工作，
22、吸水性小，在沸水中仍保持尺寸穩定，絕緣性好，耐化學腐蝕，但堆紫外線敏感。應用：高頻電子零件，絕緣材料，醫療用具，高溫食具，齒輪，塑膠螺釘，影印機殼及零件。其它：收縮率 0.5-0.7%mm2022/10/28303-2工程塑料u氟塑料PVF為含氟塑料的總稱，u聚四氟乙烯PTFE F-4 塑料王有優異的耐高低溫性能，能在-195-+200度范圍內連續工作200小時以上。耐化學腐蝕為所有塑料中最好，與強酸，強鹼，強氧化劑均不發生反應，摩擦系數很低，僅0.04，是極好的自潤滑材料。缺點是機械性能較差，剛性差，有冷流動性，熱導率低，熱膨脹大，耐磨性不高（可加入填充劑適當改善）需采取預壓燒結的方法，成型
23、加工費用高。應用：要求耐化學腐蝕的容器或密封件。u填充聚四氟乙烯PTFE用玻璃纖維粉末.二硫化鉬.石墨.氧化鎬.硫化鎢.青銅粉.鉛粉等填充的聚四氟乙烯，在承載能力.剛性等方面都有一定的提高，應用：高溫或腐蝕性介質中工作的摩擦零件如活塞環等。2022/10/28313-2工程塑料u氟塑料PVFu聚三氟碌乙烯PCTFE F-3耐熱性，電性能和化學穩定性僅次于F-4，機械強度，抗蠕變性，硬度都強于F-4應用：耐腐蝕的設備與零件，可作金屬的防腐涂層。u聚全氟乙丙烯 FEP F-46F-4，沖擊韌性極高，能在-85-+205度范圍長期工作。應用同F-4，可注射成型。2022/10/2832&塑料材料的選
24、用4-1選擇工程塑料時應考慮的應用條件u機械受應力的形式和大小，負荷的形式和時間，抗疲勞要求，允許的變形，超負荷和意外受力情況，抗沖擊要求等。u熱正常的工作溫度，最高和最低的工作溫度。u環境接觸溶劑和各種蒸汽的情況，與酸鹼等化學反應，吸水情況，受紫外線和環境氧化影響，受砂，雨水侵蝕，受霉菌，微生物影響等情況。u毒性阻燃性，色粉，添加劑或分解過程中的毒性。u外觀透明度，表面光度，色澤的一致和持久性。2022/10/28334-1選擇工程塑料時應考慮的應用條件u尺寸允許誤差和尺寸穩定，重量因素。u生產加工工藝的選擇，裝配方法，修剪和二次加工，質量控制和監督。u經濟材料成本，模具成本，加工機械成本，
25、輔助設備成本，操作成本，機械維修成本等u法規安全規定(阻燃，食品，醫藥)工業規定(汽車工業，電子工業等)2022/10/28344-2塑料的選用u一般結構零件 要求：強度和耐熱性無特殊要求，一般用來代替鋼材或其它材料，批量大，需較高的生產率。成本低，有時對外觀有一定的要求。應用：電子零件，電器(機)外殼，文具，日用品，玩具，儀表，緊固件。材料：低壓聚乙烯(HDPE)，聚碌乙烯(PYC)，改性聚苯乙烯(20A，204)，ABS，聚丙烯(PP)。u透明結構件 要求：同上，另具良好的透明度。應用：燈罩，儀表鏡片，玩具，光學鏡片。材料：亞加力(有機玻璃PMMA)，改性聚苯乙烯(204,203A)，聚碳
26、酸酯(PC)，GP,SAN,ABS,聚楓(PTFE,F-4)。2022/10/2835塑料的選用u耐磨受力傳動零件 要求：較高的強度，鋼性，韌性，耐磨性，耐疲勞性，熱穩定性。應用：軸承，齒輪，齒條，渦輪，凸輪，輥子，聯軸器。材料：尼龍，MC尼龍(單體澆鑄尼龍)，聚甲醛(POM)，聚碳酸酯(PC)，碌化聚醚(PPO)，kpa以上，工作溫度80-120。u減磨自潤滑零件要求：受力較小，運動速度較快，需低摩擦系數，高耐磨性，好自潤滑性。應用：活塞環，機械動密封圈，滑動導軌，軸承。材料：聚楓(PSU)，F-4填充的POM,聚全氟乙丙烯(F-46)，低壓聚乙烯(HDPE)。2022/10/2836塑料的
27、選用u耐高溫結構零件要求：在高溫下工作，具有高熱變形溫度和，高溫抗蠕變性，并要求有高溫耐磨性，耐腐蝕性，電絕緣性應用：高溫工作的結構傳動零件，齒輪，軸承，活塞環，泵，閥門，B,F,H,C級電氣絕緣零件。材料：聚楓(PTFE,F-4)，具苯醚，聚全氟乙丙烯(F-46)等u耐腐蝕零件要求：對酸鹼和有機溶劑有良好的抗腐蝕能力，應用：化工管道，容器等材料：聚楓(PSU),F-4，聚碌乙烯(PYC)，聚丙烯(PP)。2022/10/2837&塑料的簡易鑒別方法一般有兩種常用方法：比重鑒別法，燃燒鑒別法2022/10/2838&塑料用添加劑u添加劑可在加工過程中改善塑料的工藝性能，影響加工條件，提高加工效率，亦可，改進制品的性能，提高使用壽命。一般都含有，抗氧化劑，和潤滑劑。依據不同的用途，可加入光穩定劑，阻燃劑，發泡劑，著色劑，增塑劑，熱穩定劑，抗靜電劑，填充劑，防霉劑，核化劑，流量改良劑。2022/10/2839玻璃纖維增強塑料用玻璃纖維作為增強填充料的塑料的強度，耐熱性，電性能，耐化學腐蝕性，都有很大提高。改善了塑料本身的物理性能和機械性能（如耐熱性低，纖膨脹系數大，尺寸穩定性差等缺點。）效果顯著的有增強尼龍。PE,PC,PS,PP等亦有較明顯改善。應用：受力，耐熱的結構件.傳動件等。2022/10/2840