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1、常用塑胶原料特性常用塑胶原料特性一.高分子及塑料基本概念1.高分子聚合物高分子聚合物 polymer 1.1 定义定义由许多结构单元以共价键结合而成的分子量在10000 以上的聚合物称为高分子聚合物 由高分子的定义可知高分子的特征之一就是分子量很大。分子量越大则分子链间的凡得瓦吸引力越强。因此高分子的物性与分子量之间有非常密切的关系。主要组成原子为CHONSSiFCl1.2分类分类 1.2.1 根据来源可分为 天然高分子蛋白质淀粉纤维天然橡胶 合成高分子PCPEPPPSPVCPBTPA.1.2.2 根据使用性质可分为 塑料橡胶粘合剂涂料等 1.2.3 根据材料用途可分为 导电高分子医用高分子高
2、分子催化剂等 1.2.4 按结构分类：高分子化合物的结构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构（也称体型结构）一.高分子及塑料基本概念A 线型结构：线型结构：整个分子犹如一条长链。这种结构通常卷曲成不规则的团状，受拉伸时则可成直线状。线型结构的高聚合物具有良好的弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶解，加热可软化或熔化。因此线型结构的高聚合物易于加工成型，并可重复使用。（如聚乙烯）B 支链型结构：支链型结构：线型长链分子上带有长短不等的支链的高分子。其性能和加工都接近于线型分子结构。线型结构和支链性结构的高分子化合物都具有热塑性，即可以反复受热熔化、冷却固化；另外，它们还可以缓慢地溶解在适
3、当的溶剂里。C 网状结构（也称体型结构）网状结构（也称体型结构）：高分子链之间形成化学键，产生交联，形成网状结构。具有热固性，加工成型后不能受热熔化，而且难溶于溶剂（如酚醛树脂）。线型结构支链型结构网状结构（也称体型结构）2.塑料塑料 plastics 2.1 定义在制造及加工过程中的某阶段可流动成型或由聚合固化定形的高分子聚合物 2.2分类 以成型性能分热塑性及热固性塑胶以成型性能分热塑性及热固性塑胶A.热塑性塑料热塑性塑料分子链间无永久的化学交联，只有分子间作用力，链间发生物理交分子链间无永久的化学交联，只有分子间作用力，链间发生物理交联，是可逆反应。联，是可逆反应。受热到一定程度可软化或
4、熔化受热到一定程度可软化或熔化降温后可固化并降温后可固化并可反复循环的塑料如PA,ABS,PC,PBT，LCP等 B.热固性塑料热固性塑料:凡受热后塑化或软化凡受热后塑化或软化,分子间透过交联剂发生不可逆的化学反应，分子间透过交联剂发生不可逆的化学反应，而而固化成形固化成形,冷却后再受热时不发生塑化变形的称为热固性塑胶冷却后再受热时不发生塑化变形的称为热固性塑胶.(不可回收使用不可回收使用)如酚醛树脂环氧树脂醇酸树脂等,热塑性塑 料软化或熔 化分解加热冷却再加热热固性塑 料加热不熔再加热分解2.2.2 以分子排列结构来分以分子排列结构来分A.结晶性塑料:分子排列规整有明显熔点如PP,PAPBT
5、POM等优点耐化学药品性佳耐热性佳流动性佳缺点结晶收缩翘曲高吸水性耐冲击性差B.无定形塑料分子排列无序熔点不明显如ABSPCPMMA等优点耐冲击透明度高尺寸稳定缺点耐化学性差耐热性差流动性差超级工程塑胶高级工程塑胶工程塑胶通用塑胶特殊功能弹性体以功能来分以功能来分通用塑胶通用塑胶产量大价格低,应用广的称为通用塑胶只可作为一般非结构使用通用塑胶占了全球产量的四分之三以上例如:聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚笨乙烯(PS),ABS,酚醛塑料(PF)但通过塑料改性后,某些通用塑料也可作为结构材料使用,如PPGF工程塑胶工程塑胶能做工程材料和代替金属制造各种机械设备或零件的称为工
6、程塑料.具有优异的综合性能包括机械,电性能,耐热性能,耐化学性能,尺寸稳定性,并可在较宽阔范围和较长时间良好地保持这些性能.主要有:工程塑胶:聚碳酸酯(PC),聚甲醛(POM),尼龙,PET,PBT高级工程塑胶:聚甲醚(PPO),聚砜(PSU),聚苯硫醚(PPS),聚醚砜(PES),LCP超级工程塑胶:聚醚醚酮(PEEK),聚酰胺亚胺(PAI),聚酰亚胺(PI)各种工程塑料比较各种工程塑料比较热热变变形形温温度度价格（美元价格（美元/KG)常用塑料特性比较（热变形温度等）常用塑料特性比较（热变形温度等）常用塑料特性比较（热变形温度等）常用塑料特性比较（热变形温度等）810kg-cm/cm常用塑
7、料特性比较（热变形温度等）常用塑料特性比较（热变形温度等）特殊功能塑胶特殊功能塑胶专为某一、两种功能而制造的塑胶,这一类塑胶会在其其特殊功能上远胜于其他塑胶例如:导电塑料(conductive plastics)开关、电阻、碳粉、可电镀塑料(electro-platable plastics)防火塑料(flame rearded plastics)防火剂 硬PVC可降解(光/生物)塑料(bio/photo degadable plastic)弹性体弹性体(橡胶橡胶,高弹体高弹体)在室温下具有高弹性,即受到很小的外力,形变可高达十倍以上,去除外力后以能恢复原状的高分子材料.如:丁苯橡胶,顺丁橡胶
8、等橡胶通常经硫化而轻度交联,受热不分解.有一类非化学交联的高分子材料即有高弹性又能热塑成形,称为热塑性弹性体TPE如:SBS,SEBS,TPU,PP/EPDM等2.3塑料的特点塑料的特点优点-轻而坚韧,便宜,便于大量制造从合成,成形,运输各方面来看,塑胶所耗用的能源比任何其它的材料都少,其最大的优点是成形加工容易.使用塑胶的目的:降低材料费成本-因为资源丰富便宜,但是须使用于最适当的地方.降低加工成本-塑胶适合量产,加工工程可简化甚至自动化,此外,塑胶多半经过单一制程即得成品,不需涂装,修饰加工,因此,投资设备额可减少,加工上须考虑尽量减少人工.减轻重量-比重只有铁的八分之一.减轻部分可利用于
9、提升性能之用.避免生锈或腐蚀-塑胶不会有腐蚀生锈的问题,由于不需做防锈处理,可免电镀,涂装等过程,由此可减少工数.不过废弃物不会腐烂,处理上须费一番考虑.实现理想的形状-可制成板金,冲压办不到的形状或特性.实理理相的造形和外观-色彩艳丽,通常不需涂装.造形性极佳,可实现美丽式样.隔热性好-可用于保温,保冷等用途.电绝缘性好-没有感电,短路之虑.多半高周波特性良好.2.3塑料的特点塑料的特点塑胶的缺点及注意点精密度稍差-膨胀系数大,通常比金属类多一位数.此外有些塑胶会因湿度或经久变形或发生尺寸变化.耐热性通常不佳-耐高温性较差,通常不超过100度.可燃性-大部分属于可燃性,有些塑胶燃烧时产生有毒
10、气体,焚化时,容易产生黑烟或腐蚀性气体,或发热量过大,容易损伤焚化炉.强度不够-除通常提到的破裂强度外,实际上则因刚性不足发生的困扰多.刚性通常比金属小二位数.耐溶剂,耐油性低-有些会溶解或产生龟裂,尤其在应力下沾油时,有些发生应力龟裂会劣化(老化)-塑胶会因为紫外线,热,蒸汽及药品而劣化.不具电磁波屏蔽性-体积电阻通常是1015,防止带电级是107,导电级是100,特种电磁波屏蔽级是10-22.4塑料的基本成份塑料的基本成份 基材PA,PBT,LCP,PPSPC等 物性补强填充物玻纤碳纤矿物质等 功能性填充物阻燃剂润滑剂稳定剂等填充物之主要功能填充物之主要功能 提高强度与刚性承受主要负载 提
11、高耐热性使用寿命和可靠性 提高尺寸稳定性和平整度 降低成本 满足特殊功能要求导电导热防火2.5常用添加剂常用添加剂2.5.1 填充剂填充剂:作用：作用：1增加容量，降低成本 2改进塑料性能如硬度、尺寸稳定性、阻燃性、耐热耐候性 3：减小收缩率 分类：分类：增量型、增强型、阻燃型、导电型、耐热型、着色型、耐候型、抗粘连型A.碳酸钙（CaCO3）：其质地较软，对设备磨损较小，是塑料生产中使用最广泛的填充剂。除有增量作用外，还可改善成型加工性能和制品品质，提高刚性。这种填料在PVC中应用较多B.滑石粉(简称T）：白色鳞片状结晶，含有纤维状物，化学性质稳定，是无机填料中最软的，有滑腻感。可提高制品刚性
12、、尺寸稳定性，防止蠕变，改善润滑性。但用量过多不利焊接C.无机填充剂有：陶土、硫酸钙（石膏）、石棉、云母、玻璃纤维等。D.有机填充剂有：木粉、果壳粉、有机纤维等2.5.2 增强剂增强剂:用以提高塑料的力学性能即提高材料强度、刚度和硬度等的添加剂。同时还可改善其它物理性能如提高耐热性，降低收缩率、改善尺寸稳定性、导热性和热膨胀性A.玻璃纤维:由熔融玻璃经快速拉伸并冷却形成的纤维状物质。优点：比强度大、耐热、耐碱腐蚀、化学性能稳定，电绝缘性优良；缺点：脆性较大、耐磨和耐揉性差表面光滑较难与树脂粘结，对皮肤由刺痛感。是目前使用最多的一种增强剂.B.碳纤维:由元素碳构成的一类纤维材料，多数由有机纤维炭
13、化而成。优点：质量小、强度高、刚性好、耐蠕变、耐摩擦、耐疲劳、易导电和导热尺寸精度稳定性高、热膨胀性小，消振性好、耐热、耐腐蚀，为非磁性体。缺点：价格高、冲击强度稍低于玻璃纤维.增塑剂增塑剂:使树脂塑性增加，加工性能改善如：降低塑料玻璃化温度、熔点、软化温度或流动温度，使塑料粘度变小，流动性增加。并提高制品柔韧性。分类：邻苯二甲酸脂（使用最广）、脂肪族二元酸脂、磷酸脂、环氧化合物、多元醇脂、含氯化合物着色剂着色剂:改变塑料固有颜色的物质。分类：1）无机着色剂：透明度和鲜明度较差、色泽较黯淡，价格低，使用最多。2）有机着色剂：色彩鲜艳、着色力强。3）荧光增白剂：可消除塑料的微黄色，使色彩鲜明、醒
14、目。4）珠光剂：均匀分布于塑料中，能在一定角度上强烈反射光线，产生如同珍珠一样的晶莹闪光。有带鱼鱼鳞或铅化物热稳定剂热稳定剂:改善塑料在加工和使用过程中，由于受热引起的降解导致其性能劣化的一种添加剂。一般所述的热稳定剂多是指对PVC的热稳定剂。还有POM热稳定剂。分类：盐基铅盐热稳定剂（毒性大、不透明，价格低）、金属皂类热稳定剂、有机锡类热稳定剂用量25阻燃剂阻燃剂:提高可燃性塑料难燃性的一种添加剂。分类：1）添加型阻燃剂：使用方便，适用面广，有：磷酸脂、磷酸三甲苯脂、磷酸三、三氧化二锑、氢氧化铝、氯化石蜡、六溴苯、十溴联苯醚等。2）反应型阻燃剂：阻燃性持久，对塑料性能影响较小，价格高、使用不
15、太普遍，主要用于环氧树脂、聚氨脂等热固性塑料中。有卤代酸酐、四氯邻苯二甲酸酐塑、四溴邻苯二甲酸酐。润滑剂润滑剂:能够改善聚合物成型加工时流动性的物质。分类：1）外润滑剂：改善塑料熔料与模具热金属表面的摩擦状况与熔体相容性差，易从熔料中向外迁移，在熔料与模具间形成一层很薄的隔离膜，使塑料不粘住模具表面。有石蜡、硬酸脂及其盐类。2）内润滑剂：改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性，降低内摩擦力。有PE、PTFE、PP等。有时需几种润滑剂配合使用产生复合润滑剂，可以起到多方面作用，效果更好。用量0.51光稳定剂光稳定剂:一种抑制或减弱光对塑料的降解作用，提高塑料耐光性的物质。太阳光中紫外线是对塑料产
16、生老化作用的主要原因，故又叫紫外线吸收剂。分类：1）光屏蔽剂又叫遮光剂：有碳黑（最好）、氧化锌、氧化钛。1）紫外线吸收剂（使用最普遍的光稳定剂）：有水杨酸脂类、二苯甲醇类（产量最大、应用最广）2.5.9 UV吸收剂吸收剂：形成保护膜，过滤及吸收紫外线，分解过氧化物，降低塑胶温度，有水杨酸脂、二苯甲酮、甲苯三批咯、丙稀系.ABS 丙烯-丁二烯-苯二烯共聚物结构式性质丙烯腈提供耐热及抗化性，丁二烯提供韧性及耐冲击性，苯乙烯提供挺性及加工性优点1、坚硬，易押出 2、易染色3、难燃 4、耐冲击5、表面性佳缺点1、耐溶剂性差 2、低介电强度 3、低拉伸率用途把手、消费电子产品外壳、行李箱、冰箱衬垫、家电
17、制品二二常用塑料特性介绍常用塑料特性介绍PC 聚碳酸酯结构式O-R-O-COn性质220230熔融，没有明显的熔点，玻化温度145150.在很宽范围（15130）内有良好的力学性能（高抗冲击性和耐蠕变性），具有高透明度、良好的尺寸稳定性和电绝缘性优点1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广 2、高度透明性及自由染色性3、H.D.T.高 4、耐疲劳性佳 5、耐候性佳6、电气特性优 7、无味无臭对人体无害符合卫生安全8、成形收缩率低、尺寸安定性良好缺点成形品设计不良易产生内部应力问题，易产生应力开裂现象用途电子电器：CD片、开关、电器外壳、信号筒、电话机汽车：保险杆、分电盘、安全玻璃工业
18、零件：照相机本体、机器外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片PE 聚乙烯结构式CH2-CH2n性质聚乙烯无臭，无毒，聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2）的加成聚合而成的。优点具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，缺点聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。用途家庭用品、绝缘体、胶管、胶布、胶膜、容器PP聚丙烯结构式CH2CH(CH3)n.性质非晶体聚合物，成型后收缩率小于0.6,低密度特性使产量大于一般料之20%到30%优点1、成本低 2、透明可染色
19、3、尺寸安定特性 4、高刚性 缺点1、碎裂性高 2、抗溶剂性差 3、耐温差用途文具、玩具、保丽龙餐具PVC 聚氯乙烯结构式性质未加可塑剂前，PVC为一坚硬之塑料，耐湿性佳，但亦被酮类、酯类溶剂分解优点1、尺寸安定性佳 2、低成本 3、耐候性佳4、加不同比例之可塑剂，可轻易调整软硬度缺点1、耐化性差 2、耐温性差3、密度较一般塑料类为高4、热分解后会产生氯化氢用途管材、玩具、薄板、胶膜、容器、人造皮、地板材料、收缩膜。聚酰胺(PA、尼龙Nylon)结构式 NH(CH2)m NH-CO(CH2)n-2CO性质结晶性热可塑性塑料有明显熔点Nylon6 Tm为220230Nylon66则为260270
20、Nylon本身具吸水基故有吸水性成形前须干燥温度过高干燥则尼龙粒变色优点1具高抗张强度 2耐韧耐冲击性特优 3自润性耐磨性佳耐药品性优 4低温特性佳 5具自熄性 缺点尼龙吸湿性高长期尺寸精密度及物性受影响。用途连接器卷线轴定时器护盖断路器开关壳座散热风扇门把油箱盖进气隔栅水箱护盖灯座椅座自行车输框溜冰鞋底座纺织梭踏板滑输 芳香聚酰胺(PA6T)结构式性质结晶性热可塑性塑料有明显熔点Nylon6T Tm为300310Tg为85HDT(热变形温度)为135(纯料)290(30%GF)优点1具高抗张强度 2耐高温 3耐化学药品性优 4抗蠕变性佳 5不易出毛边 6低吸水性 缺点加工温度窄热稳定性较差用
21、途连接器卷线轴定时器护盖断路器开关壳座散热风扇门把油箱盖进气隔栅灯座自行车溜冰鞋底座踏板滑输饱和聚酯对苯二甲酸丁酯(PBT)结构式 性质为高结晶性热可塑性塑料熔点220230结晶速率比PET快优点1机械性质安定抗张强度与抗张模数和尼龙相似2摩擦系数小有自润性 3吸水率低 4电气性质优良 5尺寸安定性良好 6耐药品性耐油性极佳缺点1Tg(30)低在荷重下H.D.T.为60 2抗冲击强度不良,一般以玻纤补强为FR-PBT来使用 用途无熔线断电器电磁开关驰返变压器家电把手连接器外壳车门把手保险杆分电盘盖挡泥板导线护壳轮圈盖OA风扇键盘钓具卷线器、零件灯罩 聚硫化二甲苯(PPS)结构式 性质非晶体融点
22、为285Tg为85优点1耐热 2难溶解 3耐药品性 4耐燃性 缺点成形时易产生毛边 用途连接器线圈架表壳洗涤用工具计算机及OA零件各种传感器化油器电子控制零件 聚缩醛(POM)结构式-CH2-O-性质为结晶性热可塑性塑料具明显熔点165175性质最接近金属一般称其为塑钢优点1具高机械强度和刚性 2最高的疲劳强度 3环境抵抗性耐有机溶剂性佳 4耐反复冲击性强 5广泛的使用温度范围(-40120)6良好的电气性质 7复原性良好 8具自已润滑性耐磨性良好9尺寸安定性优 缺点1加工过程若长时间高温下易起热分解 2无自熄性 3抗酸性差 4成形收缩率大 用途洗衣机果汁机零件定时器组件车把零件电动窗零件机械
23、零件齿轮把手玩具螺杆拉链 液晶聚酯(LCP)结构式性质为半芳香族聚酯具高强度高弹性率低线性膨胀率优点1尺寸安定性佳 2流动性极佳 3耐溶剂性极佳 4高机械强度 5难燃性缺点与流动方向垂直之机械物性较差结合线强度低用途速接器线圈开关插座泵零件阀零件汽车燃料外围零件电子炉用容器 聚醚酮(PEEK)结构式 性质融点高达334Tg点143结晶体化率最高48%优点1耐热性所有工程塑料中最高 2电气特性 3耐放射性 4耐药品性 5耐热水性 6难燃性 缺点结晶化温度高速度慢 用途电线包覆离合器零件复印机零件高温用连接器可挠性印刷电路板高端服务器饱和聚酯对苯二甲酸乙酯(PET)结构式 性质结晶性热可塑性塑料具
24、明显熔点245260在室温下有优良之机械性能及耐摩擦磨耗性能。但因Tg低所以其热机械性能差一般都添加玻纤以提高耐热及机械性能此类称FR-PET 优点1尺寸安定性佳 2机械性能优异 3潜变性小4电气特性佳 5耐候性优 6耐有机熔剂油及弱酸 7耐气性耐水性好 8具自熄性 缺点1机械性质具有方向性流动性较高 2结晶速度较慢 3干燥及加工条件要求严格 用途断电器整流器线轴吹风机风口线轴灯罩电装组件挡泥板煞车器把手冷却风扇把手 聚醚砜(PES)结构式 性质非晶体在100以上之弹性率为所有热可塑性树脂中最高优点1尺寸安定性 2难燃性 3耐药品性 缺点吸湿性高用途电位计、积体电路用插座X光视镜牙科用机器零件
25、培林护圈高温连接器 聚醚酰亚胺(PEI)结构式 性质非晶体热可塑性树脂Tg点217热变形温度在18.6kg/cm2负荷时为200优点1机械强度高 2难燃性 3优越电气特性 4耐药品性 5成型加工特性 6耐候性 缺点会被卤素系脂肪族如次甲基氯三氯乙烷等侵蚀 用途汽车底套电气零件热交换零件各种保险丝盒连接器挠线管类座位托盘安全带扣引擎零件医疗仪器印刷电路板 三三材料选择相关问题材料选择相关问题成本考虑成本考虑防火等防火等级级材料材料类类型型产产品品颜颜色色结结构构耐温性耐温性强强度度其他要求其他要求成型性成型性采采购购其他其他客户要求客户要求技朮瓶颈技朮瓶颈客户要求防火等级UL94-V0V1V2H
26、B材料类型如PA66PBTPA46PA6T 等颜色黑色白色灰色等技朮瓶颈:耐温性SMT制程波峰焊制程使用环境高低温结构薄壁壁厚变化大韧性要求高强度保持力端子干涉量结合线强度其他产品使用环境量产模穴数模具排气材料重要性能比较（连接器常用料）流动性LCP PA46 PA66 PA9T PA6T PBT PPS耐温性LCP PA9T PA6T PA46 PBT PPS PA66着色性PBT PA66 PA9T PA6T PA46 PPS LCP刚度 LCP PA9T PA46 PA6T PPS PBT PA66成本考虑:成型性良率成型周期回收性干燥设备投入采购采购单价比重交期付款库存压力其他costdown空间供货商配合能力 second source 选择难易度