【精品】塑料材料讲义

精品精品 塑料材料讲义塑料材料讲义 塑料知识讲义 一 塑料的定义塑料是指以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以增塑剂 填充剂 润滑剂 着色剂等添加剂为辅 助成分 在加工过程中能流动成型的材料 二 塑料的分类塑料的分类体系比较复杂 各种分类方法也有所交 叉 按常规分类主要有以下两种一是按使用特性分类 二是按理化 特性分类 1 按使用特性分类根据名种塑料不同的使用特性 通常将塑料分为 通用塑料 工程塑料和特种塑料三种类型 通用塑料一般是指产量大 用途广 成型性好 价格便宜的塑料 如聚乙烯 聚丙烯 酚醛等 工程塑料一般脂能承受一定外力作用 具有良好的机械性能和耐 高 低温性能 尺寸稳定性较好 可以用作工程结构的塑料 如聚 酰胺 聚砜等 特种塑料一般是指具有特种功能 可用于航空 航天等特殊应用 领域的塑料 如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温 自润滑等特殊功用 增强塑 料和泡沫塑料具有高强度 高缓冲性等特殊性能 这些塑料都属于 特种塑料的范畴 2 按理化特性分类根据各种塑料不同的理化特性 可以把塑料分为 热固性塑料和热塑料性塑料两种类型 热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不 溶 熔 特性的塑料 如酚醛塑料 环氧塑料等 热塑料性塑料热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软 化和冷却硬化的塑料 如聚乙烯 聚四氟乙烯等 三 塑料的几个特征温度Tg Tm Tf Td 1 玻璃化温度Tg指无定型聚合物 包括结晶型聚合物中的非结晶 部分 由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度 是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度 也是制品工作温 度的上限 2 熔化温度Tm对于结晶型聚合物 指大分子链结构的三维远程有 序态转变为无序粘流态的温度 也称熔点 是结晶型聚合物成型加工温度的下限 3 流动温度Tf指无定型聚合物由高弹态转变为粘流态的温度 是无定型塑料加工温度的下限 4 不流动温度在一定的压力下不发生流动的最高温度 是将一定量的塑料加入毛细管流变仪口模上端的料筒中 加热至某 一温度 恒温故知新10min后 施加50MPa恒压 若该料不从口模中 流出 卸压后将料温升高难度10度 保温10min后再施加同样大小的 恒压 如此继续直至熔体从口模中流出为止 将此温度减出10度即 是该料的不流动温度 5 分解温度Td指处于粘流态的聚合物当温度进一步升高时 便会 使分子链的降解加剧 升至使聚合物分子链明显降解时的温度为分 解温度 四 介绍几种常见的塑料材料 一 聚丙烯 PP 1 比重 0 9 0 91克 立方厘米成型收缩率 1 0 2 5 成型温度160 220 干燥条件一般不需要 密度小 强度刚度 硬度耐热性均优于低 压聚乙烯 可适于制作一般机械零件 耐腐蚀零件和绝缘零件物理性 能在100度左右使用 具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响 但低温时变脆 不耐模易老化 成型性能1 结晶料 吸湿性小 易发生 融体破裂 长期与热金属接触易分解 2 流动性好 但收缩范围及收缩 值大 易发生缩孔 凹痕 变形 3 冷却速度快 浇注系统及冷却系统应 缓慢散热 并注意控制成型温度 料温低方向方向性明显 低温高压时 尤其明显 模具温度低于50度时 塑件不光滑 易产生熔接不良 留痕 90度以上易发生翘曲变形 4 塑料壁厚须均匀 避免缺胶 尖角 以防应力集中 PP F401盘锦乙烯工业公司物性数据 原料描述部分规格级别注塑级外 观颜色 用途概述编织袋 编织布 捆包带备注说明均聚物 好的机械强度 和加工性能 原料技术数据试验条件 状态 性能项目测试方法测试 数据数据单位基本性能熔体流动速率 1 7 3 1g 10min物理性能等规度抗拉屈服强度弯曲模量V型缺口冲击强度 97 机械性能 23 35Mpa MpaJ m 1350 15 2 优势聚丙烯具有优良的耐热性 是唯一能在水中煮沸 并能经 受135 的消毒温度的品种 以PP为基材的多层容器可在温度高达90 的条件下进行热灌装或消 毒处理 具有优良的化学稳定性 除强氧化性酸 如发烟硫酸 硝酸 对它 有腐蚀作用以外 室温下还没有一种溶剂能使聚丙烯溶解 只有低 分子的脂肪烃 芳香烃对它有软化或溶胀作用 有优良的防止水蒸气透过性 经拉伸定向的聚丙烯容器 水蒸气透 过率可进一步降低 其力学强度 刚性和耐应力开裂性都超过HDPE 具有优良的耐弯曲疲劳性 具有较好的隔音性能 适于吹制汽车内的通风管 耐蠕变性较好 长时间负荷下的变形量较小 3 劣势耐低温性能不如聚乙烯 低温甚至室温下的抗冲击性能不 佳 低温下易脆裂是其主要缺点 在成型和使用中易受光 热 氧的作用而老化 在成型中应加入必 要的助剂 4 加工具有良好的成型性 可采用注射吹塑 注射拉伸吹塑 共 挤出吹塑等方法制成中空容器 但挤出吹塑成型性较差 巿场需求量较小 应用范围多在PE不能胜 任的场合 5 应用广泛用于食品 药品 化妆品 化学试剂包装 更适宜要 求热灌装 高接触透明度时使用 PP 特别是高分子量PP 还可用 来吹塑工业制件 如双层中空制品 汽车保险杠 带铰链的工具 箱 箱包 耐热容器 电热水器的内罐 等 二 聚苯乙烯 PS PS树脂主要有三个品种通用型聚苯乙烯树脂 GPPS 耐冲击型聚苯乙烯 HIPS 和可发泡聚苯乙烯树脂 E PS GPPS具有良好的透明度 耐水 耐光 电绝缘性能和低吸湿性 加 工流动性好 易于成型 容易染色 产品外观美观 HIPS乳白色不透明 具有较高的冲击强度和韧性 可任意着色 成 型加工性 抗化学腐蚀性 电性能也好 经橡胶改性了聚苯乙烯 虽然冲击强度和韧性有很大的提高 但拉伸强度 弯曲 硬度 耐 光和热稳定性比均聚物有所下降 EPS是以聚苯乙烯树脂为基料 加入发泡剂等辅助材料 经加热发泡 而成的轻质材料 它具有质轻 导热系数小 吸水率低 耐水 耐老化 耐低温 易 加工 价廉质优等优点 主要用作缓冲包装 绝热材料及一次性餐具 聚苯乙烯的识别聚苯乙烯为无色透明 无延展性材料 敲打时有清 脆响声 能燃烧 离火后继续燃烧 火焰呈橙黄色并产生浓黑烟束 另外还可将试样放于小度管中加几滴发烟硝酸 在小火上加热一分 钟 同浸有二溴苯醌4 氯化酰亚胺的乙醚溶液的试纸试验 如是苯乙烯试纸呈兰色 重点讲一下GPPS1 物理性能GPPS密度为1 04 1 09 透明度高达88 92 折光率为1 59 1 60 如此高的折光率使其具有良好的光泽 而具有装饰效果 尺寸稳定性好 模具制作收缩率为0 45 吸湿性低 只有0 02 所以能在潮湿环境下保持尺寸稳定和强度不变 2 机械性能GPPS的机械性能受温度 时间 环境条件等诸因素的影 响 其长期负载强度为原拉伸强度的1 3 1 4 产品设计时应考虑到 这一点 虽其质硬但却比其它回弹性材料更容易因磨擦而起刮痕 经退火可 提高制品机械强度 3 热性能GPPS的热变形温度为70 98 连续使用温度为60 80 这与承载大小 时间各式长短有关 导热系数不随温度而变化 因 此可用作冷冻绝缘材料 在高真空和330 380 下 产品剧烈降解 4 化学性能GPPS不溶于矿物油 有机酸 碱 盐 低级醇以及它们 的水溶液 能受许多烃类 酮类 高脂肪酯的侵蚀而软化 溶于大 多数芳烃化合物 其耐沸水性较差 5 环境性能GPPS虽对一般户外环境条件的耐御力较好但对紫外线的 影响却较大 一般暴露于紫外线时会变色和脆化 在超声波影响下 也会降解 6 应用范围电气收音机外壳 电视机 绝缘物 机械尾灯 冷冻库壁 建筑百叶窗 隔热材 招牌 隔音材 天花板 壁材 日用品杯子 容器 各种箱子 牙刷 梳子 CD盒 食品容器 日 杂 文具 原子笔 其它玩具 婴儿 软垫用品 三 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET 1 优势PET具有很好的透明性和粗糙度 有较好的耐候性 耐冲 击性 耐蠕变性及尺寸稳定性 化学性能稳定 耐弱酸和有机溶剂 PET阻止CO 2 O2与水蒸气渗透性高 PET有较高的耐热性 可在120 下长期使用 能在较宽的温度范围 内保持优良的物理力学性能 2 劣势不耐硷 不耐热水浸泡 吸湿 3 加工PET是吸湿性聚合物 在成型加工前 必须进行严格干燥 经干燥的物料避免与外界空气接触 注射吹塑用PET的特性粘度一般为70 85mL g 容积小的瓶 应优先 选用特性粘度高的PET 4 用途PET的使用温度在60 以下 适用于碳酸饮料 果汁饮料 矿泉水 饮用水 调味品 食用油 酒类 化妆品 药品等液体 的包装 其中饮料用瓶用量最大 经过特殊处理的耐热PET瓶可以用于热灌装 广泛用于茶饮料和果汁 饮料的热灌装 经过涂覆的PET瓶具有较高阻透性 使得PET瓶的使用范围得到扩大 能用于啤酒 葡萄酒以及富含维生素等阻气性要求高的饮料 西红 柿酱 色拉酱等调味品的包装 四 聚乙烯 PE 比重 0 94 0 96克 立方厘米成型收缩率 1 5 3 6 成型温度140 220 干燥条件 物料性能耐腐蚀性 电绝缘性 尤其高频绝缘性 优良 可以氯化 辐照 改性 可用玻璃纤维增强 低压聚乙烯的熔点 刚性 硬度和强度较高 吸水性小 有良好的电性 能和耐辐射性 高压聚乙烯的柔软性 伸长率 冲击强度和渗透性较好 超高分子量聚乙烯冲击强度高 耐疲劳 耐磨 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件 高压聚乙烯适于制作薄 膜等 超高分子量聚乙烯适于制作减震 耐磨及传动零件 成型性能 1 结晶料 吸湿小 不须充分干燥 流动性极好流动性对压力敏感 成型 时宜用高压注射 料温均匀 填充速度快 保压充分 不宜用直接浇口 以防收缩不均 内应力增大 注意选择浇口位置 防止产生缩孔和变形 2 收缩范围和收缩值大 方向性明显 易变形翘曲 冷却速度宜慢 模 具设冷料穴 并有冷却系统 3 加热时间不宜过长 否则会发生分解 灼伤 4 软质塑件有较浅的侧凹槽时 可强行脱模 5 可能发生融体破 裂 不宜与有机溶剂接触 以防开裂 聚乙烯的种类 1 LDPE低密度聚乙烯 高压聚乙烯 2 LLDPE线形低密度聚乙烯 3 MDPE中密度聚乙烯 双峰树脂 4 HDPE高密度聚乙烯 低压聚乙烯 5 UHMWPE超高分子量聚乙烯 6 改性聚乙烯CPE 交联聚乙烯 PEX 7 乙烯共聚物乙烯 丙烯共聚物 塑料 EVA 乙烯 丁烯共聚物 乙烯 其它烯烃 如辛烯POE 环烯烃 的共聚物 乙烯 不饱和酯共聚物 EAA EMAA EEA EMA EMMA EMAH 简单介绍几 种 1 高密度聚乙烯 HDPE 1 优势刚度 强度 硬度 抗蠕变性 光泽度与阻湿气渗透性均 较高 耐油 脂 酸与硷等性能好 具有较好的抗冲击韧性 电绝缘性 抗撕裂性 耐低温性等 但不 如LDPE 2 劣势阻O2与CO2渗透性能很差 会被强氧化剂破坏 一般HDPE的透明性较差 且柔软性 热氧老化及光老化性能差 通 用级的HDPE容器长期盛装洗涤剂 油类物品会产生应力开裂 所以 应选用特殊等级的HDPE 3 加工挤出吹塑用的HDPE一般为中宽到宽的分子量分布范围 熔 体流动速率在1g 10min以下 低的熔体流动速率使型坯具有较好的熔体强度 可改变型坯自重下 垂 宽的分子量分布可降低模口压力 减少型坯熔体的断裂 改善 加工性能 提高速度 注射 吹塑用的HDPE应具有中宽到宽的分子量分布范围 熔体流动速率在1 g 10min以上 若以注射 吹塑方法生产化妆品瓶 洗发液瓶时 可使用窄分子量分布范围的H DPE 或加入少量润滑剂 0 1 0 5 硬脂酸等 可改善瓶表面的 粗糙度 4 用途广泛应用于生产各种容器 其容器可进行热灌装及蒸煮消 毒 可作为各种酸 硷 盐溶液及有机溶剂等化学工业的包装 还 可作为防潮包装 另外 HDPE还可制作其它工业制件 例如采用云母填充的HDPE可吹 塑汽车内的座椅 地板 空气净化器的外壳等 2 低密度聚乙烯 LDPE 1 优势柔软 表面硬度低 刚性低 低温性能好 化学性能稳定 对水蒸气和水的阻隔性好 2 劣势热膨胀系数高 耐蠕变性差 对烃类 卤代烃类 油类和 脂类物质较敏感 盛装上述化学药品的容器 易产生吸收 溶胀作 用 某些具有极性的有机化合物 如洗涤剂 植物油 苯甲醛 硝基苯 等 易使包装容器产生环境应力开裂 对有机溶剂 氧 二氧化碳 挥发油 香精等气体的渗透性大 对 空气阻隔性差 3 加工挤出吹塑用LDPE熔体流动速率一般在2g 10min以下 大 中容量的容器 熔体流动速率一般在0 1 0 5g 10min之间 注射吹 塑用的LDPE熔体一般在2g 10min以上 4 用途主要用来生产强度要求不是很高的中空制品 如化妆品瓶 药品瓶 日用品 可折叠容器 纸塑或钢塑复合桶的内衬等 也可以通过在低密度聚乙烯中掺入HDPE来改善其表面硬度 以扩大 其用途 3 线性低密度聚乙烯 LLDPE 1 优势较好的的低温韧性 耐低温冲击性 耐环境应力开裂性 耐穿刺