塑胶材料简介与其特性

塑膠材料簡介與其特性之掌握概論

---射出成型教育訓練1非結晶性結晶性熱塑性塑膠微量交聯性(彈性體)巨量交聯性熱固性熱固性/彈性體塑膠塑膠PC,PS,PVC,PMMA,...HDPE,LDPE,PP,PA,POM,PTFE...PUR,Polybutadiene,NaturalRubber...Epoxy,Melamine,Phenolics,Polyester,...23硅橡胶合成456按用途分类按用途分类普通塑料工程塑料定义日常使用范围最广的塑料（占热塑性塑料的90%以上）泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料特点性能要求不高，成本低，易于取得其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温低温的耐受性等方面都具有较优异的特点，能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部分合金钢或其它材料使用。价格比金属高常用塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(尼龙PA(N))、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚缩醛、聚酯树脂、聚砜(PSF)、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃PMMA)、改性聚苯醚及氟素树脂塑料的分类7按成型性能分类按成型性能分类热塑性塑料热固性塑料微观结构呈线型或支链性，分子间无化学粘结经化学反应后，分子间以化学粘结的网状结构。热反应受热后具有可塑性，软化或熔融，冷却后固化，再加热仍可软化在开始受热时可以软化或熔融，一旦固化成型就不会再软化，即使加热到接近分解温度也无法软化一般特性抗冲强度高易于成型适合于复杂的设计机械强度高尺寸稳定性良好耐热性和耐湿性好不溶于溶剂常用塑料PE、PP、PS、ABS、PMMA、PPO、PA(N)、PC、PSF、PVC、POMPF、EP、UP、UF、MFThermoset热固性塑料Thermoplastic热塑性塑料塑料的分类8塑料的选择塑料选择的基本考虑成型收缩率大小：收缩率小的塑料(PS、ABS、PC)的尺寸精度较易达成，而收缩率大的塑料(PP、PE、POM)较难做到尺寸精度（模具的公差约为产品公差的1/6）。流动粘度大小：流动粘度较大的塑料(ABS)，熔胶较不易流入缝隙中，流动粘度小的塑料(PA、POM)即使间隙很小熔胶亦易于流入。9塑料选择的基本考虑成型温度高低：

成型温度较低的塑料(PS)较易成型且成型周期亦短，而成型温度较高的塑料(PC)较难成型且成型周期亦长。是否易变质或分解：

成型时不易变质或分解的塑料(PS、PE、PP)，量产时不易引起品质不稳的不良品，而成型时易变质或分解的塑料，若不严格要求成型条件（模具可以精密控制成型条件）则无法量产，这在使用热浇道的情形下问题尤其严重。塑料的选择10塑料改性与增强的影响冲击改性物刚性增强物(Fiber)增加抗冲击力增加韧性降低硬度降低强度增加硬度和强度降低韧性增加翘曲各向异性减少热膨胀塑料的改良111213黏度(viscosity)‏黏度(viscosity)‏流體流動阻力的度量。黏度越高，流動阻力越大，流動越困難。對一般熱塑性塑料，黏度是塑料成分、溫度、壓力及剪切率的函數。就溫度效應而言，熱塑性塑料的黏度一般隨溫度升高而有降低的情形。就剪切率(shear

rate)的效應而言，剪切率越高，代表加工變形速率越大，由於高分子鏈被排向的結果，使大部份的塑料具有黏度隨剪切率升高而下降的切變致稀性(shear-thinning)。14高分子流體的一些特殊流變行為

151617剪切流动剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动。固定移动固定固定(1)剪切流动(ShearFlow)剪切速率是熔融流体剪切流动的速率。(2)剪切速率(ShearRate)固定慢速移动低剪切速率固定快速移动高剪切速率剪切应力是熔融流体剪切流动的抵抗力，高粘度造成高剪切应力。(3)剪切应力(ShearStress)固定慢速移动低剪切应力固定快速移动高剪切应力塑料成型理论基础18A從斜线斜率可以判斷該材料的黏度對剪切率的敏感程度，相同区间内斜率越大，黏度對剪切率敏感度越高。通過三條曲線之間的距離還可以知道黏度對温度的敏感程度，從上兩圖可知道A材料黏度比B材料黏度對溫度更敏感。AB材料資訊-粘度19B從斜线斜率可以知道該材料的體積收縮對溫度的敏感程度，相同区间内斜率越大，材料的固有體積收縮率越大。材料資訊-PVT20EffectofRheologicalProperties塑料粘度与温度关系EffectofRheologicalProperties塑膠粘度與流動性材料特性PVT24Amorphous和Crystalline的比较CrystallineAmorphous一般特性透明较低的耐化学品性低成型收缩率通常低强度通常高熔融粘度较低的热含量半透明或不透明极好的耐化学品性高成型收缩率通常高强度通常低熔融粘度较高的热含量（有结晶热）塑料的分类25高分子流體高分子材料的應變與溫度曲線圖玻璃态：0~Tg分子在冻结状态，硬而脆，遇压力则易破裂；高弹态：Tg~Tf

受外力可变形，未达熔化状态，不易成型；粘流态：Tf~Td可随意加工成型；分解：Td~塑料开始裂解，出现气体分解物，甚至达烧焦状态。变形玻璃态高弹态粘流态分解0TgTfTd温度金属结晶型聚合物Tx非结晶型聚合物26EffectofPVTPropertiesPPTemperature(oC)SpecificVolume(cc/g)Semi-crystalline

LinearShrinkage:1%~3%VolumetricShrinkage:0.5~3%PMMATemperature(oC)SpecificVolume(cc/g)AmorphousLinearShrinkage:0.5%~0.8%VolumetricShrinkage:0.4~0.6%EffectonPartShrinkageHighShearRateFasterInjectionRateSlowerInjectionRateVS.ColdMoldHotPlasticMeltHeatLossintotheToolFrozenLayerHeatInputHighShearRatePlasticFlow流動過程中的熱交換28附表塑料金属29Plasticsmaterial（塑膠材料）Content判斷冷卻時間判斷保壓時間｝建議模具溫度設定｝建議成型溫度設定流動性測試:260度的熔融塑膠在2.16kg的壓力下,10分鐘的時間內流經毛細管的重量為21.5g密度30模型資料及機台資料模型輸出結果共16組材料常用材料L/t31323334PC简介:聚碳酸酯(简称PC)，是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，有很好的光学性及较好的耐水解性，但不能用于重复经受高压蒸汽的制品且耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。PC现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，在建材行业、汽车制造工业、医疗器械、航空、航天领域、包装领域、电子电器领域、光学透镜领域及光盘的基础材料等范畴均有应用。

成型工艺干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。建议干燥条件为100℃到200℃，3~4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。熔化温度：260~340℃。模具温度：70~120℃。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。收缩率范围：0.4%~0.7%

使用环境及范围：PC由于具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广高度透明性及自由染色性、耐疲劳性佳、电气特性优、成形收缩率低、尺寸安定性良好。广泛运用于：1.光学照明：用于制造灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等。2.电子电器：PC是优良绝缘材料，用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等。也可用于制作尺寸精度很高的零件，如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材也广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等。3.机械设备：用于制造各种齿轮、齿条，也可作一些机械设备壳体、框架等零件。4.医疗器材：可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械，还可用作人工肾、人工肺等人工脏器。35简介:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（简称ABS），是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性通用塑料。成型工艺：干燥处理：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80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。模具温度：25～70℃。注射压力：500～1000bar。注射速度：中高速度。收缩率范围：0.5%~0.6%使用环境及范围：ABS热变形温度为70—107℃（85左右），对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在－40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃到85℃的温度范围内长期使用。ABS不溶于大部分醇类和经类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代经中。ABS树脂热变形温度低可燃，耐候性较差。熔融温度在217~237℃，热分解温度在250℃以上。由于ABS在广泛的应用领域中都有它的足迹，如：1.汽车产业：车内装饰件大量使用了ABS，如手套箱、杂物箱、门槛上下饰件、水箱面罩等；2.办公室用品：

如文具、电话机外壳、存储器外壳以及计算机、传真机、复印机零件；3.家用电器：如音响、VCD机，吸尘器外壳，厨房用具等也大量使用了ABS制作的零件。ABS36简介:

聚甲醛学名聚氧化聚甲醛（简称POM）又称赛钢、特钢，是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能，耐过氧化物性能，但很不耐酸，不耐强碱和不耐紫外线的辐射。POM的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。成型工艺:干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。熔化温度：均聚物材料为190~230℃；共聚物材料为190~210℃。模具温度：80~120℃。注射压力：700~1200bar注射速度：中等或偏高的注射速度。收缩率范围：1.8%~2.0%使用环境及范围：POM的长期耐热性能不高，但短期可达到160℃，其中均聚POM短期耐热比共聚POM高10℃以上，但长期耐热共聚POM反而比均聚POM高10℃左右。可在-40℃～100℃温度范围内长期使用。POM极易分解，分解温度为240度，分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。POM不耐强酸和氧化剂，对烯酸及弱酸有一定的稳定性。POM的耐溶剂性良好，可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等，并可在高温下保持相当的化学稳定性。POM的耐候性不好，长期在紫外线作用下，力学性能下降，表面发生粉化和龟裂。常用使用范围如下：1.汽车工业：汽车泵、汽化器、输油管、动力阀万向节轴承、马达齿轮、把手等零件；2.机械制造业：齿轮，驱动轴、链条、阀门、凸轮、管道螺帽等；3.电子电气，家用电器：开关、按钮、洗衣机，电冰箱、电话机果汁机定时器等组件。

POM37简介:

聚丙烯（简称PP）俗称：百折胶。等规聚丙烯易形成结晶态，结晶度高达95%以上，分子量在8-15万之间，赋予他良好的抗热和抗溶剂性；PP拥有抗腐蚀性、防锈性、轻便性、密度低、耐高温性、耐老化,表面光洁度极好、充分的热稳定性、热熔率低和表面平滑性优良并经食品等级良好认可、价格低等优点PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。

成型工艺:干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。模具温度：40~80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。收缩率范围：一般为1.0~2.5%使用环境及范围：均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，而共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是具有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。主要应用范围如下：1.汽车工业：挡泥板、通风管、风扇等；2.器械：洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等；3.日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器、脸盆等。PP38简介:热塑性聚酯弹性体（简称TPE）是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料。具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。成型工艺:干燥处理：TPE本身不吸湿，但由于外界原因需要干燥，需要干燥温度70~80℃，干燥时间：2~3h熔化温度：160~230℃模具温度：30~50℃注射压力：200~1110bar注射速度：厚制品较低速度，薄制品较快速度收缩率范围：一般为0.8~1.5%使用环境及范围：苯乙烯类TPE（简称TPS）使用温度一般不能超过80℃；烯烃类TPE（简称TPO）由于它比其它TPE的比重轻（仅为O．88），耐热性高达100℃；二烯类TPE（简称TPI）软化温度非常低，一般只有40-70℃；聚丁二烯TPE（简称TPB）可以进行硫化，从而改进了TPE的耐热性不佳等缺点，使用范围可达到75-110℃。

TPE做为软胶应用非常广泛，各系列的TPE均有不同的应用范围：1.射粘系列应用范围：家电外壳、手柄、握把等2.涂油系列应用范围：各类涂油玩具、日常用品等，广泛取代PVC。3通用系列应用范围：文具、运动器材、密封圈、手柄等4.功能系列应用范围：密封圈、汽车配件、把手、齿轮等。TPE39简介:热塑性聚氨酯弹性体(简称TPU)

，是一种玻璃化温度低于室温度,断裂伸长率>50%,外力撤除后复原性比较好的高分子材料。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，聚氨酯弹性体的硬度范围很宽，性能范围很宽，所以聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。成型工艺:干燥处理：选用热风干燥空气进行，视软硬度介于80~120℃，干燥时间2~5h，干燥前水分需要控制在0.03%以下熔化温度：177~232℃模具温度：10~60℃注射压力：200~1110bar注射速度：厚制品较低速度，薄制品较快速度收缩率范围：一般为0.8~1.5%使用环境及范围：TPU的硬度范围相当宽，从ShoreA60~ShoreD80并且在整个硬度范围内具有高弹性；TPU在很宽的温度范围内-40~120℃，具有柔性，而不需要增塑剂；TPU对油类（矿物油，动植物油脂和润滑油）和许多溶剂有良好的抵抗能力；TPU还有良好的耐天候性，极优的耐高能射线性能。耐磨性，抗撕裂性，屈扰强度都是优良的；拉伸强度高，伸长率大，长期压缩永久变形率低等都是TPU的显著优点。主要的应用范围有：1.汽车部件：球型联轴节、防尘盖、踏板刹车器、门锁撞针、衬套、板簧衬套、防震部件、内外装饰件等2.机械·工业用密封件：（主要起耐磨和耐油作用）、防震部件、取模针、连接器、橡胶筛、印刷胶辊等3.服饰鞋类：女士文胸肩带、棒球鞋、高尔夫球鞋、足球鞋鞋底及鞋前掌女士鞋后跟滑雪靴；安全靴，高档鞋底等4.管材·软管高压管；医疗管；油压管；气压管；燃料管；涂敷管输送管；消防水带等5.电线·电缆电力通信电缆；计算机配线；汽车配线；勘探电缆等TPU40SAN典型应用范围:电器（插座、混频器壳体、冰箱附件、电视机底座、磁带盒等）、汽车（照明灯座、反射镜、工具箱、仪表盘面板）、家庭用品（餐具、酒杯）、化妆品包装盒。注射成型条件干燥处理：SAN物料储存不当会吸湿，建议在成型前，80℃下干燥2h~4h.熔化温度：200℃~270℃,对绝大部分应用场合，采用230℃~260℃即可。厚壁件成型时采用较低注射范围的温度。模具温度：40℃~80℃，SAN在较高温度下会快速固化；成型增强级SAN时，模温不低于60℃。由于模温会影响SAN制件外观翘曲，必须仔细设计模具冷却系统。注射速度：建议采用高速注射缩水率范围：0.3~0.7%特性：SAN具有优异的承载能力和刚性，良好的耐化学腐蚀性、耐热变形性和耐循环温度载荷性，以及高尺寸稳定性。玻璃纤维的加入将增加SAN制件的刚性和抗热变形能力，并降低其线热膨胀系数。4141PC+ABS典型应用范围:计算机和商业机器的壳体、电器设备、便携式电话、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内装修件、轮罩等）。注射成型条件（严格控制材料的成型温度及在高温时的滞流时间，否则易造成材料热降解）干燥处理：注射前必须干燥物料，湿度应小于0.04%，以确保稳定的成型参数。90~110℃下干燥2h~4h.熔化温度：230℃~300℃模具温度：

50℃~100℃注射速度：

尽可能采用高速缩水率范围：0.5~0.7%特性：综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好；与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理；有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。4242PMMA（亚克力）典型应用范围:汽车工业（信号灯设备、仪表盘等），医药行业（储血容器等），工业应用（影碟、灯光散射器)，日用消费品（饮料杯、文具等）。注射成型条件干燥处理：PMMA具有吸湿性因此注射前必须干燥物料。90℃下干燥2h~4h.熔化温度：240℃~280℃模具温度：

35℃~80℃注射速度：

中等缩水率范围：0.2~0.8%特性：

PMMA，俗称有机玻璃，有极好的透光性能，可透过92%以上的太阳光，紫外线达73.5%；机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于成型，质地较脆，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦毛，可作要求有一定强度的透明结构件4343PPS典型应用范围:电子、汽车、机械及化工领域注射成型条件干燥处理：吸水性小，熔体温度高，粘度低，成型前一般不需进行干燥处理。有特殊要求时，建议在150℃~160℃干燥2h~3h.熔化温度：290℃~360℃最佳成型温度为315℃~330℃，通常对于大件的成型应用较低的温度。模具温度：

120℃~160℃注射速度：

一般采用中等注射速度，较高注射压力成型。缩水率范围：0.7%特性：PPS是稳定的结晶树脂。可用于要求刚性，耐久性的机械制品，要求耐热（可在200℃~260℃温度范围内使用）、耐燃的的电气制品，也可用于要求耐腐蚀性的化学装置等方面。4444PBT典型应用范围:家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等）。注射成型条件干燥处理：PBT在高温下很容易水解，成型前必须干燥。建议在空气中的干燥条件为120℃，6h~8h，或者150℃，2h~4h.湿度必须小于0.03%。如果用吸湿干燥器干燥，建议条件为150℃，2.5h.熔化温度：225℃~275℃最佳成型温度为250℃.模具温度：对于未增强型的材料为40~60℃。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。注射速度：应使用尽可能快的注射速度（因为PBT的凝固很快）。缩水率范围：1.5~3.0%特性：PBT的强度高、耐疲劳性、尺寸稳定性、