高分子材料介绍课件

THEINTRODUCTIONOFTHEPROPERTYOFPOLYMER第一部份:高分子材料簡介一.高分子發展史

天然高分子材料

天然橡膠,木材等

合成高分子材料

ABSPCPA66二.高分子分子結構

高分子組成單元---單體

CHHCHH乙烯(单体)CHHCHHCHHCHHn高分子樹脂

分子結構

分子結構HDPELDPE线性高分子接枝高分子

長鏈大分子結構

无定型

结晶性

三.材料分類材料

塑料(高分子)

热固性

热塑性工程通用无定型结晶性无定型结晶性PCMPPOPEIABSPPSPBTPETPOMPAPMMAPSPVCPEPP

工程塑膠特性

優點缺點結晶性耐化學藥品性結晶收縮翹曲耐熱性吸水性流動性耐衝擊性非結晶性耐衝擊性耐化學藥品性大多數具透明性耐熱性尺寸安定流動性機械力學性質常用朮語1.線性非晶態高聚物的溫度-形變曲線圖1.線性非晶態高聚物的溫度-形變曲線圖形變(1)(2)(1).線性非晶態高聚物的溫度-形變曲線圖形變(1)(2)(3)(4)(1)玻璃態(2)皮革態(3)高彈態(4)流動態(5)裂解狀態溫度

(5)TbTgTfTd四.機械力學性質常用朮語三個相態與兩個過渡態(1)玻璃態:變形小,類似于剛硬玻璃體(2)皮革態:玻璃態與高彈態之間的轉變區間(3)高彈態:高聚物顯示柔軟而具有彈性的固體(4)流動態:高彈態與粘流態之間的轉變區間(5)粘流態:高聚物像粘性液體發生粘性流動四個特征溫度(1)Td(脆化溫度):原料由韌性轉化為脆性之溫度(2)Tg(玻璃化溫度):由玻璃態向高彈態之轉變溫度(3)Tf(流動溫度):原料由高粘態向粘流態之轉變溫度(4)Td(裂解溫度):原料開始裂解之溫度(2).圖型及朮語解釋第二部分:常用面板材料

一.常用面板材料HIPS耐特DOWPVCGEONABSGEBAYERPC/ABSGEBAYERPCGEDOWPMMAPLEXGLAS二.透明材料

穿透率PC88%PMMA92%ABS89%PS91%COC91%三.ABS工程塑膠ABS樹脂為丙烯睛.丁二烯.苯乙烯三元共聚物,具有優異的綜合性能.

結構:

----A-A-B-B-B-S-S-S----A----代表丙烯睛剛性.硬度.耐油性.著色性.電鍍性

B----代表丁二烯韌性.耐低溫性

S----代表苯乙烯剛性.硬度.光澤性及良好的加工流動性ABS工程塑膠

綜合性能:力學性能:綜合性能較優,優于HIPS,低于PC/ABSHDT:85-110OC(1.81MPa)

模收縮:0.5-0.8%

耐候性:較差,對紫外線較敏感電鍍性:電鍍性好,且具有專用電鍍級四.PC/ABS工程塑膠聚碳酸酯(PC)與ABS的合金材料具備PC耐衝擊性和優良的耐候性及ABS的高流動性

GE與BAYER為世界上兩大供應廠商非鹵素型耐燃劑之環保材料應用範圍電腦外殼,電腦零件,汽車內外部件,通訊器材

PC/ABS工程塑膠優良的成形加工性優於ABS：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性優於PC：流動性、耐寒性、降低成本低溫(-350C)至室溫保有極佳之物性隨PC含量不同，可彈性調整不同耐熱性及耐衝擊性耐UV、螢光、長時間色澤保持性優耐磨性環保性五.PC工程塑膠PC聚碳酸酯(非結晶聚酯)Polycarbonate

GE、DOW、BAYER、帝人、出光OOCOCCHCH33[]nPC工程塑膠特性耐衝擊性極佳透光率高(88%)成品收縮率低，尺寸安定性高易生殘留應力高吸溼性，低流動耐磨耗性差六.PMMA塑膠特性與應用特性:折射較小1.49

透光率92%硬度遠大于PC應用:燈具,照明器材,儀表盤光學玻璃,鏡片手機鏡片光學器皿七.塑膠原料選擇要點I機械力學要求力學強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

沖擊強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意事項:卡鉤螺柱熱熔柱等耐熱性

HDT:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意要點:烤漆環境溫度高低性七.塑膠原料選擇要點II機械力學要求力學強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

沖擊強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意事項:卡鉤螺柱熱熔柱等耐熱性

HDT:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意要點:烤漆環境溫度高低性七.塑膠原料選擇要點III耐化學試劑耐溶劑性溶劑:酒精丙酮天那水

注意事項:烤漆,電鍍(開裂)耐燃等級

UL94:尺寸及HBV-2V-1V0

注意要點:產品最薄外厚度及耐燃要求

七.塑膠原料選擇要點Ⅳ環保因素(Environment

protectionconcern):非鹵素系耐燃劑(Non-HalogenFlameRetardants)環保團體的要求(RequestsbyEnvironmentalist)安規考量(ULSafetyconcern)客戶指定(Designatedbycustomers)產品設計(Productdesign)機械強度(mechanicalstrength)塑料性能(Propertiesofmaterials):剛性(FlexureStrength)耐衝擊性(Toughness)抗紫外線性(耐變色性)(Weatherability)塑料成本考量(materialcosts)第三部分:工程塑膠簡介一.工程塑膠的基本概念*工程用途的塑膠，能適用於結構及機器零件。*工程塑膠就是能替代金屬的塑膠材料。*工程塑膠的優點，如加工性、質輕、絕緣、防銹及耐化學性等，都是金屬所不及的。*一般而言，一般工程塑膠CUT大於100℃，高性能工程塑膠CUT大於150℃。

二.工程塑膠特性流動性尺寸安定耐熱性大多數具透明性耐化學藥品性耐衝擊性非結晶性耐衝擊性流動性吸水性耐熱性結晶收縮翹曲耐化學藥品性結晶性缺點優點

三.一般工程塑膠

DuraconDelren,etc聚縮醛POMUltradurCrastin,etc對苯二甲酸丁二酯PBT尼隆66聚己二胺己二酸PA66尼隆6聚己內醯胺PA6化學結構商品名中文學名英文縮寫1.結晶性

2.非結晶性

Noryl,etc變性聚苯醚m-PPOCalibreLexan,etc聚碳酸酯PC化學結構商品名中文學名英文縮寫

3.性能對比

四.高級工程塑膠

Stanyl聚丁二胺對苯二甲酸PA46QuestraXarec,etc對位聚苯乙烯SPSRYTONFortron,etc聚硫化苯PPSPA9T聚壬二胺對苯二甲酸PA9TArlenHTN,etc聚己二胺對苯二甲酸m-PA6T化學結構商品名中文學名英文縮寫1.結晶性

2.非結晶性

RadelUltrasonGrafone,etc聚醚石風PESUltem聚醚醯亞胺PEI化學結構商品名中文學名英文縮寫

3.性能對比

五.各等級工程塑膠HDT之比較

六.常用高級工程塑胶

PA-46如果要應用於SMT連接器上，必須降低其吸水性，以解決其尺寸安定及起泡等問題。

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車引擎蓋下面的各種零件(軸承、開關及連接器等)

Tm＝290℃Tg＝78℃HDT＝115℃(pure),250℃(GF30％)○結晶度高

○耐高溫性

○抗蠕變性○耐化學品性○高韌性●高吸水性，吸濕後的抗溫性不足

●吸水後及過IR熔焊後尺寸安定性不佳

DSMPA-46特性應用供應商發展趨勢結構

PA-6T的組成多元化,可依市場需求而調整其特性,如價格可再降低,將可取代PA66大部份市場.

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車引擎蓋下面的各種零件(軸承、開關及連接器等)Tm＝310℃Tg＝85℃HDT＝135℃(pure),290℃(GF30％)○耐高溫性○高強度○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性○不易出毛邊

MitsuiChemicalsAmocoBASFDuPontPA-6T特性應用供應商發展趨勢結構

●應用於SMT的連接器需有較高的韌性,PA-9T的韌性需再提昇,目前僅為試產階段,未來發展性不明.●雖然PA-9T的吸水率只有ARLEN的一半,耐迴焊的溫度只和C430N相同,但E430N的耐迴焊溫度仍比PA-9T高約10℃.

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車零件(軸承、開關及連接器等)

Tm＝308℃Tg＝125℃HDT＝145℃(pure),280℃(GF30％)○耐高溫性○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性●較脆,韌性較差

KurarayPA-9T特性應用供應商發展趨勢結構

應用於SMT連接器上,交連型PPS的韌性及流動性皆有待提昇,毛邊生成的防止亦有待加強.

-電機／電子零件(SMT

零件及連接器等)-汽車零件-高精密度的機械

Tm＝280℃Tg＝90℃HDT＝140℃(pure),268℃(GF30％)○耐高溫性●易生毛邊○高剛性●流動性差○抗蠕變性●較低韌性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性PhillipsTorayTohprenTOYOBO

黏度↑流動性↓

PPS(交連型)

特性應用供應商發展趨勢結構

應用於SMT連接器上,線型PPS必須加強它的流動性及減少毛邊.

-汽車零件-高精密度的機械-耐溫器具-家用器具

Tm＝280℃Tg＝90℃HDT＝140℃(pure),262℃(GF30％)○耐高溫性●易生毛邊○高剛性●流動性差○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性○較高韌性

TorayPolyplastics

PPS(線型)

特性應用供應商發展趨勢結構

LCP的熔合強度有待加強,且單價需降低.在應用上,必須注意其異向性所產生的結構脆弱.

-高精密度機械(照相機、CD、汽車零件)-耐熱器材(爐具的各種零件)-電機／電子零件(SMT連接器零件及插座等)○耐高溫性○高剛性及高強度○高流動性

○低燃性(UL94V-0)

○尺寸安定性●異向性●低熔合強度

AmocoDupontPolyplasticsUENOTORAYSumitomoEASTMANLCP特性應用供應商發展趨勢200℃以下

Ⅲ型

200℃~280℃Ⅱ型

280℃以上Ⅰ型熱變形溫度

類型

第四部分:塑膠UL規範及測試

一.ULCard範例QMFZ2November3,1994Component-PlasticsTORAYCHEMICALCO.LTDE54705(M)RTIHDMinUL94ElecMechHHV4CThkFlameWithw/oWAT9TMtlDsgColmmClassImpImpIIR5IPolyamide,type66nylon(PA66),furnishedintheformofgranulesorpellets.Nylamid413-33BK1.594HB656565-----132RD1.894V-01209510530---YL3.294V-212095105200-0Polyamide,type6nylon(PA6),furnishedintheformofpellets.200All0.894H--All1.694H--All3.094HB13010010530261

二.耐燃劑作用機理

*物理作用1)藉冷卻效果:耐燃劑釋出低溫物質來冷卻,使溫度低於燃點而無法燃燒.2)藉形成保護膜:促使或本身形成一固態或氣態層來阻止氣體釋出,隔絕氧氣及熱傳導.3)藉稀釋作用:耐燃劑燃燒後產生中性氣體,沖淡氧氣,使之低於最低含氧量.

*

化學作用1)氣相反應自由基被耐燃劑所終止,放熱過程停止,系統冷卻,可燃氣體供應減少,從而完全抑制燃燒.2)固相反應有兩種形式之作用發生2-1)耐燃劑加速高分子之崩潰,而造成聚合物顯著的流動,從火焰的影響帶移去,以阻止繼續燃燒.2-2)耐燃劑經由脫水作用,而在高分子表面形成一氧化碳層,以隔絕氧氣及熱傳導.三.防火等級測試1.94HB水平燃燒

*試片擺放方法夾住試片,使試片與X軸保持水平,並與Y軸成450角.

*記錄

記錄試片從25mm至100mm之間,火燄燃燒未達100mm前熄滅所耗之時間與長度.

*測試分類標準1)在試片厚3.0~13.0mm,燃燒至75mm長時,其燃燒速率不可超过38mm/min.2)在試片厚小於3.0mm,燃燒至75mm長時,則其燃燒速率不可超過75mm/min.3)試片燃燒至100mm前必須熄滅.

2.94V垂直燃燒測試

*試片擺放方法垂直夾住試片,並於距試片底端305mm處,鋪厚6.0mm之藥用棉花.

*測試分類標準

水平燃燒測試垂直燃燒測試

四.其他UL測試参数

RTI(RelativeTemperatureIndex)

評估絕緣塑材,在長期(一般測試60,000小時)使用下,仍能保持50%其機械物理及電器特性之溫度指標.

HWI(HotWire

Ignition)

將塑料樣品,以電阻線纏繞,藉由電熱能量的加熱,塑膠樣品轉為發熱變紅而起火燃燒,或未產生火燄但樣品焚化時,其所需之平均時間,可依其時間長短分類.

HAI(HighAmpArcIgnition)

塑料絕緣材在偶爾不正常操作下,暴露於電弧中,若此電弧強度過高,可能引起火花,計算會引起燃燒的電弧產生次數.

HVTR(HighVoltageTrackingRate)

目的為測試塑膠表面在遭受高電壓低電流環境下,產生磁化軌跡或可識見碳化通路之速率(UL可容許最大電路軌跡為25mm/min).

CTI(ComparativeTrackingIndex)

電路設備有可能在高電壓狀況,塑膠絕緣體暴露於污染環境,或是表面受到污染,而引起電路導通,造成設備當機,此測試為加速模擬污染環境下電路失敗的條件.

第五部分:塑膠電氣性能

一.電阻(InsulationResistance)

表面電阻(surfaceresistance)

電壓與由材料表面的濕氣或其他導電性雜質所引起的電流之間的比值,與材料的性質及表面乾淨度有關.

體積阻抗(volumeresistance)

電壓與通過材料內部的電流間的比值。

阻抗係數：ρ

電位梯度與電流密度的比值。

ρ＝(V/d)/(I/A)＝R(A/d)A:電極面積d:電極間隔

常見聚合物的體積阻抗

聚合物 體積阻抗(ohm-cm)

聚四氟乙烯(PTFE) 1018

PPO 1017

聚碳酸酯(PC) 5*1016

熱塑性聚酯(PBT,PET..) 3*1016

環氧樹脂(EPOXY) 1016

PE,PP,PS 1016

ABS 2*1014