塑胶材料简介与其特性剖析

1、1,塑膠材料簡介與其特性之掌握概論,- 射出成型教育訓練,2,3,4,硅橡胶合成,5,6,7,按用途分类,塑料的分类,8,按成型性能分类,塑料的分类,9,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。,10,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

2、)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,11,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,12,13,14,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

3、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)。,15,高分子流體的一些特殊流變行為,16,17,18,剪切流动,剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动。,(1) 剪切流动(Shear Flow),剪切速率是熔融流体剪切流动的速率。,(2) 剪切速率(Shear Rate),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(Shea

4、r Stress),塑料成型理论基础,19,A,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。,A,B,材料資訊-粘度,20,B,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-PVT,Effect of Rheological Properties,塑料粘度与温度关系,Effect of Rheological Properties,塑膠粘度與流動性,24,材料特性PVT,25,

5、Amorphous和Crystalline的比较,Crystalline,Amorphous,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,26,高分子流體,高分子材料的應變與溫度曲線圖,玻璃态：0Tg 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。,Effect of PVT Pro

6、perties,PP,Temperature (oC),Specific Volume (cc/g),PMMA,Temperature (oC),Specific Volume (cc/g),Effect on Part Shrinkage,28,High Shear Rate,流動過程中的熱交換,29,附表,塑料,金属,30,Plastics material （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,31,模型資料及 機台資料,模型

7、,輸出結果 共16組材料,常用材料L/t,32,33,34,35,PC,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200，34小

8、时。加工前的湿度必须小于0.02%。 熔化温度：260340。 模具温度：70120。 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，

9、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。,36,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

10、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8090下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210280；建议温度：245。 模具温度：2570。 注射压力：5001000bar。 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70107（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

11、脂热变形温度低可燃，耐候性较差。熔融温度在217237，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。,ABS,37,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

12、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190230；共聚物材料为190210。 模具温度：80120。 注射压力：7001200bar 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-40100温度范围内长期

13、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。,POM,38,简

14、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140。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：220275，注意不要超过275。 模具温度：4080，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

15、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1.02.5% 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

16、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。,PP,39,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

17、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7080，干燥时间：23h 熔化温度：160230 模具温度：3050 注射压力：2001110bar 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0.81.5% 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O88），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

18、。 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。,TPE,40,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

19、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80120， 干燥时间25h，干燥前水分需要控制在0.03%以下 熔化温度：177232 模具温度：1060 注射压力：2001110bar 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0.81.5% 使用环境及范围： TPU 的硬度范围相当宽，从Shore A 60Shore D 80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-40120，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

20、，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,TPU,

21、41,SAN,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2h4h. 熔化温度： 200 270,对绝大部分应用场合，采用230260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： 0.30.7% 特性：SAN具有优异的承载

22、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。,41,42,PC+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。90110下干燥2h4h. 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： 0.50.7% 特性：

23、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。,42,43,PMMA （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2h4h. 熔化温度： 240 280 模具温度： 35 80 注射速度： 中等 缩水率范围： 0.20.8% 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

24、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,43,44,PPS,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150160干燥2h3h. 熔化温度： 290 360 最佳成型温度为315330，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

25、于要求刚性，耐久性的机械制品，要求耐热（可在200260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。,44,45,PBT,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120，6h8h，或者150，2h4h.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： 225275最佳成型温度为

26、250. 模具温度：对于未增强型的材料为4060。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：1.53.0% 特性：PBT的强度高、耐疲劳性、尺寸稳定性、蠕变也小（高温条件下页极少有变化）；增强后的UL温度指数达120140（户外长期老化性也很好）；PBT遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）；具有优良的电绝缘性。,45,46,PA66,典型应用范围: 同PA6相比，PA66更广泛应用于汽车工业、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品 注射成型条件