连结器用塑胶材料简介(一).ppt

1、連接器用塑膠材料簡介,塑料技術發展室 吳福生 1999.11,內容,高分子概念 塑膠材料分類 塑膠微結構與物性之關係 連結器與塑料之關係,高分子的概念,Homopolymer,Copolymer,AAAAAAA (ex. Polystyrene),Alternating,Block,Graft,Random,AAAAAAA (ex.HIPS),AABBBABABBA (ex. SBR),ABABABA (ex. Polyester),AAAABBBBAAAA (ex. SBS),B B,B B,Homopolymer,Polymer,Copolymer,Amorphous,Crystallin

2、e,Alternating,Blend,Graft,Scheme of classification of polymer composites,軟脆PVC,軟韌SBR,硬剛PP,硬脆PS,strain(%),stress(kg/cm2),硬韌PC,高分子物性決定因素,MFR(melt flow rate)=f(molecular weight) Density=f(molecular branch) Molecular weight distribution,塑膠材料分類(1),以基本結構來分 熱塑性：（thermoplastics） 1)線性高分子組成 2)藉加熱與冷卻具有改變液態與固態的

3、可逆性反應 3)加工過的材料可重複回收使用 熱固性：（thermosets） 1)分子構造呈網狀、三次元結構 2)無法進行液態與固態的可逆性反應 3)加工過的材料無法重複回收使用,塑膠材料分類(2),以分子之配列來分 結晶性： 1)具有明顯熔點 2)當結晶結構被破壞時，比容(單位重量的體積) 會有明顯的變化。 非結晶性： 1)無明顯之熔點 2)具透明性 3)抗化學性較差,塑膠材料分類(3),以功能來分 塑膠依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。 1 )泛用塑膠：通常以美觀及低功能使用要求，為訴求 重點。如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS 2 )工程塑膠：常用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高

4、功能 要求的精密零件上。如：POM 、 PBT 、 NYLON 、 PC 3 )高級工程塑膠：運用於特別要求之電子精密零件。 如：LCP 、 PES 、 PEEK 、 PEI,塑膠微結構與物性之影響(1),分子量與物性之關係 1)分子量增加，強度增強。 2)不可無限制增加，因分子糾纏，不易流動，加工 困難 無定形與結晶狀態。 1)聚合物分子鏈之間以雜亂糾纏卷曲的方式聚集 在一起，此狀態稱之為無定形狀態 (Amorphos state) 。 2)聚合物分子鏈和其他分子鏈互相以有規則的方式 聚集在一起，則稱有規則排列的部分為結晶狀態 (Crystal state) 。,不定形 V.S. 結晶性,不

5、定型與半結晶狀態,決定高分子是否具有結晶性的關鍵因素： 高分子鏈排列的規則性 不定型（amorphous） Tg 半結晶（semi-crystallization） Tm、Tc,不定形狀態的五種黏彈性行為,溫度T（）,Log Er,Tg,玻璃狀態,皮革似區域,橡膠似區域,橡膠似流動,流體流動,玻璃轉換,Semicrystallinpolymer,Tm,塑膠微結構與物性之影響(2),結晶狀態 結晶化速度表成結晶核發生速率與結晶核成長速率之積 熔融塑膠的結晶核發生速率是愈低溫愈大。結晶核成長速率取決於分子鏈的擴散速度，所以愈高溫愈大。 此關係的模型，若適當控制射出成形時的模具溫度，即可得希望的結晶

6、狀態。 往模具射出後，徐冷的話推進結晶化，急冷的話未結晶前就固化，結晶程度小。,結晶速率（模溫之設定）,結晶成長之範圍：TgTm 結晶速率 結晶核生成速度結晶核成長速度 低溫時；結晶核生成速率大 高溫時；結晶核成長速度快 球晶大具有較高的機械模數，但易脆 材料中添加0.010.1之核生成劑,影響結晶性高分子性質的因素,結晶結構的本性 結晶度（degree of crystallinity） 球晶（spherulites）的大小與數目 結晶的位向性（Orientation）,結晶度（degree of crystallinity）,沒有100的結晶性高分子 高分子鏈從熔融狀態冷卻下來，在有限的結

7、晶時間內並無法完全的鬆弛且排列成行，填充至晶格中。 結晶度決定於： molecular structure thermal pretreatment,結晶度（degree of crystallinity）,由實驗計算結晶度的方法： 1-ray Diffraction 絕對值 2密度 3熱卡計（DSC） 相對值,結晶對高分子性質的影響,密度（Density） 剛性或倔強性（Rigidity or Stiffness） 抗張強度（Tensile strength） 耐衝擊強度（Impact strength） 硬度及抗磨損性 （Hardness and abrasion resistance）,

8、結晶對高分子性質的影響,熱機械性質 （Thermal mechanical properties） 光學性質（Optical properties） 溶解性（Solubility）,不定型與結晶性聚合物之性質比較,連接器與塑料之關係,在操作及製程溫度期間的熱安定性 材料的抗化學性 結構設計 抗張應力應變 韌性 成形性 填充物及添加劑 燃燒性 變形,連接器與塑料之關係(1),熱要求 1)熱變形溫度( HDT )-評估其短期耐熱能力 2)連續使用溫度（RTI）等級-評估其長期耐熱功能 3)材料本身的熱膨脹係數(CTE)-與印刷電路板的熱 膨脹係數相近而搭配，熱膨脹速率不同則會引起 翹曲，並且損壞焊

9、接點。 4)熔點(Tm)及玻璃轉移溫度(Tg)-高分子從玻璃態 轉變成橡膠態的溫度，溫度高於其點，尺寸安定 及性質將降低，也有可能造成分子的應力釋放而 造成高分子不可逆的膨脹。,連接器與塑料之關係(2),抗化學性 連接器 Housing的要求是能夠在寬廣的化學環境中，依然能發揮其功能。他們必須能承受清洗劑、焊錫助劑及二次加工的清洗溶劑之侵蝕。 抗潛變 Housing 材料在受荷重下的抗潛變能力來自端子在Housing 內之預先荷重力，也會影響到連接器長期的可靠度，一般而言，有較高熱變形溫度或彈性模數的高分子有較低的潛變。,連接器與塑料之關係(3),結構分析的考慮 端子保持力 流道平衡 抗張應力

10、應變 提供材料在受負荷下響應的訊息，為了使連接器塑膠之設計的結構分析能有效執行，設計者必須有在特定操作溫度下的應力應變曲線，並且精確的以內插或外插模擬在實際操作條件下之材料行為。,連接器與塑料之關係(4),韌性 無缺口之衝擊強度所顯現的是樹酯的韌性，韌性對 於連接器之所以重要，在於使用中能順應彎曲伸縮 ，特別是薄壁的地方及扣環。 模收縮 當融熔塑膠在模具中冷卻其收縮的現象稱之 收縮作用變數有 材料模溫、成形壓力、射出速率、融熔溫度、 流動方向,連接器與塑料之關係(5),成形性 成形性影響價格、可靠度及品質 許多因素影響成形性 1)流動難易 2)成形收縮程度及預測 3)翹曲的傾向 4)製程中熱劣化的敏感性 5)材料回收使用的能力,連接器與塑料之關係(6),翹曲 翹曲乃收縮不均造成的結果，不均衡的冷卻速率造成 不均衡的收縮。 另一原因是玻纖補強材之異向性導致微差收縮所造成 (大多以 END GATE DESIGN),連