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Plastic 概论,Plastic 定义, Plastic的 定义 Plastic的 特性 Plastic的 分类 Plastic 材料的 基本 性质 Plastic 添加剂 Plastic 材料 补充资料,3. Plastic 概论,PLASTIC 是 什么? 含有 可塑性的 有机 人造 高分子 聚合物(Polymer) 塑性（Plasticity） 是什么? 是指材料在外力作用下产生变形，消除外力也不回复原形的性质。 反弹性(Elasticity) 高分子是什么? 包含 碳原子的 有机化学物 分子量大于10,000以上的物质 相当多的分子组成的 把结构简单的低分子物质，通过催化剂，加热，加压等化学手段，进行化学反应成为大分子的物质 分子量 区分 低分子 分子量 1,000 以下 中分子 分子量 1,000 10,000 高分子 分子量 10,000 以上, Plastic的 定义,3. Plastic 概论, Plastic的 特性,3. Plastic 概论, Plastic的 分类,3. Plastic 概论,高分子化合物,高分子化合物,高分子化合物,高分子化合物,高分子化合物,celluloid,cellophane,rayon 等,合成纤维,合成橡胶,热可塑性树脂 加热变软，再加热则化为液态具有流动性. 高温下进一步加热可进行 热分解. 再 不产生 热分解 范围内，加热变软或变为液体时冷却还可以返回原状态，可以反复进行。 ex) 聚苯乙烯(PS), 聚乙烯(PE), 聚丙烯(PP), 聚酰胺(PA) 聚甲醛(POM),聚氯乙烯(PVC), 聚碳酸酯(PC), 乙烯苯类(ABS, SAN, EPS) 热硬化性 树脂 加热可流动，继续加热变硬的性质. 高温下进一步加热可在固态进行 热分解. 再 不进行 热分解 范围内 加热，一旦 硬化 不可复原. ex) 电木(PF), 环氧树脂(EP), 三聚氰胺 甲醛树脂(MF),脲醛树脂(UF), 热可塑性和 热硬化性树脂,3. Plastic 概论, 高分子 化合物 构成 * 结晶性 ; 规则性 排列的 状态, 硬而且有刚度 结晶性 Plastic的 情况 由于 Filler 的作用，保固效果好 * 非结晶性 ; 像 线团 互相缠绕的状态，耐冲击力强，透明 分类 基准 * 根据 分子排列 有无 结晶构造 实际 高分子 构成 * 结晶 部分和 非结晶 混合构成 结晶度 * 结晶性 Plastic 中 结晶 部分的 比率, 结晶性(Crystalline)和 非结晶性(Amorphous)Plastic,3. Plastic 概论, 根据 高分子构造的 分类,1. 线性 聚合物 ( Linear Polymer ) * 分子的 长度 变长时, 难维持 直线状态 由于 分子的 各种运动 ( 震动, 伸缩, 弯曲 ) 的 影响，形成 各种 分子 形态 ; 链状的 构造 2. 分支 链行 聚合物 ( Branched Chain Polymer ) * Block Copolymer ; AAAABBBAAABBBB * Graft Copolymer ; AAAAAAAAAAAAAA I I B B * Terpolymer ; AAABBBAAAA 或 AAAABBBCCCC I I C C 3. 网状 聚合物 ( Network Polymer ) * 线性 高分子里 一部分 可以结合的 碳原子 使 线性 高分子 互相结合的 网状 构造,3. Plastic 概论, 机械 性质 - 加重 引起的变形 或 材料的 强度 等 机械性 相关的 性质 - 强度 : 对于 变形的 承受力 (弹性率) 和 成品 负荷条件下的 形状维持能力 (牵力强度, 弯曲强度, 弹性率, Rockwell(洛氏) 硬度) - 韧性 : 由于 外部 负荷 导致 破损的 材料允许的能量 (耐 冲击 强度) - 耐 疲劳性 : 受到 反复 应力 或 扭力 时 材料 弱化 加速 破损的现象 热性质 - 耐热性 : 耐热 变形性(HDT, VST), 连续耐热温度 - 热膨胀系数: 树脂 固有的 性质，在 组装性 和 变形性 方面 需要考虑(金属材料的 27倍) - 耐燃性 : 空气中 加热时 材料 发生 酸化 和 热分解, 分解 gas 发烟 燃烧., Plastic 材料的 基本 性质, 化学 性质 - 耐 化学药品性 : 有机溶剂, 酸碱的 影响评价 - 耐 Stress Crack 性 : 材料 长时间 在 一定的 应力或 变形状态下 放置于 药品中 在 应力和 药品 相互作用下 对于 静态 破坏的 对应力 下降 导致 产生 裂痕的现象。需要测试 各 药品下 临界允许 应力. - 耐侯性 : 紫外线, 氧气 等 影响，在 室外 使用时 外观变化 或 机械性 性质 低下,3. Plastic 概论, 电 性质 - 绝缘性 和 流电性: 绝缘破损 / 绝缘性 /流电性(极化) - 导电性(带电性) : 由于 摩擦 易于 带电，导电时 电荷 不轻易 减少 电 冲击, 灰尘 吸附 静电(带电) 防止剂 使用 : 1013-cm 1010 -cm 以下 物理 性质 - 比重 : 高分子的 化学性 构造, 分子间 力, 分子量 和 其分布, 结晶度, 分子 排列方向 等 根据 高分子 原有的 性质和 材料的 热 或 机械性 环境 决定. - 光学 性质 : 调整 高分子的 屈折率 开发 透明材料 - 吸湿性 : 根据 高分子 化学构造 和 添加剂等 物质的 亲和性 差异 而 变化 AS, ABS, PMMA, 聚酰胺 等 吸湿性 强的 材料 成型前 需干燥 - 密度: 根据高温和压力变化, 完成品 变形后 收缩 ( 密度 增加 ) 非结晶性 树脂 : 5/1000 左右, 结晶性 树脂 : 20/1000 50/1000 左右, Plastic 材料的 基本 性质,3. Plastic 概论, Plastic 添加剂,不损坏塑胶制品固有的性能，进行合成树脂的简单加工，为了改良最终产品的性能，进行加工或者在合成过程中添加的化学物质.,塑胶制品的品质改良和成型品的加工性，物性向上，维持长期的稳定性.,添加剂,使用目的,添加剂的种类,3. Plastic 概要,补充资料 Plastic 材料,Contents,第 1 章 plastic 概要 第 2 章 plastic的形态 第 3 章 热可塑性和结晶构造 第 4 章 工程聚合物的定义 第 5 章 注塑成型用plastic的选择 第 6 章 注塑成型用plastic的特性 第 7 章 plastic制品的物性测定,第 1 章 plastic 概要,Plastic 使用理由 Plastic的缺点 高分子的定义 高分子 根据构成成分分类 高分子- 根据链式形态分类 高分子的应用领域 聚合物的历史 主要 Plastics的开发历史,Plastic 使用理由,Plastic的缺点,Mono (One), Poly (Many) Mer : Molecule, Unit, 物质 Monomer Polymer 高分子的定义 1) 化学上可以进行染色，氧化和分解反应，物理上，可以溶解和结晶，机械上，可以弹性变形等的物质。 2) 一般叫做有机高分子，特殊无机高分子或者 有机/无机高分子也存在. 3) 有机物 : 由C, H, O, N构成,高分子的定义,高分子 根据构成成分分类,Homopolymer: 单一的单体构成的高分子化合物 带有一定的单一的Tg或者Tm等固有聚合物的基本性质. PE, PP Homo, PA6, PA66, Acetal homo, GPPS, PMMA, PC. Copolymer: 由两个以上单体构成的高分子化合物 虽然带有单一的 Tg或者 Tm, 根据重合时各个构成成分比率的不同可以出现多样的状态. PP copolymer, Acetal copolymer, PA6/66, SAN Polymer Alloy (Blend): 2种以上的高分子物质经过物理的熔融混合的高分子合金 因为是混合成分进行物理混合的状态，各个成分的Tg和Tm被发现并表现出来. M-PPO, HIPS, PC/ABS, PC/PBT, PA/PP.,高分子- 根据链式形态分类,线型: 没有分支或者架桥结合的高分子链式形态 分支型: 从中心链条开始聚合物分支裂开出去的形态 架桥型: 聚合物相互化学性的架桥连接的形态,例) Polyamides (nylon), polyethylene terephthalate (PET), Polyoxymethylene (POM), High Density Polyethylenes (HDPE),例) Low Density Polyethylene 是特定催化和热，压力下形成的分支型高分子的一种.,例) 硫化橡胶, 热固性聚酯, 环氧, 树脂等典型的架桥连接的高分子.,高分子的应用领域,高分子形成的基本条件 1) 长聚合物分子 : 平均分子量 Mn约20,000 2) 分子间平行排列 3) 分子之间有凝聚力 (氢键, van der Waals 结合) 高分子代表应用领域 1) Plastics : 室温下链条不会移动 (frozen, immobile), 非组织化构造的高分子 2) Rubber or Elastomer (橡胶) : 分子链条可以移动的高分子构成的分子链条缠绕，可以像液体一样的运动. 3) Fibers (纤维): 分子链条不能移动, 链条中很多部分带有三维的规则的构造(结晶) 4) Surface finishes or coatings (油漆, 涂装) 5) Adhesive (胶粘剂),第 2 章 塑料的形状,塑料的 分类 塑料的 性质 热固型和热塑型 热固型和热塑型 树脂种类,塑料的分类,高分子化合物,人造高分子化合物,天然高分子化合物,合成高分子化合物,再生（半合成）高分子化合物,合成树脂,Celluloid，Cellophane，rayon等,合成纤维,合成橡胶,塑料的性质,热固性和热塑性,热固性(Thermosets),特点 加热后，桥接后固化 不能再融化- 不可逆 Burr 后需要加工 使用温度高 例) 鸡蛋,热塑性(Thermoplastics),特点 加热后 软化/热熔 冷却之后固化-可逆 再热熔 可能 成形后加工最小化 使用温度有限制 例) 冰,热固型和热塑型树脂种类,第 3 章 热塑性和结晶型构造,结晶型高分子的构造 非结晶型/ 半结晶型高分子的构造 结晶型聚合物的特性 非结晶型聚合物特性 融化 (结晶型和不定型) 温度移动点(Tg 无Notch时，破断无） 卓越的电绝缘性 难燃(UL 94/V0, UL94-5VA) 表面强度低.(PMMA对比),PC的主要特征,可视光线的透过率 89% : 2mm厚度 卓越的耐冲击强度 实用温度范围40120度 尺寸稳定性优秀, creep变形,吸收尺寸变化小.适用于精密成型品 自我消化性(难燃) 优秀的耐朽性(玉外用, 汽车Light) 一般没有包含增韧剂等的添加剂，所以无毒性- 食品容器, 医疗器械, FDA 在长期特性广泛的范围上因变化小，所以适用绝缘材料,PC的主要用途,POM(Polyacetal),结晶性树脂 Homo Polymer Block Copolymer(润滑性Polymer化学结合),Gasoline, Greaseoil, 不冻液, Window 洗净液等上有优秀的内药品性, 极限(-40)上到Engine室的温度(100)广泛的温度范围上维持稳定的物性, 要求耐磨性的各种功能部品及耐Creep性的Creep类上使用,POM的主要特征,均匀的机械性物性 耐疲劳性优秀,耐Creep性 耐油性, 耐油剂溶剂性优秀 卓越的磨擦, 磨耗性, 润滑性丰富 良好的成型性 可以超音波容差 表面硬度高 吸收性小. 因湿度/水分，变化小,POM比较,Polyester系 PBT PET,PBT,PBT(Polybutylene Terephathalate) 结晶性,从1971开始量产 非强化Grade 玻璃纤维 强化Grade 无机物(Mineral) 强化Grade 难燃Grade,PBT的主要特征,优秀的机械系物性 优秀的低温特性(-40度) 卓越的耐热性(连续使用温度120140度) 短时间 : 160210度 : GF grade : 240度 低的吸水性, 低的线膨胀系数 - 尺寸稳定性 优秀的磨擦/磨耗特性 -齿轮 耐化学性(油, 燃料, 脂肪等) 耐Stress Cracking 良好的成型性及优秀的外观品质 后加工性优秀(超音波容差性, 印刷, 图章),PBT的主要用途,使用上注意点,因水蒸气等可能加速分解 合理成型温度: 230 260度 成型温度在280以上时热分解 120130度, 35小时用热风干燥器来脱水,PET,PolyethyleneTerephthalate 结晶性树脂 使用在纤维, Film,瓶子等 GF强化树脂 : Engineering Plastic 卓越的耐热性, 耐药品性, 耐朽性 电机,电子,汽车,车辆,PET的主要特征,优秀的耐热特性(HDT: 250度) Creep少，疲劳强度优秀 耐油性, 耐油剂溶剂性优秀 Stress Crack少 吸收率小，尺寸稳定性优秀,使用上注意点,容易加速分解.躲避高温, 多湿的环境. 为了维持优秀的外观， 金型温度要维持在120度以上. 金型温度在70度以下时，因不充分的结晶化，在高温下中下上变型的可能性 wired Line部上的强度相对脆弱 随玻璃纤维的配享顾虑影响,GR-PET的主要用途,PA(Nylon),杜邦 商标( W.H. Carothers) 因结构Monomer的碳素数而命名 PA 6, 11, 12 PA6-6, 6-10, 6-12 芳香族Nylon(PA6T, MX系列) 玻璃纤维, 碳素纤维, , 碳酸钙等 充填剂, 补强材排陷树脂,只要特征(PA6, PA66),常温上的机械性物性优秀 磨擦, 磨耗特性优秀 耐油性(Gasoline, Ether, Keton) 优秀 自己的润滑性/消化性 因玻璃纤维复合效果更佳 Gas 透过性低 芳香族: 对比PA卓越的耐热性, 耐药品性, 低吸湿性 - 汽车 部品, 表面设置部品,PA的代表性物性,PA6, PA66的主要用途,PA11, 12, 6/10, 6/12,使用上注意点,吸湿性大.尺寸变化/绝缘性减小 吸湿性1% 增加PA6 0.2%, PA66 0.25%尺寸增加 耐酸性低 应力下加热时，容易变形.,