【正文】 139 140 常用塑料的性能及工藝特點 聚 苯 乙 烯（ P S） ? 1. PS的性能： ? PS是 無定型 聚合物 ， 密度為 179。 ? 影響收縮率的因素有塑料的性質 、 成型條件 、 模具與制品的設計 。我們要根據(jù)產(chǎn)品結構、大小、厚薄情況，選擇流動性合適的塑料成型。 樹脂的熱膨脹系數(shù)對溫度的變化及樹脂的比容 （ 單位質量所具有的體積 ） 和溫度的關系如下圖所示： 73 樹脂熱膨脹系數(shù)和質量體積與溫度的關系 Tg 占有體積 Tm 質 量 體 積 溫 度 74 ? 從上圖中可知 ， 樹脂在一定的溫度范圍內其熱膨脹系數(shù)是以一定的速率變化的 ， 而 一旦到了玻璃化溫度就會有急劇的增大 ， 最后導致熔融 。 另一個方法 71 就是使用某些化學藥品 ， 使之形成三維網(wǎng)狀結構 ，如熱固性樹脂就屬于此類 ， 因其三維網(wǎng)狀結構的束縛可以有效地防止大分子間的滑移 。反之，如果想對制品進行改變形狀的加工處理等，則可以在 玻璃化溫度以上 進行實施?？梢娊Y晶度和物性有著緊密的關系，各種樹脂在拉伸特性上的變化和該樹脂在成型加工過程中產(chǎn)生的結晶化的 差異 有關。唯一 例外 的樹脂是 聚苯乙烯 ，它的熔體粘度不僅對溫度敏感而且對剪切速度也敏感。 聚乙烯的分子形狀及其分子量分布的不同 ， 其熔體粘度將有不同的表現(xiàn) 。 由于分子排列的結果 ， 與分子鏈相垂直的方向 ， 強度將差于平行方向 。 46 ? 有時噴嘴對空注射發(fā)出 爆鳴聲 ， 就是由于氣態(tài)低分子生成物從料筒內的高壓突然轉變?yōu)榈蛪哼M入大氣 ， 瞬間膨脹造成 。 43 ? 塑料只能在 粘流態(tài) 下才能注射充填成型，即是說，塑料的 加工溫度范圍 只能是 從粘流溫度（或結晶型塑料的 熔點 ）到分解溫度之間 。 40 ? 高彈態(tài)有兩個 特點 ： ? （ 1） 在較小作用力下可產(chǎn)生較大變形 ， 外力解除后能恢復原狀 。 在這種形態(tài)下 ，塑膠件可以被使用或進行機械加工 （ 如：切削 、鉆孔 、 銑刨等 ） 。 圖中標示的溫度為聚苯乙烯試樣的溫度 。 ? 高分子聚合物的 玻璃態(tài) 實際上是 固態(tài) 的一種表現(xiàn)形式，特點是在一定的溫度范圍內，呈現(xiàn)出固態(tài)物質普遍具有的性質，在某些力學特性上類似于普通的玻璃。著色劑需要具有以下良好的性能：著色力強、遮蓋力強、分散性（相容性）好、耐熱性好、耐光性好、耐遷移性好、耐溶劑性好、耐藥品性好、收縮率低等。 ? （ 3） 機械強度較低 ? 與同樣體積的金屬相比 ， 機械強度低得多 ， 特別是薄型制品 ， 這種差別尤為明顯 。 22 ? （ 5） 不易傳熱 、 保溫 性能好 ? 由于塑料比熱大 ， 熱導率小 ， 不易傳熱 ， 故其保溫及隔熱效果良好 。 17 ? 7． 成型收縮率 ★ ? 成型收縮率 是指熱塑性塑料在模具中成型時 ， 冷卻后脫模出的成型品 ， 必有收縮現(xiàn)象 ，即成型品小于模腔尺寸 。 12 ? 6． 按塑料的 化學結構 分類 ? A、 聚 烯 烴 類 （ 如： LDPE、 MDPE、 HDPE、LLDPE、 UHMWPE、 PP 等 ） ? B、 聚苯乙烯類 （ 如： PS、 AS、 BS、 ABS、 MBS、HIPS 等 ） ? C、 聚酰胺類 （ 如： PA PA66 、 PA 6 PA 1010 等 ） ? D、 聚醚類 （ 如： PC、 POM、 PSF、 PPO等 ） ? E、 聚酯類 （ 如： PBT、 PET等 ） ? F、 丙烯酸酯類（如： PMMA） 13 功 能 塑 料 工 程 塑 料 加 纖 塑 料 合 金 塑 料 納 米 塑 料 通 用 塑 料 降 解 塑 料 塑 料 熱塑性 彈性體 熱固性 14 五、塑料的物理性能 ? 1． 比重 （ 密度 ） ★ ? 塑料的 比重 是指在一定的溫度下 ， 秤量試樣的重量與同體積水的重量之比值 ， 單位為 g/cm3 ,常用液體浮力法作測定方法 。另外，還有功能塑料（如： LCP、 人造器官等）、納米塑料、降解塑料等。構成塑料的分子，由于分子量都是在 10000 以上的高分子，所以說塑料是 高分子化合物 （高聚物）。 ? 塑料 是指以有機合成樹脂為主要成分 ， 加入或不加入其他配合材料 (助劑 )而構成的 人造材料 。 5 三 、 塑料的發(fā)展過程 不同塑料的開發(fā)生產(chǎn)時間 ： ? 19201933：聚苯乙烯 （ PS ） 、 聚氯乙烯（ PVC） 、 聚乙烯 （ PE ） 、 乙烯 醋酸乙烯酯共聚物 （ EVA） 、 聚丙烯 （ PP ） ? 1935 ： 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 （ ABS ） ? 1939 ： 聚對苯二甲酸乙二醇酯 （ PET） ? 1949 ： 聚酰胺 （ Nylon） ? 1950 ： 聚甲基丙烯酸甲酯 （ Acrylic） 6 ? 1956 ： 聚甲醛 (POM) ? 1958 ： 聚碳酸酯 （ PC） ? 1964 ：聚氧化二甲亞苯 （ PPO） ? 1965 ： 聚砜 （ PSF ） ? 1975 ： 聚對苯二甲酸丁二醇酯 （ PBT ） ? 1985 ： 液晶塑料 （ LCP ） ? 1994 ： 改性為注塑級的 PET（ PETG ） ? 1995 ： 超彈性聚甲醛 （ TPOM ） ? 1996 ： 透明硬質聚氯乙烯 ? 自 1960 年以后 ， 塑料的應用和加工技術得到了突飛猛進的發(fā)展 。 3． 按其 受熱 時所呈現(xiàn)的基本行為分類 ? 一般分為 熱塑性塑料 和 熱固性塑料 ? 熱塑性塑料 是指在特定的溫度范圍內 ， 能反復加熱軟化和冷卻變硬的塑料 （ 如： ABS、 PP、 POM、PC、 PS、 PVC、 PA、 PMMA等 ） ， 它可以再回收利用 。 15 ? 3． 蠕變 ★ ? 蠕變 是指在一定的溫度 、 濕度條件下 ， 塑料在 固定的外力 持續(xù)作用下 ， 隨時間變化所表現(xiàn)出的特征 ，這種變形的特征隨增加載荷而增加 ， 隨減少載荷而減少 ， 其變形亦逐漸恢復 。 ? （ 2） 可根據(jù)需要隨意 著色 ， 或制成 透明 制品 ? 利用塑料可制作五光十色 、 透明美麗的制品 ， 尚可任意著色的特性 ， 可提高其商品價值 ， 并給人一種明快的感覺 。 ? （ 7） 減震 、 消音 性能優(yōu)良 ， 透光 性好 ? 塑料具有優(yōu)良的減震 、 消音性能；透明塑料 （ 如：PMMA、 PS、 PC等 ） 可制作透明的塑料制品 （ 如：鏡片 、 標牌 、 罩板等 ） 。 另外 ， 所有的塑料均 怕紫外線及太陽光照射 ， 在光 、 氧 、 熱 、 水及大氣環(huán)境作用下會老化 。水口料的控制及回收利用是塑料工業(yè)的研究課題，熱流道模具的使用就是減少水口料的創(chuàng)舉。 30 ? 高分子聚合物和其他物質一樣 ， 在特定的溫度 、壓力條件下都有一個相對穩(wěn)定的形態(tài) 。 在圖 A、 圖 B中形變曲線上有一個 脆化溫度 Tx， 低于這個溫度 ， 分子鏈段的自我振動被 “ 凍結 ” 下來 ， 不可拉伸 、 扭轉 ， 亦無法吸收和分散外力 。 這類塑料中的非結晶部分 ，玻璃態(tài)溫度比室溫低很多 （ 123～ 85℃ ） ， 在玻璃 39 態(tài)溫度以上處于高彈態(tài) ， 表現(xiàn)為 柔性 ， 而結晶部分熔點又比室溫為高 （ 137℃ ） ， 因晶格能的束縛 ，鏈段不能自由活動 ， 表現(xiàn)為 剛性 ， 所以也能作為具有固定形狀的塑料使用 。 ? 塑料的高彈態(tài)其實只有在 熱加工 過程中才出現(xiàn) 。經(jīng)常應用的聚苯乙烯、 ABS等亦屬于范圍寬的一類，所以在設定注塑機料筒溫度時，能夠比較隨意；如果不需 考慮色粉對高溫的敏感性 ，溫度調高些或調低些，對生產(chǎn)影響不大。 47 三、塑料分子的取向 ?塑料成型加工過程中，有一個 取向 現(xiàn)象值得注意。如圖 D中 的透明 聚苯乙烯 圓形面蓋制品 ， 粗的直澆口設在中央 ， 由于注塑時起始射壓不高 ， 后來的塑料在較大的壓力梯度下緩慢進入模腔 ， 造成分子輻射狀的取向排列 ， 加上 冷卻過程太快 ， 定向作用便被保留下來 。 10 8 6 4 3 2 10 8 6 4 3 2 150 200 250 300 PC HDPE PMMA POM PA PS LDPE CA 溫度 /℃ 表觀粘度/ Pa.s 圖 11塑料熔體粘度與溫度的關系 56 圖 12塑料熔體粘度與壓力的關系 表觀粘度/Pa.s 施加壓力 Mpa 10 8 6 4 3 2 10 8 6 4 3 2 16 PA HDPE PC CA PMMA LDPE POM PS 57 圖 13剪切速度 /s1 103 102 10 103 102 聚丙烯 T=210℃ 熱塑性聚酯 T=265℃ 聚丙烯 T=260℃ 表觀粘度/Pa.s 58 ? 從圖 11可以看出 ，乙酸纖維素、聚苯乙烯、聚甲基丙烯甲酯、尼龍及聚碳酸酯等樹脂，它們都是 隨著 溫度 的增加 粘度 急劇 下降 的 ，因此曲線的斜率較大，而聚乙烯及聚甲醛樹脂則對溫度不敏感。 63 常用塑料改進流動性能的方式 序號 塑料代號 俗 名 改 進 方 式 1 P E 聚 乙 烯 提高螺桿速度 2 P P 聚 丙 烯 提高螺桿速度 3 P A 尼龍 (聚酰胺 ) 提 高 溫 度 4 POM 聚 甲 醛 提高螺桿速度 5 P C 聚碳酸酯 提 高 溫 度 6 P S 聚苯乙烯 兩 者 都 行 7 ABS —— 提 高 溫 度 8 PVC 聚氯乙烯 提 高 溫 度 9 PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 提 高 溫 度 64 五、結晶度 ? 熱塑性樹脂固體中的分子聚集狀態(tài)有疏有密 ,可以把致密的部分稱為 結晶 部分 ,而把過疏的部分稱為 非晶部分 ,大多數(shù)的聚合物都會有某種程度的結晶部分；因此，我們把結晶部分的含有率稱為 結晶度 。 因此 ，必須設法 在加工時盡可能使其結晶度提高到固有的結晶度 ， 以防止后收縮引起制品的尺寸穩(wěn)定性 。 ? 如果在板的兩端加上拉應力或者壓應力并使之保持在一定的長度 ， 同樣在放置了一個較長的時間后 ，就會發(fā)現(xiàn) 所加的應力在逐漸變小甚至變?yōu)榱?， 我們把這種現(xiàn)象叫做 應力松弛 。 此外 ， 在制品的貯存或搬運過程中 ， 必須注意不要使之受到很大的應力 ， 否則會引起制品的變形 、 破損等問題 。熱塑性樹脂的熱膨脹系數(shù)一般比其他材料要大5~10倍 。 但是絕對干燥的塑料會引起流動性降低 ， 脆性增加 ， 成型時充模困難 ， 也是不可使用的 ，這一點要特別注意 ， 有的人認為塑料干燥得越充分越好 ， 這是一個 錯誤 的觀念 。 在對塑料進行熱成型時應根據(jù)制件的大小 、 復雜程度 、 厚薄 、 嵌件情況 、 所用 著色劑 對溫度的耐受性 、 機臺性能等因素選擇適當?shù)募庸囟?。 但 PS制品 脆性 較大 ， 易產(chǎn)生 內應力開裂 （ 可有煤油浸擦來檢驗 ） ， 耐熱性較差 （ 60～ 80℃ ） ， 無味 、 無毒 。 ? HIPS的應用： ? 各類家庭電器外殼 、 電子零件 、 電子儀表殼 、 冷藏庫和冰箱內殼 、 電話殼 、 文具 、 玩具 、 建材 、 包裝材料等 。 透明度較高 ， 其軟化溫度和抗沖擊強度比 PS高 ， 耐疲勞性差 。 K料中含有丁二烯成分的多少，其硬度亦不同，由于 K料的流動性好，加工溫度范圍較寬，所以其加工性能良好（ MFI為 8克/10分鐘）。 158 ? ABS的應用： ? 泵葉輪 、 軸承 、 把手 、 管道 、 電器外殼 、 電子產(chǎn)品零件 、 玩具 、 表殼 、 儀表殼 、 水箱外殼 、 冷藏庫和冰箱內殼 。 生產(chǎn)較大產(chǎn)品時 ， 定模 （ 前模 ） 溫度一般比動模 （ 后模 ） 略高 5℃ 左右為宜 。 螺桿轉速不宜過大 （ 60rpm左右即可 ） ， 較厚的PMMA制件內易出現(xiàn) “ 空洞 ” 現(xiàn)象 ， 需用 大澆口和 “ 高料溫 、 高模溫 、 慢速 ” 注射的條件來加工的 。 PE流動性 中 168 等 ， 保壓時間需較長 ， 并保持模溫的恒定 （ 40～70℃ ） 。PP具有良好的耐應力開裂性能 ， 有很高的 彎曲疲勞 壽命 ， 俗稱 “ 百折