PS,PPS,GPPS三种塑料有什么不同?
一、指代不同
1、PS:是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料。
2、PPS:是结晶型(结晶度55%-65%)的高刚性白色粉末聚合物。
3、GPPS:为通用级聚苯乙稀(GPPS) 聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯单体(SM)聚合而成的。
二、特点不同
1、PS:可溶于芳香烃、氯代烃、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶胀。可耐某些矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液的作用。
2、PPS:是具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点,具有优异的热稳定性、耐磨性、抗蠕变性、在宽范围(温度、湿度、频率)内有极佳的机械性能和电性能,介电量数小、介电损耗低的树脂。
3、GPPS:有光泽的、透明的颗粒。质轻、价廉、吸水性低、着色性好、尺寸稳定性、电性能好、制品透明、加工容易。
三、用处不同
1、PS:广泛应用于光学工业中,这是因为它有良好的透光性所致,可制造光学玻璃和光学仪器,也可制作透明或颜色鲜艳的,诸如灯罩、照明器具等。
2、PPS:适合大型制品,采用两次压缩,先冷却,后热压。
3、GPPS:可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室 内外装饰品、果盘、光学零件(如三棱镜、透镜)透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件。
参考资料来源:百度百科-GPPS塑料
参考资料来源:百度百科-PPS树脂
参考资料来源:百度百科-PS塑料
GPPS:聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯单体(SM)聚合而成的,可由多种合成方法聚合而成,目前工业上主要采用本体聚合法和悬浮聚合法。聚苯乙烯的英文名称为Polystyrene,简称PS(以下或简称PS)。PS是一种热塑性非结晶性的树脂,主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS、俗称透苯)、抗冲击级聚苯乙烯(HIPS、俗称改苯)和发泡级聚苯乙烯(EPS)。
用途:
1、通用级聚苯乙烯,可用于日用品、电气、仪表外壳、玩具、灯具、家用电器、文具、化妆品容器、室内外装饰品、果盘、光学零件(如三棱镜、透镜)透镜窗镜和模塑、车灯、电讯配件,电频电容器薄膜,高频绝缘材料、电视机等集装箱、波导管,化工容器等。悬浮聚合树脂可制成不同密度的泡沫塑料,用作绝热、隔音、防震、漂浮、包装材料,软木代用品,预发泡体可作水过滤介质及制备轻质混凝土,低发泡塑料可制成合成木材做家具等。
2、高抗冲击级聚苯乙烯High impact polystyrene(HIPS)可注塑或挤塑成各种制品,适合家电产品外壳,电器用品、仪器仪表配件、冰箱内衬、板材、电视机、收录机、电话机壳体、文教用品、玩具、包装容器、日用品、家具、餐具、托盘、餐具、结构泡沫制品等。
成型加工:
聚苯乙烯流动性好,加工性能好,易着色,尺寸稳定性好。可用注塑、挤塑、吹塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制件。特别适用于注塑成型,注塑成型时物料一般可不经过干燥直接使用。但为了提高制品质量,可在55℃~70℃鼓风烘箱内预干燥1~2h。具体加工条件大致为:料筒温度200℃左右,模具温度60~80℃,注塑温度170℃至220℃,注塑压力比为1.6~4.0。成型后的制品应在红外线灯或鼓风烘箱内,于 70℃恒温处理2~4h。
GPPS有很多种性能,价格不一样的,你是要哪种性能的,有没有什么特殊要求?方便详谈吗?详谈请看我的资料,那里面有联系方式!欢迎洽淡。
GPPS改性聚苯乙烯:0.4-0.6%
HIPS高冲击聚苯乙烯:0.4-0.7%
PP聚丙烯:1.0-3.5%
PE聚乙烯:1.5-4.0%
PMMA聚甲基丙烯酸酯:0.4-0.7%
PC聚碳酸酯:0.5-0.7%
PA尼龙:1-2%
POM聚甲醛:2-3.5%,48小时内还会收缩1%。
大体如下,后面有详细的介绍!
通用塑料
作为一般性材料使用,产量大,价格低,性能一般,生产商多。可加入稳定剂,玻纤等材料将通用塑料改性,加强应用性能,但还远不及工程塑料的性能优良。
工程塑料
具优异的综合性能:机械,电性能,耐热性能,耐化学性能,尺寸稳定性能,加工性能高,并可在较宽的温度范围和较长时间良好的保持这些性能,并在承受机械应力和较为苛刻的化学,物理环境中长期使用。产量少,价格较贵,生产厂家少。
PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYL
3-1通用塑料
AS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力胶
AS是丙烯晴(A),苯乙烯(S)的共聚物,耐气候性中等,不受高湿度环境影响,能耐,一般性油脂,去污剂和轻度酒精,耐疲劳性较差,不易因能应力而开裂,料质透明度颇高,流动性好于ABS。
合适的塑料产品:托盘类,杯,餐具,牙刷,冰箱内格,旋钮,灯饰配件,饰物,仪表镜,包装盒,文具
其它: ,收缩率0.2-0.7% ,合适的壁厚1.5-3mm,
PSGP 改性聚苯乙烯 204
透明度达88-92%,折光率1.59-1.60,适合作透光制品,染色性强,无毒无味,不致菌类生长,较高的冲击强度,耐酸碱性能好,不耐依据溶剂,电气性能优良,易成型,吸湿少于0.02%可在高湿度保持强度和尺寸,但脆性大。
合适的塑料产品:装饰品,照明指示牌,灯罩,文具,透明玩具,日用品,仪表镜片,冷藏库和冰箱内绝热层(发泡后)。
其它:收缩率0.4-0.6% 合适的薄厚1.5-3mm。
PSHI 高冲击聚苯乙烯
成分中含橡胶后抗冲击强度大大提高,制品上可设计扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺丝,在85度下长时间使用,老化加速寿命减少。
合适的塑料产品:各类家电外壳,文具,玩具,电子零件,电子仪表壳,冷藏库和冰箱内壳,电话机。
其它:收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚2-3mm。溢边值0.03mm
PP 聚丙烯 百折胶
类似白色蜡状,比聚乙烯更透明更轻,注塑时流动性好,吸水性低于0.02%,耐化学有机溶剂,除浓硝酸浓硫酸外在很多介质中很稳定,抗冲击强度高,来回屈服力非常高,高频电性能不好,易成型收缩率大,耐温度性强,低温呈脆性,耐磨性不高。
合适的塑料产品:一般结构件,耐腐蚀件,受热的电气绝缘零件。各类家庭用品,文具,玩具,化学容器,医疗用品。
其它:收缩率1.0-3.5% 加入30%玻纤可改善至0.7%左右 合适的薄厚1.5-2.5mm。溢边值0.03mm
PE 聚乙烯
最轻的塑料之一,半透明白色状,结晶性材料,屈服能力高但不易回复,优良的介电性能,透水率低耐水性好,化学稳定性高,使用温度可达80-100度摩擦性能和耐寒性好,但机械强度不高,质软,成型收缩大,表面不易粘贴,印刷。
合适的塑料产品:一般电缆的包皮,耐腐蚀件,表面涂层。
HDPE:胶袋,日用品水桶,电线,玩具,建材。
LDPE:胶袋,胶花,玩具,高频电线。
其它:收缩率1.5-4.0% 合适的薄厚1.0-2.5mm。溢边值0.02mm
PMMA 聚甲基丙烯酸酯 亚加力 有机玻璃
有极好的透光性,在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光,室外十年仍有89%,紫外线达78.5% 。机械强度较高,有一定的耐寒性,耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质较脆,易熔于有机溶剂,表面硬度不够,易擦毛。
合适的塑料产品:有一定强度要求的透明结构件。
仪表镜片,光学制品,电气,医疗器材,透明模型,
装饰品,太阳镜片,广告牌。
其它:收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚1.5-4mm。溢边值0.03mm
3-2工程塑料
PC 聚碳酸酯
具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能,有很高的耐热性,耐寒性也很好,脆化温度达-100度,抗弯强度与尼龙相当,并有较高的延伸率和弹性模量,但疲劳强度小于尼龙66。吸水性较低,收缩率小,尺寸稳定性好,成型的零件可达很精密的公差,并在很宽的变化范围内保持尺寸的稳定性。耐磨性与尼龙相当,并有一定的抗腐蚀能力,但成型条件要求高。可在较高干温度.高载荷下条件下长期应用,但不可在湿温下使用。
合适的塑料产品:各种齿轮,涡轮,齿条,凸轮,轴承,心轴,滑轮,传送链,螺母,垫圈,泵叶轮,灯罩,容器,外壳,盖板,高温电气制品,风筒壳,火牛壳,电机壳,工具箱,奶瓶,照相机零件,安全帽,食品盘,医疗器材,CD等
其它:收缩率 0.5-0.7% 合适的薄厚2-3.5mm。溢边值0.06mm
PC加入玻缄可改善其收缩率,机械强度,耐温性,在100度左右长期 使用钢性会增加,制品可用退火改善内应力。
PA 尼龙
PA的机械性能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变,所以水相对是PA的增塑剂,加入玻纤后,其抗拉抗压强度可提高2倍左右,耐温能力也相应提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在无润滑下不停操作,如想得到特别的润滑效果,可在PA中加入硫化物。
合适的塑料产品:各种齿轮,涡轮,齿条,凸轮,轴承,螺旋桨,传动皮带
其它: 收缩率 1-2% 需注意成型后吸湿的尺寸变化。
吸水率 100% 相对吸湿饱和时能吸8%
合适壁厚:2-3.5mm
PA66 疲劳强度和钢性较高,耐热性较好,摩擦系数低,耐磨性好,但吸湿性大,尺寸稳定性不够。
应用:中等载荷,使用温度<100-120度无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件。
PA 尼龙
PA6 疲劳强度钢性,耐热性低于尼龙66,但弹性好,有较好的消振,降噪能力。白色
应用:轻载荷,中等温度(80-100)无润滑或少润滑情况
PA610 强度.刚性耐热性低于尼龙66,但吸湿性小,耐磨性好。土黄色
应用:同尼龙6,宜作要求比较精密的齿轮,工作条件湿度变化大的零件。
PA1001 强度,刚性耐热性低于尼龙66,吸湿性低于尼龙610,成型工艺好,耐磨性好。
应用:轻载荷,温度不高,湿度变化较大,的条件下无润滑或少润滑的情况下工作的零件
MCPA 强度,耐疲劳性,耐热性,刚性均优于PA6及PA66,吸湿性低于PA6及PA66,耐磨性好,能直接在模型中聚合成型,宜浇铸大型零件。应用:高载荷,高使用温度(低于120)无润滑或少润滑的情况下。乳白色
POM 聚甲醛 塑钢
抗拉强度,冲击韧性.刚性.疲劳强度,抗蠕变性能很高,尺寸稳定性好,吸水性小,摩擦系数小,具优良的耐摩擦磨损性能,在高温和水中仍有很大的刚性,耐化学腐蚀,性能同于PA,但价格较低,耐反复扭曲,有突出的回弹能力。成型比尼龙困难,加热易分解。
合适的塑件产品:可替代大部分的有色金属,用于各种齿轮,涡轮,齿条,凸轮,轴承,泵叶轮,汽车,仪表,机床等
其它:收缩率 2-3.5% 48小时内还会收缩1%。
合适壁厚:1.5-2.5mm 乳白色 溢边值0.04mm
ABS 35~62 0.3~0.8 8 1.05 69 69
CP 49 0.5 1.4 65 69
PE 27 2~5.0 12.5 0.95 11 10
PP 29 1~2.5 8 0.9 50 45
GPPS 50 0.4~0.7 8 1.05 105 115
PVC 45.7 0.6~1.0 5 1.5 100 20.5
注射模收缩率
线形低密度聚乙烯(LLDPE)被认为是“第三代聚乙烯”的新品种.线形低密度聚乙烯与普通低密度聚乙烯相比,耗能少,产量高.特别是其物理化学性能比普通低密度聚乙烯要好得多,用途也相当广泛.
(hips)耐冲击性聚苯乙烯是通过在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒的办法生产的一种抗冲击的聚苯乙烯产品。这种聚苯乙烯产品会添加微米级橡胶颗粒并通过枝接的办法把聚苯乙烯和橡胶颗粒连接在一起。 当受到冲击时,裂纹扩展的尖端应力会被相对柔软的橡胶颗粒释放掉。因此裂纹的扩展受到阻碍,抗冲击性得到了提高。聚苯乙烯是一种用途广泛的脆性塑料。你现在正在使用的计算机的外壳就是聚苯乙烯的。透明的塑料水杯,包装用的泡沫塑料也是由聚苯乙烯制成的。 聚苯乙烯属于聚烯烃,是由苯乙烯通过自由基聚合而成的。 通过茂金属催化聚合可以得到一种新型聚苯乙烯,即间同聚苯乙烯(syndiotactic)。间同聚苯乙烯上的苯环交替地连接的主链的两侧,而普通聚苯乙烯的苯环在无规地连接在主链两侧。 间同聚苯乙烯(syndiotactic)是结晶高分子,熔点达到270℃。 在苯乙烯聚合体系中中加入聚丁二烯,使苯乙烯在聚丁二烯主链上接枝聚合。 聚苯乙烯和聚丁二烯是不相容的,因此苯乙烯和丁二烯链段分别聚集,产生相分离。 这些聚丁二烯相区可以吸收冲击能,从而提高了聚苯乙烯的冲击强度
聚苯乙烯(PS)是由苯乙烯单体(SM)聚合而成的,可由多种合成方法聚合而成,目前工业上主要采用本体聚合法和悬浮聚合法。聚苯乙烯的英文名称为Polystyrene,简称PS(以下或简称PS)。PS是一种热塑性非结晶性的树脂,主要分为通用级聚苯乙烯(GPPS、俗称透苯)、抗冲击级聚苯乙烯(HIPS、俗称改苯)和发泡级聚苯乙烯(EPS)。
聚丙烯(PP)是常见塑料中较轻的一种,其电性能优异,可作为耐湿热高频绝缘材料应用。PP属结晶性聚合物,熔体冷凝时因比容积变化大、分子取向程度高而呈现较大收缩率(1.0%-1.5%)。PP在熔融状态下,用升温来降低其粘度的作用不大。因此在成型加工过程中,应以提高注塑压力和剪切速率为主,以提高制品的成型质量。0.94g/cm
一、特性
1、抗腐蚀性
2、防锈性
3、轻便性
4、耐高温性
5、耐老化,使用寿命长
6、表面光洁度极好
7、充分的热稳定性
8、热熔率低和表面平滑性优良并经食品等级良好认可
二、应用
1、化学化工储罐制造加工
2、高酸碱溶液储存器
3、处理设备建材
4、电子电镀设备容器
5、实验设备及器皿
6、通用加工仪器设备
7、洗涤器,空气过滤系统,导管系统
8、废气处理洗涤系统
9、电路印刷板酸洗设备
10、电镀槽
11、医疗应用元件
12、电脑数字加工中心及精密设备元件
三、应用工业
1、化工处理工业
2、表面处理工业
3、医药学
4、生命科学
聚碳酸酯(pc)无色透明,耐热,抗冲击,阻燃,在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高,加工性能好,不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大,聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。
聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。
聚碳酸酯是日常常见的一种材料。由于其无色透明和优异的抗冲击性,日常常见的应用有光碟,眼睛片,水瓶,防弹玻璃,护目镜、银行防子弹之玻璃、车头灯等等、动物笼子宠物笼\子。
聚酰胺(pa)为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,作为工程塑料的聚酰胺分子量一般为1.5-3万。聚酰胺具有很高的机械强度,软化点高,耐热,摩擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,染色性差。缺点是吸水性大,影响尺寸稳定性和电性能,纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作。聚酰胺与玻璃纤维亲合性十分良好。常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。无毒性,但不可长期与酸碱接触。
英文名称:Polystyrene
比重:1.05克/立方厘米
成型收缩率:0.6-0.8%
成型温度:170-250℃
物料性能
电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件.
成型性能
1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型.
2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形.
3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大,顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热.
HIPS塑料 HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良.物化性能HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良. HIPS为PS的改性材料,分了中含有5-15%橡胶成份,其韧性比PS提高了四倍左右,冲击强度大大提高.它具有PS具有成型加工、着色力强的优点.HIPS制品为不透明性.HIPS吸水性低,加工时可不需预先干燥. 注塑工艺因HIPS分子中含有5-15%的橡胶,在一定程度上影响了其流动性,注射压力和成型温度都宜高一些.其冷却速度比PS慢,故需足够的保压压力、保压时间和冷却进间.成型周期会比PS稍长一点,其加工温度一般在190-240℃为宜.HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题,通过提高模温和锁模力、减少保压压力及时间等办法来改善,产品中夹水纹会比较明显.应用范围主要用作包装材料,如食品,化妆品,日用品,机械仪表和文具包装等;还可用于家用电器的外壳,电器配件,按钮等等.从其用来看可以采用多种加工手段进行成型.常见问题溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良.
HIPS塑料 HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良.物化性能HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良. HIPS为PS的改性材料,分了中含有5-15%橡胶成份,其韧性比PS提高了四倍左右,冲击强度大大提高.它具有PS具有成型加工、着色力强的优点.HIPS制品为不透明性.HIPS吸水性低,加工时可不需预先干燥. 注塑工艺因HIPS分子中含有5-15%的橡胶,在一定程度上影响了其流动性,注射压力和成型温度都宜高一些.其冷却速度比PS慢,故需足够的保压压力、保压时间和冷却进间.成型周期会比PS稍长一点,其加工温度一般在190-240℃为宜.HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题,通过提高模温和锁模力、减少保压压力及时间等办法来改善,产品中夹水纹会比较明显.应用范围主要用作包装材料,如食品,化妆品,日用品,机械仪表和文具包装等;还可用于家用电器的外壳,电器配件,按钮等等.从其用来看可以采用多种加工手段进行成型.常见问题溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良. HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良.物化性能HIPS为乳白色不透明珠粒或颗粒,可任意着色,刚性好,易加工成型,抗小强度比GPPS高7倍以上,橡胶含量的不同则抗冲强度也不同,一般可分为抗冲和超高抗冲几个等级.随着冲击强度的提高其拉伸强度和透明性下降,添加增塑剂可调节其熔体指数但热挠曲温度则降低,耐化学性和电性能优良. HIPS为PS的改性材料,分了中含有5-15%橡胶成份,其韧性比PS提高了四倍左右,冲击强度大大提高.它具有PS具有成型加工、着色力强的优点.HIPS制品为不透明性.HIPS吸水性低,加工时可不需预先干燥. 注塑工艺因HIPS分子中含有5-15%的橡胶,在一定程度上影响了其流动性,注射压力和成型温度都宜高一些.其冷却速度比PS慢,故需足够的保压压力、保压时间和冷却进间.成型周期会比PS稍长一点,其加工温度一般在190-240℃为宜.HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题,通过提高模温和锁模力、减少保压压力及时间等办法来改善,产品中夹水纹会比较明显.应用范围主要用作包装材料,如食品,化妆品,日用品,机械仪表和文具包装等;还可用于家用电器的外壳,电器配件,按钮等等.从其用来看可以采用多种加工手段进行成型.常见问题溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥离、翘曲变形、脱模不良.
一、塑料的来源
塑料工业属于高分子工业,是石化工业的一环,具有高度关联性,是多层次加工特性之产业。塑料是以石油或天然气为原料,经提炼、裂解成各种石化基本原料(单体)后,再经聚合反应(加成聚合或缩合聚合)而得的高分子树脂。各类塑料经过逐步加工衍生出各种下游制品,包括橡胶、涂料、接着剂、人造纤维、合成树脂等。
二、塑料的定义
塑料是以石油或天然气为原料,经过合成反应而得到的高分子树脂。所谓高分子树脂是指单体化合物经过聚合反应,聚合合成高分子聚合体,其分子量可达到数千甚至数百万。在高分子领域的分类上,分子量未达1000者称为低分子,介于1000~10000者称为准高分子或寡聚合体(Oligomer),大于一万以上者称为高分子(Polymer)。一般常用来做成型加工的塑料,其分子量大约在10000~1000000之间,而分子量低于一万的寡聚合体则常用来做纺织用树脂、涂料、接着剂、合成树脂等。所以,并非所有高分子聚合体均可作为塑料的用途,事实上要看其分子量、分子结构、官能基、玻璃转移温度(Glass transition temperature ,简称Tg)等种种因素,塑料随温度与分子间键结而呈现玻璃态、橡胶态、熔胶态等变化。
塑 料 名 称分 子 量 M/W.C
聚 乙 烯 PE4000
聚异丁烯 PIB17000
聚乙烯醇 PVA29200
聚苯乙烯 PS38000
压克力 PMMA10400
三、塑料的种类
一般而言,塑料可大分为两大类:热塑性塑料(Thermoplastic)及热固性塑料(Thermosetting)。
热塑性塑料在常温下通常为颗粒状,加热到一定温度后变成熔融状,将其冷却后则固化成型,若再次加热则又会变成熔融状,可进行再次的塑化成型。因此,热塑性塑料可经加热熔融而反复固化成型,所以热塑性塑料的废料通常可回收再利用,即有所谓的「二次料」之称。热塑性塑料分通用塑料(如PE、PP、PS、PVC、ABS等)、工程塑料(如PC、PA、POM、PBT、PPO、PPS、LCP等)和合金(如PC/ABS等)。
热固性塑料则是加热到一定温度后变成固化状态,即使继续加热也无法改变其状态。因此,热固性塑料无法经再加热来反复成型,所以热固性塑料的废料通常是不可回收再利用的。
四、工程塑料的定义及其特性
工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高阅芩芰希�腿刃栽?00℃以上,主要运用在工业上”,其性能包括:
1. 热性质:玻璃转移温度(Tg)及熔点(Tm)高;热变形温度(HDT)高;长期使用温度高(UL-746B);使用温度范围大;热膨胀系数小。
2. 机械性质:高强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损及耐疲劳性。
3. 其它:耐化学药品性、抗电性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。
被当做通用性工程塑料者包括聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚酰胺(尼龙, Polyamide, PA)、聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)、变性聚苯醚(Poly PhenyleneOxide, 变性PPE)、聚酯(PETP,PBTP)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)、聚芳基酯,热硬化性塑料则有不饱和聚酯、酚塑料、环氧塑料等。它们的基本特性为拉伸强度均超过50Mpa,抗拉强度在500kg/cm²以上,耐冲击性超过50J/m,弯曲弹性率在24000kg/cm²,负载挠曲温度超过100℃,硬度、老化性优。聚丙烯若改善其硬度和耐寒性,也可列入工程塑料的范围。此外,还包括较特殊者的强度弱、耐热耐药品性优的氟素塑料,耐热性优的硅溶融化合物,以及聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、Polybismaleimide、Polysufone(PSF)、PES、丙烯塑料、变性蜜胺塑料、BTResin、PEEK、PEI、液晶塑料等。
各工程塑料的化学构造不同,所以它们的耐药品性、摩擦特性、电机特性等有所差异。由于各工程塑料的成型性不同,因此有的适用于任何成型方式,有的只能以某种成型方式进行加工,这样就造成了应用上的局限。热硬化型工程塑料的耐冲击性较差,因此大多添加玻璃纤维。工程塑料除了聚碳酸酯等耐冲击性大外,通常具有硬、脆、延伸率小的性质,但如果添加20~30%的玻璃纤维,则它的耐冲击性将有所改善。
五、结晶性塑料的定义及其特性
结晶是指分子排列的规则,冷却后成为结晶构造。一般塑料的结晶构造是由许多线状、细长的高分子化合物组成的集合体,依分子成正规排列的程度,称为结晶化程度(结晶度),亦谓每条分子只有部分排列整齐,所以结晶性树脂其实只有部分是结晶。结晶部分占有的比例,即为结晶度。而结晶化程度可用X线的反射来量测。有机化合物的构造复杂,塑料构造更复杂,且分子链的构造(线状、毛球状、折迭状、螺旋状等)多变化,致其构造亦因成形条件不同而有很大的变化。结晶度大的塑料为结晶性塑料,分子间的引力易相互作用,而成为强韧的塑料。为了要结晶化及规则的正确排列,故体积变小,成形收缩率及热膨胀率变大。因此,若结晶性越高,则透明性越差,但强度越大。
结晶性塑料有明显熔点(Tm),固体时分子呈规则排列,强度较强,拉力也较强。熔解时比容积变化大,固化后较易收缩,内应力不易释放出来,成品不透明,成形中散热慢,冷模生产后收缩较大,热模生产后收缩较小。相对于结晶性塑料,另有一种为非结晶性塑料,其无明显熔点,固体时分子呈不规则排列,熔解时比容积变化不大,固化后不易收缩,成品透明性佳,料温越高色泽越黄,成形中散热快,以下针对两者物性进行比较。
结晶性塑料的特性如下:
1. 分子在结晶构造中紧密的靠在一起,所以结构就更坚实。密度、强度、钢度、硬度就增加,但透明度降低。
2.结晶性树脂在熔点温度时产生了急剧的比容下降,非结晶性树脂比容在熔点温度没有急剧改变。比容是指单位质量的体积,单位是/g。结晶度依树脂种类,冷却速度而异,硬质聚乙烯结晶度高达90%,耐龙的结晶度仅20~30%左右。冷却速度愈慢,结晶度愈高。
A. 结晶性与非结晶性塑料的物性对比
物 性结晶性非结晶性 物 性结晶性非结晶性
比重较高较低耐磨耗性较佳较低
拉伸强度较高较低抗潜变性(Creep)较佳较低
拉伸模数较高较低硬度较硬较低
延展性或伸长率较低较高透明性较低较高
耐冲击性较低较高加玻纤补强效果较高较低
最高使用温度较高较低尺寸安定性较差较佳
脆 性较脆-翘曲性较易-
收缩率较高较低着色性较难较易
流动性(MI)较佳较低耐热性较高较低
耐化学药品性较高较低折动性较佳较差
B. 热塑性塑料依结晶性与非结晶性区分
结晶性塑料非结晶性塑料
泛
用
塑
料聚乙烯
(Polyethylene, PE)
聚丙烯
(Polypropylene, PP)聚氯乙烯
(Polyvinyl Chloride, PVC)
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物 (Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
通用级聚苯乙烯
(General purpose polystyrene,GPPS)
压克力
(Acrylic Resin, PMMA)
泛
用
工
程
塑
料尼龙
(Polyamide, PA-6, PA-66, PA-46, PA-11, PA-12)
聚对苯二甲酸乙酯
(Polyethylenephthalate, PET)
聚对苯二甲酸丁酯
(Polybutylenephthalate, PBT)
聚缩醛
(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
变性
(,PPO)
聚碳酸酯
(Polycarbonate, PC)
变性氧化二甲苯
(Polyphenylene Oxide PPO)
特
殊
工
程
塑
料聚苯硫醚
(Polyphenylene Sulfide, PPS)
液晶
(Liquid Crystal Polymer, LCP)
聚二醚酮
(Polyether Ether Ketone, PEEK)
氟碳树脂
(Polytetrafluorcethylene, PTFE)
聚氧苯甲酯
(Polyoxybenzylene, POB)
聚醚
(Polyphenylene Sulfide, PES)
聚讽
(Polysulfone, PSF)
聚芳香酯
(Polyarylate, U-Polymer, PAR)
聚醚酰亚胺
(Polyetherimide, PEI)
聚酰胺酰亚胺
(Polyamideimide, PAI)
六、塑料的性质
塑料虽有许多优良性质,但并非每一种塑料均能具备所有的优良性质。材料工程师与工业设计家都必须深入了解各类塑料的性质,才能设计出完美的塑胶制品。塑料的性质,大体可分为基本物性、机械性质、热性质、化学性、光学性及电气性等六类,下文将逐项加以讨论。
(一)基本物性
基本物性是指塑胶原料的基本物理性质,常见的有比重、假比重、粒径、粘度、分子量、游离单体含量、吸水率及透气率。
1、比 重
比重是指物质密度与水密度的比值(水密度为1),所谓密度是指单位体积的重量。目前所知塑料中比重较轻的为聚甲基戊烯(0.83),较重的为铁氟龙(2.3),其它的多在1左右。比重可用来估算制品所需原料的重量,而要减轻塑料的用量或重量可采用发泡的方式解决。比重的测定可依ASTM D792水中置换法测得。
2、分子量
一般化合物的分子量是不变的,而聚合体的分子量则是大小不均,所以必须采用平均值及分布度表示。常用的分子量表示法为重量平均分子量MW及数目平均分子量MN,其比值MW/MN称为分子量分布。这些的测定可依ASTMD3598的胶粒穿透色层分析法得到。
3、黏 度 黏度常用来显示胶塑体(Plastisol)及胶溶体(Organosol)的特性,一般可依ASTM D1823及ASTMD1824的方法测得。
4、假比重及粒径分布 这两项常用来显示塑料原料的颗粒大小及填塞紧密状况。粒径分布可依ASTMD1921的筛分法测得,假比重可依ASTM D1895的方法测得。
5、游离单体(Free monomer)
游离单体含量可表示树脂聚合的程度,一般以?或ppm表示。用做食品容器的塑料,或单体聚有毒性的塑料对游离单体含量管制较严。
6、吸水率(Water absorption)
吸水率表示塑料吸收水份的程度。其测量方法是将样品烘干后称重,再浸入水中24或48小时,然后取出来再称重,计算重量增加的百分比,即为吸水率。酚醛树脂、尿醛树脂、尼龙、纤维素树脂等吸水率较高,PE、PP等吸水率较低。一般吸水率大者,其机械强度与尺寸稳定性易受影响。
7、透气率 透气率表示塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度,可依ASTM D1434的方法测得。
8、熔融指数(Melt Flow Index,MI)
熔融指数,全称熔液流动指数,是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(DuPont)惯用的鉴定塑料特性的方法制定而成,其测试方法是先让塑料粒在一定时间(10分钟)内、一定温度及压力(各种材料标准不同)下,融化成塑料流体,然后通过一直径为2.1mm圆管所流出的克(g)数。其值越大,表示该塑胶材料的加工流动性越佳,反之则越差。最常使用的测试标准是ASTM D 1238,该测试标准的量测仪器是熔液指数计(MeltIndexer)。测试的具体操作过程是:将待测高分子(塑料)原料置入小槽中,槽末接有细管,细管直径为2.095mm,管长为8mm。加热至某温度后,原料上端藉由活塞施加某一定重量向下压挤,量测该原料在10分钟内所被挤出的重量,即为该塑料的流动指数。有时您会看到这样的表示法?MI25g/10min,它表示在10分钟内该塑料被挤出25克。一般常用塑料的MI值大约介于1~25之间。MI愈大,代表该塑料原料粘度愈小及分子重量愈小,反之则代表该塑料粘度愈大及分子重量愈大。
(二)机械性质
机械性质是指塑料的各种机械性能强度,主要可分下列各项:
1、抗张强度(Tensile strength)及伸长率(Elongation)
抗张强度又称抗拉强度,是指将塑胶材料拉伸到某一程度,所需力量的大小,通常以每单位面积多少力来表示,而其所拉伸长度的百分比即为伸长率。拉伸强度试片其拉伸的速度通常为5.0~6.5mm/min。详细测试方法依ASTM D638。Strain)。
2、弯曲强度(Flexual strength或Bending strength )
弯曲强度又称折曲强度,主要用来测定塑料耐折的能力,可依照ASTMD790的方法测试,常以每单位面积多少力来表示。一般塑料以PVC、美腊明树脂、环氧树脂及聚酯类弯曲强度为佳。玻璃纤维也常用来提升塑料的耐折性。
弯曲弹性率是指将试片弯曲时(测试方法如弯曲强度),在弹性范围内,单位变形量所产生的弯曲应力。一般弯曲弹性率越大,则表示该塑胶材料的刚性越好。
3、压缩强度(Compressive strength)
压缩强度是指塑料承受外来压缩力的能力,其测试值可依照ASTMD695方法测定。聚缩醛、聚酯、压克力、尿权树脂和美腊明树脂在这方面性能较突出。
4、冲击强度(Impact strength)
冲击强度是指塑料受外力打击所能承受的强度,其测试值可依照ASTMD256测试,其中有夏比(Charpy)法及艾氏(Izod)法两种。计算方法是将破坏试片所需的能量值除以试片的宽度。一般塑料以PVC、PE、PP、ABS等冲击强度较高。
5、硬度(Hardness)
一般塑料的硬度常采用Rock Well Durometer(洛氏硬度)及Shore Durometer(萧氏硬度)法来测试。其中Shore A常用来测定较软的塑料,如TPE等弹性体或橡胶;Shore D则用来测定较硬的塑料;而Rock Well几乎都是测定较硬之工程塑料或高性能工程塑料。它们的公式换算为Shore D + 50 = Shore A。普通PE、MF、UF、FRP等塑料较硬,PE类较软。
6、弹性系数(Modulus)
弹性系数是指塑料受外力作用变形后恢复原来形状的能力,一般以应力对应变的比值表示。弹性值愈大表示塑料材料的刚性(Rigidity)愈好。
(三)热性质
热性质是指塑料在温度变化的影响下,各种形性改变的程度。通常热性质与塑料加工的关系最为密切。现将重要的项目分述如下:
1、玻璃转移点(Glass Transition Point,Tg)
当塑料的温度达到玻璃转移点时,其分子键的分枝开始局部脉动,塑料便由玻璃状变成橡胶状。也就是说,当聚合物的温度在Tg时,会由较高温下呈现的橡胶态,转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。结晶性塑料有明显的Tg及潜热值,聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定,故Tg为聚合物在使用上的重要指针。以下列举数种塑料的Tg值:
塑料名称Tg (℃)
塑料名称Tg (℃)
PVC (rigid)80~212聚碳酸酯
(Polycarbonate, PC)39~150
HDPE-120PET79
LDPE-120PBT20
Polypropylene, PP-10~-18PI410
聚苯乙烯
(Polystyrene, PS)63~112PPS85
PMMA100~120PSF190
ABS88~105PESF230
PA57PEEK143
聚缩醛
(Polyacetal, POM)-50~-85U Polymer190
PEI217~220PAI280
Nylon 650~59Nylon 6, 649~261
Nylon 4678聚乙烯
(Polyethylene, PE)
-120~-125
Polyvinyl chloride60~76Polysulfone146~273
聚丙烯
(Polypropylene, PP)-10~-18ASA104
HIPS100PES230
SAN100PU120
2、塑料的熔点(Melting Point,Tm)
塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度,此时结晶性塑料的比容显着增加,此温度又称可加工温度。下表为一些塑料的Tm值:
塑 料 名 称Tm (℃)
塑 料 名 称Tm (℃)
HDPE130~135PET250~265
LDPE107~120PBT225~230
Polypropylene, PP165~176POB450
PA220PEEK334
聚缩醛
(Polyacetal, POM)175~181PPS285~290
PTFE327Nylon 6215~225
Nylon 46295Nylon 11184~187
聚碳酸酯
(Polycarbonate, PC)220Nylon 12177~178
PMMA160Nylon 6, 6225~265
PVC (rigid)212Nylon 6, 10213
ACETAL160聚乙烯
(Polyethylene, PE)115~176
Nylon 6, 12210~220聚丙烯
(Polypropylene, PP)176
3、热变形温度(Heat distortion temperature,HDT)
热变形温度显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形,一般用来表示塑料的短期耐热性。若考虑安全系数,短期使用的最高温度应保持低于热变形温度10℃左右,以确保不致于因温度而使材料变形。最常用的热变形测定法为ASTM
D648试验法,即将试片在一定压力及一定加温速度下,弯曲到一定程度时的温度。例如,在一标准试片(127×13×3mm)的中心,置放在455kPa或1820kPa负载下,并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。对非结晶塑料,HDT比Tg小10~20℃;对结晶塑料,HDT则接近于Tm。通常加入纤维补强后,塑料的HDT会上升,因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度,以致在升温的耐挠曲测试时,会呈现HDT急剧升高的现象。下表列举几项常用塑料的热变形温度比较:
塑料名称HDT1820Kpa(℃) 塑料名称HDT1820Kpa(℃)
结晶性非结晶性
聚乙烯
(Polyethylene, PE)29~126硬质 PVC54~79
聚丙烯
(Polypropylene, PP)40~152聚苯乙烯
(Polystyrene, PS)63~112
PBT60~65ABS66~107
PET80~100压克力 PMMA
(Acrylic Resin)68~99
尼龙6PA-663~80PPO100~128
Homopolymer POM125~136聚碳酸酯
(Polycarbonate, PC)39~148
Copolymer POM110H-PVC54~74
PI315~360PSF175
HDPE43~49PAR175
MDPE32~41PES205
尼龙6, 6PA-6, 662~261GPPS96
HDPE43HIPS96
LDPE32PS+20~30%GF103
尼龙6-10PA-6-1057AS88~104
尼龙6-12PA-6-1260Poly
(vinyl chloride)60~76
尼龙11PA-1155Polysulfone146~273
尼龙12PA-1255
4、热膨胀系数(Heat Expansion coefficient)
热膨胀系数是指塑料加热时尺寸膨胀的比率,可依ASTM D696的试验法测定。由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2~10倍,因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时,必须详加考虑,以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。
5、收缩率(Shrinkage)
收缩率是指塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后,其尺寸与原模具尺寸之差的百分比,可依ASTM D955方法测得。在塑料模具设计时,收缩率是首先必须考虑的,以免造成成形品尺寸的误差。
因结构不同的关系,结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地,结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍(如下表所示)。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料,其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度(热塑性)或硬化度(热固性)、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。
(1)热塑性塑料
塑料
名称成形收缩率(%)
塑料
名称成形收缩率(%)
塑料
名称成形收缩率(%)
ABS0.3~0.8PA0.6~2.5POM0.8~3.5
AS0.2~0.7PA-60.5~2.2PP1.0~2.5
CA0.3~0.8PA-660.5~2.5PPO0.5~0.7
CAB0.4~0.5PA-6101.2PPS0.6~1.4
CAP1PA-6121.1PS0.2~1.0
CP0.4~0.5PA-111.2PVA0.5~1.5
EC0.4~0.5PA-120.3~1.5PVAC0.5~1.5
EPS0.4PAR0.8~1.0PVB0.5~1.5
FEP3.0~4.0PBT1.3~2.4硬质PVC0.1~0.5
FRP0.1~0.4PC0.4~0.7软质PVC1.0~5.0
EVA0.5~1.5PCTFE0.2~2.5PVCA1.0~5.0
HDPE1.2~2.2PE0.5~2.5PVDC0.5~2.5
HIPS0.2~1.0PET2.0~2.5PVFM0.5~1.5
LCP0.1~1.0PES0.5~1.0SAN0.2~0.6
LDPE1.5~3.0PMMA0.2~0.8SB0.2~1.0
(2)热固性塑料
塑料名称成形收缩率(%) 塑料名称成形收缩率(%)
EP0.1~0.5SP0.0~0.5
MF0.5~1.5UF0.6~1.4
PDAP0.1~0.5UP0.1~1.2
PF0.4~0.9DAP0.1~0.5
PU0.6~0.8BMC0.0~0.2
(3)各类塑料对超音波融接的难易
材 质适宜融着技术的难易强 度
PS(一般用)优优优
Polyester
(tetoron dacron)优优优
AS良良优
ABS良良良
PC良良优
Polyactal
(Delrin,Duracon)良良优
亚克力
(Acrylic)可可可
PVC
(硬质)可可良
PP不可可良
PE不可不可不可
Polyamide
(尼 龙)不可不可不可