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塑胶原料特性介绍

  塑胶原料特色先容_化学_天然科学_专业原料。第六章 塑料原料特色先容 实质 (一)塑料的界说 (二)塑料的凡是特色 (三)塑料的源泉与构造 (四)塑料的分类 (五)塑料特色与官能基的相闭 (六)塑料的受热改变经过 (七)塑料原料的根本物性

  第六章 塑料原料特色先容 实质 (一)塑料的界说 (二)塑料的凡是特色 (三)塑料的源泉与构造 (四)塑料的分类 (五)塑料特色与官能基的相闭 (六)塑料的受热改变经过 (七)塑料原料的根本物性 (八)若何遴选合意的塑料原料 (九)塑料加工的幼心事项 (一)塑料的界说 ? 塑料的界说(美国塑料工业协会):「闭键由碳、氢、氧、 氮及其他有机及无机元素所组成,正在造品阶段为固体,正在 造作经过中常是熔融状的液体,所以可藉加热使其熔化、 加压力使其活动、冷却使其固化,而酿成各类形态。切合 此报告之原料族类中的任何一种,均可称为塑料。」 (二)塑料的凡是特色 利益: (1)重量轻─塑料的比庞大约正在0.9-2之间。 (2)耐用性佳─凡是塑料皆有很久的耐用性,更加是玻璃纤维加强塑料 (FRP)更是强韧无比。 (3)电绝缘性优异─塑料为电之不良导体。 (4)耐蚀性强─耐水、耐油、耐酸、耐化学药品,并且不生锈。 (5)成描绘易─拥有加热软化及易成形的性子,且成形法方便并可做大宗 坐褥,大部份的塑料 加工温度约正在200-300 ℃之间。 (6)原料丰盛,代价低廉─原料获得容易,大部份的塑料代价约正在20-100 元/KG之内。 (7)着色容易─合意插足着色剂,可调动其色泽。 弊端: (1)耐热性差─大部份的塑料耐热温度约正在150 ℃以下。 (2)板滞强度差─接受负荷,易生变形。 (3)低温时易变脆性。 (4)多半为易燃物,且燃烧有毒性气体发生。 (三)塑料的源泉与构造 石油提炼 成形 集中反映 塑料原料 单体 塑料产物 人为合成 (1)此中集中方法有下列两种方法: 增加剂 集中物 a. 一种单体集中:PE HH n [ C=C] HH HH ( C-C )n HH n:集中度(凡是正在数百~数千) b.多种单体共集中:如ABS 塑料分子的特色 ? 由反复单元(单体)所组成的长链状分子 ? 每条长链状分子的集中度(长度)纷歧 ? 每条长链状分子的质料纷歧 ? 以均匀分子量来透露 ? 分子量的巨细及漫衍的宽或窄对塑料性子会有密 切影响 -(C2H4- C2H4 - C2H4 - C2H4 - C2H4 -….. C2H4 )n=1000 分子量=28000 n=900 分子量=25200 n=1100 分子量=30800 分子量的漫衍 分 子 数 目 分子量 (2)依性能区别,塑料增加剂的品种搜罗: a.安祥剂─避免塑料因受光、热、氛围、湿气而爆发变色或 劣化。 b.可塑剂─增多塑料的柔弱性(消浸玻璃迁徙点)。 c.润滑剂─增多活动性,易于成形且不黏模。 d.难燃剂─增多塑料抵造燃烧的技能。 e.着色剂─调动塑料色彩。 f.填充剂─消浸本钱(如加碳酸钙),增多物性(如加玻纤增多 板滞强度)。 g.静电预防剂─避免静电齐集于表观。 h.发泡剂─发生内部气泡,消浸重量。 a.安祥剂─ b.可塑剂─ c.润滑剂─ d.难燃剂─ e.着色剂─ f.填充剂─ g.静电预防剂─ h.发泡剂─ 增加剂 (四) 塑料的分类 (1)、依分子链构造分类: 线性高分子 分枝型高分子 交连或网状型高分子 (2)依温度效应分类: 热塑性塑料─加热熔化,冷却固化,可反覆为之。 热固性塑料─加热一朝发生交连反映硬化后,即不 再因再度加热而熔化。 (3)热塑性塑料依冷却时分子陈设情状又可分: 结晶性塑料─人人为线型机闭,北京赛车注册冷却时塑料分子排 列齐整的区域较多。 非结晶性塑料─人人为分枝型机闭,冷却时塑料分 子无法陈设齐整。 热 塑 热 固 ? 结晶性与非结晶性塑料的分子示企图 结晶性对塑料之影响 闭键涌现正在板滞性子、光学性子及热性子三种: 1.板滞性子: 结晶性高的塑料,陈设准则,因而密度较高,可能接受表正在的负荷较大。 然而相对的正在低温下易脆、不耐冲锋,受撞击时应力将沿晶面疾捷传达,所 以受力时易瓦解。 2.光学性子: 由于结晶性高的塑料,有结晶区和非结晶区两种区域同时存正在,因而折 射率较大,透露不透后或半透后。反之非结晶性塑料无结晶区,所以折射率 较低,可由多个偏向反射到查看者,因而透后性较高。 3.热性子: 结晶性高的塑料正在相改变时有较昭着的比容改变,所以将使其正在固结时 发生较大的缩幼。正在熔化时务必造服结晶热,正在固结时则有结晶热释出。 常见的结晶性塑料及非结晶性塑料 結晶性塑膠 PP聚丙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LDPE 低密度聚乙烯 PA(Nylon)聚醯胺(尼龍) POM聚縮醛 PET聚對苯二甲酸二乙酯 PBT聚對丁烯二甲酸二乙酯 非結晶性塑膠 PVAC聚酯酸乙烯 PS聚苯乙烯 PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 EVA乙烯-醋酸乙烯共集中物 ABS丙烯 -丁二烯-苯乙烯 PC聚碳酸脂 (4)依板滞性子分类 泛用型塑料 热塑性塑料 PE, PP,PVC,ABS,PS 热固性塑料 UF 工程型塑料 热塑性塑料 PA,POM,PPO,PC,PBT 热固性塑料 PF,EP,UP,MF 以拉伸应力─应变弧线图分类塑料 以拉伸应力/应变弧线图分类塑料 類 拉 拉 拉 特质 別伸 伸伸 彈 性 模 強 度 應 變 數 A 大 大 幼 於降伏點前斷裂 所屬塑膠例 PS,壓克力 B 幼幼中 軟膠凝體(gel) C 大 大 中 於降伏點左近斷裂 硬質PVC,玻纖強化之PC,FRP D 幼 中 中 降伏點曲線平整 → 大 E 大 大 大 降伏強度大 軟質PVC,LDPE,PP,ABS, HDPE HIPS,Nylon,PC,POM (五) 塑料特色与官能基的相闭 主干机闭 -C-C-C-C-C-C-C│ R 官能基(R) -H 或 -CH3 -OH或 -OCOCH3 -CL或 -F 苯環 所屬塑膠例 PP,PE EVA PVC,PTFE PS 特色 易燃、親油性、絕緣性佳 親水性、易溶於水,可作接著 劑 難燃 易燃、但透后性佳 O 主主干机闭 -C-C-N-C-C-C-C如PA,但其气体遮断性佳。 主主干机闭 -C-C-C-苯环-C-C-C-C且难燃,如清香族聚酯 ) 主干机闭 -C-C-C-O-C-C-C-C- 则 -CNO基具极性,则亦与水发生氢键,故吸湿性大, 则刚性大,玻璃迁徙点高,拉伸强度高,冲锋强度高,耐热 则分子绕性高,玻璃迁徙点低(耐低温),如POM。 (六) 热塑性的塑料受热经过 行使局限 加工局限 玻璃态(脆性) 热劣解 玻璃迁徙点 橡胶态(弹性) 热变形温度 熔点 熔融态 热劣解温度 (七)塑料原料的根本物性 ? 板滞性子─ 拉伸特色─降伏强度:原料抵造拉伸的技能 冲锋特色─冲锋强度:原料抵造撞击的技能 压缩特色─压缩强度:原料抵造压缩的技能 硬度特色─硬度:正在应力齐集下,原料抵造变形的技能 弯曲特色─弯曲强度:原料抵造弯曲的技能 ? 随功夫改变的特色─ 蠕变:正在肯定的应力感化下,应变随功夫怠缓增多 应力和缓:正在应变保卫固定下,应力随功夫怠缓递减 拉伸特色 工程应变 ? ? ? ?l l Hencky应变 ? ? ln ???? l l0 ???? ? ? Fn 应力 A0 A0 ? ?d 2 4 浦松比 ? ? ?d / d0 ?l / l0 冲锋特色 冲锋值的谋划 (1)charpy 以摆锤的升高角度与进攻后的最高角度,对 照所附的表求出冲锋能量,再以试片的断面 积除之,即得charpy冲锋值 (2)Izod E ? W (cos? ? cos?) ? L E : 打断试片所须能量 W : 摆锤挽救的力距 ? : 摆锤上提角度 ? : 打断试片摆锤上提角度 L : 摆锤挽救中失落的摩擦失掉 Izod冲锋值 Iz ? E b 冲锋特色 ?冲锋值随温度上升而增多 ?冲锋值随结晶度上升而消浸 ?冲锋值随含水率上升而增多 冲锋值随曲率半径的增多而增多 硬度特色 弯曲特色 ? ? 3F *l 2b * h2 E ? l3 *F 4b * h3 *? ? : 弯曲强度 E : 弯曲弹性率 ? : 正在荷重F下的绕度mm ?弯曲强度及弯曲弹性率随温度上升而消浸 随功夫改变的特色 蠕变与应力和缓 蠕变: 正在肯定的应力感化下,应变量会随功夫而怠缓增多 应力和缓:正在保卫肯定的应变量下,所需应力会随功夫而怠缓减幼 ? 热性子─ 比热─原料受热升温疾慢的性子 比容─原料体积巨细的性子 热传导系数─原料传热疾慢的性子BTU/(h F m) 热膨胀系数─原料热胀冷缩的性子 迁徙点─玻离迁徙点:原料耐寒性子 相迁徙点:原料熔化的温度 热变形温度 or Vicat 软化点─原料耐热的性子 耐燃性─原料抵造燃烧的性子 比热 比容 ?v ? b*??P ? ?p* ? RT W R:理念气体常数 W:气体分子量(如C2H4=28) PP与ABS的比容性子及比热性子的对照 PP ABS 温度比照容的影响 ? 影响比容的闭键身分有温 度及压力 ? 温度愈高则比容愈大 ? 压力愈高则比容愈幼 ? 结晶性原料正在结晶点有较 昭着的比容消浸景色 热传导系数 m? ? ? Q ? kA?T L m? :单元功夫所蒸发的低沸物 ? :蒸发烧(低沸物) A:试局部积 L:厚度 ?T :试片两头温差 热膨胀系数 ? ? l ? l0 l0 ?T ? T0 ? l0:正在T0下的长度 l :正在T 下的长度 热变形温度 ?施加18.5kg/cm2或 4.6 .5kg/cm2的弯曲应 力,以肯定速率升高 油温(2度/分)当娆曲 量达0.26mm时的温 度称之 Vicat 软化点 施加1kg或5kg的重 锤于荷重棒,以一 定速率升高油温(50 度/hr)当针下端侵入 试片达1mm深度时 的温度称之 耐燃性 氧气 氮气 或许使试片燃烧的 氧气百分率称为氧 指数,用以透露试 片的耐燃性,氧指 数愈高透露耐燃性 愈佳 少许集中物的热变形温度 集中物 ABS PC Acetal Acrylic Nylon6 PE Polysulfone 熱變形溫度 壓力=264psi 壓力=66psi 97(°C) 102 132 143 110 158 92 99 66 185 85.3 173.8 ? 电气性子─ 介电常数─原料导电难易的性子 绝缘损害强度─原料抵造导电的性子 ? 化学性子─ 耐药品格─原料抵造酸硷的性子 吸湿性─ 原料吸水难易的性子 耐候性子─原料抵造境遇条目的影响如温度、湿度、紫表线、臭 氧等 ? 成形性子─活动性:MI值、活动长、黏度 ? 尺寸性子─成形缩幼率:原料由熔融态固结时的尺寸变 化水平 各类塑料原料的活动长/肉厚(L/t) 塑膠 聚乙烯 聚乙烯 射出壓力 L/t kg/cm2 1500 280-250 600 14-100 聚丙烯 1200 280 聚丙烯 700 240-200 聚苯乙烯 900 300-280 聚醯胺 900 360-200 聚縮醛 1000 210-110 塑膠 聚苯乙烯 硬質PVC 硬質PVC 硬質PVC 軟質PVC 軟質PVC 聚碳酸酯 聚碳酸酯 射出壓力 L/t kg/cm2 900 300-260 1300 170-130 900 140-100 700 110-70 900 280-200 700 240-160 1300 180-120 900 130-90 塑料的粘度 ? 因为塑料分子是彼此纠葛的状况,当塑料分子活动 时,流速疾慢会影响其纠葛的水平,慢速活动其纠 缠的水平较大,速流疾则其纠葛的水平将逐步松开。 ? 纠葛的水平可视为塑料熔融状况的黏度,此物理量 可由 剪切率及剪应力来界说。 ? 对大部份熔融高分子而言,粘度为剪切率及温度的 函数,跟着剪切率增多及温度升高,粘度会消浸。 ? 粘度闭键分为剪切粘度(shear viscosity) 及延迟 粘度(elongation viscosity). 塑料的成形特色---粘度 ? 因为塑料分子是彼此纠葛的状况,当塑料分子流 动时,流速疾慢会影响其纠葛的水平,慢速活动 其纠葛的水平较大(此时粘度高),速流疾则其纠 缠的水平将逐步松开(此时粘度低) ? 纠葛的水平可视为塑料熔融状况的粘度,此物理 量可由剪切率及剪应力来界说 ? 对大部份熔融高分子而言,粘度为剪切率及温度 的函数,且受分子量巨细及漫衍所影响。 塑料粘度的界说 ??? ? ? g. g. 粘度特色 shear thinning 粘度弧线的数学方法 粘度测定---毛细管流变仪 P SR range : 10-1 - 103 L 2R Processing SR range : Extrusion: 100 - 103 Injection molding: 101 - 104 影响粘度的身分 ? 影响粘度的闭键身分 有温度及剪切率 ? 温度愈高则粘度愈低 ? 剪切率愈高则粘度愈 低 影响粘度的身分---分子量巨细 Slope 3.4 Slope 1 ?0 = k1 * MW MW? Me Log M Me ?0 = k1 * MW3.4 MW ? Me Log ? 影响粘度的身分---分子量漫衍 Narrow MWD Broad MWD Log ? 区别塑料的粘度弧线 区别塑料的粘度弧线 温度对粘度弧线的影 响随塑料区别而异 双成份混淆物的粘度 熔融指数(MI) 正在肯定荷重及温度下,10分钟所流出的熔胶克数 常用塑料的成形缩幼率 塑膠原料 填加劑 熱固性塑料 酚樹脂 酚樹脂 尿素樹脂 木粉 玻璃纖維 纖維素 環氧樹脂 玻璃纖維 聚酯 熱塑性塑料 玻璃纖維 (非結晶) PS(凡是用) PS(耐衝擊用) PS 20-30%玻纖 AS樹脂 ABS樹脂(耐衝擊 用) ABS樹脂 20-40%玻纖 成形收縮率(%) 塑膠原料 壓克力 0.4-0.9 0.1-0.4 0.6-1.5 PVC(硬質) PVC(軟質) 醋酸纖維素 0.1-0.5 熱塑性塑料 0.2-1.2 PE(低密度) PE(高密度) 0.2-0.6 0.2-0.6 耐隆(6) 耐隆(6/6) 0.1-0.3 耐隆 0.2-0.5 0.3-0.8 聚縮醛 聚縮醛 0.1-0.2 填加劑 (結晶) 30%玻纖 20%玻纖 成形收縮率(%) 0.2-0.8 0.1-0.4 0.1-0.5 0.3-0.7 1.0-5.0 2.0-5.0 0.9 1.5 0.1-0.5 2.5 1.4-2.8 (八)若何遴选合意的塑料原料 凡是应试虑: 1. 产物自身的性能央浼 2. 塑料的本钱 3. 塑料成形的难易水平 实例一 ? 摩托车引擎盖内的滚子,其构造如图 ,熟行车经过中滚 子与铝合金造的上下盖不停有滑行磨擦,所以塑材的耐磨 性是一主要性子,而塑料凡是热传导性差,所以磨擦生热 易积攒正在磨擦面左近,导至此区域个人高温。若塑料耐热 性不敷则易变软,此将导致磨擦系数快速升高,所以形成 加快磨耗,所以塑料耐热性是第二个被思考的中心。滚子 自身尺寸精度务必安闲智力使受力平均,所以尺寸精度的 央浼是第三个被思考的中心。依此央浼大致可挑选出 PA,POM,PTFE等原料。 磨擦面 图 11 滚子作动示企图 表 5 PA,POM,PTFE等原料职能对照表 PA POM PTFE 負載繞曲溫度(C) 160 124 121 Taber磨耗量(mg) 7 18 0.9 成形收縮率(%) 1.2 2.5 1.2 吸水率 4 0.2 0.01 成形溫度(C) 280 195 360 (九)塑料加工的幼心事项 ? 加工温度: 每种塑料有其合意的加工温度,温度太低则活动繁难,温 度太高则恐怕形成热劣解 ? 活动速率:活动时会因速率梯度而发生剪切率,剪切率太低则亲近模 壁左近的塑料易形成滞流,剪切率太高则会形成剪切应力的增多,将 使分子太甚拉伸乃至被扯断或发生太甚摩擦热(黏滞热效应)而形成塑 料的热劣解 ? 体积缩幼: 正在相改变发生的比容改变,将使塑料发生体积的调动 ? 冷却速度:塑料冷却应有合意的模温,低模温虽可缩短成形周期,但 过冷却太疾将消浸结晶水平,且易发生应力残留 ? 应力残留: 活动时的分子拉伸,保压时的压力过剩,冷却时因冷却不 均所形成的热应力 ? 顶出温度:每种塑料有其合意的顶出温度,顶出温度是指其肉厚中央 温度务必冷却到使塑料拥有足够的刚性 ,才不会正在顶出时形成变形 或顶白,凡是正在塑料的热变形温度以下约10~20 ℃

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