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常用塑料之簡介和工藝特性

    塑膠:是由高分子合成的一大類材料總稱,從用途上可分普通塑膠及工程塑膠，從物理性質上可分硬膠及軟膠。

一、聚乙烯

    簡稱PE,是目前世界上產量最大,應用最普遍的一種熱塑性塑料。由於它不僅化學性能穩定,氣體滲透性低,吸水性小,介電性能高,而且還具有無毒、無味,原料易得,價格低廉,加工容易等優點,被廣用於電氣、化學、食品、機械製造以及農業、醫藥衛生、家庭日用等各個方面。

    工藝特性:

 聚乙烯熔體屬於非牛頓型流體,它的剪切速率與應力之間呈非線性關係,並且具有假彈性材料的特性,當所施應力釋去時有一定程度的彈性回復。
 和其他結晶型聚合物相似,聚乙烯也有關較為明顯的熔點,軟化溫度範圍窄小(約3-5℃),結晶度隨溫度的上升而下降。
 純聚乙烯的熱氧化性能較差,在不和氧接觸的情況下分解溫度可達300℃以上,而一旦和氧接觸,溫度超過50℃就有被氧化的傾向,氧化後的聚乙烯不僅色澤變黃,而且其物理機械性能和電氣性能等均有下降的趨勢,因此,在聚乙烯權脂出廠之前通常都添加了適量的抗氧化劑。
 在注塑時,熔融狀態下的樹脂要承受很高的剪切應力,此時分子量分佈對熔體的流動性有著較大的影響,由於分子量分佈較的流動性較好,因而在聚乙烯中有時也加入了適量的低分子量聚乙烯樹脂以加寬分子量分佈,達到改善流動性之目的,但這樣做會影響其機械物量性能,造成拉伸強度、耐應力開裂、柔軟性以及耐熱性等有所下降。
 聚乙烯的吸水性較低(<0.01%),可以不進行乾燥處理。
 收縮率大且方向性明顯,製品易翹曲變形,需注意模具的設計和成型工藝的合理性。
 為防止顏料出現遷移性,需注意對蓍色劑的選擇,如油熔紅一般不宜采用。
 聚乙烯對設備無特殊要求,一般均可使用。

二、聚丙烯

    簡稱PP,是屬於結晶性高聚物,有著質輕、價廉、無毒、無味等特點,而且還具有耐腐蝕、而高溫、機械強度高等優點,在醫藥、食品、化工等工業中以及人們的日常生活中有著廣泛的用途。
    但聚丙烯也存在著較為薄弱的一面,其成型收縮性大,耐老化性能和抗低溫性能差等缺點都阻礙了應用面的擴大。對此,人們作了大量的改性工作,如共聚、共混、引入添加劑等等,以期改其弱項,開闊用途。

    工藝特性:

 聚丙烯為結晶性聚合物,其結晶度達50-70%,具有較為明顯的熔點,熔點溫度為164-170℃。
 熱穩定性較好,分解溫度可達300℃以上,與氧接觸的情況下,樹脂在260℃左右開始變黃。
 聚丙烯的熔融流動性要比聚乙烯好。其熔點粘度隨著注射溫度和壓力的上升下降的程度比高密度聚乙烯來得明顯，其中壓力對熔體粘度的影響要比溫度顯著些。
 熔體彈性較大且冷卻凝固速度快,易產生內應力,同時成型收縮率比較大(1-2.5%),並具有各向異性,在製品與模具設計時需加以注意。
 聚丙烯的成型適應性比較強,一般注塑機均可使用,但由於其密度較低
          (0.91),有一個設備容量問題需加注意,通常要求制品重量不超過設備容量
          的50-60%,以免造成製品不足等問題。
 以聚丙烯來說,著色劑不僅可以增加製品的美觀,而且對制品的性能也有一定的作用,但是如果選用不當則會適得其反,有害於產品。
 聚丙烯的折疊性能十分突出,因此往往被人們利用製作各種絞鏈(又稱合頁)制品。

三、ABS

    ABS塑料是由丙烯晴(A)+丁二烯(B)+苯乙烯(S)三種單體組分經接枝共聚而成的三元共聚物。
    由於三種單體在配比組合上的不同,將直接影響到ABS的多種性能,如丙烯晴含量的增加可起到改善ABS的耐油性和耐化學性能,丁二烯的增加可提高ABS的衝擊韌性,而苯乙烯則可提供良好的成型加工性能。

    工藝特性:
 ABS屬於無定形聚合物,無明顯熔點。
 ABS的熔體粘度適中,其流動性比聚苯乙烯、聚西先胺等塑料要差些,但較硬取氯乙烯、聚碳酸酯等要好,並且熔的冷卻固化速度比較快。
 對於表面作鍍層處理的ABS製品,除了開設好模具外,還應注意工藝條件的選擇。
 ABS的熔體流動性與注射溫度和注射壓力都有關係,其中注射壓力稍敏感些。因此,在成型過程中可從注射壓力入手,以降低共熔體粘度,提高充模性能。
 根據ABS中組分的不同,吸水性有所差異,其範圍在0.2-0.5%之間,為了得到較為理想的制品,在成型加工之前,大都作乾燥處理。

四、聚西先胺

    聚西先胺簡稱PA,是一類主鏈上含有許多重復西先胺基因的高分子化合物,
俗稱尼龍。它是首先用作承力制件的熱塑性塑料,也是目前工業中應用較廣泛的塑料。聚西先胺是一個大類,其中品種之多不下數十種,如尼龍4、5、6、7、8、9、10、11、13、66、610、1010以及透明尼龍等。此外還有二元或三元共聚物,如6/66、6/66/610等,其中尼龍1010是我國所特有的品種,由於尼龍不僅是具有優良的韌性,自潤滑性、耐磨性和良好的耐化學性、氣休透過性、及耐油性,還具有無毒、著色容易之優點。因此,在工業上廣泛用作各種機械、儀器、儀表、化工、效能運輸、電氣設備的零部件,以及醫療衛生和各種日常用品的材料。
     為了改善尼龍的某此性能和增加其用途,有時在尼龍中引入了某些添加劑,如抗氧化劑、石墨、炭黑等或用玻璃纖維進行增強。

     工藝特性:
 吸水性:尼龍類樹脂都有著從空氣中吸收水分的傾向,吸水的程度因品種的不同而有差異。
 結晶性:除透明尼龍外,在尼龍類樹脂中大都為結晶性高聚物,結晶度的大小取決於熔融料的冷卻速率和樹脂的分子量,一般在20-30%之間。結晶度的高低與性能有關,結晶度高,拉伸強度、耐磨性、硬度、潤滑性等項性能有所提高,熱膨脹系數和吸水性趙於下降,但對透明度以及抗衝擊性能有所不利。
 流動性:由於尼龍類樹脂大多為結晶性材料,因此當速度超過熔點後,其熔體粘度一般顯得比較低,流動性較好。
 熱穩定性:處於熔融狀態下的尼龍樹脂與聚苯乙烯、聚丙烯等塑料相比,其執穩定性要差得多,特別是有氧存在的情況下,易氧化變色,因此除了在樹脂中添加抗氣劑、穩定劑等某些添加劑外,在成型加工中還應避免樹脂在高溫的料筒內停留時間過長,以防樹脂彎色降解,從而損害制品的性能。
 收縮率:與其他結晶性塑膠相似,尼龍類樹脂也存在著成型收縮率較大的問題,收縮率的大小與樹脂的品種、製品的壁厚、料流方向以及成型工藝等因素有關,這在製品設計、模具開制和成型工藝造反時應予高度重視。

五、聚甲醛。

    聚甲醛簡稱POM,是一種沒有側鏈、高密度、高結晶性的線型聚合物。聚甲醛具有良好的機械性能,優異的抗蠕變性和應力鬆弛能力,其耐疲勞性在熱塑性塑料中是最高的,而彈性模量優於尼龍66、ABS、聚碳酸酯,使用溫度寬廣(-40℃～100℃),且有優異的耐磨性和自潤滑性,對化學藥品和農藥有很好的抗腐蝕性,同時吸水性低,尺寸穩定性好,電絕緣性優良,能用多種方法成型加工,原料人格也較便宜,因此聚甲醛的發民十分迅速,應用也十分廣泛。

    工藝特性:

 熔點明顯:聚甲醛是一種無分枝、高密度、高結晶性的線型聚合物,具有明顯的熔點,當溫度未達到熔點以上,長期受熔樹脂也不會熔融。
 結晶度高,體積收縮大,聚甲醛的結晶度高達70-80%,這在成型中不僅對樹脂的熔融有較大的影響,需吸收大量熱量,而且對製品的成型有較大的影響。當熔體由熔融狀態轉變為固體狀態時,其體積收縮率遠較其它塑料為大,因此在加工厚壁制品時,必須進行充分補縮。
 熱穩定性差:聚甲醛在240℃的溫度下會嚴重分解,色澤變黃,在210℃的溫度下,停留時間不能超過20分鐘,即使在正常加工溫度範圍內,其受熱的時間稍長也會出現分解,所以在保證物料流動性的前提下,應盡可能采用比較低的成型溫度和較短的受熱時間。
 凝固速度快:聚甲醛的凝固溫度在160℃左右,凝固速度比熔融速度快,溫度稍低於熔點時,即生成結晶相而具有一定的剛性和表面硬度,故可快速脫模,縮短冷卻時間。由於凝固速度快,在制品表面易產生缺陷,如折皺、斑紋、熔接痕等,對此應相應措施予以補救,如增加注射速度、提高模具溫度、改進模具結構等。
 吸水性低:聚甲醛的吸水性在0.25%左右,水分的存在對其性能和成型型加工影響不很大,因此在成型之前可不作乾燥處理,但當顆粒表面附有水分時,從有利改善制品外觀出發,還是需要進行乾燥處理的。
 流變性:聚甲醛的熔體粘度對溫度的敏感性較小,而對剪切應力的依賴性較大,因而要增加其流動性不是從提高加工溫度著手,而應從增大注射速率、改進模具結構、控制查具溫度等方面考慮。