塑料基础知识

1、塑料基础知识 陈合良塑料定义塑料是上世纪才发展起来的一种新型材料，塑料是上世纪才发展起来的一种新型材料，目前世界上的产量已经超过钢铁成为人类使用目前世界上的产量已经超过钢铁成为人类使用的四大材料材料之一。的四大材料材料之一。通常所说的塑料是高分子材料的一种，也通常所说的塑料是高分子材料的一种，也可以叫聚合物塑料的品种很多，性能各具特可以叫聚合物塑料的品种很多，性能各具特色，适应范围广泛，发展迅速，直到今天，世色，适应范围广泛，发展迅速，直到今天，世界上的新型材料还不断的涌现。界上的新型材料还不断的涌现。汽车塑料化浪潮汽车塑料化浪潮90年代初，发达国家每辆汽车上塑料的平均用量为年代初，发达国家每

2、辆汽车上塑料的平均用量为100-130kg，1992年已增加到年已增加到269kg，到，到2001年将增加到年将增加到337kg，占车重的，占车重的227。据杜邦公司预测，自目前至。据杜邦公司预测，自目前至2009年，北美汽车和轻型卡车行业塑料总需求量将增加年，北美汽车和轻型卡车行业塑料总需求量将增加25。2000年，北美塑料用量约年，北美塑料用量约40亿磅，到亿磅，到2009年，仅年，仅汽车工业领域的塑料需求量就将达汽车工业领域的塑料需求量就将达51亿磅。亿磅。在世界各大汽车制造公司中，最热衷于塑料的是戴姆在世界各大汽车制造公司中，最热衷于塑料的是戴姆勒勒克莱斯勒汽车公司。他们正在开发一项与

3、传统方法完克莱斯勒汽车公司。他们正在开发一项与传统方法完全不同的汽车生产工艺，一项花费浩大，风险也相当大的全不同的汽车生产工艺，一项花费浩大，风险也相当大的试验，但是一旦成功，那么它将对整个汽车工业的加工方试验，但是一旦成功，那么它将对整个汽车工业的加工方式产生革命性的影响。式产生革命性的影响。塑料主要分类方法塑料主要分类方法: :按受热行为分按受热行为分热塑性材料热塑性材料:成型后受热可以再次塑化热固性材料热固性材料:已经化学交联,受热后无法塑化按结构形式分按结构形式分结晶型聚合物结晶型聚合物:PP、PE、PBT、PA、POM等等非晶型聚合物非晶型聚合物:PC、ABS、PPO、PMMA、PV

4、C、PS、等等按材料用途分按材料用途分通用塑料通用塑料:PP、PE、PVC、ABS、PS工程塑料工程塑料:PA、PBT/PET、PC、PPO、POM热可塑性弹性热可塑性弹性:TPE、TPR、TEEE、TPU塑料主要改性方法塑料主要改性方法: :填充：填充：通过加入无机矿物（有机）粉末，改善塑料材料的刚性、硬度、耐热性等 主要的填充物为：碳酸钙、滑石粉、云母粉、木屑等增强：增强：通过在加入玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质，可以明显改善材料的刚性、 强度、硬度、耐热性，但很多材料会导致表面不良和韧性明显降低。增韧：增韧：有较多的材料韧性不够、太脆，可以通过加入韧性较好的材料或者超细无机材料，增加材料韧

5、性和低温使用性能。阻燃：阻燃：在较多的场合，要求材料有阻燃性，比较常用的场合是电子电器，汽车行业也有阻燃要求，但一般较低。阻燃可以通过加入阻燃剂实现，阻燃方式可以分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂。上海大众的阻燃标准为TL1010 。合金：合金：合金的方法可以分为共混（物理）和共聚（化学），将2种或多种材料制备成一种材料，达到改善一种材料的性能或兼具两种材料特性。塑料对人体的影响汽车驾驶室内所涉及到的塑料（PE、PP、PS、ABS、PU）、皮革、人造革（PVC、PU）、纺织面料、泡沫、油漆、橡胶会放出下列有害物质。 （1）甲醛，对人体健康影响主要表现在刺激眼睛和呼吸道，造成肺功能、肝功能、免疫功能异常

6、。甲醛被国际癌症研究机构(IARC 1995)确定为可疑致癌物。（面料、人造板） （2）苯、甲苯和二甲苯，其中苯被国际癌症研究机构确认为有毒致癌物质。 塑料对人体的影响（3）甲苯二异氰酸酯(TDI)是具有强烈刺激性气体的有机化合物。对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用，长期接触或吸入高浓度的TDI蒸气可引起支气管炎、过敏性哮喘、肺炎、肺水肿、死亡。（汽车座椅泡沫垫、方向盘、仪表板、地毯） 河北沧州大化TDI工厂 4月份因TDI泄漏牺牲3人，多人受伤。这个工厂经常有人牺牲。 塑料对人体的影响4.环境安全（4）铅、镉、铬、汞、砷等是常见的有毒污染物，其可溶物对人体有明显危害。皮肤长期接触铬化合物可引

7、起接触性皮炎或湿疹。过量的铅、镉、汞、砷对人体神经、内脏系统造成危害，特别是对儿童生长发育和智力发育影响较大。因此，应注意这些有毒污染物误入口中。（颜料） 由此可见塑料选材的重要性，所以设计时要充分了解其特性，包括环保方面的要求 新购车辆的前6个月，务必经常开窗通风，不要使用空调。PE：聚乙烯：聚乙烯结晶性聚合物结晶性聚合物PE可以分为HDPE（低压）、LDPE（高压）、LLDPE（线性低密度）。材料特点：PE材料极性很低，耐溶剂性能好，韧性较高，刚性和印度较低，耐热性 能较差，使用温度较低，耐低温性能好。主要成型加工方式：注塑、挤出、吹塑等主要用途：一般塑料件、吹塑产品、管材等PP：聚丙烯：

8、聚丙烯结晶性聚结晶性聚合物合物PP可以分为均聚丙稀和共聚丙稀2个大类，性能的主要区别是均聚丙稀的刚性、耐热性能、透明性等较好，共聚丙稀的韧性、加工性能较好。材料特点：PP材料极性很低，耐溶剂性能好，刚性比PE好，耐热性能较好，但耐 候性能较差。可以通过多种改性方法制备复合材料，改性后性能相差很大。主要成型加工方式：注塑、挤出、吹塑、流延、双向拉伸等，容易成型主要用途：种类繁多，在汽车上面的应用极为广泛。透明透明PP：通过加入：通过加入晶型成核剂，或将其分子链打断，改善透明性。晶型成核剂，或将其分子链打断，改善透明性。PP的应用 改性PP是车用塑料中用量最多、使用量增长最快的品种，尤其是经橡胶改

9、性的PP在汽车外用部件方面取得了突破性的进展。用弹性体和PP共混改性，尤其是用EPDM(三元乙丙橡胶)机械共混，所形成的热塑性弹性体其冲击强度可提高7倍，且具有优良的耐热、耐低温及耐老化性能，加工成型性好。PP的应用 保险杠是最具代表性的PP汽车零部件之一，PP具有价格低、设计自由度大、可注射成型等优点。保险杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP，它具有超高抗冲击强度400Jm(常温下)、50Jm(低温下)。这是在普通增韧基础上交联改性，使共混物产生网状结构而大幅度提高冲击强度，以满足保险杠耐冲击、耐热、耐老化、耐低温及刚性、韧性好的要求。另外PP车用塑料最重要的用途是蓄电池外壳，其次还

10、可用于汽车气囊、水箱面罩、仪表板、防撞板、导流板、护栅、仪表板、方向盘柱座、支柱装饰件、倒后镜、行李箱衬里等零部件。 ABS定义定义ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其结是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其结构分为以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的构分为以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的AS共聚物为主链的接枝共聚物两大类。调节共聚物为主链的接枝共聚物两大类。调节ABS树脂中树脂中橡胶的含量，可制得高冲击型、中冲击型、通用型和橡胶的含量，可制得高冲击型、中冲击型、通用型和特殊耐热型等几种。特殊耐热型等几种。丙烯晴赋予丙烯晴赋予ABS耐热性，耐油性，刚性和耐化学性。耐热性，耐油性

11、，刚性和耐化学性。丁二烯使丁二烯使ABS抗冲击好，具有韧性，耐寒能电镀。抗冲击好，具有韧性，耐寒能电镀。苯乙烯使苯乙烯使ABS保持良好的加工性，表面光泽及介电保持良好的加工性，表面光泽及介电性能。性能。 ABS特点 ABS树脂是非晶态、不透明、无毒、无味、浅黄色的热塑树脂是非晶态、不透明、无毒、无味、浅黄色的热塑性树脂。具有如下特征：性树脂。具有如下特征： 通常在通常在160以上即可成型，在以上即可成型，在270以上才开始出现以上才开始出现分解。其密度为分解。其密度为1.04-1.06g/cm,流动性中等。流动性中等。 ABS原料易吸潮，成型前需充分干燥，含水率控制在原料易吸潮，成型前需充分干

12、燥，含水率控制在0.1%以下。以下。 力学性能和热性能均好，硬度高，表面易镀金属。力学性能和热性能均好，硬度高，表面易镀金属。 耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高。耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高。 耐酸碱等化学性腐蚀。耐酸碱等化学性腐蚀。 价格较低，加工成型、修饰容易。价格较低，加工成型、修饰容易。 丁二烯中的双键在紫外线作用下易受氧化降解发生变化，丁二烯中的双键在紫外线作用下易受氧化降解发生变化，所以耐候性差。耐热性不够理想，使用温度在所以耐候性差。耐热性不够理想，使用温度在-40100。ABS成型工艺成型工艺成型前用热风循环干燥温度成型前用热风循环干燥温度80-85时间时间2-4h料层料层厚度

13、厚度3-4cm注射温度注射温度180-230注射时间注射时间3-5h注注射压力射压力70-100Mpa保压压力保压压力60-70Mpa注射速度注射速度一般采用中低速注射模具温度一般情况下：一般采用中低速注射模具温度一般情况下：50-80对精密度要求较高的取对精密度要求较高的取50-60要求光泽及要求光泽及耐热型的取耐热型的取60-80制品后处理在制品后处理在70-80烘箱中烘箱中处理处理2-4h,缓慢冷却至室温注意事项收缩率在缓慢冷却至室温注意事项收缩率在0.3%-0.6%之间流动性对注射压力敏感些对于阻之间流动性对注射压力敏感些对于阻燃性的燃性的ABS，要做好防腐蚀工作，要做好防腐蚀工作 P

14、VC PVCPVC：聚氯乙稀：聚氯乙稀非晶型聚合物非晶型聚合物PVC的性能特点：易分解，必须加入稳定剂。其他助剂：润滑剂、增塑剂等的性能特点：易分解，必须加入稳定剂。其他助剂：润滑剂、增塑剂等软软PVC、硬、硬PVC、PVC型材、型材、PVC人造革薄膜人造革薄膜PS：苯乙烯：苯乙烯非晶型聚合物非晶型聚合物透苯、改苯（透苯、改苯（HIPS）、发泡苯乙烯（）、发泡苯乙烯（EPS）POMPOM：聚甲醛：聚甲醛结晶型聚合物结晶型聚合物POM材料有良好的耐热性能、自润滑性能、很高的刚性和较好的韧性。其综合性能较佳，但也有收缩率大、加工温度较窄、易分解、有较大的刺激性气味等缺陷。PCPC：聚碳酸酯：聚碳酸

15、酯非晶型聚合物非晶型聚合物PC是5大工程塑料中唯一透明的塑料。其透明性能非常良好，耐热性、韧性、尺寸稳定性非常好。但其表面硬度低，所以其耐磨擦性能差。普通品级材料的流动性能差，难以成型薄壁制件。较高流动性的材料价格较高。PC系列合金系列合金PC/ABS是应用最为广泛的塑料合金。 PC材料由于流动性较差、容易应力开裂，而ABS材料耐热性差，耐候性差等缺点。对两者进行合金化改性，可以提高材料的综合性能。如果以PC为主，合金产品一般维卡软化点在110以上，材料流动性比PC要好得多。如果以ABS为主，则产品的维卡软化点可以达到100 以上，改善材料的耐热性能。塑料材料的主要测试方法塑料材料的主要测试方

16、法对塑料进行性能测试，评价塑料性能的优劣，主要有以下一些方法：1.力学性能：拉伸（屈服）强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、硬度、冲击 强度、蠕变和应力松弛等2.热 性 能：耐热性、耐寒性、维卡软化点、热变形温度（HDT）、熔点、最高连 续使用温度、脆化温度3.电 性 能：体积电阻率、耐电弧性能4.光学性能：透光率、雾度5.化学性能：耐化学品性、耐溶剂性能、耐环境应力开裂6.耐自然老化性能：大气自然老化、紫外光加速老化、氙灯加速老化、抗菌试验7.耐燃烧性能：燃烧速度8.固有特性：密度、收缩率、吸水性、熔融指数（MI）9.其他性能：油漆粘附力、耐渗透性等汽车用材料的一般要求汽车用材料的一般要求

17、 汽车上使用的材料越来越多，有报道称：汽车中使用塑料的重量比达到22，也称报道有全塑汽车设计成功。塑料因其比重小、节能、易成型、设计灵活、美观和环保等有点，得到越来越多的应用。汽车塑料的一般要求：汽车塑料的一般要求： 1.耐热性：一般要求在90以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外饰件、光线直接照射的内饰件有较高要求 3.冲击韧性：保险杆、紧固件、内饰件等都有较高要求 4.材料刚性：除弹性材料外一般都有要求 5.燃烧性：汽车材料一般都有阻燃要求，但一般较低 6.低温性：较多汽车材料有耐低温要求 7.材料弹性：要求弹性体材料如拨钮、门窗密封条、风挡等 8.气味性：塑料如

18、POM有较大的气味 9.硬度：塑料的重要指标 10.其他特性：涂装性、光泽度、颜色、有害物质含量等塑料材料的主要测试方法塑料材料的主要测试方法 汽车上使用的材料越来越多，有报道称：汽车中使用塑料的重量比达到22，也称报道有全塑汽车设计成功。塑料因其比重小、节能、易成型、设计灵活、美观和环保等有点，得到越来越多的应用。汽车塑料的一般要求：汽车塑料的一般要求： 1.耐热性：一般要求在90以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外饰件、光线直接照射的内饰件有较高要求 3.冲击韧性：保险杆、紧固件、内饰件等都有较高要求 4.材料刚性：除弹性材料外一般都有要求 5.燃烧性：汽车材料

19、一般都有阻燃要求，但一般较低 6.低温性：较多汽车材料有耐低温要求 7.材料弹性：要求弹性体材料如拨钮、门窗密封条、风挡等 8.气味性：塑料如POM有较大的气味 9.硬度：塑料的重要指标 10.其他特性：涂装性、光泽度、颜色、有害物质含量等常见塑料材料的常见塑料材料的缩写缩写/ /名称名称/ /俗称俗称材料缩写材料缩写材料名称和俗称材料名称和俗称材料缩写材料缩写材料名称和俗称材料名称和俗称HDPEHDPE高密度聚乙烯高密度聚乙烯/ /低压聚乙烯低压聚乙烯EPSEPS可发性苯乙烯可发性苯乙烯LDPELDPE低密度聚乙烯低密度聚乙烯/ /高压聚乙烯高压聚乙烯PBTPBT聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二

20、甲酸丁二醇酯LLDPELLDPE线性低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯PETPET聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯PPPP聚丙烯聚丙烯PVCPVC聚氯乙烯聚氯乙烯PPRPPR无规聚丙烯无规聚丙烯-冷热水管料冷热水管料PTFEPTFE聚四氟乙烯聚四氟乙烯/ /塑料王塑料王ABSABS丙稀腈丙稀腈- -丁二烯丁二烯- -苯乙烯三元共聚物苯乙烯三元共聚物POMPOM聚甲醛聚甲醛MBSMBS透明透明ABSABSPAPA聚酰胺聚酰胺/ /尼龙尼龙AESAES丙稀腈丙稀腈- -乙丙橡胶乙丙橡胶- -苯乙烯三元共聚物苯乙烯三元共聚物TPETPE热塑性弹性体热塑性弹性体ASAASA丙稀腈丙稀腈- -丁二烯丁二烯- -丙烯酸酯三元共聚物丙烯酸酯三元共聚物TPRTPR热塑性橡胶热塑性橡胶SBSSBS苯乙烯苯乙烯- -丁二烯嵌断共聚物丁二烯嵌断共聚物/K/K树脂树脂TPUTPU热塑性聚氨酯弹性体热塑性聚氨酯弹性体ASAS丙稀腈丙稀腈- -苯乙烯共聚物（苯乙烯共聚物（SANSAN）EPDMEPDM