塑料材料的性能与应用.ppt

1、塑膠材料性能與應用,目錄,塑料概論 塑膠材料應用性能參數 塑料的性能與應用 塑料材料的選用 塑料的簡易鑒別方法 塑料用添加劑,&塑料概論1-1塑料工業的組成,1-2塑料材料的種類划分1-2-1按化學結構分類,聚烯烴類 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 超高分子量聚乙烯(UHMPE) 聚苯乙烯類 聚苯乙烯(PS) 丙烯晴-苯乙烯(AS) 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體(ABS) 聚銑胺類 不同的各種尼龍 聚醚類 聚碳酸酯(PC) 聚甲醛(POM) 聚楓(PSU) 聚酯類 聚對苯二甲酸丁二酯 丙烯酸酯類 聚甲基丙烯酸甲酯,1-2-2按結晶形態分類,結晶性材料 在適當的條件下能產生某几種几何形態晶體結構

2、的塑料(如PE,PP,PA,POM,PBT). 無定型塑料 分子形狀和分子排列不呈晶體結構而呈無序狀的塑料(如ABS,PC,PSU,PMMA,PS),1-2-3按受熱呈現基本行為分類,熱塑性塑料 在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化。 熱固性塑料 受熱后成為不熔的物質，再次受熱不再具有可塑性 。如蜜胺-甲醛樹脂(MF) 尿-甲醛樹脂(UF)及(PF),1-2-4按塑料的應用領域分類,通用塑料 只可作為一般非結構材料使用，產量大，價格相對低廉。但也有將一般通用塑料改性，如加入穩定劑，玻纖等加強應用性能雖有改善，但遠不及工程塑料的優良。 (PE EVA PP PVC PS-HI PS-GP A

3、BS ACRYLIC SAN等) 工程塑料 可以作為結構材料，具有優異的綜合性能(包括機械，電性能，耐熱性能，耐化學性能，尺寸穩定性能，加工性能高)并可在較寬闊的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性能，并能在承受機械應力和較為苛刻的化學，物理環境中長期使用。工程塑料的產量較少，價格較高。 (NORYL PC POM PPO PBT PET LCP NYLON等),1-3塑料的成型工藝,加工成型 塑膠材料可用多種不同的方法加工成型，一般可在400度以下操作，而成型后還可采用不同的二次加工方法加工成型塑件。如車，鑽，鑼，刨，刮，銼，拋光，電鍍，絲印，燙印，噴油等。盡管塑料的加工方法有很多，但其中最主

4、要的仍是注塑，擠出，吹塑，搪制為主。其中注塑成型約占60%。 不同的加工成型工藝 注塑成型 擠出成型 吹塑成型 搪制成型 熱壓制成型 傳遞成型 真空成型 繞注成型 壓延成型 層積成型 吸塑成型 浸積成型,塑料成型方法，特點及應用,壓制成型 將塑料粉及增強，耐磨，耐熱等填料置于金屬模中，用加壓加熱方法制得一定形狀的塑料制品。一般用于熱固性塑料的成型，也適于熱塑性塑料的成型。 注射成型 將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機料筒內加熱，使其軟化后用推杆或旋轉螺杆施加壓力，使料筒內的膠料叢噴咀注射到模具中。適于形狀繁雜批量大的塑件，成本低，速度快。用于聚乙烯，ABS，聚跣胺，聚丙烯，聚苯乙烯等熱塑性材料。

5、擠出成型 將塑膠料連續的加入浸入料筒，受熱軟化后用旋轉螺杆叢模口擠出。加工管材，棒材，片材。 澆注成型 將液態樹脂到入模具中，置于一定溫度的烘箱中固化。用于楓醛，環氧等熱固性塑料，可制大型繁雜件。 吹塑成型 先將已制成的片材，管材加熱軟化或直接把擠壓，注射的熔融狀態的管材置于模具內，吹入空氣使塑料處于高于彈性變形溫度而低于其流動溫度，吹出的空心制品。用于聚乙烯，軟聚碌乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等熱塑性塑料，可制瓶子等。 真空成型 將塑料片加熱到軟化，借真空作用使其貼在模具上，冷卻得制件。用于聚碳酸酯，聚楓，聚碌乙烯，ABS等熱塑性塑料。可制薄壁的杯，盤罩，殼，盒等敞口制品。,&塑膠材料應用性能參數

6、2-1塑膠材料的物理性能,比重 塑料的比重是在一定溫度條件下，試樣密度與水密度的比值。 吸水性 規定尺寸的樣品浸入一定溫度的水中，經24小時所吸收的水分，吸水后尺寸及形狀會受到影響。 透氣性 一定厚度的塑料薄膜在一個大氣壓下，一平方米面積在24小時的透氣量。 透濕性 水蒸氣對塑料薄膜的透過情況。 透明度 透光度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比。霧度或渾濁度 在入射光反向上的散光對所有透射光之比。 霧度通常是瓣透明的但對射入光有漫射的性質。,2-2塑膠材料的力學性能,拉伸強度 在規定的試驗溫度，濕度，和拉伸速度下對樣品施加拉伸力，測定其破壞是的最大載荷。 壓縮強度 在樣品上施加壓縮力，

7、至破裂(脆性)或屈服. 彎曲強度 樣品放在兩支點上，施加集中載荷，使樣品變形或破裂時的強度。 沖擊強度 樣品受沖擊破斷時單位面積上所消耗的焦耳。 摩擦系數 摩擦力與正壓力之比值。 磨耗 塑料在摩擦過程中尺寸改變的機械性破壞過程(磨損，磨蝕),塑膠材料的力學性能,硬度 塑料抵抗其它硬物壓入的性能。(洛氏，肖氏)。 疲勞 在一靜態破壞而有小量交變循環下使塑料破壞。 蠕變 在固定的溫度，濕度條件下，塑料在固定的外力持續作用下，隨時間變化會表現出蠕變特征，其隨加載荷而增加，隨減載荷而減少，而變形亦逐漸恢復。(拉伸蠕變，壓縮蠕變，彎曲蠕變等) 持久強度 塑料長時間經受靜載荷的能力由高而低的時間函數,2-

8、3塑膠材料的使用性能,線脹系數 溫度升高1度，每1mm的塑料伸長的mm數。一般為鋼材的十倍。 比熱 1克塑料升高溫度1度所需的熱量單位。 導熱系數 一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位，為鋼材的1%. 耐熱性 溫度與變形之間的關系。 玻璃化溫度 塑料由熔融可流動溫度降至固態時的溫度，具很大的脆性。 脆化溫度 當對一定低溫下的塑料施加壓力時，在很小的變形下就會破壞。,塑膠材料的使用性能,熔融指數 熱塑性塑料在一定溫度和壓力下，熔體在10分鐘通過測試孔所流出的塑料重量。 耐燃燒性 由燃燒速率(燃燒時間內樣品的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前后重量之差)來表示。 耐電壓 迅速將電壓升到規定值，一定

9、時間內樣品不被擊穿。 耐老化性 塑料在使用，儲存，加工過程中由于受到光，熱，氧氣，生物，應力等外來因素的作用，引起化學結構破壞而使原有優良性能有所下降的現象。 耐化學性 塑料在化學介質中是否受到腐蝕。(重量，體積，強度，色澤等) 成型收縮率 塑料在模具中成型，冷卻后脫模的成型品的收縮現象。,&塑料的性能與應用,通用塑料 作為一般性材料使用，產量大，價格低，性能一般，生產商多。可加入穩定劑，玻纖等材料將通用塑料改性，加強應用性能，但還遠不及工程塑料的性能優良。 工程塑料 具優異的綜合性能：機械，電性能，耐熱性能，耐化學性能，尺寸穩定性能，加工性能高，并可在較寬的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性

10、能，并在承受機械應力和較為苛刻的化學，物理環境中長期使用。產量少，價格較貴，生產廠家少。 PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYL,AS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力膠 AS是丙烯晴(A)，苯乙烯(S)的共聚物，耐氣候性中等，不受高濕度環境影響，能耐，一般性油脂，去污劑和輕度酒精，耐疲勞性較差，不易因能應力而開裂，料質透明度頗高,流動性好于ABS。 合適的塑料產品：托盤類，杯，餐具，牙刷，冰箱內格，旋鈕，燈飾配件，飾物，儀表鏡，包裝盒，文具 其它： ,收縮率0.2-0.7% ,合適的壁厚1.5-3mm,3-1通用塑料,3-1通用塑料,ABS 丙烯晴

11、-丁二烯-苯乙烯共聚體 ABS 丙烯晴(耐化學腐蝕性，表面硬度)丁二烯(堅韌)苯乙烯(良好加工性，染色性好耐氣候性差，易氧化)具良好的綜合性能，高沖擊韌性和良好的機械性能，優良的耐熱耐油性能和化學穩定性，尺寸穩定，易機械加工，表面可電鍍，電性能良好。 合適的塑料產品：作一般結構或耐磨受力傳動零件和耐腐蝕設備。齒輪，泵葉輪，軸承，把手，管道，電機外殼，電子零件，鐘表殼，水箱外殼，冷藏庫和冰箱內殼，文具，玩具 其它：本色(白色) ,收縮率0.4-0.7% ,合適的壁厚1.8-3mm,溢邊值0.04mm,3-1通用塑料,PSGP 改性聚苯乙烯 204 透明度達88-92%，折光率1.59-1.60，

12、適合作透光制品，染色性強，無毒無味，不致菌類生長，較高的沖擊強度,耐酸鹼性能好，不耐依據溶劑，電氣性能優良，易成型，吸濕少于0.02%可在高濕度保持強度和尺寸，但脆性大。 合適的塑料產品：裝飾品，照明指示牌，燈罩，文具，透明玩具，日用品，儀表鏡片，冷藏庫和冰箱內絕熱層(發泡后)。 其它：收縮率0.4-0.6% 合適的薄厚1.5-3mm。,3-1通用塑料,PSHI 高沖擊聚苯乙烯 成分中含橡膠后抗沖擊強度大大提高，制品上可設計扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺絲，在85度下長時間使用，老化加速壽命減少。 合適的塑料產品：各類家電外殼，文具，玩具，電子零件，電子儀表殼，冷藏庫和冰箱內殼，電話機。 其它：

13、收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚2-3mm。溢邊值0.03mm,3-1通用塑料,PP 聚丙烯 百折膠 類似白色蠟狀，比聚乙烯更透明更輕，注塑時流動性好，吸水性低于0.02%，耐化學有機溶劑，除濃硝酸濃硫酸外在很多介質中很穩定，抗沖擊強度高，來回屈服力非常高，高頻電性能不好，易成型收縮率大，耐溫度性強，低溫呈脆性，耐磨性不高。 合適的塑料產品：一般結構件，耐腐蝕件，受熱的電氣絕緣零件。各類家庭用品，文具，玩具，化學容器，醫療用品。 其它：收縮率1.0-3.5% 加入30%玻纖可改善至0.7%左右 合適的薄厚1.5-2.5mm。溢邊值0.03mm,3-1通用塑料,PE 聚乙烯 最輕的塑料之一，半

14、透明白色狀，結晶性材料，屈服能力高但不易回復，優良的介電性能，透水率低耐水性好，化學穩定性高，使用溫度可達80-100度摩擦性能和耐寒性好，但機械強度不高，質軟，成型收縮大，表面不易粘貼，印刷。 合適的塑料產品：一般電纜的包皮，耐腐蝕件，表面涂層。 HDPE:膠袋，日用品水桶，電線，玩具，建材。 LDPE:膠袋，膠花，玩具，高頻電線。 其它：收縮率1.5-4.0% 合適的薄厚1.0-2.5mm。溢邊值0.02mm,3-1通用塑料,PMMA 聚甲基丙烯酸酯 亞加力 有機玻璃 有極好的透光性，在光的加速老化240小時后仍可透過92%的太陽光，室外十年仍有89%，紫外線達78.5% 。機械強度較高，

15、有一定的耐寒性，耐腐蝕，絕緣性能良好，尺寸穩定，易于成型，質較脆，易熔于有機溶劑，表面硬度不夠，易擦毛。 合適的塑料產品：有一定強度要求的透明結構件。 儀表鏡片，光學制品，電氣，醫療器材，透明模型， 裝飾品，太陽鏡片，廣告牌。 其它：收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚1.5-4mm。溢邊值0.03mm,3-1通用塑料,PVC 軟質聚碌乙烯 質柔軟耐摩擦，撓曲，彈性良好，吸水性低，易加工成型，有良好的耐寒性和電氣性能，化學穩定性強，耐焰自息，消聲減震能制各種鮮艷而透明的制品，硬質PVC機械強度較高。但使用溫度低(-15-+55度)。 合適的塑料產品：通常制成管，棒，薄板，絕緣包皮，表面軟性包皮。

16、 家庭用品，文具，包裝材料，運動器材，水管等。 其它：收縮率 硬質1-1.5% 軟質2-2.3% 合適的薄厚2-3.5mm。本色：灰色,3-2工程塑料,PC 聚碳酸酯 具有突出的沖擊韌性和抗蠕變性能，有很高的耐熱性，耐寒性也很好，脆化溫度達-100度，抗彎強度與尼龍相當，并有較高的延伸率和彈性模量，但疲勞強度小于尼龍66。吸水性較低，收縮率小，尺寸穩定性好，成型的零件可達很精密的公差，并在很寬的變化范圍內保持尺寸的穩定性。耐磨性與尼龍相當，并有一定的抗腐蝕能力，但成型條件要求高。可在較高干溫度.高載荷下條件下長期應用，但不可在濕溫下使用。 合適的塑料產品：各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，心軸

17、，滑輪，傳送鏈，螺母，墊圈，泵葉輪，燈罩，容器，外殼，蓋板，高溫電氣制品，風筒殼，火牛殼，電機殼，工具箱，奶瓶，照相機零件，安全帽，食品盤，醫療器材，CD等 其它：收縮率 0.5-0.7% 合適的薄厚2-3.5mm。溢邊值0.06mm PC加入玻緘可改善其收縮率，機械強度，耐溫性，在100度左右長期 使用鋼性會增加，制品可用退火改善內應力。,3-2工程塑料,PA 尼龍 PA的機械性能中如抗拉抗壓強度隨溫度和吸濕量而改變，所以水相對是PA的增塑劑，加入玻纖后，其抗拉抗壓強度可提高2倍左右，耐溫能力也相應提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在無潤滑下不停操作，如想得到特別的潤滑效果，可在PA中加

18、入硫化物。 合適的塑料產品：各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，螺旋槳，傳動皮帶 其它： 收縮率 1-2% 需注意成型后吸濕的尺寸變化。 吸水率 100% 相對吸濕飽和時能吸8% 合適壁厚：2-3.5mm PA66 疲勞強度和鋼性較高，耐熱性較好，摩擦系數低，耐磨性好，但吸濕性大，尺寸穩定性不夠。 應用：中等載荷，使用溫度100-120度無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件。,3-2工程塑料,PA 尼龍 PA6 疲勞強度鋼性，耐熱性低于尼龍66，但彈性好，有較好的消振，降噪能力。白色 應用：輕載荷，中等溫度(80-100)無潤滑或少潤滑情況 PA610 強度.剛性耐熱性低于尼龍66，但吸濕

19、性小，耐磨性好。土黃色 應用：同尼龍6，宜作要求比較精密的齒輪，工作條件濕度變化大的零件。 PA1001 強度，剛性耐熱性低于尼龍66，吸濕性低于尼龍610，成型工藝好，耐磨性好。 應用：輕載荷，溫度不高，濕度變化較大，的條件下無潤滑或少潤滑的情況下工作的零件 MCPA 強度，耐疲勞性，耐熱性，剛性均優于PA6及PA66，吸濕性低于PA6及PA66，耐磨性好，能直接在模型中聚合成型，宜澆鑄大型零件。應用：高載荷，高使用溫度(低于120)無潤滑或少潤滑的情況下。乳白色,3-2工程塑料,POM 聚甲醛 塑鋼 抗拉強度，沖擊韌性.剛性.疲勞強度，抗蠕變性能很高，尺寸穩定性好，吸水性小，摩擦系數小，具

20、優良的耐摩擦磨損性能，在高溫和水中仍有很大的剛性，耐化學腐蝕，性能同于PA，但價格較低，耐反復扭曲，有突出的回彈能力。成型比尼龍困難，加熱易分解。 合適的塑件產品：可替代大部分的有色金屬，用于各種齒輪，渦輪，齒條，凸輪，軸承，泵葉輪，汽車，儀表，機床等 其它：收縮率 2-3.5% 48小時內還會收縮1%。 合適壁厚：1.5-2.5mm 乳白色溢邊值0.04mm,3-2工程塑料,PSU 聚楓 其機械性能，耐熱，耐氧化，耐介電性能，熱穩定性優于PC，但其加工性，對斷口很敏感，耐氣候性，耐光及紫外線及有機溶劑的性能欠佳，與PC同樣不能在沸水中長期使用。用F-4填充后可作摩擦零件。表面可電鍍。 應用：

21、高溫下工作的耐磨受力傳動零件，齒輪，微波爐的內配件，相機殼，醫療器械，汽車零件，投影機。 其它：收縮率 0.5-0.7% 各向相同 合適壁厚：2.5-4.0mm 透明琥珀色,3-2工程塑料,PBT 對苯二甲酸乙丁二酸酯 具優良的抗沖擊性能，摩擦系數低而耐磨，磨損僅為POM的1/4尺寸穩定性好，吸濕性小，冷卻時間短，耐一般溶劑，會水解。 應用：要求潤滑性及耐腐蝕的一些部件。齒輪，軸承，螺旋槳，泵殼等 其它：收縮率 1.7-2.3% 48小時后仍有0.05%的收縮 合適壁厚：1.5-4mm,3-2工程塑料,NORYL 硬而韌，強度較PA,POM,PC為高，蠕變比三種小，機械強度隨溫度上升僅輕微下降

22、，可在-95-+110度的環境下工作，吸水性小，在沸水中仍保持尺寸穩定，絕緣性好，耐化學腐蝕，但堆紫外線敏感。 應用：高頻電子零件，絕緣材料，醫療用具，高溫食具，齒輪，塑膠螺釘，影印機殼及零件。 其它：收縮率 0.5-0.7% 合適壁厚：2-3.5mm,3-2工程塑料,氟塑料PVF 為含氟塑料的總稱， 聚四氟乙烯PTFE F-4 塑料王 有優異的耐高低溫性能，能在-195-+200度范圍內連續工作200小時以上。耐化學腐蝕為所有塑料中最好，與強酸，強鹼，強氧化劑均不發生反應，摩擦系數很低，僅0.04，是極好的自潤滑材料。缺點是機械性能較差，剛性差，有冷流動性，熱導率低，熱膨脹大，耐磨性不高（可

23、加入填充劑適當改善）需采取預壓燒結的方法，成型加工費用高。 應用：要求耐化學腐蝕的容器或密封件。 填充聚四氟乙烯PTFE 用玻璃纖維粉末.二硫化鉬.石墨.氧化鎬.硫化鎢.青銅粉.鉛粉等填充的聚四氟乙烯，在承載能力.剛性等方面都有一定的提高， 應用：高溫或腐蝕性介質中工作的摩擦零件如活塞環等。,3-2工程塑料,氟塑料PVF 聚三氟碌乙烯PCTFE F-3 耐熱性，電性能和化學穩定性僅次于F-4，機械強度，抗蠕變性，硬度都強于F-4 應用：耐腐蝕的設備與零件，可作金屬的防腐涂層。 聚全氟乙丙烯 FEP F-46 力學.電性能.和化學穩定性基本同于F-4，沖擊韌性極高，能在-85-+205度范圍長期

24、工作。 應用同F-4，可注射成型。,&塑料材料的選用4-1選擇工程塑料時應考慮的應用條件,機械 受應力的形式和大小，負荷的形式和時間，抗疲勞要求，允許的變形，超負荷和意外受力情況，抗沖擊要求等。 熱 正常的工作溫度，最高和最低的工作溫度。 環境 接觸溶劑和各種蒸汽的情況，與酸鹼等化學反應，吸水情況，受紫外線和環境氧化影響，受砂，雨水侵蝕，受霉菌，微生物影響等情況。 毒性 阻燃性，色粉，添加劑或分解過程中的毒性。 外觀 透明度，表面光度，色澤的一致和持久性。,4-1選擇工程塑料時應考慮的應用條件,尺寸 允許誤差和尺寸穩定，重量因素。 生產 加工工藝的選擇，裝配方法，修剪和二次加工，質量控制和監督

25、。 經濟 材料成本，模具成本，加工機械成本，輔助設備成本，操作成本，機械維修成本等 法規 安全規定(阻燃，食品，醫藥) 工業規定(汽車工業，電子工業等),4-2塑料的選用,一般結構零件 要求：強度和耐熱性無特殊要求，一般用來代替鋼材或其它材料，批量大，需較高的生產率。成本低，有時對外觀有一定的要求。 應用：電子零件，電器(機)外殼，文具，日用品，玩具，儀表，緊固件。 材料：低壓聚乙烯(HDPE)，聚碌乙烯(PYC)，改性聚苯乙烯(20A，204)，ABS，聚丙烯(PP)。 透明結構件 要求：同上，另具良好的透明度。 應用：燈罩，儀表鏡片，玩具，光學鏡片。 材料：亞加力(有機玻璃PMMA)，改性聚苯乙烯(204,