塑料基礎(chǔ)知識(shí)

1、塑料基礎(chǔ)知識(shí) 陳合良塑料定義塑料是上世紀(jì)才發(fā)展起來的一種新型材料，塑料是上世紀(jì)才發(fā)展起來的一種新型材料，目前世界上的產(chǎn)量已經(jīng)超過鋼鐵成為人類使用目前世界上的產(chǎn)量已經(jīng)超過鋼鐵成為人類使用的四大材料材料之一。的四大材料材料之一。通常所說的塑料是高分子材料的一種，也通常所說的塑料是高分子材料的一種，也可以叫聚合物塑料的品種很多，性能各具特可以叫聚合物塑料的品種很多，性能各具特色，適應(yīng)范圍廣泛，發(fā)展迅速，直到今天，世色，適應(yīng)范圍廣泛，發(fā)展迅速，直到今天，世界上的新型材料還不斷的涌現(xiàn)。界上的新型材料還不斷的涌現(xiàn)。汽車塑料化浪潮汽車塑料化浪潮90年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家每輛汽車上塑料的平均用量為年代初，發(fā)達(dá)國(guó)家每

2、輛汽車上塑料的平均用量為100-130kg，1992年已增加到年已增加到269kg，到，到2001年將增加到年將增加到337kg，占車重的，占車重的227。據(jù)杜邦公司預(yù)測(cè)，自目前至。據(jù)杜邦公司預(yù)測(cè)，自目前至2009年，北美汽車和輕型卡車行業(yè)塑料總需求量將增加年，北美汽車和輕型卡車行業(yè)塑料總需求量將增加25。2000年，北美塑料用量約年，北美塑料用量約40億磅，到億磅，到2009年，僅年，僅汽車工業(yè)領(lǐng)域的塑料需求量就將達(dá)汽車工業(yè)領(lǐng)域的塑料需求量就將達(dá)51億磅。億磅。在世界各大汽車制造公司中，最熱衷于塑料的是戴姆在世界各大汽車制造公司中，最熱衷于塑料的是戴姆勒勒克萊斯勒汽車公司。他們正在開發(fā)一項(xiàng)與

3、傳統(tǒng)方法完克萊斯勒汽車公司。他們正在開發(fā)一項(xiàng)與傳統(tǒng)方法完全不同的汽車生產(chǎn)工藝，一項(xiàng)花費(fèi)浩大，風(fēng)險(xiǎn)也相當(dāng)大的全不同的汽車生產(chǎn)工藝，一項(xiàng)花費(fèi)浩大，風(fēng)險(xiǎn)也相當(dāng)大的試驗(yàn)，但是一旦成功，那么它將對(duì)整個(gè)汽車工業(yè)的加工方試驗(yàn)，但是一旦成功，那么它將對(duì)整個(gè)汽車工業(yè)的加工方式產(chǎn)生革命性的影響。式產(chǎn)生革命性的影響。塑料主要分類方法塑料主要分類方法: :按受熱行為分按受熱行為分熱塑性材料熱塑性材料:成型后受熱可以再次塑化熱固性材料熱固性材料:已經(jīng)化學(xué)交聯(lián),受熱后無法塑化按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分結(jié)晶型聚合物結(jié)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熱可塑性彈性熱可塑性彈性:TPE、TPR、TEEE、TPU塑料主要改性方法塑料主要改性方法: :填充：填充：通過加入無機(jī)礦物（有機(jī)）粉末，改善塑料材料的剛性、硬度、耐熱性等 主要的填充物為：碳酸鈣、滑石粉、云母粉、木屑等增強(qiáng)：增強(qiáng)：通過在加入玻璃纖維、碳纖維等纖維狀物質(zhì)，可以明顯改善材料的剛性、 強(qiáng)度、硬度、耐熱性，但很多材料會(huì)導(dǎo)致表面不良和韌性明顯降低。增韌：增韌：有較多的材料韌性不夠、太脆，可以通過加入韌性較好的材料或者超細(xì)無機(jī)材料，增加材料韌

5、性和低溫使用性能。阻燃：阻燃：在較多的場(chǎng)合，要求材料有阻燃性，比較常用的場(chǎng)合是電子電器，汽車行業(yè)也有阻燃要求，但一般較低。阻燃可以通過加入阻燃劑實(shí)現(xiàn)，阻燃方式可以分為鹵素阻燃劑和無鹵阻燃劑。上海大眾的阻燃標(biāo)準(zhǔn)為TL1010 。合金：合金：合金的方法可以分為共混（物理）和共聚（化學(xué)），將2種或多種材料制備成一種材料，達(dá)到改善一種材料的性能或兼具兩種材料特性。塑料對(duì)人體的影響汽車駕駛室內(nèi)所涉及到的塑料（PE、PP、PS、ABS、PU）、皮革、人造革（PVC、PU）、紡織面料、泡沫、油漆、橡膠會(huì)放出下列有害物質(zhì)。 （1）甲醛，對(duì)人體健康影響主要表現(xiàn)在刺激眼睛和呼吸道，造成肺功能、肝功能、免疫功能異常

6、。甲醛被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC 1995)確定為可疑致癌物。（面料、人造板） （2）苯、甲苯和二甲苯，其中苯被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)確認(rèn)為有毒致癌物質(zhì)。 塑料對(duì)人體的影響（3）甲苯二異氰酸酯(TDI)是具有強(qiáng)烈刺激性氣體的有機(jī)化合物。對(duì)皮膚、眼睛和呼吸道有強(qiáng)烈刺激作用，長(zhǎng)期接觸或吸入高濃度的TDI蒸氣可引起支氣管炎、過敏性哮喘、肺炎、肺水腫、死亡。（汽車座椅泡沫墊、方向盤、儀表板、地毯） 河北滄州大化TDI工廠 4月份因TDI泄漏犧牲3人，多人受傷。這個(gè)工廠經(jīng)常有人犧牲。 塑料對(duì)人體的影響4.環(huán)境安全（4）鉛、鎘、鉻、汞、砷等是常見的有毒污染物，其可溶物對(duì)人體有明顯危害。皮膚長(zhǎng)期接觸鉻化合物可引

7、起接觸性皮炎或濕疹。過量的鉛、鎘、汞、砷對(duì)人體神經(jīng)、內(nèi)臟系統(tǒng)造成危害，特別是對(duì)兒童生長(zhǎng)發(fā)育和智力發(fā)育影響較大。因此，應(yīng)注意這些有毒污染物誤入口中。（顏料） 由此可見塑料選材的重要性，所以設(shè)計(jì)時(shí)要充分了解其特性，包括環(huán)保方面的要求 新購(gòu)車輛的前6個(gè)月，務(wù)必經(jīng)常開窗通風(fēng)，不要使用空調(diào)。PE：聚乙烯：聚乙烯結(jié)晶性聚合物結(jié)晶性聚合物PE可以分為HDPE（低壓）、LDPE（高壓）、LLDPE（線性低密度）。材料特點(diǎn)：PE材料極性很低，耐溶劑性能好，韌性較高，剛性和印度較低，耐熱性 能較差，使用溫度較低，耐低溫性能好。主要成型加工方式：注塑、擠出、吹塑等主要用途：一般塑料件、吹塑產(chǎn)品、管材等PP：聚丙烯：

8、聚丙烯結(jié)晶性聚結(jié)晶性聚合物合物PP可以分為均聚丙稀和共聚丙稀2個(gè)大類，性能的主要區(qū)別是均聚丙稀的剛性、耐熱性能、透明性等較好，共聚丙稀的韌性、加工性能較好。材料特點(diǎn)：PP材料極性很低，耐溶劑性能好，剛性比PE好，耐熱性能較好，但耐 候性能較差?？梢酝ㄟ^多種改性方法制備復(fù)合材料，改性后性能相差很大。主要成型加工方式：注塑、擠出、吹塑、流延、雙向拉伸等，容易成型主要用途：種類繁多，在汽車上面的應(yīng)用極為廣泛。透明透明PP：通過加入：通過加入晶型成核劑，或?qū)⑵浞肿渔湸驍?，改善透明性。晶型成核劑，或?qū)⑵浞肿渔湸驍?，改善透明性。PP的應(yīng)用 改性PP是車用塑料中用量最多、使用量增長(zhǎng)最快的品種，尤其是經(jīng)橡膠改

9、性的PP在汽車外用部件方面取得了突破性的進(jìn)展。用彈性體和PP共混改性，尤其是用EPDM(三元乙丙橡膠)機(jī)械共混，所形成的熱塑性彈性體其沖擊強(qiáng)度可提高7倍，且具有優(yōu)良的耐熱、耐低溫及耐老化性能，加工成型性好。PP的應(yīng)用 保險(xiǎn)杠是最具代表性的PP汽車零部件之一，PP具有價(jià)格低、設(shè)計(jì)自由度大、可注射成型等優(yōu)點(diǎn)。保險(xiǎn)杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP，它具有超高抗沖擊強(qiáng)度400Jm(常溫下)、50Jm(低溫下)。這是在普通增韌基礎(chǔ)上交聯(lián)改性，使共混物產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而大幅度提高沖擊強(qiáng)度，以滿足保險(xiǎn)杠耐沖擊、耐熱、耐老化、耐低溫及剛性、韌性好的要求。另外PP車用塑料最重要的用途是蓄電池外殼，其次還

10、可用于汽車氣囊、水箱面罩、儀表板、防撞板、導(dǎo)流板、護(hù)柵、儀表板、方向盤柱座、支柱裝飾件、倒后鏡、行李箱襯里等零部件。 ABS定義定義ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其結(jié)是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其結(jié)構(gòu)分為以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以堅(jiān)硬的構(gòu)分為以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以堅(jiān)硬的AS共聚物為主鏈的接枝共聚物兩大類。調(diào)節(jié)共聚物為主鏈的接枝共聚物兩大類。調(diào)節(jié)ABS樹脂中樹脂中橡膠的含量，可制得高沖擊型、中沖擊型、通用型和橡膠的含量，可制得高沖擊型、中沖擊型、通用型和特殊耐熱型等幾種。特殊耐熱型等幾種。丙烯晴賦予丙烯晴賦予ABS耐熱性，耐油性，剛性和耐化學(xué)性。耐熱性，耐油性

11、，剛性和耐化學(xué)性。丁二烯使丁二烯使ABS抗沖擊好，具有韌性，耐寒能電鍍?？箾_擊好，具有韌性，耐寒能電鍍。苯乙烯使苯乙烯使ABS保持良好的加工性，表面光澤及介電保持良好的加工性，表面光澤及介電性能。性能。 ABS特點(diǎn) ABS樹脂是非晶態(tài)、不透明、無毒、無味、淺黃色的熱塑樹脂是非晶態(tài)、不透明、無毒、無味、淺黃色的熱塑性樹脂。具有如下特征：性樹脂。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以上才開始出現(xiàn)以上才開始出現(xiàn)分解。其密度為分解。其密度為1.04-1.06g/cm,流動(dòng)性中等。流動(dòng)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。 力學(xué)性能和熱性能均好，硬度高，表面易鍍金屬。力學(xué)性能和熱性能均好，硬度高，表面易鍍金屬。 耐疲勞和抗應(yīng)力開裂、沖擊強(qiáng)度高。耐疲勞和抗應(yīng)力開裂、沖擊強(qiáng)度高。 耐酸堿等化學(xué)性腐蝕。耐酸堿等化學(xué)性腐蝕。 價(jià)格較低，加工成型、修飾容易。價(jià)格較低，加工成型、修飾容易。 丁二烯中的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解發(fā)生變化，丁二烯中的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解發(fā)生變化，所以耐候性差。耐熱性不夠理想，使用溫度在所以耐候性差。耐熱性不夠理想，使用溫度在-40100。ABS成型工藝成型工藝成型前用熱風(fēng)循環(huán)干燥溫度成型前用熱風(fēng)循環(huán)干燥溫度80-85時(shí)間時(shí)間2-4h料層料層厚度

13、厚度3-4cm注射溫度注射溫度180-230注射時(shí)間注射時(shí)間3-5h注注射壓力射壓力70-100Mpa保壓壓力保壓壓力60-70Mpa注射速度注射速度一般采用中低速注射模具溫度一般情況下：一般采用中低速注射模具溫度一般情況下：50-80對(duì)精密度要求較高的取對(duì)精密度要求較高的取50-60要求光澤及要求光澤及耐熱型的取耐熱型的取60-80制品后處理在制品后處理在70-80烘箱中烘箱中處理處理2-4h,緩慢冷卻至室溫注意事項(xiàng)收縮率在緩慢冷卻至室溫注意事項(xiàng)收縮率在0.3%-0.6%之間流動(dòng)性對(duì)注射壓力敏感些對(duì)于阻之間流動(dòng)性對(duì)注射壓力敏感些對(duì)于阻燃性的燃性的ABS，要做好防腐蝕工作，要做好防腐蝕工作 P

14、VC PVCPVC：聚氯乙?。壕勐纫蚁》蔷途酆衔锓蔷途酆衔颬VC的性能特點(diǎn)：易分解，必須加入穩(wěn)定劑。其他助劑：潤(rùn)滑劑、增塑劑等的性能特點(diǎn)：易分解，必須加入穩(wěn)定劑。其他助劑：潤(rùn)滑劑、增塑劑等軟軟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）、發(fā)泡苯乙烯（）、發(fā)泡苯乙烯（EPS）POMPOM：聚甲醛：聚甲醛結(jié)晶型聚合物結(jié)晶型聚合物POM材料有良好的耐熱性能、自潤(rùn)滑性能、很高的剛性和較好的韌性。其綜合性能較佳，但也有收縮率大、加工溫度較窄、易分解、有較大的刺激性氣味等缺陷。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，耐熱性、韌性、尺寸穩(wěn)定性非常好。但其表面硬度低，所以其耐磨擦性能差。普通品級(jí)材料的流動(dòng)性能差，難以成型薄壁制件。較高流動(dòng)性的材料價(jià)格較高。PC系列合金系列合金PC/ABS是應(yīng)用最為廣泛的塑料合金。 PC材料由于流動(dòng)性較差、容易應(yīng)力開裂，而ABS材料耐熱性差，耐候性差等缺點(diǎn)。對(duì)兩者進(jìn)行合金化改性，可以提高材料的綜合性能。如果以PC為主，合金產(chǎn)品一般維卡軟化點(diǎn)在110以上，材料流動(dòng)性比PC要好得多。如果以ABS為主，則產(chǎn)品的維卡軟化點(diǎn)可以達(dá)到100 以上，改善材料的耐熱性能。塑料材料的主要測(cè)試方法塑料材料的主要測(cè)試方

16、法對(duì)塑料進(jìn)行性能測(cè)試，評(píng)價(jià)塑料性能的優(yōu)劣，主要有以下一些方法：1.力學(xué)性能：拉伸（屈服）強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、硬度、沖擊 強(qiáng)度、蠕變和應(yīng)力松弛等2.熱 性 能：耐熱性、耐寒性、維卡軟化點(diǎn)、熱變形溫度（HDT）、熔點(diǎn)、最高連 續(xù)使用溫度、脆化溫度3.電 性 能：體積電阻率、耐電弧性能4.光學(xué)性能：透光率、霧度5.化學(xué)性能：耐化學(xué)品性、耐溶劑性能、耐環(huán)境應(yīng)力開裂6.耐自然老化性能：大氣自然老化、紫外光加速老化、氙燈加速老化、抗菌試驗(yàn)7.耐燃燒性能：燃燒速度8.固有特性：密度、收縮率、吸水性、熔融指數(shù)（MI）9.其他性能：油漆粘附力、耐滲透性等汽車用材料的一般要求汽車用材料的一般要求

17、 汽車上使用的材料越來越多，有報(bào)道稱：汽車中使用塑料的重量比達(dá)到22，也稱報(bào)道有全塑汽車設(shè)計(jì)成功。塑料因其比重小、節(jié)能、易成型、設(shè)計(jì)靈活、美觀和環(huán)保等有點(diǎn)，得到越來越多的應(yīng)用。汽車塑料的一般要求：汽車塑料的一般要求： 1.耐熱性：一般要求在90以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外飾件、光線直接照射的內(nèi)飾件有較高要求 3.沖擊韌性：保險(xiǎn)桿、緊固件、內(nèi)飾件等都有較高要求 4.材料剛性：除彈性材料外一般都有要求 5.燃燒性：汽車材料一般都有阻燃要求，但一般較低 6.低溫性：較多汽車材料有耐低溫要求 7.材料彈性：要求彈性體材料如撥鈕、門窗密封條、風(fēng)擋等 8.氣味性：塑料如

18、POM有較大的氣味 9.硬度：塑料的重要指標(biāo) 10.其他特性：涂裝性、光澤度、顏色、有害物質(zhì)含量等塑料材料的主要測(cè)試方法塑料材料的主要測(cè)試方法 汽車上使用的材料越來越多，有報(bào)道稱：汽車中使用塑料的重量比達(dá)到22，也稱報(bào)道有全塑汽車設(shè)計(jì)成功。塑料因其比重小、節(jié)能、易成型、設(shè)計(jì)靈活、美觀和環(huán)保等有點(diǎn)，得到越來越多的應(yīng)用。汽車塑料的一般要求：汽車塑料的一般要求： 1.耐熱性：一般要求在90以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外飾件、光線直接照射的內(nèi)飾件有較高要求 3.沖擊韌性：保險(xiǎn)桿、緊固件、內(nèi)飾件等都有較高要求 4.材料剛性：除彈性材料外一般都有要求 5.燃燒性：汽車材料

19、一般都有阻燃要求，但一般較低 6.低溫性：較多汽車材料有耐低溫要求 7.材料彈性：要求彈性體材料如撥鈕、門窗密封條、風(fēng)擋等 8.氣味性：塑料如POM有較大的氣味 9.硬度：塑料的重要指標(biāo) 10.其他特性：涂裝性、光澤度、顏色、有害物質(zhì)含量等常見塑料材料的常見塑料材料的縮寫縮寫/ /名稱名稱/ /俗稱俗稱材料縮寫材料縮寫材料名稱和俗稱材料名稱和俗稱材料縮寫材料縮寫材料名稱和俗稱材料名稱和俗稱HDPEHDPE高密度聚乙烯高密度聚乙烯/ /低壓聚乙烯低壓聚乙烯EPSEPS可發(fā)性苯乙烯可發(fā)性苯乙烯LDPELDPE低密度聚乙烯低密度聚乙烯/ /高壓聚乙烯高壓聚乙烯PBTPBT聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯聚對(duì)苯二

20、甲酸丁二醇酯LLDPELLDPE線性低密度聚乙烯線性低密度聚乙烯PETPET聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)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無規(guī)聚丙烯無規(guī)聚丙烯-冷熱水管料冷熱水管料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/ /尼龍尼龍AESAES丙稀腈丙稀腈- -乙丙橡膠乙丙橡膠- -苯乙烯三元共聚物苯乙烯三元共聚物TPETPE熱塑性彈性體熱塑性彈性體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熱塑性橡膠熱塑性橡膠SBSSBS苯乙烯苯乙烯- -丁二烯嵌斷共聚物丁二烯嵌斷共聚物/K/K樹脂樹脂TPUTPU熱塑性聚氨酯彈性體熱塑性聚氨酯彈性體ASAS丙稀腈丙稀腈- -苯乙烯共聚物（苯乙烯共聚物（SANSAN）EPDMEPDM