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1、塑料的性能及應(yīng)用工程塑料(Engineering plastics是二十世紀(jì)50年代以后，隨著電子電器、汽車、航天、通訊及國防工業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在以泛用塑料為基礎(chǔ)之下，崛起的新類型的高分子材料。工程塑料一般而言是指【在較寬的溫度范圍和較長期的使用時間，能夠保持優(yōu)良性能，并能承受機械應(yīng)力做為結(jié)構(gòu)材料使用的一種塑料】。因此，工程塑料不僅可以代替金屬作為結(jié)構(gòu)性的材料，隨著高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工程塑料的發(fā)展將成為未來不可缺少的高分子材料。工程塑料的分類工程塑料的分類如同其它的高分子材料一樣，有很多種方法，例如耐熱特性、化學(xué)組成、結(jié)晶特性、應(yīng)用領(lǐng)域或是特殊用途；但是最常用的是以耐熱性作為分類，簡單敘

2、述如下:l 依耐熱性分類，一般以長期使用溫度(以美國UL相對溫度指數(shù)(RTI表示:n RTI在100150以上，稱為泛用工程塑料。n RTI在150以上稱為高性能工程塑料或稱超級工程塑料。另外也有人以熱變形溫度(HDT來分類。l 依化學(xué)組成分類，工程塑料可以分類為n 聚酰胺類(俗稱尼龍:為目前使用數(shù)量最多、種類最多的工程塑料材料。常用的尼龍材料有尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍11、尼龍12、尼龍6T、尼龍9T、尼龍610等超過二十幾種尼龍。n 聚酯類:聚碳酸酯(PC、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT、聚對苯二甲酸乙二酯(PET、液晶聚合物(LCP、聚苯酯(PHB、聚芳酯(PAR。n 聚醚類:聚甲醛

3、(POM、聚苯醚(PPO、聚苯硫醚(PPS、聚醚醚酮(PEEK等。n 芳香族雜環(huán)聚合物:聚酰亞胺(PI、聚醚亞胺(PEI、聚苯駢咪唑(PBI等。n 含氟聚合物:聚四氟乙烯(PTFE、聚三氟氯乙烯(PCTFE、聚偏氟乙烯(PVDF、聚氟乙烯(PVF等。l 就聚合物的型態(tài)，工程塑料可分為半結(jié)晶性(semi-crystalline和非結(jié)晶或稱無定型(Amorphous兩大類。n 半結(jié)晶型:聚酰胺(PA, Nylon、聚甲醛(POM、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT、聚對苯二甲酸乙二酯(PET、聚苯酯(PAR、聚醚醚酮(PEEK、氟樹脂、對稱性聚苯乙烯(sPS等n 非晶性:聚碳酸酯(PC、聚苯醚(PPO、聚

4、砜類(PSU、聚芳酯(PAR最后以下面三角形的圖說明，泛用塑料、泛用工程塑料與高性能工程塑料的分類。泛用工程塑料個論PA- (Polyamide聚酰胺尼龍(Nylon尼龍是最早發(fā)展而且是數(shù)量最多的工程塑料材料，常常有人會問為什么要稱為尼龍呢? 最早是追溯到1931年美國杜邦公司卡洛斯發(fā)現(xiàn)尼龍材料，在當(dāng)時為一創(chuàng)世紀(jì)的發(fā)明，尼龍即為其商品名。正確的說法，尼龍類塑料是表示塑料分子式內(nèi)具有酰胺基(amide group NH CO 。尼龍的種類非常多，大致上分為三大類；內(nèi)酰胺開環(huán)聚合、二元胺和二元酸聚縮合反應(yīng)、與對苯二甲酸聚縮合反應(yīng)而得。其中以尼龍66和尼龍6為最大量約占92%，尼龍11和尼龍12次之

5、約占6%，其余尼龍類約占2%。但是因為電子業(yè)耐熱溫度的要求越來越高，所以近年來高溫尼龍的用料量逐年持續(xù)增加。所謂高溫尼龍計有尼龍46、聚對苯芳香族尼龍(尼龍6T、尼龍9T、MXD尼龍等在本章節(jié)會敘述說明。以下先介紹最常使用的尼龍6和尼龍66，至于高溫尼龍歸類為高性能工程塑料，留待高性能工程塑料材料再行介紹:PA66 (Polyamide 6,6聚酰胺66為目前用料量最多的尼龍類材料。n 特性: Tg: 65，Tm:255。n 優(yōu)點:1. 耐磨耗，具自滑性。2. 耐酸堿、耐油污、耐腐蝕。3. 耐高溫(HDT= 2404. 韌性佳，耐低溫。5. 抗?jié)撟儯瑱C械強度高。6. 具自熄性(UL 94 V-

6、2。7. 電氣性質(zhì)，抗絕緣強度高。8. 氧氣透過率小。n 缺點:1. 吸水性高(吸水率為1.3%，機械強度與電氣性質(zhì)受吸濕影響。2. 易氧化，容易變黃。3. 耐酸性差。n 應(yīng)用:1. 民生用品:紡織、漁具齒輪2. 汽機車:水箱蓋、濾油網(wǎng)、引擎室內(nèi)連接器、輸油管、拉桿3. 電子電氣:連接器、卷線軸4. 工業(yè)用:齒輪、薄膜、電動工具、集線束帶PA6 (Polyamide 6,聚酰胺6n 特性: Tg: 50，Tm:220。黏度范圍在102104 poise,是屬于比較低的塑料，黏度對剪變速率的依存性較大，非牛頓流體的特性強。結(jié)晶度雖然不大，約為35%，但是結(jié)晶化速率非?？臁 優(yōu)點:與尼龍66相似

7、，但其耐熱度較差，沖擊強度較佳。因此較常使用于運動器材。尼龍66較常用于汽機車、電子/電氣產(chǎn)業(yè)。n 缺點:與尼龍66相似，吸水性較高(吸水率約為1.8%n 應(yīng)用:1. 民生用品:紡織、溜冰鞋、網(wǎng)球拍2. 汽機車:汽車后視鏡外殼。3. 電子電氣:連接器4. 工業(yè)用:齒輪、薄膜PC (Polycarbonate聚碳酸酯聚碳酸酯自60年代發(fā)展之后，利用其優(yōu)異的機械強度、高耐擊強度、耐熱性與尺寸安定性，首先應(yīng)用于電子電氣、機械和汽車產(chǎn)業(yè)。進(jìn)入70年代利用其高透明度、耐沖擊、質(zhì)輕、阻燃與尺寸安定性，因此適合做為采光板的使用。自1980年代美國GE和德國Bayer公司發(fā)展出光盤級PC，從而將PC應(yīng)用于CD

8、、VCD、DVD等用途，用料量大增，年增率達(dá)11%以上，成為泛用工程塑料內(nèi)成長最快速的原料。n 特性: Tg: 140，因為PC為非結(jié)晶性材料，黏度對剪變速率的依存性小，近似牛頓流體的特性，尤其是在低剪變速率范圍幾乎是牛頓流體；黏度與溫度的依存性大，在射出成型對于溫度敏感度高，對射出壓力的敏感度小。黏度因等級的分子量多寡而定，約為104105，屬于高黏度的塑料材料。n 優(yōu)點:1. 耐沖擊性高(一般級沖擊強度可達(dá)70kgcm/cm。2. 透明高(透光率可達(dá)89%，僅次于壓克力樹脂。3. 尺寸安定性佳。4. 可制程食品級原料，符合美國FDA標(biāo)準(zhǔn)。5. 具自熄性(符合UL 94 V-2。6. 在環(huán)境

9、溫度-170130的各個物性很安定。7. 機械強度高，抗?jié)撟冃愿摺 缺點:1. 聚吸濕性，加工干躁要求較高。加工熔融時很易因含水分造成成品內(nèi)部氣泡和銀線等缺陷。2. 不耐溶劑與油類。3. 容易產(chǎn)生殘留應(yīng)變。4. 受缺口效應(yīng)，產(chǎn)品設(shè)計非常重要。5. 耐摩擦與耐磨耗性差。n 應(yīng)用:1. 民生用品:光盤片、相機、奶瓶、儀器外殼、安全帽、安全鏡片。2. 汽機車:3. 電子電氣:繼電器、插座、4. 工業(yè)用:電動工具5. 建筑: 采光板、裝飾條POM (Polyoxymethylene，Polyacetal聚甲醛，聚縮醛杜邦公司于1956年推出” Derlin”聚甲醛樹脂，宣稱其能夠取代金屬，也從此開始

10、有【工程塑料】的名稱出現(xiàn)。聚甲醛分為單聚甲醛與共聚聚甲醛。共聚聚甲醛是單聚聚甲醛與環(huán)氧乙烯(ethylene oxide共聚合而成。亞洲地區(qū)是全球聚甲醛使用量成長最快速的地區(qū)。電子電氣與汽機車產(chǎn)業(yè)約占65%以上的市場。近年來聚甲醛為克服其韌性差與阻燃性不佳的問題，陸續(xù)開發(fā)出各種合膠的應(yīng)用。單聚聚甲醛與共聚聚甲醛的物性比較如下:1. 單聚較好熔點約高10、抗張強度、彎曲強度以及熱變形溫度。2. 共聚體較好伸長率、抗?jié)撟?、耐熱劣化、耐堿、成型加工的熱安定性、成型范圍等。n 特性: Tg= -50, Tm=165(共聚 175(單聚 ；一般POM在190230范圍內(nèi)有適當(dāng)?shù)酿ざ?103104 poi

11、se。POM的流動近似牛頓流體，押出式吹氣成型容易發(fā)生垂下(draw down問題，所以在押出成型的精度保持不易，因此以射出成型為主。n 優(yōu)點:1. 高結(jié)晶性。(結(jié)晶度:單聚POM7585%，共聚POM 7075%2. 耐磨耗、耐疲勞性佳。3. 耐藥品性佳。4. 機械強度好，尤其是剛性、抗?jié)撟兣c高彈性回復(fù)率。n 缺點:1. 比重高，居五大泛用工程塑料之冠。2. 結(jié)晶度高，相對的尺寸收縮率較大，精度較差。3. 韌性較差，必須以合膠方式改善。4. 易燃燒，不易制成阻燃級規(guī)格。5. 接著性與印刷性差。6. 材料加工范圍窄，如果加工條件不適，有臭味發(fā)生。n 應(yīng)用:1. 民生用品:拉煉、扣具。2. 汽機

12、車: 汽車門鎖、電動窗零件、3. 電子電氣: 事務(wù)機械的轉(zhuǎn)動件、結(jié)構(gòu)件。4. 工業(yè)用:齒輪、滑輪PPO (Poly Phenyl Oxide m-PPO,改質(zhì)聚苯醚聚苯醚是1915年開始研發(fā)，于1965年美國GE公司開始生產(chǎn)，機械性與耐熱性非常優(yōu)異，但是加工性不佳。后來GE公司添加聚苯稀改善其加工性，自此以Noryl的商品名暢銷于市場。聚苯醚屬于非結(jié)晶性塑料，具有優(yōu)異的綜合性能。全世界生產(chǎn)聚苯醚的公司并不多，主要是專利問題，形成寡占市場。n 特性: Tg=211，PPO為非結(jié)晶性的材料，黏度與PC相近約為104105，屬于高黏度的塑料材料；同樣的黏度與剪變速率、溫度的依存性比較大。n 優(yōu)點:1

13、. 比重為五大泛用塑料中最輕的(約為1.06。2. 電氣絕緣性佳。3. 尺寸安定性佳。4. 耐水性與耐蒸煮性佳。5. 機械強度好，尤其是拉伸強度與抗?jié)撟冃苑浅Ｍ怀觥?. 低溫耐沖擊強度。7. 無毒、具自熄性(UL 94 V-2以上。8. 吸水率低，約為0.07%(為PC的一半，一般而言不需特殊 干燥。n 缺點:1. 加工性較差，通常需以合膠的型態(tài)生產(chǎn)。2. 價格較貴。3. 抗化學(xué)性較差。n 應(yīng)用:1. 民生用品:照相機零件。2. 汽機車: 汽車輪圈蓋、汽車儀表板3. 電子電氣: 電視機偏向顎、事務(wù)機械外殼、連接器、開關(guān)4. 工業(yè)用:馬達(dá)蓋、水量計PBT (Poly Butylene Terep

14、hthalate聚對苯二甲酸丁二酯PBT是1970年美國Celanese公司(目前已更名為Ticona，是五大泛用工程塑料最晚開發(fā)出來的。但是因為加工性優(yōu)異，所以在電子產(chǎn)業(yè)與汽車產(chǎn)業(yè)使用量持續(xù)增加中。PBT與PET同樣都是熱塑性聚酯工程塑料，由于PBT的結(jié)晶性較快、流動性較好、加工溫度較低、除濕干躁較容易，因此用于工程塑料的數(shù)量比起PET多。n 特性: Tg= 40，Tm=220。PBT的黏度范圍約為102104，對于剪變速率的依存性不高，因此屬于加工的塑料。PBT的結(jié)晶速率比尼龍與PET快，與POM接近。n 優(yōu)點:1. 吸水性低，機械強度與尺寸安定性佳。2. 耐摩擦與耐磨耗性佳。3. 耐候性

15、佳。4. 耐藥品性佳，耐酸堿及油劑。5. 結(jié)晶性與流動性佳，適合于小零件快速成型。6. 添加強化材，機械性與耐熱性改善效果非常優(yōu)異。7. 氣密性佳。n 缺點:1. 因結(jié)晶性快，易造成成品翹曲，不適用于生產(chǎn)大尺寸成品。2. 不耐熱水、強堿。3. 韌性較差，常需要添加其它材料改善韌性。4. 為聚酯類材料，加工時需注意除濕干躁。5. 材料阻燃性差，須添加阻燃劑，因此易有熱滯留裂解問題。n 應(yīng)用:1. 民生用品: 牙刷毛、彈性纖維、日光燈套管、省電燈泡外殼2. 汽機車: 汽車分電盤、把手、保險絲盒、電動窗。3. 電子電氣: 光纖套管、連接器、散熱風(fēng)扇、開關(guān)、卷線軸4. 工業(yè)用:熱熔膠槍最后我們將五大工

16、程塑料的特性做下表的比較，以供各位讀者在選用五大工程塑料時的參考。PBTPETPCm-PPOPA6PA66POM輕量化×成型性成品收縮率×吸水性×耐熱水性×耐沖擊強度尺寸安定性耐溶劑性×耐候性×耐燃性×電氣性耐磨耗性符號說明: :優(yōu)異 :良 :普通 ×:差高性能工程塑料個論高性能工程塑料的種類非常多，因此，我們將對于目前工業(yè)界最常用的如LCP、PPS、高溫尼龍、PCT、sPS詳細(xì)介紹。另外對于不常用的塑料如PI、PEEK、PSU、PEI、PTFE等，為使各位讀者也能夠了解這些特別的工程塑料材料，也會簡單的說明它們的

17、特性與應(yīng)用。LCP (Liquid Crystal Polymer液晶聚合物何謂液晶聚合物，由于其分子彼此之間具有相互之間的作用力存在，雖然在熔融狀態(tài)下，仍然具有秩序的配列與具有光學(xué)折射現(xiàn)象，具有液晶的行為。LCP依其熱變形溫度分為三大類，基本上我們分類為:I型LCP= 熱變形溫度300以上II型LCP(A= 熱變形溫度240300II型LCP(B= 熱變形溫度200240III型LCP= 熱變形溫度200以下液晶聚合物加工的型態(tài)與我們所熟悉的聚合物并不相同，下圖是表示液晶聚合物與半結(jié)晶塑料加工過程型態(tài)不同之處。液晶聚合物在加工溫度時，由于其流動性非常好，流變行為趨向于牛頓流體的流變行為。另外

18、，其流動的行為具有非常特殊的方向性，如下圖所示。因此在加工與產(chǎn)品設(shè)計上與其它工程塑料有很大的不同。液晶聚合物有兩大類:一為熱向液晶(Thermotropic LCP凡高分子因加熱(溫度而能生成為液晶狀態(tài)者，為目前用于塑料射出成型最常用的。另一種為液向液晶(Lyotropic LCP凡高分子在某些特殊的有機溶液下，在一特定濃度范圍內(nèi)產(chǎn)生液晶狀態(tài)者。熱向液晶型的芳香族聚酯液晶聚合物，由于熔融壓出或射出成型展現(xiàn)出分子排列成為單方向性，因此縱使不加玻璃纖維等強化材，成品亦能展現(xiàn)出非常優(yōu)異的機械強度，因此可稱為自我強化型聚合物(self reinforced polymers。由于液晶聚合物指的是塑料的

19、分子內(nèi)含有的結(jié)構(gòu)，所以每一家液晶聚合物制造廠商其官能基(R，R與剛直分子結(jié)構(gòu)(AB不近相同所以加工性與耐熱性并不相同。以下的化 ßAmoco (XydarÒ、Sumitomo (EkonolÒ、Gammont(GlanlarÒ、Du Pont(ZeniteÒßTicona (VectraÒßAmoco (XydarÒ、Sumitomo (EkonolÒ、Gammont (GlanlarÒ、Du Pont(ZeniteÒßTicona (VectraÒ、Ue

20、no Fiber (UenoÒn 優(yōu)點:1. 耐熱溫度高，熱變形溫度最高可達(dá)275350。2. 熱穩(wěn)定性高，空氣中最高分解溫度為560，連續(xù)使用溫度高達(dá) 240，間斷使用溫度可達(dá)316。3. 耐輻射佳。4. 阻燃性佳，UL 94 V-0(LOI耗氧指數(shù) 3050%5. 耐腐蝕，可耐90%酸與50%堿6. 不易引起應(yīng)力龜裂。7. 低的線膨脹系數(shù)(0.30.8 10-5 /Kn 缺點:1. 因為液晶聚合物的方向性問題，雖然它的流動方向強度非常強但是在橫方向的強度非常弱。2. 價格非常貴，目前售價約為臺幣400元左右。3. 抗化學(xué)性較差。n 應(yīng)用:1. 民生用品:照相機零件。2. 汽機車:

21、 汽車輪圈蓋、汽車儀表板3. 電子電氣: 電視機偏向顎、事務(wù)機械外殼、連接器、開關(guān)4. 工業(yè)用:馬達(dá)蓋、水量計PPS(PolyPhenyleneSulfide聚硫化苯1968年由美國菲利浦石油以Ryton商標(biāo)于市場推廣，于1973年正式工業(yè)化生產(chǎn)。(第一代線性PPS 。1988年日本吳羽化學(xué)(寶理公司開發(fā)出第二代線性PPS(Fortron。PPS又稱為金屬樹酯，在敲打時會發(fā)出類似金屬的聲音。結(jié)晶性高，因為在分子結(jié)構(gòu)中為苯基與硫的結(jié)合，所以成暗茶色。n 特性: Tg=90，Tm=290，雖然是熱塑性材料，但是在高溫的氧氣存在時會有部分發(fā)生架橋作用而形成交連的三元結(jié)構(gòu)。屬于低黏度的材料，黏度對剪變

22、速率的依存性大，約為102104poise,在射出成型時在高簡變速率下，容易發(fā)生模屑，而在模具內(nèi)發(fā)生氣泡。 n 優(yōu)點:1. 結(jié)晶度高。2. 高機械強度，尤其是剛性的表現(xiàn)。3. 抗化學(xué)性非常好，耐腐蝕性佳。4. 耐藥性性非常優(yōu)異。5. 具阻燃性。6. 尺寸安定性佳。n 缺點:1. 結(jié)晶速率較慢，因此在加工成型常在成品的邊緣有毛邊發(fā)生2. 分子結(jié)構(gòu)主要為苯，因此需要高模溫(約140方能使產(chǎn)品的表面與物理性質(zhì)達(dá)到最好的要求。3. 伸長率較小，約為1.0%，因此韌性不佳較脆。n 應(yīng)用:高精密齒輪、汽車零件、家電用品、醫(yī)療器材PA46 (Polyamide 46 尼龍46尼龍46為杜邦公司卡洛斯首先發(fā)明

23、，但因發(fā)明時的分子量較低無法商商業(yè)化，因此到1984年荷蘭DSM公司改善制程及固相聚合的方式將分子量提高并商業(yè)化，尼龍46是目前高溫尼龍中唯一不是以芳香族改善的，因此其流動性、結(jié)晶速率、低模溫與高韌性是其它芳香族尼龍所不及的，但是吸水率卻是高溫尼龍中最高的，連帶影響其使用。n 特性: Tg=80，Tm=295。分子結(jié)構(gòu)非常對稱，因此氫鍵的數(shù)量較多，使的材料的耐熱性非常好，單位分子中加工性優(yōu)異，在285時就有結(jié)晶的產(chǎn)生。另外因為分子結(jié)構(gòu)為脂肪族結(jié)構(gòu)，所以不需高模溫。 n 優(yōu)點:1. 分子結(jié)構(gòu)非常具對偁性，單位酰胺基(amide的密度高，氫鍵濃度高，因此機械強度與耐熱性高。2. 因為較高的氨基化合

24、物/亞甲基比率，融熔溫度為 295 °C熔點高(295具高耐熱性，不加纖維HDT=180，添加30%玻璃纖維HDT=290。3. 結(jié)晶速度快，結(jié)晶度高(可達(dá)80% ，低毛邊。4. 耐油性與耐化學(xué)性優(yōu)于PA66；耐化學(xué)藥品、油類及耐水解，耐腐蝕與抗氧化性佳，使用安全。5. PA46的熱含量小于PA66，成型周期比PA66短20%。6. 良好的耐磨耗性質(zhì)及耐磨擦特性。7. 在100環(huán)境下使用，非常低的蠕變。8. 在高溫時具有良好的抗疲勞特性，良好的長期耐熱性質(zhì) (5000小時的連續(xù)使用溫度為170 。9. 流動性非常好適合薄壁產(chǎn)品(0.2-0.3mm ，耐燃厚度0.35mm V-0。n

25、缺點:1. 吸水率大，常造成成品的尺寸變化、電氣性質(zhì)下降。在電子產(chǎn)業(yè)需高溫焊錫時發(fā)生水泡問題。2. 加工范圍較窄，常會因滯留問題，造成材料裂解。n 應(yīng)用:1. 民生用品:紡織。2. 汽機車: 汽車零件引擎室零件3. 電子電氣: 連接器、開關(guān)、繼電器、卷線軸4. 工業(yè)用: 齒輪、軸承PA6T (Polyamide 6T尼龍6T尼龍6T是日本三井石油化學(xué)獨自發(fā)展，因為其耐熱度非常高，吸水率較尼龍66低，三井公司積極的想導(dǎo)入市場。但是因為純PA6T的熔點在370，而一般尼龍(聚酰胺的分解溫度在350附近，所以加工溫度將設(shè)定于320左右，因此純的PA6T必需與其它尼龍共聚后，將加工溫度降到320，方能

26、應(yīng)用于工業(yè)上射出成形使用。以下說明各家工程塑料廠商對于PA6T改質(zhì)的商品名與合膠類型。- 三井化學(xué)Mitsui (Arlenâ : PA6T/PA66 (C type、PA6T/PA6I (Atype- Amoco (Amodelâ: PA6T/PA6I/PA66- Du Pont (Zytelâ HTN: PA6T/PA66, PA6T/M-5Tn 特性: Tg= 85，Tm=310， n 優(yōu)點:1. 熔點310，熱變形溫度290，玻璃轉(zhuǎn)移溫度 85。2. 耐化學(xué)性。3. 低吸水率(0.9%為尼龍66的一半，尺寸安定性較穩(wěn)定。4. 室溫時剛性強。n 缺點:1.

27、由于其加工性不佳，常加入尼龍66等材料改質(zhì)，致使其加工范圍變得比較窄。常會因耐燃劑熱裂解造成生成HBr而造成模具與螺桿的腐蝕。2. 韌性較差，伸長率低，回收料添加物性下降。3. 需高模溫(130 ，流動較差。4. 融合線的強度較差。n 應(yīng)用:電子/電氣: 連接器、卷線軸、開關(guān)PA9T (Polyamide 9T尼龍9T尼龍9T是日本Kuraray獨自發(fā)展，商品名Genestar。n 特性: Tg= 125，Tm=308。 n 優(yōu)點:1. 低吸水率(0.17%比PA6T更低。2. 結(jié)晶速率快，結(jié)晶度高。3. 耐折動性比起其它尼龍高(PV值可達(dá)850 kgf/cm3.cm/sec。4. 尺寸安定性

28、較佳5. 電氣性質(zhì)(體積阻抗、絕緣破壞強度較其它高溫尼龍佳。n 缺點:1. 韌性較差。2. 長期耐熱性較差。n 應(yīng)用:對于電子/電器產(chǎn)業(yè)用量最大，尤其以須過SMT(表面黏著技術(shù)的連接器最適合。另外汽車軸承、齒輪也正積極推廣之中。其它常見的工程塑料材料，說明如下:PCT(PolyCyclohexene Dimethylene Terephalate聚對苯二甲酸1,4環(huán)己烷二甲酯PCT為美國Eastman Kodak公司于70年代初即工業(yè)化，起初做為地毯與薄膜。80年代中期美國GE公司開發(fā)PCT用于SMT的用途， Kodak 亦開發(fā)相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。n 特性:Tg=75，T=290。n 優(yōu)點:1. 低毛

29、邊2. 低吸濕性3. 高耐熱溫度n 缺點:1.具吸水性n 應(yīng)用:連接器、醫(yī)療器材(注射器、針筒、光學(xué)器材PTFE (Polytetrafluoroethylene聚四氟乙烯所謂氟樹脂，指的是高分子結(jié)構(gòu)中有氟的存在，氟系樹脂較有名的材料有PTFE、PVDF、PCTFE、PVF等。PTFE為氟系樹脂中最有名的，之所以有名是杜邦公司將這個材料廣泛用于不沾鍋(鐵氟龍。n 特性:T=327，在400以上開始分解，連續(xù)使用溫度為260，低溫特性(-268物性也很好。熔融黏度10111012，熔化時的黏度極高，流動不易。一般是燒結(jié)加工。n 優(yōu)點:1. 耐熱性優(yōu)異。2. 耐藥品極為優(yōu)異。3. 分子結(jié)構(gòu)為無極性

30、，是絕緣材料中的電容損失最小的，高周波特性佳。4. 不沾性。5. 磨擦系數(shù)小，轉(zhuǎn)動特性優(yōu)異。6. 電氣絕緣性。n 缺點:1. 成形加工性差，需特殊加工。2. 與其它材料的親和性差。3. 機械強度不高。4. 比重非常高(2.12.25. 結(jié)晶收縮率大，尺寸變化大。n 應(yīng)用:用途: 電子/電器涂裝，汽車配件、醫(yī)療器材、半導(dǎo)體容器、計算機配線、耐熱墊片、軸承、封止材。PEEK (Polyetheretherketone聚醚醚酮 PEEK是英國ICI公司于1977年開發(fā)成功，于1980年上市，為芳香醚酮(PAKE的一種。n 特性: Tg=143，Tm=334，黏度在103104，加工成形范圍為3504

31、00。 n 優(yōu)點:1. 高耐熱(2403002. 耐蒸氣優(yōu)異，在200260熱水中可以連續(xù)使用3. 耐藥品優(yōu)異，除了濃硫酸外幾乎不被腐蝕。4. 機械強度高，又以耐疲勞性高。5. 耐磨耗性優(yōu)異，比POM好。6. 耐沖擊強度高。7. 耐輻射線、高頻阻抗。n 缺點:1. 在高溫環(huán)境下，剛性較差。2. 成形溫度高(400以上，需高模溫。n 應(yīng)用:用途: 特殊電線包覆、光纖包覆、化學(xué)用閥、電子/電器，汽車引擎活塞外群、離合器零件、醫(yī)療器材、機械PPTA芳香族聚酰胺(Aromatic Amide, Aramid Fiber 芳香族聚酰胺又稱為全芳香族聚酰胺，從美國杜邦公司生產(chǎn)商品名為Kevlarâ

32、;(克維拉纖維而聲名大噪。因為這種原料所制成的纖維強度非常高可作為防彈背心與填充材使用。n 特性: 本纖維不易熔融或助燃，但于427時開始碳化，冷卻到-196時，仍無脆化或裂解之現(xiàn)象。 n 優(yōu)點:1. 最高比抗張強度，抗張比強度為E玻璃纖維的2.5倍，鋼材的5倍。2. 高彈性模數(shù)。3. 抗化學(xué)性好。4. 耐濕度，濕度對于物理性質(zhì)的影響性小。5. 熱安定性佳，在185下測試，仍保持很好的機械強度。6. 尺寸安定性佳，熱膨脹系數(shù)為-2×10-6 /。7. 用于復(fù)合材料時，其阻尼(damping較玻璃纖維或碳纖維低。n 缺點:1. 對于紫外線較易受影響，不能直接暴露于陽光下。n 應(yīng)用:汽車

33、: 橡膠補強材、煞車皮、汽車車體、石棉替代物、輪胎強化材電子電器: 電纜航天工業(yè): 飛機機身、機翼蒙皮、行李架塑料工業(yè): 復(fù)合料料的強化材一般工業(yè): 繩索、動力輸送帶、腐蝕材料的高壓軟管軍事工業(yè):防彈背心、防彈頭盔。PI聚酰亞胺(Polyimide聚酰亞胺起源于1950年代中期太空時代的開始，主要是針對耐高溫的基材需求而研發(fā)。分為熱可塑型PI和全芳香族PI。由于其雜環(huán)和苯環(huán)的構(gòu)造讓PI在航天與太空的用途用料量日漸增加。目前因為一些特殊高溫及高濕度的要求，有取代環(huán)氧樹脂成為高性能基板的材質(zhì)。n 特性: 為目前熱塑性材料中耐熱性最高的，在空氣中400仍不分解。n 優(yōu)點:1. 高強度2. 高韌性3.

34、 低熱膨脹系數(shù)4. 低導(dǎo)電系數(shù)5. 高耐熱溫度(360n 缺點:1. 價格非常昂貴。2. 不易加工。n 應(yīng)用:汽車: 傳動同步器、配電盤、點煙器電子電器: 開關(guān)、微波爐零件、復(fù)印機軸承航天工業(yè):引擎的隔音板、雷達(dá)整流板、噴射引擎噴口護(hù)翼。軍事工業(yè):飛彈外殼、天線罩、點火器外殼。PEI (Polyetherimide聚醚酰亞胺PEI乃是附加醚鍵于PI中使PI具有卓越的流動性和加工性。n 特性: Tg=217，熱變形溫度200。黏度在103104，為易加工的材料，在低剪變速率范圍是牛頓流體的行為。n 優(yōu)點:1. 機械強度優(yōu)異2. 發(fā)煙量低，具阻燃性3. 電氣性質(zhì)優(yōu)異，使用溫度范圍廣。4. 耐藥品性

35、佳(對脂肪族碳化氫、酸、稀堿抗性好5. 耐候性佳。6. 高溫的物性良好。7. 硬度高且強韌。8. 低熱膨脹系數(shù)、尺寸安定性佳。9. 具耐熱水、耐候性及耐放射性，物性幾乎沒有變化。n 缺點:1. 具吸水性，須于加工前干燥。2. 須高溫加工。n 應(yīng)用: 汽車連接器、汽車電氣零件、汽車熱交換器零件、整發(fā)器零件、微波爐零件、斷路器、醫(yī)療器材零件、印刷電路板、通信面板轉(zhuǎn)子。PTT (Poly Trimethylene Terephthalate對苯二甲酸丙二酯 PTT是Shell公司開發(fā)成功，商品名為Corterraâ。n 特性: Tg=4575，熔點: 235。與PBT與PET為同一系列產(chǎn)品

36、。n 優(yōu)點:1. 結(jié)晶速度較PET快、加工性好2. 耐溫比PBT高3. 彈性回復(fù)性4. 耐UV5. 低靜電6. 低吸水率。n 缺點:新開發(fā)之產(chǎn)品，須積極推展。n 應(yīng)用:人造纖維、薄膜、汽車與電子電器產(chǎn)品PEN (Polyethylene naphthalate聚萘二甲酸二乙酯n 特性: Tg=118，Tm=265，結(jié)構(gòu)物性與PET接近。(萘為兩個苯環(huán)n 優(yōu)點:1. 機械強度、耐熱性比PET佳2. 結(jié)晶性低(透明3. 耐旋光性4. 空氣阻隔性非常優(yōu)異5. 耐輻射性n 缺點:n 應(yīng)用:透明電膜、酒類飲料瓶、電容器膜、原子爐內(nèi)膜sPS (syndiotatic PS對稱排PSPS在茂金屬為觸媒將結(jié)構(gòu)

37、由同排改變成對稱排。n 特性: Tg=100，Tm=270。n 優(yōu)點:1. 流動性佳2. 低吸水性3. 抗?jié)撟冃?. 低介電常數(shù)(2.63.15. 高剛性n 缺點:1. 易生毛邊2. 結(jié)晶速度慢，成型時間長3. 耐溫性較差4. 韌性較差，易脆n 應(yīng)用: 電子零件、汽車零件、絕緣薄膜磁帶。UHMW-PE (Ultra High Molecular Weight - PE超高黏度聚乙烯超高分子量聚乙烯是利用特殊的加工過程將聚乙烯的分子量提高到100萬以上(一般聚乙烯的分子量為530萬。因為分子量非常高，一般的成形機無法加工。n 特性: Tg=-27，Tm=130150。n 優(yōu)點:1. 耐磨耗性非常

38、優(yōu)異、摩擦系數(shù)小(0.130.242. 耐沖擊強度大。3. 吸水性低、可用于食品。4. 抗噪音5. 低介電常數(shù)(2.32.5n 缺點:1. 黏度非常高2. 伸長率較一般聚乙烯低。3. 剛性較差4. 耐溫性較差n 應(yīng)用:農(nóng)業(yè)、土木用途、儲存塔的內(nèi)襯、運動器材與場地、雪橇、保齡球球道、食品用途。TPX (Transparent Polymer X，Polymethylpentene透明聚合物，聚甲基戊烯TPX為一高透明度的、高耐熱的材料。n 特性: Tg=2030，Tm=240。黏度對剪變速率的依存度高，成形加工性佳。n 優(yōu)點:1. 透明度非常高(透明度90%以上低于PMMA，高于PC。2. 耐熱

39、性佳。3. 耐藥品佳，為透明塑料中最佳的。4. 電氣絕緣性優(yōu)異，介電常數(shù)最小(2.1為透明塑料原料中最低的。5. 非常低的密度(0.836. 耐食用油，對微波的透過率佳。n 缺點:1. 易受紫外線照射而裂化。2. 剛性較差n 應(yīng)用:以電子電器、醫(yī)療器材與食品用品為主。PAI (Poly Amide Imide 聚酰胺亞胺開發(fā)PAI的目的是改善PI的加工性，基本上PAI是PI與聚芳酰胺的交互共聚物。n 優(yōu)點:1. 耐熱性與機械特性的平衡性好2. Tg溫度為280290、長期使用溫度的機械特性維持率高3. 抗?jié)撟冃允撬泄こ趟芰现凶罡叩?。n 應(yīng)用: 插座、連接器、開關(guān)、微波爐零件、復(fù)印機&

40、電熱器零件、烘干機&吹風(fēng)機軸承零件、汽車排氣零件、齒輪PSU, PSF (Polysulfone聚砜，聚嗍砜所謂聚砜樹脂是指分子內(nèi)有SO2鍵的聚合物，有芳香族系和烯烴系兩大類。由上述化學(xué)式因為結(jié)合電子具有很強的共振狀態(tài)，所以兼具耐熱性、耐氧化性、耐水、耐水蒸氣的芳香族非結(jié)晶性材料。n 特性: Tg=190，比重1.24，淡棕色透明(透光率8090%。第二次轉(zhuǎn)移溫度在-110，在-110150溫度范圍內(nèi)可保持一樣的物性。流動特性與PC相似，黏度對溫度的依存性高。n 優(yōu)點:1. 對射線和射線安定。2. 透明性良好，著色、填充容易，可以金屬電鍍3. 連續(xù)使用溫度(RTI1504. 耐水蒸氣5

41、. 具阻燃性6. 耐藥品型優(yōu)異，無毒n 缺點:1. 黏度高。2. 具吸水性n 應(yīng)用:電子電器:連接器、電容器薄膜、微波爐零件汽車:汽車保險絲、電池鄉(xiāng)鐘表零件、復(fù)印機零件醫(yī)療器材、假牙、呼吸器、內(nèi)視鏡零件、噴霧器、加濕器。PES (Polyethylene sulfone聚醚砜n 特性:琥珀色非晶型材料n 優(yōu)點:1. 耐潛變性佳2. 透光(88%3. 耐酸堿、耐熱性、組燃性4. 高溫下彈性率高5. 耐熱水分解n 缺點:1. 具吸水性需以150干燥。2. 戶外耐候差。3. 在缺口時耐沖擊強度差。n 應(yīng)用: 絕緣器材、PCB、軸承、電容器薄膜、消毒器材、 人工呼吸器、汽車燈罩與齒輪箱外殼COC (C

42、yclic Olefins Copolymer環(huán)烯烴聚合物n 特性: Tg>200，熱變形溫度>170。n 優(yōu)點:1. 高透明性(>92%2. 低介電常數(shù)(2.353. 低熔出(low extractable4. 高耐熱溫度(熱劣解溫度400以上5. 低滲水性(<0.01%n 缺點:n 應(yīng)用:光學(xué)/光電:CD、DVD、塑料光纖、眼鏡、燈罩電子零件:PCB、薄膜、電容器、連接器生醫(yī)醫(yī)療:試管、樣品瓶、注射器工程塑料的選用物性考慮當(dāng)一個使用者要開始選用塑料材料時，第一個接觸的是塑料原料制造商提供的物性表，那物性表上最常見的會有那些項目或是測試標(biāo)準(zhǔn)與單位是什么呢? 大部分國內(nèi)

43、所使用的物性表是依據(jù)ASTM(美國材料檢驗學(xué)會American Society for Testing Material的標(biāo)準(zhǔn)，而另外在歐美會使用ISO(國際科學(xué)組織International Science Organization、IEC(國際電氣技術(shù)委員會 International Electrotechnical Commission 、DIN(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Deutsche Industrie-Norm等標(biāo)準(zhǔn)。大致上物性表會將測試項目區(qū)分為下列四大項目:機械性質(zhì): 物 性美規(guī)歐規(guī)拉伸降伏強度Tensile Strength (at yield, BreakASTM D638Kg/cm

44、2ISO 527N/m2伸長率Elongation at breakASTM D638%ISO 527%彎曲強度Flexural StrengthASTM D790Kg/cm2彎曲模數(shù)Flexural ModulusASTM D790Kg/cm2IZOD沖擊強度(1/8“缺口IZOD Impact(Notched 1/8”ASTM D256(kgcm/cm沖擊強度(缺口Impact(NotchedISO 180/1AKJ/m2Charpy沖擊強度Charpy Impact(NotchedISO 179KJ/m2Rockwell 硬度Rockwell HardnessASTM D785(R-Sc

45、ale熱性質(zhì):物 性美規(guī)歐規(guī)熱變形溫度(HDTHeat Deflection TemperatureASTM D648ISO 75/AVicat 軟化溫度Vicat Softening TemperatureISO 306/B50球壓溫度Ball Pressure TemperatureIEC 60695-10-2線性膨脹系數(shù)Coeff. Of Linear Thermal ExpansionASTM D69610-5 cm/cmDIN 53572K-1×10-4融熔體積率Melt Volume Rate(MVRISO 1183ml/10min.熱融熔指數(shù)Melting Flow I

46、ndex(MFIASTM D1238g/10min.耗氧指數(shù)(OIOxygen IndexISO 4589%電氣性質(zhì):物 性美規(guī)歐規(guī)體積固有阻抗Specific Volume ResisivityASTM D257cmIEC 60093cm表面固有阻抗Specific Surface ResisivityIEC 60093絕緣破壞強度Dielectric StrengthASTM D149KV/mmIEC 60243-1KV/mm介電常數(shù)(誘電率Dielectric ConstantASTM D150-IEC 60250-p 介電因子(誘電因子Dissipation ConstantASTM

47、D150-IEC 60250-p 耐電弧性Arc ResistanceASTM D495Sec.一般物性:物 性美規(guī)歐規(guī)密度DensityISO 1183Kg/m3比重Specific GravityASTM D792-吸水率Moisture AbsorptionASTM D570%模收縮率Mold ShrinkageASTM D955%DSM%玻纖含量Glass Fiber ContentAsh Content%耐燃要求(UL測試幾乎所有電子/電氣產(chǎn)業(yè)的使用者，常常必須了解UL的規(guī)范，那何謂UL呢?話說1893年在美國芝加哥舉辦的哥倫比亞展覽會上，由于電器使用超過負(fù)荷而引起火災(zāi)，損失慘重。因

48、此美國保險公司為了減少及避免人身傷害以及生命與財產(chǎn)損失，于1894年集資建立一個實驗室保險商實驗室(Underwrite Laboratories Inc.簡稱UL。UL主要是對于電氣產(chǎn)品及其部品進(jìn)行使用前的檢驗、測試、評估，我們在市場上最?？吹経L的標(biāo)章有下列三個符號:列名標(biāo)志 分類定級標(biāo)志 零件認(rèn)可標(biāo)志1. 列名標(biāo)志(Listing Service:當(dāng)產(chǎn)品獲得UL列名標(biāo)志，則表示該產(chǎn)品的代表性樣品已通過UL的測試和評估，符合UL的安全標(biāo)準(zhǔn)。2. 分類等級服務(wù)(Classification Service: 當(dāng)產(chǎn)品要達(dá)到一定性能而接受評估，包括特定的危險(如可燃性、特定條件下(如在危險場所的

49、用途的性能。3. 零件認(rèn)可標(biāo)志(Component Recognition Service:對最終產(chǎn)品中的組成部分(包括組成原料的評估，當(dāng)最終產(chǎn)品中大量使用已獲認(rèn)可的零組件，就可以讓UL集中評估最終產(chǎn)品的性能。通過UL認(rèn)證的各家工程塑料廠商的產(chǎn)品，其產(chǎn)品、廠牌以及各項測定數(shù)據(jù)，全部登錄于每年出版的黃皮書(即所謂的UL Yellow Book，工程塑料乃歸類于QMFZ2類別之中。生產(chǎn)廠家通過UL認(rèn)定的產(chǎn)品及測定項目值會列于一張12.5cm×7.5cm的黃色卡片上，即我們常說的黃卡(yellow card，下圖是我們從UL黃卡中所列出的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源UL網(wǎng)站。目前UL的規(guī)范超過800個，

50、其中對于工程塑料的測試有:UL 94 燃燒性測試(有垂直與水平燃燒測試，分為V-0、V-1、V-2 以及HB等級UL 746A 高分子材料短期性能測試，計有:CTI、HWI、HAI、HVTR、D495等項目。UL 746B 高分子材料長期性能測試，為RTI值。UL 746C 電氣設(shè)備中所使用的高分子材料的評估。下表是在UL資料中有關(guān)的縮寫與代表意義UL94UL 746BUL 746A工程塑料的發(fā)展趨勢綠色/無鉛制程-環(huán)境要求(八大重金屬、非鹵素耐燃劑工業(yè)界正在推廣所謂的無鉛制程，也稱為”綠色(Green”，電子產(chǎn)品正積極執(zhí)行；時間回溯到1990年代美國開始進(jìn)行制定，日本因為市場的沖擊也積極的制

51、定。歐洲共同體(EC預(yù)計在2006年的元月份開始執(zhí)行，因此對于半導(dǎo)體封裝必須改變。在制定綠色制程，有兩個重要的課題，對于產(chǎn)品及回收組件與零組件是否確切達(dá)到要求。(一首先鉛(Pb必須由封裝材、主機板與錫球移除，對于芯片組的焊錫材質(zhì)也需要吻合無鉛要求。(二對于組成部分的原料與材質(zhì)其阻燃劑需排除 PBB和PBDE以及它們的衍生物。至于對于鹵素阻燃劑的協(xié)同劑三氧化二銻(Sb2O3并未特別要求。禁止物質(zhì)部份表列重金屬Limit鉛(Lead Pb 90mg/kg 汞(MercuryHg 60mg/kg鎘(Cadmium Cd 75mg/kg六價鈷(Hexavalent ChromiumCr+6 60mg/

52、kg銻(Antimony Sb 60mg/kg砷(Arsenic As 25mg/kg鋇(Barium Ba 1000mg/kg硒(Selenium Se 500mg/kg破壞環(huán)境的化學(xué)品多溴聯(lián)苯(poly brominated bisphenyls PBB多溴二苯醚(poly brominated diphenyl ethers PBDE多氯三聯(lián)苯(poly chlorinate Triphenyl PCT以上物質(zhì)最大的容許量尚未完全了解。目前有市場上以日本Sony公司的要求最嚴(yán)苛。它對于塑料原料的要求為:不可含以下物質(zhì):鎘和鎘化物、PBB類和PBDE、氯化石爉、多氯聯(lián)苯(PCB類、多氯化萘

53、類、有機錫化物(三丁基錫或三苯基錫類、石棉、含氮化合物。針對重金屬的檢測，國內(nèi)通常委托SGS(臺灣檢驗科技股份有限公司檢測，檢測的項目有:jEN 71 part 3:1994重金屬(見上表kEN1122:2001鎘含量(強制分離那么如果執(zhí)行綠色制成對于塑料的要求為何? 最大的問題有兩個:1. 原先電子產(chǎn)業(yè)的封裝回焊的錫膏是63Sn-Pb(熔點183，為了 吻合綠色制程，必須將鉛剔除。目前所發(fā)展的Sn-Ag(熔點221、Sn-Ag-Cu(熔點216、Sn-Ag-Bi(熔點216必須以250260的制程溫度，因此塑料材料必須選用熱變形溫度超過270以上的材質(zhì)，方能生產(chǎn)使用。2. 由于目前電子產(chǎn)品常要求必須以阻燃級的塑料材料生產(chǎn)，而市場上 用量最大、阻燃效果最好、成本最低的是鹵素阻燃劑(以溴系與氯系為主，但是綠色制程要求不含鹵素阻燃級，對于塑料材料的選用造成瓶頸。奈米復(fù)合材料奈米(nanometer, nm是一種長度單位，指的是10-9m。因為在奈米尺寸之下，因為材料的體積變小、總表面積非常大，使的材料的特性發(fā)生了非常大的變化。奈米塑料復(fù)合材是復(fù)合材料中分散相尺寸中有一維尺寸是在100nm以下。自從日本豐田公司開發(fā)出尼龍6/黏土(clay奈米復(fù)合材料，全世界的工程塑料廠家無不積極投入研發(fā)，以下是整理出一些目前奈米塑料材料研發(fā)的方向。產(chǎn)