塑料原料選擇及強(qiáng)化基本知識(shí)

1、塑料原料選擇及強(qiáng)化基本知識(shí)一、 塑料材料之選擇設(shè)計(jì)制品之初即應(yīng)選擇所用塑料，但大都未將模具并入考慮。但可能的話，所選用的材料應(yīng)使模具之制造簡單才好。成形收縮率小者(PS、ABS、PC)的尺寸精度較易達(dá)成。而成形收縮率大者(PP、PE、POM)較難做到尺寸精度(模具的公差為成形品公差之1/6)。流動(dòng)時(shí)黏度比較大者(ABS等)，溶液較不易流入線隙中，但黏度小者(如PA、POM)即使間隙很小溶液亦易于進(jìn)入。成形時(shí)之溫度較低者(PS等)較易成形且成形周期亦快，但成形溫度高者(PC)則較慢。成形時(shí)不易變質(zhì)或分解者(PS、PE、PP等)，量產(chǎn)時(shí)不易引起質(zhì)量不穩(wěn)的不良品，但成形時(shí)易發(fā)生變質(zhì)或分解，若不嚴(yán)格要

2、求成形條件(模具可以精密控制成形條件)則無法量產(chǎn)。此在熱澆道之情形下問題尤其嚴(yán)重。二、 結(jié)晶性塑料與非結(jié)晶性塑料從分子的結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)晶性塑料-線狀高分子，依其化學(xué)構(gòu)造，有些分子的一部份，乃以有規(guī)則地集合，將其稱為結(jié)晶性塑料。不是所有的分子都變成此狀態(tài)，依據(jù)冷卻條件在重量比有4080%程度變成結(jié)晶之內(nèi)都是稱為Lamella 的分子鏈變曲、折迭，而未進(jìn)入產(chǎn)生單位結(jié)晶之結(jié)晶部分的分子鏈存在于Lamella 或球晶之間，產(chǎn)生非結(jié)晶部分。非結(jié)晶性塑料與結(jié)晶性塑料不同，分子無法有規(guī)則杝集合。這是由于形成高分子鏈之原子太大、架橋妨礙結(jié)晶。從容積變化的觀察結(jié)果，亦可將熱可塑性塑料分為兩大類一種是非結(jié)晶性塑料，

3、另一種是結(jié)晶性塑料。對(duì)于其容積與溫度間之變化，我們可由以下例子來做更進(jìn)一步的了解。例如：PS(非結(jié)晶性塑料之代表)從20加熱到200時(shí)約膨脹8.3%以密度而言，從0.97/g減少到1.012/g(潔晶性塑料之表)在同條件下有下列的變化：1. 20c容積:1.03/g2. 200c的容積:1.33/g3. 容積增加率:29%已溶融的非晶性聚合物，采用現(xiàn)在所使用的射出成形機(jī)，可使大幅度的壓縮。因條件而異，過剩的溶融體也可強(qiáng)制填充于模穴內(nèi)。在這種條件下做出的成形品，殘留著很大的內(nèi)應(yīng)力而固化。對(duì)成形品的性能有很大的影響。它會(huì)在脫模的瞬間被破壞，稍受到外力或因化學(xué)藥品的作用也很容易受破壞。結(jié)晶性塑料，因

4、加熱使結(jié)晶完全融解，溶融體成了非晶狀態(tài)，其動(dòng)作與非結(jié)晶性聚合物一樣。值得注意的是壓力變高時(shí)，從結(jié)晶質(zhì)到非結(jié)晶質(zhì)的轉(zhuǎn)移溫度也會(huì)提高。結(jié)晶性塑料成形時(shí)，在成形品的品上有一點(diǎn)很重要，即聚合物在非結(jié)晶狀態(tài)時(shí)必需要完成成形的動(dòng)作。這件事，特別是對(duì)保壓期間而言，保壓中的即是因流動(dòng)而引起的。結(jié)晶性塑的溶融體急速冷卻后，成形品的某些部份，其再結(jié)晶化的現(xiàn)象無法瞬間完成，而隨時(shí)繼續(xù)進(jìn)行。密度和結(jié)晶化程度之間有直接的關(guān)系。結(jié)晶化程度高，則密度提高。相反地，結(jié)晶化程度低，則密度降低。因急激的冷卻，而使再結(jié)晶化受到妨礙的部份，因溫度、時(shí)間因素的差異下，或多或少繼續(xù)進(jìn)行后結(jié)晶化。后結(jié)晶化繼續(xù)進(jìn)行，直到回復(fù)原本此部份的密度

5、為止。因此可以了解后結(jié)晶化與后放縮是相關(guān)連的。后結(jié)晶化和后收縮也是造成成形品彎曲變形和尺寸變化(成形品變小)的原因。模穴表面溫度高的話，成形收縮起初很大，熱處理時(shí)卻少有變化。因此，在很高模具表面溫度下做出的成形品，雖然在高溫下使用，但其尺寸安性卻很好。因此，決定潔晶性塑料的模穴尺寸時(shí)，必需要考慮后結(jié)晶、后收縮的關(guān)系，而重要的是，模穴表面溫度從成形開始就要正確地掌握。當(dāng)然要使模穴的表面溫度完全無溫度差是不可能的，但可使用有效的溫度控制系統(tǒng)，盡量減少溫度差。三、 強(qiáng)化塑料之填充材在塑料材料中填加一些強(qiáng)化材，可提高、耐熱性而且成形之收縮變少。強(qiáng)化材幾乎都是纖維。其中玻璃纖維(Glass Fiber)

6、最斗，其次為碳纖維(Carbon Fiber)、whisker等。1. 玻璃纖維:為一般纖維化玻璃稱為E玻璃，這些纖維的粗度為1013m。由纖維之制程產(chǎn)生的分子配向愈細(xì)愈強(qiáng)，具有超過鋼琴線的抗張力(E玻璃之抗張力為250kgf/2。為了使此相纏，介于塑料之中，有助于輔強(qiáng)，需要某種程度的纖維長度，但是在利用射出成形機(jī)的成形，因利用螺捍揉揣，長的纖維被切斷，一般長度為0.5mm。利用射出成形機(jī)之熱可塑性塑為PA、PC、POM、PSF、PPE、AS、PP等，玻璃纖維和其基本之塑料(MATRIX)的親和性不佳時(shí)， 因纖維脫離母料，失去補(bǔ)強(qiáng)效果。總之，是纖維和母料表面之黏接性的問題。玻璃纖維之充填率一般

7、為1030%，充填率20%時(shí)，抗拉強(qiáng)度變成約2倍，耐熱性也稍提高，耐沖擊性也常變佳，但是幾乎不伸長，將其稱為強(qiáng)化熱可塑性塑料。2. 碳纖維:炭纖維利用原料和制法的差異可得到寬廣的性質(zhì)，但是在塑料之強(qiáng)化材上使用強(qiáng)化構(gòu)造用的高強(qiáng)度品。和玻璃纖維相比，也在抗拉強(qiáng)度和彈性系數(shù)生上取勝。潛變也少，膨脹系數(shù)也小，導(dǎo)電性優(yōu)異，而且耐熱性高，唯一的缺點(diǎn)是價(jià)格很貴。因此，只用于部份的運(yùn)動(dòng)用品、機(jī)械零件。3. Whisker:為針狀的單結(jié)晶。種類也多，有太酸鉀等的陶瓷系列、石墨、各種金屬細(xì)線。都是受注目的復(fù)合塑料強(qiáng)化材。4. Aramid纖維:為芳香族尼龍纖維，因制性很優(yōu)異而受到注目，除了其他纖維所沒有的抗拉強(qiáng)度以外，還具有有機(jī)纖維斗耐熱性最優(yōu)異的特點(diǎn)。目前與熱硬化性塑料組合使用，但是也開始應(yīng)用于熱可塑性塑料，用此纖維強(qiáng)化的耐磨性