高分子材料介紹課件

THEINTRODUCTIONOFTHEPROPERTYOFPOLYMER第一部份:高分子材料簡介一.高分子發(fā)展史

天然高分子材料

天然橡膠,木材等

合成高分子材料

ABSPCPA66二.高分子分子結(jié)構(gòu)

高分子組成單元---單體

CHHCHH乙烯(單體)CHHCHHCHHCHHn高分子樹脂

分子結(jié)構(gòu)

分子結(jié)構(gòu)HDPELDPE線性高分子接枝高分子

長鏈大分子結(jié)構(gòu)

無定型

結(jié)晶性

三.材料分類材料

塑料(高分子)

熱固性

熱塑性工程通用無定型結(jié)晶性無定型結(jié)晶性PCMPPOPEIABSPPSPBTPETPOMPAPMMAPSPVCPEPP

工程塑膠特性

優(yōu)點缺點結(jié)晶性耐化學藥品性結(jié)晶收縮翹曲耐熱性吸水性流動性耐衝擊性非結(jié)晶性耐衝擊性耐化學藥品性大多數(shù)具透明性耐熱性尺寸安定流動性機械力學性質(zhì)常用朮語1.線性非晶態(tài)高聚物的溫度-形變曲線圖1.線性非晶態(tài)高聚物的溫度-形變曲線圖形變(1)(2)(1).線性非晶態(tài)高聚物的溫度-形變曲線圖形變(1)(2)(3)(4)(1)玻璃態(tài)(2)皮革態(tài)(3)高彈態(tài)(4)流動態(tài)(5)裂解狀態(tài)溫度

(5)TbTgTfTd四.機械力學性質(zhì)常用朮語三個相態(tài)與兩個過渡態(tài)(1)玻璃態(tài):變形小,類似于剛硬玻璃體(2)皮革態(tài):玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變區(qū)間(3)高彈態(tài):高聚物顯示柔軟而具有彈性的固體(4)流動態(tài):高彈態(tài)與粘流態(tài)之間的轉(zhuǎn)變區(qū)間(5)粘流態(tài):高聚物像粘性液體發(fā)生粘性流動四個特征溫度(1)Td(脆化溫度):原料由韌性轉(zhuǎn)化為脆性之溫度(2)Tg(玻璃化溫度):由玻璃態(tài)向高彈態(tài)之轉(zhuǎn)變溫度(3)Tf(流動溫度):原料由高粘態(tài)向粘流態(tài)之轉(zhuǎn)變溫度(4)Td(裂解溫度):原料開始裂解之溫度(2).圖型及朮語解釋第二部分:常用面板材料

一.常用面板材料HIPS耐特DOWPVCGEONABSGEBAYERPC/ABSGEBAYERPCGEDOWPMMAPLEXGLAS二.透明材料

穿透率PC88%PMMA92%ABS89%PS91%COC91%三.ABS工程塑膠ABS樹脂為丙烯睛.丁二烯.苯乙烯三元共聚物,具有優(yōu)異的綜合性能.

結(jié)構(gòu):

----A-A-B-B-B-S-S-S----A----代表丙烯睛剛性.硬度.耐油性.著色性.電鍍性

B----代表丁二烯韌性.耐低溫性

S----代表苯乙烯剛性.硬度.光澤性及良好的加工流動性ABS工程塑膠

綜合性能:力學性能:綜合性能較優(yōu),優(yōu)于HIPS,低于PC/ABSHDT:85-110OC(1.81MPa)

模收縮:0.5-0.8%

耐候性:較差,對紫外線較敏感電鍍性:電鍍性好,且具有專用電鍍級四.PC/ABS工程塑膠聚碳酸酯(PC)與ABS的合金材料具備PC耐衝擊性和優(yōu)良的耐候性及ABS的高流動性

GE與BAYER為世界上兩大供應(yīng)廠商非鹵素型耐燃劑之環(huán)保材料應(yīng)用範圍電腦外殼,電腦零件,汽車內(nèi)外部件,通訊器材

PC/ABS工程塑膠優(yōu)良的成形加工性優(yōu)於ABS：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性優(yōu)於PC：流動性、耐寒性、降低成本低溫(-350C)至室溫保有極佳之物性隨PC含量不同，可彈性調(diào)整不同耐熱性及耐衝擊性耐UV、螢光、長時間色澤保持性優(yōu)耐磨性環(huán)保性五.PC工程塑膠PC聚碳酸酯(非結(jié)晶聚酯)Polycarbonate

GE、DOW、BAYER、帝人、出光OOCOCCHCH33[]nPC工程塑膠特性耐衝擊性極佳透光率高(88%)成品收縮率低，尺寸安定性高易生殘留應(yīng)力高吸溼性，低流動耐磨耗性差六.PMMA塑膠特性與應(yīng)用特性:折射較小1.49

透光率92%硬度遠大于PC應(yīng)用:燈具,照明器材,儀表盤光學玻璃,鏡片手機鏡片光學器皿七.塑膠原料選擇要點I機械力學要求力學強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

沖擊強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意事項:卡鉤螺柱熱熔柱等耐熱性

HDT:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意要點:烤漆環(huán)境溫度高低性七.塑膠原料選擇要點II機械力學要求力學強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

沖擊強度:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意事項:卡鉤螺柱熱熔柱等耐熱性

HDT:HIPS<ABS<PC/ABS<PC

注意要點:烤漆環(huán)境溫度高低性七.塑膠原料選擇要點III耐化學試劑耐溶劑性溶劑:酒精丙酮天那水

注意事項:烤漆,電鍍(開裂)耐燃等級

UL94:尺寸及HBV-2V-1V0

注意要點:產(chǎn)品最薄外厚度及耐燃要求

七.塑膠原料選擇要點Ⅳ環(huán)保因素(Environment

protectionconcern):非鹵素系耐燃劑(Non-HalogenFlameRetardants)環(huán)保團體的要求(RequestsbyEnvironmentalist)安規(guī)考量(ULSafetyconcern)客戶指定(Designatedbycustomers)產(chǎn)品設(shè)計(Productdesign)機械強度(mechanicalstrength)塑料性能(Propertiesofmaterials):剛性(FlexureStrength)耐衝擊性(Toughness)抗紫外線性(耐變色性)(Weatherability)塑料成本考量(materialcosts)第三部分:工程塑膠簡介一.工程塑膠的基本概念*工程用途的塑膠，能適用於結(jié)構(gòu)及機器零件。*工程塑膠就是能替代金屬的塑膠材料。*工程塑膠的優(yōu)點，如加工性、質(zhì)輕、絕緣、防銹及耐化學性等，都是金屬所不及的。*一般而言，一般工程塑膠CUT大於100℃，高性能工程塑膠CUT大於150℃。

二.工程塑膠特性流動性尺寸安定耐熱性大多數(shù)具透明性耐化學藥品性耐衝擊性非結(jié)晶性耐衝擊性流動性吸水性耐熱性結(jié)晶收縮翹曲耐化學藥品性結(jié)晶性缺點優(yōu)點

三.一般工程塑膠

DuraconDelren,etc聚縮醛POMUltradurCrastin,etc對苯二甲酸丁二酯PBT尼隆66聚己二胺己二酸PA66尼隆6聚己內(nèi)醯胺PA6化學結(jié)構(gòu)商品名中文學名英文縮寫1.結(jié)晶性

2.非結(jié)晶性

Noryl,etc變性聚苯醚m-PPOCalibreLexan,etc聚碳酸酯PC化學結(jié)構(gòu)商品名中文學名英文縮寫

3.性能對比

四.高級工程塑膠

Stanyl聚丁二胺對苯二甲酸PA46QuestraXarec,etc對位聚苯乙烯SPSRYTONFortron,etc聚硫化苯PPSPA9T聚壬二胺對苯二甲酸PA9TArlenHTN,etc聚己二胺對苯二甲酸m-PA6T化學結(jié)構(gòu)商品名中文學名英文縮寫1.結(jié)晶性

2.非結(jié)晶性

RadelUltrasonGrafone,etc聚醚石風PESUltem聚醚醯亞胺PEI化學結(jié)構(gòu)商品名中文學名英文縮寫

3.性能對比

五.各等級工程塑膠HDT之比較

六.常用高級工程塑膠

PA-46如果要應(yīng)用於SMT連接器上，必須降低其吸水性，以解決其尺寸安定及起泡等問題。

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車引擎蓋下面的各種零件(軸承、開關(guān)及連接器等)

Tm＝290℃Tg＝78℃HDT＝115℃(pure),250℃(GF30％)○結(jié)晶度高

○耐高溫性

○抗蠕變性○耐化學品性○高韌性●高吸水性，吸濕後的抗溫性不足

●吸水後及過IR熔焊後尺寸安定性不佳

DSMPA-46特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)

PA-6T的組成多元化,可依市場需求而調(diào)整其特性,如價格可再降低,將可取代PA66大部份市場.

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車引擎蓋下面的各種零件(軸承、開關(guān)及連接器等)Tm＝310℃Tg＝85℃HDT＝135℃(pure),290℃(GF30％)○耐高溫性○高強度○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性○不易出毛邊

MitsuiChemicalsAmocoBASFDuPontPA-6T特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)

●應(yīng)用於SMT的連接器需有較高的韌性,PA-9T的韌性需再提昇,目前僅為試產(chǎn)階段,未來發(fā)展性不明.●雖然PA-9T的吸水率只有ARLEN的一半,耐迴焊的溫度只和C430N相同,但E430N的耐迴焊溫度仍比PA-9T高約10℃.

-電機／電子零件(SMT零件及連接器等)-汽車零件(軸承、開關(guān)及連接器等)

Tm＝308℃Tg＝125℃HDT＝145℃(pure),280℃(GF30％)○耐高溫性○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性●較脆,韌性較差

KurarayPA-9T特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)

應(yīng)用於SMT連接器上,交連型PPS的韌性及流動性皆有待提昇,毛邊生成的防止亦有待加強.

-電機／電子零件(SMT

零件及連接器等)-汽車零件-高精密度的機械

Tm＝280℃Tg＝90℃HDT＝140℃(pure),268℃(GF30％)○耐高溫性●易生毛邊○高剛性●流動性差○抗蠕變性●較低韌性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性PhillipsTorayTohprenTOYOBO

黏度↑流動性↓

PPS(交連型)

特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)

應(yīng)用於SMT連接器上,線型PPS必須加強它的流動性及減少毛邊.

-汽車零件-高精密度的機械-耐溫器具-家用器具

Tm＝280℃Tg＝90℃HDT＝140℃(pure),262℃(GF30％)○耐高溫性●易生毛邊○高剛性●流動性差○抗蠕變性○耐化學品性○低吸水性○尺寸安定性○較高韌性

TorayPolyplastics

PPS(線型)

特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢結(jié)構(gòu)

LCP的熔合強度有待加強,且單價需降低.在應(yīng)用上,必須注意其異向性所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)脆弱.

-高精密度機械(照相機、CD、汽車零件)-耐熱器材(爐具的各種零件)-電機／電子零件(SMT連接器零件及插座等)○耐高溫性○高剛性及高強度○高流動性

○低燃性(UL94V-0)

○尺寸安定性●異向性●低熔合強度

AmocoDupontPolyplasticsUENOTORAYSumitomoEASTMANLCP特性應(yīng)用供應(yīng)商發(fā)展趨勢200℃以下

Ⅲ型

200℃~280℃Ⅱ型

280℃以上Ⅰ型熱變形溫度

類型

第四部分:塑膠UL規(guī)範及測試

一.ULCard範例QMFZ2November3,1994Component-PlasticsTORAYCHEMICALCO.LTDE54705(M)RTIHDMinUL94ElecMechHHV4CThkFlameWithw/oWAT9TMtlDsgColmmClassImpImpIIR5IPolyamide,type66nylon(PA66),furnishedintheformofgranulesorpellets.Nylamid413-33BK1.594HB656565-----132RD1.894V-01209510530---YL3.294V-212095105200-0Polyamide,type6nylon(PA6),furnishedintheformofpellets.200All0.894H--All1.694H--All3.094HB13010010530261

二.耐燃劑作用機理

*物理作用1)藉冷卻效果:耐燃劑釋出低溫物質(zhì)來冷卻,使溫度低於燃點而無法燃燒.2)藉形成保護膜:促使或本身形成一固態(tài)或氣態(tài)層來阻止氣體釋出,隔絕氧氣及熱傳導.3)藉稀釋作用:耐燃劑燃燒後產(chǎn)生中性氣體,沖淡氧氣,使之低於最低含氧量.

*

化學作用1)氣相反應(yīng)自由基被耐燃劑所終止,放熱過程停止,系統(tǒng)冷卻,可燃氣體供應(yīng)減少,從而完全抑制燃燒.2)固相反應(yīng)有兩種形式之作用發(fā)生2-1)耐燃劑加速高分子之崩潰,而造成聚合物顯著的流動,從火焰的影響帶移去,以阻止繼續(xù)燃燒.2-2)耐燃劑經(jīng)由脫水作用,而在高分子表面形成一氧化碳層,以隔絕氧氣及熱傳導.三.防火等級測試1.94HB水平燃燒

*試片擺放方法夾住試片,使試片與X軸保持水平,並與Y軸成450角.

*記錄

記錄試片從25mm至100mm之間,火燄燃燒未達100mm前熄滅所耗之時間與長度.

*測試分類標準1)在試片厚3.0~13.0mm,燃燒至75mm長時,其燃燒速率不可超過38mm/min.2)在試片厚小於3.0mm,燃燒至75mm長時,則其燃燒速率不可超過75mm/min.3)試片燃燒至100mm前必須熄滅.

2.94V垂直燃燒測試

*試片擺放方法垂直夾住試片,並於距試片底端305mm處,鋪厚6.0mm之藥用棉花.

*測試分類標準

水平燃燒測試垂直燃燒測試

四.其他UL測試參數(shù)

RTI(RelativeTemperatureIndex)

評估絕緣塑材,在長期(一般測試60,000小時)使用下,仍能保持50%其機械物理及電器特性之溫度指標.

HWI(HotWire

Ignition)

將塑料樣品,以電阻線纏繞,藉由電熱能量的加熱,塑膠樣品轉(zhuǎn)為發(fā)熱變紅而起火燃燒,或未產(chǎn)生火燄但樣品焚化時,其所需之平均時間,可依其時間長短分類.

HAI(HighAmpArcIgnition)

塑料絕緣材在偶爾不正常操作下,暴露於電弧中,若此電弧強度過高,可能引起火花,計算會引起燃燒的電弧產(chǎn)生次數(shù).

HVTR(HighVoltageTrackingRate)

目的為測試塑膠表面在遭受高電壓低電流環(huán)境下,產(chǎn)生磁化軌跡或可識見碳化通路之速率(UL可容許最大電路軌跡為25mm/min).

CTI(ComparativeTrackingIndex)

電路設(shè)備有可能在高電壓狀況,塑膠絕緣體暴露於污染環(huán)境,或是表面受到污染,而引起電路導通,造成設(shè)備當機,此測試為加速模擬污染環(huán)境下電路失敗的條件.

第五部分:塑膠電氣性能

一.電阻(InsulationResistance)

表面電阻(surfaceresistance)

電壓與由材料表面的濕氣或其他導電性雜質(zhì)所引起的電流之間的比值,與材料的性質(zhì)及表面乾淨度有關(guān).

體積阻抗(volumeresistance)

電壓與通過材料內(nèi)部的電流間的比值。

阻抗係數(shù)：ρ

電位梯度與電流密度的比值。

ρ＝(V/d)/(I/A)＝R(A/d)A:電極面積d:電極間隔

常見聚合物的體積阻抗

聚合物 體積阻抗(ohm-cm)

聚四氟乙烯(PTFE) 1018

PPO 1017

聚碳酸酯(PC) 5*1016

熱塑性聚酯(PBT,PET..) 3*1016

環(huán)氧樹脂(EPOXY) 1016

PE,PP,PS 1016

ABS 2*1014