塑膠成型與製造/塑膠特性
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塑膠材料 通常被認為是所有基於分子鏈的聚合物,主要基於碳和氫原子。從多個角度來看,塑膠種類繁多:機械、熱、電、美學、加工方法。
從工業角度來看,第一個區別級別是熱行為:熱塑性塑膠通常是注塑成型的,而熱固性塑膠則是壓縮成型的。
熱塑性聚合物可以從多個角度進行分類
- 熱行為
- 結晶等級(非晶態或半結晶態)
- 用途(通用聚合物、工程塑膠、超級聚合物)
- 來源(化石化學合成、生物化學合成、回收)
- 均勻性(均聚物、共聚物)
- 分子家族(聚烯烴、聚醯胺等)
所有型別的塑膠都分為三種主要型別的材料
| 熱塑性塑膠 | 熱固性塑膠 | 彈性體 |
|---|---|---|
| 聚合物由鏈組成,形成兩種型別的結構,即非晶態和半結晶態。一旦聚合物形成,熱塑性塑膠可以反覆使用。鏈之間不存在強化學鍵。 | 聚合物是交聯的,在加熱時會發生物理和化學變化。一旦聚合物形成,就不能熔化重新成型。 | 聚合物具有橡膠狀特性,伸長率高達 100% 或更高。 |
熱塑性塑膠是一種由聚合物樹脂製成的塑膠,加熱時會變成均質液體,冷卻時會變硬。然而,當凍結時,熱塑性塑膠會變成玻璃狀,容易發生斷裂。這些特性使該材料得名,並且是可逆的。也就是說,它可以反覆加熱、重塑和冷凍。這種特性也使熱塑性塑膠可回收利用。
熱塑性塑膠有數十種,每種型別的結晶組織和密度各不相同。如今常用的型別包括聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯。
| 非晶態 | 半結晶態 |
|---|---|
| 低模具收縮率 | 高模具收縮率 |
| 有限的化學耐受性 | 良好的化學耐受性 |
| 高摩擦係數 | 示例 |
| 可能堅韌且易碎 | 堅韌 |
| 非晶態 | 半結晶態 | |
|---|---|---|
| ABS | 縮醛樹脂 | |
| 丙烯酸樹脂 | 丁酸纖維素 | |
| 丙酸纖維素 | 液晶聚合物 (LCP) | |
| 聚醯胺-醯亞胺 | 尼龍 | |
| 聚芳酯 | 聚酯 (PBT) | |
| 聚碳酸酯 | 聚醚醚酮 (PEEK) | |
| 聚醚醯亞胺 | 聚乙烯 | |
| 聚醚碸 | 聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) | |
| 聚苯醚 | 聚苯硫醚 | |
| 聚苯乙烯 | 聚丙烯 | |
| 聚氨酯 | - | |
| 聚氯乙烯 (PVC) | - |
| 商品 | 工程塑膠 | 超級聚合物 |
|---|---|---|
| 低成本/體積 (1€/kg[1]) | 中等成本/體積 (2-4 €/kg[1]) | 高成本/體積 (4-30€/kg[1]) |
| 低加工溫度 (180-240°C) |
中等加工溫度 (250-320°C) |
高加工溫度 (280-400°C) |
| 低加工成本和複雜性 | 中等加工成本和複雜性 | 高加工成本和複雜性 |
| 示例:LDPE、PP、PS、ABS、PVC、 PET |
示例:PA、PC、POM、PBT | 示例:PEEK、PPSU、PBI |
| 化石化學合成 | 生物化學合成 | 回收 |
|---|---|---|
| 源自化石石油、天然氣 或煤炭 |
源自農業生產 或廢棄材料 |
源自工業或個人回收的塑膠 廢物 |
| 高環境影響 | 低環境影響,並且 最終可生物降解 |
中等低環境影響 |
| 高均勻性和特性 穩定性,全系列等級 |
中等均勻性和穩定性, 通常限於低機械 效能 |
中等低均勻性和低效能 穩定性(尤其是對於個人回收 廢物收集),深色 |
| 均聚物 | 共聚物 |
|---|---|
| 僅一種聚合物型別 | 兩種或多種聚合物型別 |
| 通常嚴格固定 效能 |
平滑的特性 |
| 示例:PP-均聚物 | 示例:PP-共聚物 (99% PP + 1% LDPE) |
描述材料最常見、最清晰的方法是使用其分子家族,該家族在特定範圍內描述了大多數材料特性。這是因為大多數特性是由單體的特性以及它如何傾向於與同一鏈的組分及其在其他鏈上的對應物連線而決定的。
例如,聚醯胺家族包含 PA6、PA66、PA12:它們都具有非常好的機械效能,對化學物質的反應行為類似,等等,這些特性可以明顯區別於聚乙烯家族(LDPE、HDPE)。