工程塑胶及其应用4321.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.工程塑胶及其应用(Engineering Plastics and Their Applications)工程塑胶(Engineering plastics)是二十世纪50年代以后,随著电子电器,汽车,航太,通讯及国防工业等高技术产业的发展,在以泛用塑胶为基础之下,崛起的新类型的高分子材料.工程塑胶一般而言是指【在较宽的温度范围和较长期的使用时间,能够保持优良性能,并能承受机械应力做为结构材料使用的一种塑料】.因此,工程塑胶不仅可以代替金属作为结构性的材料,

2、随著高科技产业的发展,工程塑胶的发展将成为未来不可缺少的高分子材料.工程塑胶的分类工程塑胶的分类如同其他的高分子材料一样,有很多种方法,例如耐热特性,化学组成,结晶特性,应用领域或是特殊用途;但是最常用的是以耐热性作为分类,简单叙述如下:依耐热性分类,一般以长期使用温度(以美国UL相对温度指数(RTI)表示):RTI在100150以上,称为泛用工程塑胶.RTI在150以上称为高性能工程塑胶或称超级工程塑胶.另外也有人以热变形温度(HDT)来分类. 依化学组成分类,工程塑胶可以分类为聚醯胺类(俗称尼龙):为目前使用数量最多,种类最多的工程塑胶材料.常用的尼龙材料有尼龙6,尼龙66,尼龙46,尼龙

3、11,尼龙12,尼龙6T,尼龙9T,尼龙610等超过二十几种尼龙.聚酯类:聚碳酸酯(PC),聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),聚对苯二甲酸乙二酯(PET),液晶聚合物(LCP),聚苯酯(PHB),聚芳酯(PAR).聚醚类:聚甲醛(POM),聚苯醚(PPO),聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK)等.芳香族杂环聚合物:聚醯亚胺(PI),聚醚亚胺(PEI),聚苯骈咪唑(PBI)等.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.就聚合物的型态,工程塑胶可分为半结晶性(semi-crystalline)和非结晶或称无定型(Amorphous

4、)两大类.半结晶型:聚醯胺(PA, Nylon),聚甲醛(POM),聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),聚对苯二甲酸乙二酯(PET),聚苯酯(PAR),聚醚醚酮(PEEK),氟树脂,对称性聚苯乙烯(sPS)等非晶性:聚碳酸酯(PC),聚苯醚(PPO),聚碸类(PSU),聚芳酯(PAR)最后以下面三角形的图说明,泛用塑胶,泛用工程塑胶与高性能工程塑胶的分类.工程塑胶发展的历史工程塑胶做为塑胶工业的重要分支在於30年代高分子理论中的高分子结构与性能关系研究开始.最先提出来的是美国杜邦公司的卡洛斯(W.H. Carothers)於1931年发明尼龙66,堪称为二十世纪百大科学发明之.自尼龙66开发来之后,

5、许多的工程塑胶陆续被研究及商业化.自从尼龙66开发出来后,杜邦公司於1959年商业化聚缩醛(POM),由於其高刚性,高硬度与机械强度,使得其逐渐取代金属,因此常被人称为塑胶钢.1958年德国拜耳公司发展了聚酸酯(PC)进一步扩展结构性材料的应用,加强了工程塑胶的市场展有率.1964年美国奇异公司发展了聚苯醚,热性质与电气性质相当优异,但是加工性不佳,后了添加了耐冲击苯乙烯之后,成功了开拓该原料的市场,也开启了工程塑胶共混改质(alloy)的应用.1970年美国赛拉尼斯公司发展聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),成为五大泛用工程塑胶最后发展成功但是却是成长率最快的工程塑胶材料.聚醯胺类(PA6,PA6

6、6),聚热塑酯类(PBT,PET),聚碳酸酯(PC),聚苯醚(PPO)和聚甲醛(POM)等五大类工程塑胶因为其使用量大且应用面非常广,因此被称为五大泛用工程塑胶.1964年美国杜邦公司成功开发出聚亚醯胺(PI)为迄今耐热性最佳的高分子材料,PI的出现更推动了高性能工程塑胶的发展.之后发展出聚碸类树脂(PSU),聚苯硫醚(PPS)等耐高温材料.1980年英国卜内门公司开发成功融点336的聚醚醚酮(PEEK)进而开辟了聚醚酮类系列的高性能树脂新领域.另外自1976年柯达公司发表p-羟基安息香酸改性的液晶性聚酯后开启了液晶聚酯的研发,在半结晶与非晶性塑胶之外另外有液晶行为的高分子材料,由於其特殊的自

7、我补强,特殊配向行为与耐高温特性,在航太与电子电器用途用量越来越高.以下列出主要工程塑胶工业化的年代与首家商品化的公司名称.工程塑胶名称工业化年代首家商业化的公司尼龙661939(美国)杜邦 E.I. Du Pont尼龙61942(美国) I.G. Farben Industry聚四氟乙烯(PTFE)1945(美国)杜邦 E.I. Du Pont尼龙111955(法国) Atochem聚碳酸酯(PC)(酯交换法)1958(德国)拜耳 Bayer聚甲醛(POM)(单聚)1959(美国)杜邦 E.I. Du Pont聚碳酸酯(PC)(光气法)1960 (美国)奇异电器 GE聚甲醛(POM)(共聚)

8、1961(美国)赛拉尼斯 Celanese聚醯亚胺(PI)1964(美国)杜邦 E.I. Du Pont聚苯醚(PPO)1964(美国)奇异电器 GE聚碸(PSU)1965(美国)联合碳化物 Union Carbide Corp.尼龙121966(德国)Hls聚苯硫醚(PPS)1968(美国)菲利浦 Philips聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)1970(美国)赛拉尼斯 Celanese聚醯胺醯亚胺(PAI)1971(美国)阿莫科 Amoco聚醚碸(PES)1972(英国)卜内门 ICI聚醚醚酮(PEEK)1980(英国)卜内门 ICI聚醚亚胺(PEI)1981(美国)奇异电器 GE尼龙46 19

9、92(荷兰)帝斯恩 DSM聚对苯二甲酸醯胺(PPA)1995(美国)阿莫科 Amoco尼龙6T1989(日本) 三井 Mitsui对称型聚苯乙烯(sPS)1999(美国)陶氏 Dow尼龙9T2000(日本) Kuraray泛用工程塑胶个论PA- (Polyamide聚醯胺)尼龙(Nylon)尼龙是最早发展而且是数量最多的工程塑胶材料,常常有人会问为什麼要称为尼龙呢 最早是追溯到1931年美国杜邦公司卡洛斯发现尼龙材料,在当时为一创世纪的发明,尼龙即为其商品名.正确的说法,尼龙类塑胶是表示塑胶分子式内具有醯胺基(amide group NH CO ).尼龙的种类非常多,大致上分为三大类;内醯胺开

10、环聚合,二元胺和二元酸聚缩合反应,与对苯二甲酸聚缩合反应而得.其中以尼龙66和尼龙6为最大量约占92%,尼龙11和尼龙12次之约占6%,其余尼龙类约占2%.但是因为电子业耐热温度的要求越来越高,所以近年来高温尼龙的用料量逐年持续增加.所谓高温尼龙计有尼龙46,聚对苯芳香族尼龙(尼龙6T,尼龙9T,MXD尼龙)等在本章节会叙述说明.以下先介绍最常使用的尼龙6和尼龙66,至於高温尼龙归类为高性能工程塑胶,留待高性能工程塑胶材料再行介绍:PA66 (Polyamide 6,6 聚醯胺66)为目前用料量最多的尼龙类材料.特性: Tg: 65,Tm:255.优点:耐磨耗,具自滑性.耐酸碱,耐油污,耐腐蚀

11、.耐高温(HDT= 240)韧性佳,耐低温.抗潜变,机械强度高.具自熄性(UL 94 V-2).电气性质,抗绝缘强度高.氧气透过率小.缺点:吸水性高(吸水率为1.3%),机械强度与电气性质受吸湿影响.易氧化,容易变黄.耐酸性差.应用:民生用品:纺织,渔具齿轮汽机车:水箱盖,滤油网,引擎室内连接器,输油管,拉杆电子电气:连接器,卷线轴工业用:齿轮,薄膜,电动工具,集线束带PA6 (Polyamide 6, 聚醯胺6)特性: Tg: 50,Tm:220.黏度范围在102104 poise,是属於比较低的塑料,黏度对剪变速率的依存性较大,非牛顿流体的特性强.结晶度虽然不大,约为35%,但是结晶化速率

12、非常快.优点:与尼龙66相似,但其耐热度较差,冲击强度较佳.因此较常使用於运动器材.尼龙66较常用於汽机车,电子/电气产业.缺点:与尼龙66相似,吸水性较高(吸水率约为1.8%)应用:民生用品:纺织,溜冰鞋,网球拍汽机车:汽车后视镜外壳.电子电气:连接器工业用:齿轮,薄膜PC (Polycarbonate聚碳酸酯)聚碳酸酯自60年代发展之后,利用其优异的机械强度,高耐击强度,耐热性与尺寸安定性,首先应用於电子电气,机械和汽车产业.进入70年代利用其高透明度,耐冲击,质轻,阻燃与尺寸安定性,因此适合做为采光板的使用.自1980年代美国GE和德国Bayer公司发展出光碟级PC,从而将PC应用於CD

13、,VCD,DVD等用途,用料量大增,年增率达11%以上,成为泛用工程塑胶内成长最快速的原料.特性: Tg: 140,因为PC为非结晶性材料,黏度对剪变速率的依存性小,近似牛顿流体的特性,尤其是在低剪变速率范围几乎是牛顿流体;黏度与温度的依存性大,在射出成型对於温度敏感度高,对射出压力的敏感度小.黏度因等级的分子量多寡而定,约为104105,属於高黏度的塑胶材料.优点:耐冲击性高(一般级冲击强度可达70kgcm/cm).透明高(透光率可达89%,仅次於压克力树脂).尺寸安定性佳.可制程食品级原料,符合美国FDA标准.具自熄性(符合UL 94 V-2).在环境温度-170130的各个物性很安定.机

14、械强度高,抗潜变性高.缺点:聚吸湿性,加工乾躁要求较高.加工熔融时很易因含水分造成成品内部气泡和银线等缺陷.不耐溶剂与油类.容易产生残留应变.受缺口效应,产品设计非常重要.耐摩擦与耐磨耗性差.应用:民生用品:光碟片,相机,奶瓶,仪器外壳,安全帽,安全镜片.汽机车: 电子电气:继电器,插座,工业用:电动工具建筑: 采光板,装饰条POM (Polyoxymethylene,Polyacetal 聚甲醛,聚缩醛)杜邦公司於1956年推出 Derlin聚甲醛树脂,宣称其能够取代金属,也从此开始有【工程塑胶】的名称出现.聚甲醛分为单聚甲醛与共聚聚甲醛.共聚聚甲醛是单聚聚甲醛与环氧乙烯(ethylene

15、oxide)共聚合而成.亚洲地区是全球聚甲醛使用量成长最快速的地区.电子电气与汽机车产业约占65%以上的市场.近年来聚甲醛为克服其韧性差与阻燃性不佳的问题,陆续开发出各种合胶的应用.单聚聚甲醛与共聚聚甲醛的物性比较如下:单聚较好熔点约高10,抗张强度,弯曲强度以及热变形温度.共聚体较好伸长率,抗潜变,耐热劣化,耐碱,成型加工的热安定性,成型范围等.特性: Tg= -50, Tm=165(共聚) 175(单聚) ;一般POM在190230范围内有适当的黏度(103104 poise).POM的流动近似牛顿流体,押出式吹气成型容易发生垂下(draw down)问题,所以在押出成型的精度保持不易,因

16、此以射出成型为主.优点:高结晶性.(结晶度:单聚POM7585%,共聚POM 7075%)耐磨耗,耐疲劳性佳.耐药品性佳.机械强度好,尤其是刚性,抗潜变与高弹性回复率.缺点:比重高,居五大泛用工程塑胶之冠.结晶度高,相对的尺寸收缩率较大,精度较差.韧性较差,必须以合胶方式改善.易燃烧,不易制成阻燃级规格.接著性与印刷性差.材料加工范围窄,如果加工条件不适,有臭味发生.应用:民生用品:拉鍊,扣具.汽机车: 汽车门锁,电动窗零件,电子电气: 事务机械的转动件,结构件.工业用:齿轮,滑轮PPO (Poly Phenyl Oxide m-PPO, 改质聚苯醚)聚苯醚是1915年开始研发,於1965年美

17、国GE公司开始生产,机械性与耐热性非常优异,但是加工性不佳.后来GE公司添加聚苯稀改善其加工性,自此以Noryl的商品名畅销於市场.聚苯醚属於非结晶性塑胶,具有优异的综合性能.全世界生产聚苯醚的公司并不多,主要是专利问题,形成寡占市场.特性: Tg=211,PPO为非结晶性的材料,黏度与PC相近约为104105,属於高黏度的塑胶材料;同样的黏度与剪变速率,温度的依存性比较大.优点:比重为五大泛用塑胶中最轻的(约为1.06).2. 电气绝缘性佳.3. 尺寸安定性佳.4. 耐水性与耐蒸煮性佳.5. 机械强度好,尤其是拉伸强度与抗潜变性非常突出.6. 低温耐冲击强度.7. 无毒,具自熄性(UL 94

18、 V-2以上).8. 吸水率低,约为0.07%(为PC的一半),一般而言不需特殊 乾燥.缺点:加工性较差,通常需以合胶的型态生产.价格较贵.抗化学性较差.应用:民生用品:照相机零件.汽机车: 汽车轮圈盖,汽车仪表板电子电气: 电视机偏向颚,事务机械外壳,连接器,开关工业用:马达盖,水量计PBT (Poly Butylene Terephthalate 聚对苯二甲酸丁二酯)PBT是1970年美国Celanese公司(目前已更名为Ticona),是五大泛用工程塑胶最晚开发出来的.但是因为加工性优异,所以在电子产业与汽车产业使用量持续增加中.PBT与PET同样都是热塑性聚酯工程塑胶,由於PBT的结晶

19、性较快,流动性较好,加工温度较低,除湿乾躁较容易,因此用於工程塑胶的数量比起PET多.特性: Tg= 40,Tm=220.PBT的黏度范围约为102104,对於剪变速率的依存性不高,因此属於加工的塑胶.PBT的结晶速率比尼龙与PET快,与POM接近.优点:1. 吸水性低,机械强度与尺寸安定性佳.2. 耐摩擦与耐磨耗性佳.3. 耐候性佳.4. 耐药品性佳,耐酸碱及油剂.5. 结晶性与流动性佳,适合於小零件快速成型.6. 添加强化材,机械性与耐热性改善效果非常优异.7. 气密性佳.缺点:1. 因结晶性快,易造成成品翘曲,不适用於生产大尺寸成品.不耐热水,强碱.韧性较差,常需要添加其他材料改善韧性.

20、为聚酯类材料,加工时需注意除湿乾躁.材料阻燃性差,须添加阻燃剂,因此易有热滞留裂解问题.应用:1. 民生用品: 牙刷毛,弹性纤维,日光灯套管,省电灯泡外壳2. 汽机车: 汽车分电盘,把手,保险丝盒,电动窗.3. 电子电气: 光纤套管,连接器,散热风扇,开关,卷线轴工业用:热熔胶枪最后我们将五大工程塑胶的特性做下表的比较,以供各位读者在选用五大工程塑胶时的参考.PBTPETPCm-PPOPA6PA66POM轻量化成型性成品收缩率吸水性耐热水性耐冲击强度尺寸安定性耐溶剂性耐候性耐燃性电气性耐磨耗性符号说明: :优异 :良 :普通 :差高性能工程塑胶个论高性能工程塑胶的种类非常多,因此,我们将对於目

21、前工业界最常用的如LCP,PPS,高温尼龙,PCT,sPS详细介绍.另外对於不常用的塑胶如PI,PEEK,PSU,PEI,PTFE等,为使各位读者也能够了解这些特别的工程塑胶材料,也会简单的说明它们的特性与应用.LCP (Liquid Crystal Polymer 液晶聚合物)何谓液晶聚合物,由於其分子彼此之间具有相互之间的作用力存在,虽然在熔融状态下,仍然具有秩序的配列与具有光学折射现象,具有液晶的行为.LCP依其热变形温度分为三大类,基本上我们分类为:I型LCP= 热变形温度300以上II型LCP(A)= 热变形温度240300II型LCP(B)= 热变形温度200240III型LCP=

22、 热变形温度200以下液晶聚合物加工的型态与我们所熟悉的聚合物并不相同,下图是表示液晶聚合物与半结晶塑胶加工过程型态不同之处.液晶聚合物在加工温度时,由於其流动性非常好,流变行为趋向於牛顿流体的流变行为.另外,其流动的行为具有非常特殊的方向性,如下图所示.因此在加工与产品设计上与其他工程塑胶有很大的不同.液晶聚合物有两大类:一为热向液晶(Thermotropic LCP)凡高分子因加热(温度)而能生成为液晶状态者,为目前用於塑胶射出成型最常用的.另一种为液向液晶(Lyotropic LCP)凡高分子在某些特殊的有机溶液下,在一特定浓度范围内产生液晶状态者.热向液晶型的芳香族聚酯液晶聚合物,由於

23、熔融压出或射出成型展现出分子排列成为单方向性,因此纵使不加玻璃纤维等强化材,成品亦能展现出非常优异的机械强度,因此可称为自我强化型聚合物(self reinforced polymers).由於液晶聚合物指的是塑胶的分子内含有的结构,所以每一家液晶聚合物制造厂商其官能基(R,R)与刚直分子结构(AB)不近相同所以加工性与耐热性并不相同.以下的化学式说明各家液晶聚合物制造厂商的化学结构不同,连带的指出其耐温性的不同.Amoco (Xydar),Sumitomo (Ekonol),Gammont (Glanlar),Du Pont(Zenite)Ticona (Vectra)Amoco (Xyda

24、r),Sumitomo (Ekonol),Gammont (Glanlar),Du Pont(Zenite)Ticona (Vectra),Ueno Fiber (Ueno)优点:1. 耐热温度高,热变形温度最高可达275 350.2. 热稳定性高,空气中最高分解温度为560,连续使用温度高达 240,间断使用温度可达316.3. 耐辐射佳.4. 阻燃性佳,UL 94 V-0(LOI耗氧指数 30 50%)5. 耐腐蚀,可耐90%酸与50%碱6. 不易引起应力龟裂.7. 低的线膨胀系数(0.30.8 10-5 /K)缺点:因为液晶聚合物的方向性问题,虽然它的流动方向强度非常强但是在横方向的强度

25、非常弱.价格非常贵,目前售价约为台币400元左右.抗化学性较差.应用:民生用品:照相机零件.汽机车: 汽车轮圈盖,汽车仪表板电子电气: 电视机偏向颚,事务机械外壳,连接器,开关工业用:马达盖,水量计PPS(PolyPhenyleneSulfide)聚硫化苯1968年由美国菲利浦石油以Ryton商标於市场推广,於1973年正式工业化生产.(第一代线性PPS) .1988年日本吴羽化学(宝理公司)开发出第二代线性PPS(Fortron).PPS又称为金属树酯,在敲打时会发出类似金属的声音.结晶性高,因为在分子结构中为苯基与硫的结合,所以成暗茶色.特性: Tg=90,Tm=290,虽然是热塑性材料,

26、但是在高温的氧气存在时会有部分发生架桥作用而形成交连的三元结构.属於低黏度的材料,黏度对剪变速率的依存性大,约为102104poise,在射出成型时在高简变速率下,容易发生模屑,而在模具内发生气泡. 优点: 结晶度高.高机械强度,尤其是刚性的表现.抗化学性非常好,耐腐蚀性佳.耐药性性非常优异.具阻燃性.尺寸安定性佳.缺点:结晶速率较慢,因此在加工成型常在成品的边缘有毛边发生分子结构主要为苯,因此需要高模温(约140)方能使产品的表面与物理性质达到最好的要求.伸长率较小,约为1.0%,因此韧性不佳较脆.应用:高精密齿轮,汽车零件,家电用品,医疗器材PA46 (Polyamide 46 )尼龙46

27、尼龙46为杜邦公司卡洛斯首先发明,但因发明时的分子量较低无法商商业化,因此到1984年荷兰DSM公司改善制程及固相聚合的方式将分子量提高并商业化,尼龙46是目前高温尼龙中唯一不是以芳香族改善的,因此其流动性,结晶速率,低模温与高韧性是其他芳香族尼龙所不及的,但是吸水率却是高温尼龙中最高的,连带影响其使用.特性: Tg=80,Tm=295.分子结构非常对称,因此氢键的数量较多,使的材料的耐热性非常好,单位分子中加工性优异,在285时就有结晶的产生.另外因为分子结构为脂肪族结构,所以不需高模温. 优点: 分子结构非常具对偁性,单位醯胺基(amide)的密度高,氢键浓度高,因此机械强度与耐热性高.因

28、为较高的氨基化合物/亚甲基比率,融熔温度为 295 C熔点高(295)具高耐热性,不加纤维HDT=180,添加30%玻璃纤维HDT=290.结晶速度快,结晶度高(可达80%) ,低毛边.耐油性与耐化学性优於PA66;耐化学药品,油类及耐水解,耐腐蚀与抗氧化性佳,使用安全.PA46的热含量小於PA66,成型周期比PA66短20%.良好的耐磨耗性质及耐磨擦特性.在100环境下使用,非常低的蠕变.在高温时具有良好的抗疲劳特性,良好的长期耐热性质 (5000小时的连续使用温度为170) .流动性非常好适合薄壁产品(0.2-0.3mm) ,耐燃厚度0.35mm V-0.缺点:吸水率大,常造成成品的尺寸变

29、化,电气性质下降.在电子产业需高温焊锡时发生水泡问题.加工范围较窄,常会因滞留问题,造成材料裂解.应用:民生用品:纺织.汽机车: 汽车零件引擎室零件电子电气: 连接器,开关,继电器,卷线轴工业用: 齿轮,轴承PA6T (Polyamide 6T)尼龙6T尼龙6T是日本三井石油化学独自发展,因为其耐热度非常高,吸水率较尼龙66低,三井公司积极的想导入市场.但是因为纯PA6T的熔点在370,而一般尼龙(聚醯胺)的分解温度在350附近,所以加工温度将设定於320左右,因此纯的PA6T必需与其他尼龙共聚后,将加工温度降到320,方能应用於工业上射出成形使用.以下说明各家工程塑胶厂商对於PA6T改质的商

30、品名与合胶类型.- 三井化学Mitsui (Arlen) : PA6T/PA66 (C type),PA6T/PA6I (A type)- Amoco (Amodel): PA6T/PA6I/PA66- Du Pont (Zytel HTN): PA6T/PA66, PA6T/M-5T特性: Tg= 85,Tm=310, 优点: 1. 熔点310,热变形温度290,玻璃转移温度 85.耐化学性.低吸水率(0.9%)为尼龙66的一半,尺寸安定性较稳定.室温时刚性强.缺点:由於其加工性不佳,常加入尼龙66等材料改质,致使其加工范围变得比较窄.常会因耐燃剂热裂解造成生成HBr而造成模具与螺杆的腐蚀.

31、韧性较差,伸长率低,回收料添加物性下降.需高模温(130) ,流动较差.融合线的强度较差.应用:电子/电气: 连接器,卷线轴,开关PA9T (Polyamide 9T)尼龙9T尼龙9T是日本Kuraray独自发展,商品名Genestar.特性: Tg= 125,Tm=308. 优点: 低吸水率(0.17%)比PA6T更低.结晶速率快,结晶度高.耐摺动性比起其他尼龙高(PV值可达850 kgf/cm3.cm/sec).尺寸安定性较佳电气性质(体积阻抗,绝缘破坏强度)较其他高温尼龙佳.缺点:韧性较差.长期耐热性较差.应用:对於电子/电器产业用量最大,尤其以须过SMT(表面黏著技术)的连接器最适合.

32、另外汽车轴承,齿轮也正积极推广之中.其他常见的工程塑胶材料,说明如下:PCT(PolyCyclohexene Dimethylene Terephalate) 聚对苯二甲酸1,4环己烷二甲酯PCT为美国Eastman Kodak公司於70年代初即工业化,起初做为地毯与薄膜.80年代中期美国GE公司开发PCT用於SMT的用途, Kodak 亦开发相当的产品.特性:Tg=75,T=290.优点:1. 低毛边2. 低吸湿性3. 高耐热温度缺点:1.具吸水性应用:连接器,医疗器材(注射器,针筒),光学器材PTFE (Polytetrafluoroethylene聚四氟乙烯)所谓氟树脂,指的是高分子结构

33、中有氟的存在,氟系树脂较有名的材料有PTFE,PVDF,PCTFE,PVF等.PTFE为氟系树脂中最有名的,之所以有名是杜邦公司将这个材料广泛用於不沾锅(铁氟龙).特性:T=327,在400以上开始分解,连续使用温度为260,低温特性(-268)物性也很好.熔融黏度10111012,熔化时的黏度极高,流动不易.一般是烧结加工.优点: 1. 耐热性优异.2. 耐药品极为优异.分子结构为无极性,是绝缘材料中的电容损失最小的,高周波特性佳.不沾性.磨擦系数小,转动特性优异.电气绝缘性.缺点:成形加工性差,需特殊加工.与其他材料的亲和性差.机械强度不高.比重非常高(2.12.2)结晶收缩率大,尺寸变化

34、大.应用:用途: 电子/电器涂装,汽车配件,医疗器材,半导体容器,电脑配线,耐热垫片,轴承,封止材.PEEK (Polyetheretherketone)聚醚醚酮PEEK是英国ICI公司於1977年开发成功,於1980年上市,为芳香醚酮(PAKE)的一种.特性: Tg=143,Tm=334,黏度在103104,加工成形范围为350400. 优点: 1. 高耐热(240300)2. 耐蒸气优异,在200260热水中可以连续使用3. 耐药品优异,除了浓硫酸外几乎不被腐蚀.4. 机械强度高,又以耐疲劳性高.5. 耐磨耗性优异,比POM好.6. 耐冲击强度高.7. 耐辐射线,高频阻抗.缺点:1. 在高

35、温环境下,刚性较差.2. 成形温度高(400以上),需高模温.应用:用途: 特殊电线包覆,光纤包覆,化学用阀,电子/电器,汽车引擎活塞外群,离合器零件,医疗器材,机械PPTA芳香族聚醯胺(Aromatic Amide, Aramid Fiber )芳香族聚醯胺又称为全芳香族聚醯胺,从美国杜邦公司生产商品名为Kevlar(克维拉纤维)而声名大噪.因为这种原料所制成的纤维强度非常高可作为防弹背心与填充材使用.特性: 本纤维不易熔融或助燃,但於427时开始碳化,冷却到-196时,仍无脆化或裂解之现象. 优点: 1. 最高比抗张强度,抗张比强度为E玻璃纤维的2.5倍,钢材的5倍.2. 高弹性模数.3.

36、 抗化学性好.4. 耐湿度,湿度对於物理性质的影响性小.5. 热安定性佳,在185下测试,仍保持很好的机械强度.6. 尺寸安定性佳,热膨胀系数为-210-6 /.7. 用於复合材料时,其阻尼(damping)较玻璃纤维或碳纤维低.缺点:1. 对於紫外线较易受影响,不能直接暴露於阳光下.应用:汽车: 橡胶补强材,煞车皮,汽车车体,石棉替代物,轮胎强化材电子电器: 电缆航太工业: 飞机机身,机翼蒙皮,行李架塑胶工业: 复合料料的强化材一般工业: 绳索,动力输送带,腐蚀材料的高压软管军事工业:防弹背心,防弹头盔.PI聚醯亚胺(Polyimide)聚醯亚胺起源於1950年代中期太空时代的开始,主要是针

37、对耐高温的基材需求而研发.分为热可塑型PI和全芳香族PI.由於其杂环和苯环的构造让PI在航太与太空的用途用料量日渐增加.目前因为一些特殊高温及高湿度的要求,有取代环氧树脂成为高性能基板的材质.特性: 为目前热塑性材料中耐热性最高的,在空气中400仍不分解. 优点:高强度高韧性低热膨胀系数低导电系数高耐热温度(360)缺点:价格非常昂贵.不易加工.应用:汽车: 传动同步器,配电盘,点烟器电子电器: 开关,微波炉零件,影印机轴承航太工业:引擎的隔音板,雷达整流板,喷射引擎喷口护翼.军事工业:飞弹外壳,天线罩,点火器外壳.PEI (Polyetherimide) 聚醚醯亚胺PEI乃是附加醚键於PI中

38、使PI具有卓越的流动性和加工性.特性: Tg=217,热变形温度200.黏度在103104,为易加工的材料,在低剪变速率范围是牛顿流体的行为.优点:机械强度优异发烟量低,具阻燃性电气性质优异,使用温度范围广.耐药品性佳(对脂肪族碳化氢,酸,稀碱抗性好)耐候性佳.高温的物性良好.硬度高且强韧.低热膨胀系数,尺寸安定性佳.具耐热水,耐候性及耐放射性,物性几乎没有变化.缺点:具吸水性,须於加工前乾燥.须高温加工.应用: 汽车连接器,汽车电气零件,汽车热交换器零件,整发器零件,微波炉零件,断路器,医疗器材零件,印刷电路板,通信面板转子.PTT (Poly Trimethylene Terephthal

39、ate)对苯二甲酸丙二酯 PTT是Shell公司开发成功,商品名为Corterra.特性: Tg=4575,熔点: 235.与PBT与PET为同一系列产品.优点: 结晶速度较PET快,加工性好耐温比PBT高弹性回复性耐UV低静电低吸水率.缺点:新开发之产品,须积极推展.应用:人造纤维,薄膜,汽车与电子电器产品PEN (Polyethylene naphthalate)聚萘二甲酸二乙酯特性: Tg=118,Tm=265,结构物性与PET接近.(萘为两个苯环)优点: 机械强度,耐热性比PET佳结晶性低(透明)耐光性空气阻隔性非常优异耐辐射性缺点:应用:透明电膜,酒类饮料瓶,电容器膜,原子炉内膜sP

40、S (syndiotatic PS) 对称排PSPS在茂金属为触媒将结构由同排改变成对称排.特性: Tg=100,Tm=270.优点:流动性佳低吸水性抗潜变性低介电常数(2.63.1)高刚性缺点:易生毛边结晶速度慢,成型时间长耐温性较差韧性较差,易脆应用: 电子零件,汽车零件,绝缘薄膜磁带.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过程将聚乙烯的分子量提高到100万以上(一般聚乙烯的分子量为530万).因为分子量非常高,一般的成形机无法加工. 特性: Tg=-27,Tm=130150.优点:耐磨耗性非常优异

41、,摩擦系数小(0.130.24)耐冲击强度大.吸水性低,可用於食品.抗噪音低介电常数(2.32.5)缺点:黏度非常高伸长率较一般聚乙烯低.刚性较差耐温性较差应用:农业,土木用途,储存塔的内衬,运动器材与场地,雪橇,保龄球球道,食品用途.TPX (Transparent Polymer X,Polymethylpentene)透明聚合物,聚甲基戊烯TPX为一高透明度的,高耐热的材料. 特性: Tg=2030,Tm=240.黏度对剪变速率的依存度高,成形加工性佳.优点:透明度非常高(透明度90%以上)低於PMMA,高於PC.耐热性佳.耐药品佳,为透明塑胶中最佳的.电气绝缘性优异,介电常数最小(2.

42、1)为透明塑胶原料中最低的.非常低的密度(0.83)耐食用油,对微波的透过率佳.缺点:易受紫外线照射而裂化.刚性较差应用:以电子电器,医疗器材与食品用品为主.PAI (Poly Amide Imide )聚醯胺亚胺开发PAI的目的是改善PI的加工性,基本上PAI是PI与聚芳醯胺的交互共聚物.优点: 耐热性与机械特性的平衡性好Tg温度为280290,长期使用温度的机械特性维持率高抗潜变性是所有工程塑胶中最高的.应用: 插座,连接器,开关,微波炉零件,影印机&电热器零件,烘乾机&吹风机轴承零件,汽车排气零件,齿轮PSU, PSF (Polysulfone)聚碸,聚嗍碸所谓聚碸树脂是指分子内有SO2

43、键的聚合物,有芳香族系和烯烃系两大类.由上述化学式因为结合电子具有很强的共振状态,所以兼具耐热性,耐氧化性,耐水,耐水蒸气的芳香族非结晶性材料.特性: Tg=190,比重1.24,淡棕色透明(透光率8090%).第二次转移温度在-110,在-110150温度范围内可保持一样的物性.流动特性与PC相似,黏度对温度的依存性高.优点:对射线和射线安定.透明性良好,著色,填充容易,可以金属电镀连续使用温度(RTI)150耐水蒸气具阻燃性耐药品型优异,无毒缺点:黏度高.具吸水性应用:电子电器:连接器,电容器薄膜,微波炉零件汽车:汽车保险丝,电池乡钟表零件,影印机零件医疗器材,假牙,呼吸器,内视镜零件,喷

44、雾器,加湿器.PES (Polyethylene sulfone)聚醚碸特性:琥珀色非晶型材料优点:耐潜变性佳透光(88%)耐酸碱,耐热性,组燃性高温下弹性率高耐热水分解缺点:具吸水性需以150乾燥.户外耐候差.在缺口时耐冲击强度差.应用: 绝缘器材,PCB,轴承,电容器薄膜,消毒器材, 人工呼吸器,汽车灯罩与齿轮箱外壳COC (Cyclic Olefins Copolymer)环烯烃聚合物特性: Tg200,热变形温度170.优点:高透明性(92%)低介电常数(2.35)低熔出(low extractable)高耐热温度(热劣解温度400以上)低渗水性(0.01%)缺点:应用: 光学/光电:CD,DVD,塑胶光纤,眼镜,灯罩电子零件:PCB,薄膜,电容器,连接器生医医疗:试管,样品瓶,注射器工程塑胶的选用物性考量当一个使用者要开始选用塑胶材料时,第一个接触的是塑胶原料制造商提供的物性表,那物性表上最常见的会有那些项目或是测试标准与单位是什麼呢 大部分国内所使用的物性表是依据ASTM(美国材料检验学会American Society for Testing Material)的标准,而另外在欧美会使用ISO(国际科学组织International Science Organization),IEC(国际电气技术委员会 International Electrotech