熱塑性材料

簡介

1熱塑性塑膠
熱塑性塑膠指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑膠。我們日常生活中使用的大部分塑膠屬於這個範疇。加熱時變軟以至流動,冷卻變硬,這種過程是可逆的,可以反覆進行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酪,聚醯胺、丙烯酸類塑膠、其它聚烯侵及其共聚物、聚諷、聚苯醚,氯化聚醚等都是熱塑性塑膠。熱塑性塑膠中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構,分子鏈之間無化學鍵產生,加熱時軟化流動.冷卻變硬的過程是物理變化。
熱塑性塑膠又可再區分為泛用塑膠、泛用工程塑膠、高性能工程塑膠等三類。
主要的熱塑性塑膠有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,俗稱有機玻璃)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍(Nylon)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(特富龍,PTFE)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,PETE)等。
區分熱塑性塑膠與熱固性塑膠
一、熱塑性塑膠
加熱時變軟以至流動,冷卻變硬,這種過程是可逆的,可以反覆進行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酪,聚醯胺、丙烯酸類塑膠、其它聚烯侵及其共聚物、聚諷、聚苯醚,氯化聚醚等都是熱塑性塑膠。熱塑性塑膠中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構,分子鏈之間無化學鍵產生,加熱時軟化流動.冷卻變硬的過程是物理變化。
二、熱固性塑膠
第一次加熱時可以軟化流動,加熱到一定溫度,產生化學反應一交鏈固化而變硬,這種變化是不可逆的,此後,再次加熱時,已不能再變軟流動了。正是藉助這種特性進行成型加工,利用第一次加熱時的塑化流動,在壓力下充滿型腔,進而固化成為確定形狀和尺寸的製品。這種材料稱為熱固性塑膠。
熱固性塑膠的樹脂固化前是線型或帶支鏈的,固化後分子鏈之間形成化學鍵,成為三度的網狀結構,不僅不能再熔觸,在溶劑中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯、有機矽等塑膠,都是熱固性塑膠。
主要用於隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑膠,大部分是熱固性塑膠,最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。
影響熱塑性塑膠成型收縮的原因有哪些?

影響熱塑性塑膠成型收縮的因素有:
1、塑膠品種熱塑性塑膠成型過程中由於還存在結晶化形起的體積變化,內應力強,凍結在塑件內的殘餘應力大,分子取向性強等因素,因此與熱固性塑膠相比則收縮率較大,收縮率範圍寬、方向性明顯,另外成型後的收縮、退火或調濕處理後的收縮率一般也都比熱固性塑膠大。
2、塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由於塑膠的導熱性差,使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外,有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向,密度分布及收縮阻力大小等,所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。
3、進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截面大(尤其截面較厚的)則收縮小但方向性大,進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
4、成型條件模具溫度高,熔融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對結晶料則因結晶度高,體積變化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關,直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時間對收縮也影響較大,壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注塑壓力高,熔融料粘度差小,層間剪下應力小,脫模後彈性回跳大,故收縮也可適量的減小,料溫高、收縮大,但方向性小。因此在成型時調整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
模具設計時根據各種塑膠的收縮範圍,塑件壁厚、形狀,進料口形式尺寸及分布情況,按經驗確定塑件各部位的收縮率,再來計算型腔尺寸。
2.熱固性塑膠
熱固性塑膠
熱固性塑膠是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑膠,如酚醛塑膠、環氧塑膠等。熱固性塑膠又分甲醛交聯型和其他交聯型兩種類型。
甲醛交聯型塑膠包括酚醛塑膠、氨基塑膠(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。
其他交聯型塑膠包括不飽和聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。
熱塑性塑膠中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構,分子鏈之間無化學鍵產生,加熱時軟化流動.冷卻變硬的過程是物理變化。
熱固性塑膠第一次加熱時可以軟化流動,加熱到一定溫度,產生化學反應一交鏈固化而變硬,這種變化是不可逆的,此後,再次加熱時,已不能再變軟流動了。正是藉助這種特性進行成型加工,利用第一次加熱時的塑化流動,在壓力下充滿型腔,進而固化成為確定形狀和尺寸的製品。
熱固性塑膠的樹脂固化前是線型或帶支鏈的,固化後分子鏈之間形成化學鍵,成為三度的網狀結構,不僅不能再熔觸,在溶劑中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯以及有機矽等塑膠,都是熱固性塑膠。
主要用於隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑膠,大部分是熱固性塑膠,最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。
。常用的熱固性塑膠品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、有機矽樹脂、聚氨酯等
區分熱塑性塑膠與熱固性塑膠
一、熱塑性塑膠
加熱時變軟以至流動,冷卻變硬,這種過程是可逆的,可以反覆進行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酪,聚醯胺、丙烯酸類塑膠、其它聚烯侵及其共聚物、聚諷、聚苯醚,氯化聚醚等都是熱塑性塑膠。熱塑性塑膠中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構,分子鏈之間無化學鍵產生,加熱時軟化流動.冷卻變硬的過程是物理變化。
二、熱固性塑膠
第一次加熱時可以軟化流動,加熱到一定溫度,產生化學反應一交鏈固化而變硬,這種變化是不可逆的,此後,再次加熱時,已不能再變軟流動了。正是藉助這種特性進行成型加工,利用第一次加熱時的塑化流動,在壓力下充滿型腔,進而固化成為確定形狀和尺寸的製品。這種材料稱為熱固性塑膠。
熱固性塑膠的樹脂固化前是線型或帶支鏈的,固化後分子鏈之間形成化學鍵,成為三度的網狀結構,不僅不能再熔觸,在溶劑中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯、有機矽等塑膠,都是熱固性塑膠。
主要用於隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑膠,大部分是熱固性塑膠,最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。
3.彈性體
橡膠(Rubber)與彈性體(elastomer)名詞的定義及其內涵
首先根據美國測量與材料協會(ASTM)頒布的ASTMD1566-07a標準,“StandardTerminologyRelatingtoRubber(橡膠相關標準術語學)”來辨析一下這兩個詞的定義及其涵蓋範圍。
rubber—materialthatiscapableofrecoveringfromlargedeformationsquicklyandforcibly,andcanbe,oralreadyis,modifiedtoastateinwhichitisessentiallyinsoluble(butcanswell)inboilingsolvent,suchasbenzene,methylethylketone,orethanol-tolueneazeotrope.
DISCUSSION—Arubberinitsmodifiedstate,freeofdiluents,retractswithin1mintolessthan1.5timesitsoriginallengthafterbeingstretchedatroomtemperature(18to29°C)totwiceitslengthandheldfor1minbeforerelease.
以上就是該標準對於橡膠(rubber)的定義。從這個定義包含兩層含義:(1)是說明了橡膠材料的力學特徵——能夠從大變形迅速而強烈的回覆;(2)是說明了橡膠可以被改性(實際上就是化學交聯)到不溶解、可溶脹的狀態——能夠被改性(或已經被改性)至一種不能被沸騰溶劑(如苯、甲基乙基酮、乙醇-甲苯共沸物)溶解(但可以溶漲)的狀態。
該定義還對改性後的橡膠(不含稀釋劑,可能是指增塑劑)的力學性能特點做了更明確的解釋——在(18-29C)溫度範圍下被拉伸至本身原始長度的2倍並保持1min後撤出外力,能夠在1min內回縮到小於其1.5倍原長。
elasticity—rapidrecoveryofamaterialtoitsapproximateinitialshapeanddimensionsaftersubstantialdeformationbyforceandsubsequentreleaseofthatforce.
以上就是對於彈性的定義,大義為:材料在受力發生大變形再撤出外力後迅速回復其近似初始形狀合尺寸。
elastomer,n—anelasticpolymer.彈性體的定義很簡單,就是具有彈性的聚合物。
根據以上定義我們可以看出橡膠(Rubber)與彈性體(Elastomer)這兩個詞的內涵的異同之處。首先這兩個詞都只具有高彈性(elasticity)的物質,但是rubber的範圍更窄一些,是能夠被交聯成不溶解。可溶漲狀態的材料。所以就嚴格意義的橡膠與彈性體材料來說,彈性體是包含橡膠的名詞。
下面再簡單介紹一下橡膠、彈性體這些詞產生的歷史背景。考古研究表明橡膠這種材料3500年前就被人類做成皮筋用來將石斧和手柄綁紮在一起、製成小球、實心或空心的人形小雕像(G.Heinrich,etal.Reinforcementofelastomers.CurrentOpinioninSolidStateandMaterialsScience6(2002)195–203)。因橡膠這種材料是從南美洲三葉橡膠樹割開樹皮流出的白色漿液得到的被當地土著人稱為“Cahuchu”,意為“樹之眼淚”。1493-1496年哥倫布第二次來到南美洲,發現海地土著人用橡膠職稱的小球具有高彈性,將其作為奇珍帶回了歐洲。後來人們發現這些橡膠球能夠擦除鉛筆的痕跡,就給這種材料命名為“擦子”,英文就是“Rubber”了(英文“Rub”就是擦除擦掉的意思)。這是的rubber就是指天然橡膠了。1839年美國人Goodyear發明了橡膠的硫化,就是使線形的橡膠大分子被交聯成三維網路結構(不溶解可熔融)工藝方法,從而奠定了近代橡膠加工工業的基礎。後來在研究天然橡膠分子結構的基礎上,人類又相繼發明了很多種聚合物與天然橡膠具有類似的高彈性,但是硫化工藝還是這些聚合物在加工中不可或缺的獨特工藝,因而也稱它們為橡膠,但在橡膠前加“合成”以與從天然植物中獲得的橡膠相區別。但是在上個世紀70年代,出現了一種不需硫化而只需用簡單塑膠工藝即可加工的具有橡膠彈性的熱塑性高分子材料,其分子結構和加工工藝特徵與天然橡膠和合成橡膠有明顯的不同,再使用橡膠來命名已經不合適了。為了與一般的塑性體相區分,人們將這類高分子材料稱為”elastomer”中文就是彈性體了。“elasticity和elastic”在英文中就是彈性和有彈性的意思。後來彈性體的含義在學術界得到了不斷的擴展。在上個世紀九十年代,彈性體指熱塑性彈性體和不能用硫黃硫化的各種特殊飽和橡膠(於清溪.橡膠原材料手冊.化學工業出版社)。目前“彈性體”更擴展為具有彈性的聚合物的總稱。
隨著科學技術的發展,各個學科不斷交叉,有一些領域也借用rubber這個詞,主要是表現材料的高彈性。“MetalRubber”(金屬橡膠)就是一個很好的例子。在阻尼減震吸聲領域,將一定質量的、拉伸開的、螺鏇狀的金屬絲堆放好,然後用冷衝壓工藝成型均質的彈性多孔物質稱為“金屬橡膠”(金屬橡膠材料聲學參數理論計算及實驗研究.聲學學報2007.11)。美國維吉尼亞州布萊克斯堡的納米聲波實驗室的化學家們利用靜電吸引作對電解質分子進行組裝研製出了一種新型材料。可以把它扭曲;可以把它拉長一倍;可以把它放進油里“煮”到200℃,仍然絲毫無損。經受這些後,它可以很快像橡膠一樣恢復原狀,而且它還像固體金屬那樣可以導電。因而這種材料也被稱為“金屬橡膠”。該材料在諸如人造肌肉、智慧型衣服、活動機翼等各領域具有潛在的套用價值。(新型材料——金屬橡膠.金屬世界2007.5)
4.熱塑性彈性體
熱塑性彈性體:常溫下具有橡膠的彈性,高溫下具有可塑化成型的一類彈性體
熱塑型彈性體TPEE介紹以及SKYPEL的具體套用領域(參考)
TPEE是通過對苯二甲酸1,4-丁二醇及聚丁醇共聚而成,其硬段比例增大可增強物理剛性和化學穩定性,軟段比例增大可提高柔韌性和低溫性能。
SKYPEL是SK化學公司為其工程熱塑性彈性體所註冊的商品名稱。它是一種酯體系熱塑性彈性體(Thermoplasticelastomers),其柔軟性與彈性恢復力酷似橡膠,而機械性強度、耐熱性及耐候性方面比橡膠優秀。不經過硫化工程,與普通熱塑性樹脂相同,以易於成型加工的樹脂根據通常聚酯合成方法妥當調整軟鏈段的共聚物量,從而形成適合各種用途的柔軟性與機械性材質。
具有的特性:
⒈良好的抗蠕變,抗衝擊和抗疲勞性能。
⒉高衝擊強度和良好的低溫柔韌性
⒊溫度上升時保持良好的性能。
⒋良好的對化學物質,油品,溶劑和天氣的抵抗能力。
⒌高抗撕裂強度及高耐摩擦性能。
⒍易加工且具經濟性。
⒎良好的可回收性。
常見牌號:
G130D具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度,但它的耐熱性和耐候性比橡膠好。所有等級的KEYFLEXBT都是嵌段共聚物,由聚丁烯—對苯二酸鹽的硬(結晶體)段和基於長鏈的聚醚乙二醇軟(非結晶的)段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。
套用:軟管套,以及液壓軟管帶、管道、密封材料
G140D具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度,但它的耐熱性和耐候性比橡膠好。所有等級的KEYFLEXBT都是嵌段共聚物,由聚丁烯—對苯二酸鹽的硬(結晶體)段和基於長鏈的聚醚乙二醇軟(非結晶的)段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。
套用:體育用品的薄膜及部件等,包括高爾夫球的表皮層
G155D具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度,但它的耐熱性和耐候性比橡膠好。所有等級的KEYFLEXBT都是嵌段共聚物,由聚丁烯—對苯二酸鹽的硬(結晶體)段和基於長鏈的聚醚乙二醇軟(非結晶的)段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。
套用:成型材料、汽車部件、帶類、軟硬管道。
G163D具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度,但它的耐熱性和耐候性比橡膠好。所有等級的KEYFLEXBT都是嵌段共聚物,由聚丁烯—對苯二酸鹽的硬(結晶體)段和基於長鏈的聚醚乙二醇軟(非結晶的)段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。
套用:燃料水槽part、密封劑、各種齒輪類、鍵區、電話天線、Phos類、壓縮彈簧、管覆層、Inline-skateroller
G172D具有與橡膠相似的撓性、彈性以及機械強度,但它的耐熱性和耐候性比橡膠好。所有等級的KEYFLEXBT都是嵌段共聚物,由聚丁烯—對苯二酸鹽的硬(結晶體)段和基於長鏈的聚醚乙二醇軟(非結晶的)段組成。其屬性由硬段到軟段的比率來決定。
套用:齒輪、軸承、電話線包線。
另還有各款硬度:G130DG140DG155DG163DG168DG172DG182D
擠出級系列:G140DG155DG163DG172D
熱塑性彈性體TPE/TPR,又稱人造橡膠或合成橡膠。其產品既具備傳統交聯硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優異性能,同時又具備普通塑膠加工方更、加工方式廣的特點。可採用注塑、擠出、吹塑等加工方式生產,水口邊角粉碎後100%直接二次使用。既簡化加工過程,又降低加工成本,因此熱塑性彈性體TPE/TPR材料已成為取代傳統橡膠的最新材料,其環保、無毒、手感舒適、外觀精美,使產品更具創意。因此也是一支更具人性化、高品位的新型合成材料,也是世界化標準性環保材料。
目前,熱塑性彈性體TPE/TPR工業已發展到相當高水平,特別是雙物料的套用、粘接等,商業地位也日益重要,已具有廣泛的市場潛力和無限的發展空間。
主要的9個特徵:
1、環保、無毒、無污染(有歐洲無毒標準證書)
2、不用硫化、簡化生產加工過程
3、具有優良的耐低溫、耐高溫性
4、觸感柔軟、表面質量優異
5、寬廣的硬度範圍:OA-100A
6、水口料、邊角料可循環使用
7、可依客戶之要求調整最適合您所需求的材料
8、加工過程無毒性,更不會產生令人不愉快的氣味
9、對環境及設備無傷害
帶來的10大好處
1、發展新的環保品
2、降低您的加工成本
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8、在某些領域更可替代矽(矽)膠
9、比矽(矽)膠更具人性化
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