3.2.1塑料與高聚物

一 塑 料 的 定 義

塑料中的必要和主要成分是樹脂.樹脂是有高分子物質(zhì)所組成,它是通過聚合反應(yīng)而制成,所以又叫聚合物或高聚物.

塑料可定義為:塑料是以合成高聚物為主要成分.它在一定的溫度和壓力下具有可塑性,能夠流動(dòng)變形,其被塑造成制品后,在一定的使用環(huán)境條件之下,能保持形狀,尺寸不變,并能滿足一定的使用性能要求.塑料 的上述性質(zhì)正是高聚物所賦予的.因?yàn)樘烊粯渲跀?shù)量及質(zhì)量上遠(yuǎn)不能滿足人們?cè)谏鐣?huì)生產(chǎn)中的需求,于是,通過研究并發(fā)展出了用化學(xué)合成辦法制取各種合成樹脂.現(xiàn)在制造合成樹脂的主要原料來自于石油.目前,塑料中普便使用的合成樹脂種類就有40多種.除了樹脂之外,塑料中還含有許多組分的低分子物料.將統(tǒng)一種樹脂與各種不同的低分子物料配制在一起,或者配制物料品種相同但各組分比例不同,便獲得多種塑料.據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)今塑料大品種已經(jīng)達(dá)到300多種.

二 高聚物的制備和結(jié)構(gòu)

1.高分子與低分子的區(qū)別

高分子與低分子的顯著區(qū)別分別體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:一個(gè)分子中所包含的原子數(shù)目,分子量,分子長度.(如下圖)

由上表可知,高分子是含原子數(shù)很多,分子量很高,分子鏈很長的巨型分子.正是由于高分子的特殊結(jié)構(gòu),使高聚物具有許多優(yōu)異的功能,能夠充分滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù).工業(yè)和軍事上對(duì)材料的極高要求,所以,聚合物工業(yè)的發(fā)展非常迅速.

2.高聚物的制備

把一些低分子化合物(基本結(jié)構(gòu)單元)結(jié)合起來形成高分子化合物(高聚物)的化學(xué)反應(yīng)過程叫做聚合反應(yīng).按照合成反應(yīng)的機(jī)理分,高聚物的制備方法主要有兩類:加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng).

(1)加聚反應(yīng)

加聚反應(yīng)為在聚合反應(yīng)過程中沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生,生成的高分子化合物具有參于反應(yīng)的單元相同的成分.

高聚物由無數(shù)大分子組成,每個(gè)大分子又由許多單體(基本結(jié)構(gòu)單元)重復(fù)組成.而每個(gè)單體的化學(xué)組成都是比較簡單的,是一個(gè)具有穩(wěn)定化學(xué)鍵的幾個(gè)原子的小基團(tuán).如果我們以A,B,C等字母來表達(dá)各種單體,那么,對(duì)純粹由一個(gè)單體組成的一個(gè)大分子即可用下式進(jìn)行表示:

^…---A---A---A---A---A---^…

例如聚乙烯是最簡單的聚合物之ㄧ,它的基本結(jié)構(gòu)大單元---CH2---,因此它的大分子應(yīng)用下式表示:

^…---CH2---CH2---CH2---CH2---CH2---^…

我們將由基本結(jié)構(gòu)單元組成的大分子叫鏈,每一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元叫鏈節(jié),而一個(gè)大分鏈上重復(fù)串聯(lián)的基本結(jié)構(gòu)單元的個(gè)數(shù)叫鏈節(jié)數(shù).可以把聚乙烯的分子寫成(CH2)n,鏈節(jié)數(shù)n越多,分子就越長,表征聚合度越高.聚乙烯塑料一個(gè)大分子里就含有二千多個(gè)乙烯單體.

如果每條大分子鏈由一個(gè)單體串聯(lián)形成叫做均聚物,聚乙烯就為均聚物.若是由兩種單體A和B交替串連形成 叫交替共聚物:

^…---A---B---A---B---A---B---^…

尼龍66的分子鏈結(jié)構(gòu)就屬這一類(見圖1-1所示)如果兩種單體在分子鏈中的排列是任意的,如下式: ^…---A---B---A---A---B---A---^…叫無規(guī)共聚物.

由三種單體組成的大分子叫三元共聚物,如ABS樹脂就是三元共聚物,它由丙烯腈,它由丁二烯,苯乙烯三種單體聚合反應(yīng)組成.

共聚物無論在理論上或在應(yīng)用中都有十分重要的意義.因?yàn)楣簿畚锇褞追N有機(jī)化合物的特征綜合到一種高聚物中來并能產(chǎn)生一種新的功能,使之具有更優(yōu)異的性能.所以,有人把共聚物稱為聚合物”合金”,所以這種比喻是恰當(dāng)?shù)?

另外,對(duì)A和B還可采取其它的排列方式,如,主列是由A組成,而支鏈?zhǔn)怯山M成的接枝聚合,主鏈為由一長段A的高分子化合物鏈,再按一長段B的高分子化合物鏈的嵌段聚合等.

(2)縮聚反應(yīng)

由一種或多鐘單體鏈縮合成為高聚物的大分子鏈,同時(shí)析出其它低分子物質(zhì)的反應(yīng),叫做縮聚反應(yīng).因此,縮聚反應(yīng)生成的高聚物的成分與參與反應(yīng)不同.

縮聚反應(yīng)在應(yīng)用上也很重要,如酚醛塑料,環(huán)氧樹脂,聚酰胺等重要的工程數(shù)據(jù)就是由縮聚反應(yīng)得到的.

3.高分子的相對(duì)分子量

高分子的相對(duì)分子量由下式表式:

M=m*n

式中 M---大分子的相對(duì)分子量;

m---基本結(jié)構(gòu)單元的相對(duì)分子量;

n---重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù),稱為聚合度.

據(jù)研究,高聚物都具有顯示其特性的最低相對(duì)分子量,聚氯乙烯的相對(duì)分子量在5000以上,聚碳酸脂的在11000以上,才是高聚物,低與這些數(shù)值屬低聚物,不具備相應(yīng)的高聚物的性能.但是,在合成高聚物的聚合反應(yīng)中,由于各種因素的影響,不可能使高聚物的每一個(gè)大分子的長度都一樣,所以每一個(gè)大分子的相對(duì)分子量既不相等,結(jié)構(gòu)也不相同(指重復(fù)情況).如聚氯乙烯,其各的分子的相對(duì)分子量由一千至二十萬以上不等.所以,實(shí)質(zhì)上高聚物是由許多化學(xué)成分相同,相對(duì)分子量不等,結(jié)構(gòu)不同的左分子組成的混合物.這個(gè)特性稱為高聚物的相對(duì)分子量的多分散性和結(jié)構(gòu)的多分散性行(低分子化合物中每個(gè)分子的相對(duì)分子量相等,結(jié)構(gòu)相同).而我們平常說的聚合物的相對(duì)分子量和聚合度,均為由物理方法測(cè)得的平均值.

聚合物的相對(duì)分子量與相對(duì)分子量的分散程度對(duì)它的性能有很大的影響.一般說, 相對(duì)分子量同時(shí), 相對(duì)分子量分散性小的塑料的強(qiáng)度比較高,性能也比較好.

4.大分子鏈的空間構(gòu)型

高聚物中大分子鏈的空間構(gòu)型有三種形式,線型,支鏈狀線型及體型.現(xiàn)分別介紹如下:

線型分子即大分子呈線狀,如圖1-2a所示.在性能上,線型分子構(gòu)成的高聚物一般是可熔的,而且可以反復(fù)受熱成型,并能在溶劑中溶解.如高密度聚乙烯,聚苯乙烯等.

支鏈狀線型分子的主鏈也是線狀,但主鏈上還生出或多或少長短不等的支鏈,如圖1-2b所示.支鏈狀線型分子構(gòu)成的高聚物在受熱時(shí)往往可以熔融,也能溶于特定的有機(jī)溶劑.因?yàn)榇嬖谥ф?使分子的間距拉大,結(jié)構(gòu)不大緊密,因此機(jī)械強(qiáng)度較低,但溶解能力與可塑性則較高.低密度聚乙烯的大小分子屬于此種構(gòu)型.

體型分子的主鏈同樣是長鏈形狀,但這些長鏈之間有短鏈橫跨連接,并在三維空間相互交聯(lián)如圖1-2c.d所示,短鏈連接較為密集而形成往狀結(jié)構(gòu)的體型分子.體型高聚物硬而脆,在高溫中既不熔融,無可塑性,在有機(jī)溶劑中也不能溶解.

3.2.2 塑料的組成及塑料特性的應(yīng)用

一． 塑料的組成

塑料的主要成分是合成樹脂，一般它都加有其它添加劑，為多組成分組成。塑料的各種基本原料是從煤，石油，天然氣，電石，食鹽，木粉，石灰石及農(nóng)副產(chǎn)品中提煉或制取的。下水道中的污泥也可以制造生物分解性塑料。

塑料的各種成分及其在塑料中的作用如下：

1. 樹脂

樹脂是塑料中必不可少的主要成分，它決定了塑料的主要性能，如物理，化學(xué)，機(jī)械，電等方面的性能和重要的成型性能。單一組分的塑料中，樹脂幾乎是100%；在多組分塑料中，樹脂起粘結(jié)劑的作用，將其它組分膠結(jié)成一個(gè)整體，此時(shí)樹脂含量約占30%~90%。

2. 填充劑

別名填料，是塑料中的另一個(gè)重要組成部分，起降低產(chǎn)品成本，改善塑料性能和增強(qiáng)的作用。如加入碳酸鈣，硅灰石，紅泥等來填充增大塑料的體積，它們是廉價(jià)的低分子，加入后降低了樹脂用量和成本。塑料的硬度，剛度，沖擊強(qiáng)度，電絕緣度，導(dǎo)電性，耐熱性

，成型收縮率，制品尺寸穩(wěn)定性等皆可通過添加相應(yīng)的填充劑而得到改善。例如在酚醛樹脂中加入木屑等填料，可以獲得機(jī)械強(qiáng)度高的膠木，加入云母，石英，石棉可提高塑料的耐熱性和絕緣性，加入石墨，二硫化鉬可改善塑料的摩擦磨損性，加入滑石粉可提高塑料硬度品改善尺寸穩(wěn)定性。常用填充劑的形態(tài)有粉狀，纖維狀和片狀三種。填充劑的組分約占塑料組成的40%以下。

3. 增塑劑

加入增塑劑能提高塑料的彈性，可塑性，流動(dòng)性，改善其低溫脆化的弱點(diǎn)，使塑料變得柔軟和抗振。例如聚氯乙烯，如果不加入增塑劑，只能制成硬聚氯乙烯塑料，而在加入適量的增塑劑后，可以制成軟聚氯乙烯薄膜及人造革等。但加入增塑劑以后，塑料的機(jī)械性能和耐熱性能會(huì)降低。

4. 穩(wěn)定劑

為了抑制和防止塑料在加工成型或使用過程中，因受到熱，光，氧等作用而發(fā)生降解，氧化斷鏈，交鏈等現(xiàn)象而致使塑料性能遭到破壞，加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑，使塑料性能穩(wěn)定。針對(duì)引起塑料變質(zhì)的因素而選取的穩(wěn)定劑有：光穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定劑和抗氧劑等。

5. 潤滑劑

為了易于成型流動(dòng)和脫模，需要加入潤滑劑。根據(jù)潤滑劑的作用，分為內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑兩種。內(nèi)潤滑劑融于塑料內(nèi)部，減少聚合物分子閑的摩擦，能增加塑料成型時(shí)的流動(dòng)性，外潤滑劑由于與聚合物的相溶性很低，因而成型時(shí)從塑料內(nèi)部析出表面，形成一層薄薄的潤滑膜，可以減少塑料與模具之間的摩擦。潤滑劑用量要適宜，常低于1%，因?yàn)榉哦嗪髸?huì)降低塑料的機(jī)械強(qiáng)度，潤滑劑過量，塑料表面會(huì)起霜，影響制品外觀質(zhì)量。

6. 固化劑

別名硬化劑，其作用是在高聚物中生成橫跨鏈，使大分子發(fā)生交聯(lián)，由受熱后可塑的線型結(jié)構(gòu)變成熱穩(wěn)定的體形結(jié)構(gòu)。例如環(huán)氧樹脂它只能在加入胺類等固化劑后才能成型為堅(jiān)硬的制品。

7. 著色劑

不論通過塑料或工程塑料，都應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)纳珴?，美觀宜人，而且滿足一定的使用性能。著色劑有無機(jī)顏料，有機(jī)顏料，有機(jī)染料三類，它們的著色能力，色澤鮮亮度及耐熱，耐光能力均有差異。選用時(shí)，除了考慮著色效果以外，還應(yīng)著重考慮制品的限定用途。例如對(duì)盛放食品的塑料器皿，就應(yīng)當(dāng)注意選用無毒，無臭，防遷移的著色劑，而勿須考慮電性能等。要使塑料具有特殊的光學(xué)性能，可加入金屬絮片，珠光色料，碟光色料或熒光色料。

8. 抗靜電劑

塑料制品的一個(gè)缺點(diǎn)是在加工與使用過程中因?yàn)槟Σ炼菀桩a(chǎn)生靜電。靜電有集塵作用，使塵?；蚱渌勰┗烊牖蛭皆僦破飞嫌绊懼破返男阅?。在某些場(chǎng)合，可能由于靜電的積蓄而造成安全問題，例如聚乙烯，聚氯乙烯等塑料都有這一缺陷。加入抗靜電劑使塑料帶電時(shí)迅速放電，不致產(chǎn)生靜電大量積累。

9. 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑的作用是造成塑料內(nèi)部產(chǎn)生氣孔的效應(yīng)。根據(jù)發(fā)泡機(jī)理分為物理發(fā)泡和化學(xué)發(fā)泡。物理發(fā)泡劑為液態(tài)，在沸點(diǎn)（一般低于110℃）蒸發(fā)出氣體。化學(xué)發(fā)泡劑是通過受熱分解而產(chǎn)生氣體

10．阻燃劑

加入阻燃劑使塑料制品具有難燃性，即接觸火源時(shí)燃燒速度很慢，離開火源時(shí)能很快停止燃燒，而自行熄滅。

此外，還可以加入其它添加劑。如加入適量的銅等導(dǎo)電材料的微?？梢灾瞥蓪?dǎo)電塑料，也可以制成具有磁性的高聚物；加入趨避劑可以防止老鼠，昆蟲，細(xì)菌危害塑料；在聚酯纖維中摻入可以產(chǎn)生元紅外線效應(yīng)的精密陶瓷，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)，可以制作防寒冷衣物等。

二． 塑料的特性及其應(yīng)用

近幾十年內(nèi)，由于塑料工業(yè)以驚人的速度發(fā)展，使塑料已躋身于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的四大基礎(chǔ)材料行業(yè)（水泥，木材，鋼材，塑料），并且由近年統(tǒng)計(jì)資料來看，塑料的年增長量一直居于首位，目前體積產(chǎn)量已超過鋼鐵。塑料之所以獲得如此大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，不僅在于它的資源豐富，利于發(fā)展，而且在于它有許多優(yōu)異特性是其它材料不能與之媲美的，塑料的應(yīng)用天地廣闊，制品物美價(jià)廉，因而具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競爭力。綜合起來，塑料的特性及用途可以歸納為以下幾點(diǎn):

1.質(zhì)量輕

塑料是一種輕質(zhì)材料。一般塑料的密度在0.83~2.2g/cm³之間，是鋁的1/2，鋼的1/5，鉛的1/8。塑料的密度小，對(duì)于要求全面減輕自重的汽車，飛機(jī)，船舶，建筑，宇航工業(yè)等具有特別重要的意義。由于質(zhì)量輕，塑料還特別適合制造輕巧的日用品和家用電器零件。

2.化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)越

一般塑料均具有一定的抗酸，堿，鹽等化學(xué)腐蝕的能力。有些塑料除此外還能抗潮濕空氣，蒸汽的腐蝕作用，在這方面它們大大超過了金屬。其中最特別的是聚四氟乙烯，它對(duì)強(qiáng)酸，強(qiáng)堿及各種氧化劑等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)都完全穩(wěn)定，甚至在沸騰的“王水”中也無動(dòng)于衷，聚氯乙烯可以耐90%濃度的硫酸，各種濃度的鹽酸及堿液等，因而作為常用的耐腐蝕材料。

由于塑料具有優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性，故在化工設(shè)備制造中有極其廣泛的用途，比如做各種管道，密封件，換熱器和在腐蝕介質(zhì)中工作的摩擦零，部件。

3.電絕緣性能好

塑料具有優(yōu)越的電絕緣性，某些塑料無論在高頻還是低頻，高壓還是低壓，絕緣性都是十分優(yōu)良的。加之其機(jī)械強(qiáng)度較高，耐電弧性好，介電損耗小，所以被廣泛應(yīng)用于電機(jī)，電器，電子工業(yè)中。

4.比強(qiáng)度高

強(qiáng)度與重量之比稱為比強(qiáng)度。許多塑料的比強(qiáng)度相當(dāng)高，其中玻璃纖維，碳纖維增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度甚至超過金屬鋼，鈦等水平。纖維增強(qiáng)塑料可用于負(fù)載較大的結(jié)構(gòu)零件，在飛機(jī)，船舶，火箭，導(dǎo)彈，人造衛(wèi)星及軍事裝備中應(yīng)用。

5.減摩，耐磨性能優(yōu)良，自潤滑性好

塑料的摩擦系數(shù)小，具有良好的減摩，耐磨性能。某些塑料摩擦副，傳動(dòng)副可以在水，油或帶有腐蝕性的濃液中工作，也可以在半干摩擦，全摩擦條件下工作。自潤滑性好這一性能是一般金屬無法比擬的。同時(shí)，一般塑料的柔韌性比金屬要大得多，當(dāng)其受到頻繁機(jī)械力沖擊與振動(dòng)時(shí)，因阻力較大而具有良好的吸振與清音功能，這對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦零部件及受到極大沖擊載荷的零部件有極重要的意義。

利用這一性能，工業(yè)中用來制造轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和摩擦機(jī)構(gòu)中的零件，例如齒輪，滑輪，軸承保持架和滾道，導(dǎo)軌等。當(dāng)前以塑料--金屬這一類摩擦副的使用最為廣泛，實(shí)驗(yàn)證明它可以使金屬對(duì)磨件的磨損達(dá)到最小程度，發(fā)熱少，對(duì)潤滑要求低，制造成本低。

6.成型加工方便

塑料的可塑性好，一般可以用模具一次成型出復(fù)雜的制品，有的塑料形狀是用機(jī)械加工辦法無法獲得的。用模具成型塑料即省料又省時(shí)，且塑料的重復(fù)精度高，并易于組織大批量生產(chǎn)。由于成型加工方便，因而塑料制品的制造成本低

7.光學(xué)性能好

有些塑料具有良好的透明性，透光率高達(dá)90%以上，如有機(jī)玻璃，聚碳酸酯，聚苯乙烯，它們可以用于制造光學(xué)透鏡，航空玻璃，透明燈罩及光導(dǎo)纖維材料。

8.著色性能強(qiáng)

大部分塑料的著色性能都比較強(qiáng)，都可以著成各種色調(diào)。還有許多塑料可以進(jìn)行電鍍，烤漆。

9.導(dǎo)熱率低

塑料的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬低得多?？梢杂脕碇谱餍枰睾徒^熱的器皿或零件。另一方面，塑料的導(dǎo)熱率低對(duì)其成型加工重要的加熱和冷卻過程帶來難度。

目前，塑料也存在一些缺點(diǎn)，使其應(yīng)用受到限制。除增強(qiáng)塑料，復(fù)合材料外，一般塑料的機(jī)械強(qiáng)度均不如金屬。塑料在成型時(shí)，收縮率較高，并且其值不恒定，影響其變化的因素很多，這使得塑料制品要獲得高精度的工作難度大。塑料對(duì)溫度的敏感性遠(yuǎn)比金屬或其它非金屬材料的大，塑料的使用溫度范圍遠(yuǎn)較其它材料的窄。塑料在光和熱的作用下性能容易降低，發(fā)生老化現(xiàn)象。塑料若長期受載荷作用，即使溫度不高，其形狀也會(huì)產(chǎn)生“蠕變”，塑料這種特性是不可逆轉(zhuǎn)的，所以在選用塑料時(shí)，我們應(yīng)該注意揚(yáng)長避短。

3.2.3塑料的分類

根據(jù)塑料的受熱形為,可將塑料分為兩大類型,一種是熱塑性塑料,另一種是熱固性塑料.它們各自的特點(diǎn)為:

一.熱塑性塑料

其樹脂的分子結(jié)構(gòu)呈線型或支鏈狀線型,因此受熱后比較容易活動(dòng),外征表現(xiàn)為變軟.將該類塑料升溫溶解為粘稠液體后施加高壓,便可以充滿一定形狀的型腔,而后使其冷卻固化定型成為制品.如果再將其加熱又可進(jìn)行另一次塑性成型,如此可以反復(fù)的進(jìn)行多次.在成型過程中,該塑料主要是發(fā)生物理變化,僅有少量化學(xué)變化(熱降解或少量交鏈),其變化過程基本上是可逆的.一般的熱塑性塑料在一定的溶劑中可以溶解.

常見的熱塑性塑料有聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,ABS,聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃),聚甲醛,尼龍,聚碳酸酯,聚砜,SAN等.

二.熱固性塑料

熱固性塑料在尚未成型時(shí),其樹脂為線型聚合物分子,但是它的線型聚合物分子與熱塑性塑料中的線型聚合物不同,其分子鏈中都帶有反應(yīng)基因(如羥甲基等)或反應(yīng)活點(diǎn)(如不飽和鏈等).成型時(shí),塑料在熱和壓力作用下充滿型腔的同時(shí),這些分子通過自帶的反應(yīng)活點(diǎn)與交聯(lián)劑(一種助劑,也稱硬化劑)作用而發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),隨著塑料溫度升高交聯(lián)反應(yīng)程度加深,原線型聚合物分子向三維發(fā)展而形成網(wǎng)狀分子的結(jié)構(gòu)量逐漸增多,最終形成巨形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).所以熱固性塑料制品內(nèi)部樹脂為體型分子,它是既不熔化又不溶解的物質(zhì),若被高溫加熱時(shí)只能燒焦.由此可見,熱固性塑料耐熱變形的性能比熱塑性塑料的好.

常見的熱固性塑料有酚醛,脲醛,三聚氰胺甲醛,不飽和聚脂等.

表1-2對(duì)熱塑性塑料與熱固性塑料有關(guān)成型方面的主要區(qū)別進(jìn)行了歸納.

此外,還有按照塑料的用途,將所有塑料分為通用塑料和工程塑料兩類.通用塑料的特點(diǎn)為用途最廣,產(chǎn)量最大,價(jià)格便宜.它包括有聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯, 聚苯乙烯,酚醛和氨基塑料六大品種.工程塑料是指那些可用來作為工程材料的塑料,主要有ABS, 尼龍, 聚甲醛,聚碳酸酯,聚砜及各種增強(qiáng)塑料.還有一些特殊的工程材料,其產(chǎn)量很少,價(jià)格昂貴,分別在耐高溫,耐輻射,耐舜時(shí)燒蝕,導(dǎo)電,導(dǎo)磁,感光和醫(yī)用方面具有極為優(yōu)異的性能.

隨著塑料應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,工程塑料與通用塑料之間的界線越來越難劃分.例如聚氯乙烯作為耐腐蝕材料已大量用與化工機(jī)械中,按用途分類,它又屬于工程塑料.

在熱塑性塑料類中,又根據(jù)聚合物分子構(gòu)型是否空間排列規(guī)整,分成無定型塑料(分子空間排列無序者)和結(jié)晶型塑料(分子空間排列規(guī)整者)兩類.屬于無定型塑料的常用塑料如聚苯乙烯,ABS等.屬于結(jié)晶型塑料的常用塑料如聚乙烯,聚丙烯,聚酰胺(尼龍)等.這兩類塑料在性能上有著較大的差異,此分類對(duì)于正確指導(dǎo)選用塑料和控制制品成型工藝條件具有重要意義.

3.2.5手機(jī)零件所用原料的要求

手機(jī)零件成型的一般特點(diǎn):

【1】尺寸要求嚴(yán)格.各零件間必須滿足精密的裝配要求,因此成型零件尺寸管控嚴(yán),所允許的公差范圍小.

【2】外觀要求高.隨著市場(chǎng)競爭的日益激烈以及客戶的需求的不斷提高,手機(jī)的外觀(如顏色)也多種多樣,因此成型零件的后制程一般需要烤漆或電渡等處理.

【3】機(jī)械性能好.為保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求,使用壽命長,手機(jī)零件必須具備一定的抗沖擊抗蠕變及抗老化性能,不易開裂.

根據(jù)其上述特點(diǎn),手機(jī)零件所使用的塑料原料必須滿足:

【1】原料具有良好的尺寸穩(wěn)定性,從而保證成型零件的尺寸

【2】著色性好,使成型零件的后制程(電渡.烤漆)能順利進(jìn)行.

【3】機(jī)械性能良好,具有良好的抗蠕變性及沖擊韌性.

同時(shí),結(jié)合原料選擇的一般原則,必須考慮到塑件的工作環(huán)境﹑原料的加工工藝性和原料的價(jià)格.

綜合上述因素,通過各塑料原料的對(duì)比發(fā)現(xiàn)PC料具有上述特性.因此MOTO手機(jī)零件大部分采用該原料成型(如后蓋、中蓋、前蓋及外翻蓋等大件).

特別地,對(duì)于手機(jī)上具有特殊要求的一些零件,如顯示屏、攝相頭等鏡片零件(Lens產(chǎn)品)要求其透光率非常好,耐蝕性好,抗沖擊性強(qiáng)不易破裂且具有良好的耐磨性不易擦花.因原料PMMA具備其最重要的特性:透光率非常好,并且質(zhì)輕而富有韌性,抗拉與抗彎強(qiáng)度好,有“不碎玻璃”之稱,固選用此原料成型Lens產(chǎn)品.

另外,手機(jī)上的某些零部件對(duì)于某一方面的性能要求很高,如活動(dòng)部件要求其機(jī)械性能非常好(強(qiáng)度﹑硬度高,鋼性好,抗疲勞強(qiáng)度性能好),而對(duì)于有密封作用的零件則要求其具有一定的彈性等等.

因此,我們?cè)诔尚途唧w的某個(gè)零部件時(shí)必須綜合考慮多方面的因素,最后確定使用原料的種類.

3.2.6GSM成型廠常用原料簡介:

我廠是主要是成型MOTO手機(jī)零件,根據(jù)手機(jī)零件的性能特點(diǎn)及客戶要求,所使用的塑料原料都是熱塑性塑料,常用的原料有以下七種,

1. PC(polycarbonate,聚碳酸酯)

PC料是應(yīng)用非常廣泛的熱塑性塑料,也是我廠使用最多的原料.在其分子鏈中含有高剛性的苯環(huán)﹑強(qiáng)度好的一丙撐和柔順的醚鍵.從它的分子結(jié)構(gòu)可知,PC料鋼硬而有韌性,具有良好的尺寸穩(wěn)定性,耐蠕變性及耐熱性,力學(xué)性能好,電絕緣性能優(yōu)良,化學(xué)穩(wěn)定性好(在溫室下能耐稀酸氧化劑還原劑鹽脂肪烴等,耐油性好).其熔融粘度高,成型收縮率恒定在0.5%~0.7%之間;吸水率小,在潮濕的環(huán)境中使用時(shí)的尺寸變化小.我廠常用的PC原料的規(guī)格有以下幾種:

其成型特點(diǎn)是耐寒性好,熔融溫度較高,黏性大,成型前需干燥,易產(chǎn)生殘余應(yīng)力甚至裂紋;

2.PMMA(methyl methacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)

該原料俗稱有機(jī)玻璃,屬高透明無定形熱塑性材料.顯著特點(diǎn)是透光率最好.高達(dá)90-92 %,熱分解溫度200攝氏度以上.化學(xué)穩(wěn)定性好,耐稀酸,堿,油脂等化學(xué)藥品.不溶于水等,溶于芳烴,氯化烴,酮類等有機(jī)溶劑.具有良好的強(qiáng)度,耐氣候性和絕緣性.易于機(jī)械加工,熱塑成型和用溶劑粘合.但表面耐磨性,差易擦傷,耐熱性較低.根據(jù)其上述特點(diǎn),在我廠一般用于成型具有特殊要求的產(chǎn)品,如顯示屏、攝相頭等鏡片零件(Lens產(chǎn)品),后制程必須進(jìn)行UV處理(提高其表面硬度及耐磨性).

我廠常用的規(guī)格只有一種,如下圖所示:

3.POM(polyethylene,聚甲醛)

乳白色不透明的結(jié)晶性聚合物.密度1.42g/cm³,熔點(diǎn)175攝氏度.分解溫度235~240攝氏度.具有優(yōu)良的染色性能,強(qiáng)度,剛度,耐沖擊強(qiáng)度,抗蠕變性能,耐疲勞性,尺寸穩(wěn)定,吸性小,能在85攝氏度水中長期使用.耐化學(xué),耐油,使用溫度范圍廣,可在-40~100攝氏度間長期使用.是一種性能優(yōu)良的工程塑料.

該原料只有一種規(guī)格常用,如左下圖所示:

值得注意的是:由于POM是一種高度結(jié)晶的線性高分子,因此,成型后產(chǎn)品成型收縮率很大,并且在不同的方向上材料的收縮率不同的.

4.ABS(acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer,丙烯晴-丁二烯-本乙烯共聚物)

該原料只有一種規(guī)格在我廠常用,如下圖所示:

5.PC+ABS

顯然,該原料具備PC和ABS的共同特性, 由于PC/ABS是ABS和PC混合而好的,PC的含量占80%以上.因此,PC/ABS不但具有PC的優(yōu)良的韌性,極佳光澤性,還具有ABS優(yōu)良的加工性能.流動(dòng)性也優(yōu)于PC,另外由于PC良好的耐燃性能,PC/ABS具有ABS所沒有的耐燃性能.PC/ABS的熔體粘度相對(duì)來說小于PC,其流動(dòng)性能比PC要好,成型加工時(shí)相對(duì)容易一.PC/ABS的低翹曲,低收縮率和尺寸穩(wěn)定性,使得PC/ABS原料做出的產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性比較的的高,產(chǎn)品也不易變形.成型制品具有良好的光澤度,因此一般用于成型后制程需電渡的零件(如手機(jī)按鍵、按鈕等)

該原料在我廠常使用的規(guī)格有如下四種:

注意:PC/ABS其中含有的PC的含量很高,因此成型前要經(jīng)嚴(yán)格的干燥.

6.橡膠

我廠常用的橡膠原料規(guī)格有如下幾種:

7.PA(polyamide,聚酰胺)

該原料俗稱尼龍,屬于線型高分子聚合物, 酰胺基團(tuán)上的氫輿另一個(gè)大分子中的酰胺基團(tuán)上給出電子的羥基結(jié)合成作用力很大的氫鍵,因此PA的大分子之間存在很大的相互作用力,以至于使PA的聚集態(tài)形成晶態(tài)結(jié)構(gòu),成為結(jié)晶聚合物,并且使其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和明顯的熔點(diǎn).

PA料質(zhì)地堅(jiān)韌,一般是不透明的角質(zhì)材料,結(jié)晶性強(qiáng),熔點(diǎn)高(大多在200℃以上),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐油及一般溶劑.此外,力學(xué)性能優(yōu)良,抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能明顯優(yōu)于一般塑料,且有較高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度.因此,在我廠主要用于成型轉(zhuǎn)軸等活動(dòng)部件(要求力學(xué)性能好,能承受較大的扭力).

PA料在我廠常用的規(guī)格有以下幾種:

該料的成型特點(diǎn)是熔點(diǎn)高,成型前需預(yù)熱;粘度低,流動(dòng)性好,成型時(shí)易產(chǎn)生溢流﹑飛邊等不良;熔融溫度下較硬,易損模具,主流道及型腔壁易粘模.

3.2.7選擇原料的注意事項(xiàng):

1. 塑料的線膨脹系數(shù)一般比金屬大,有的易吸水,故尺寸變化較大,在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)所選用的塑料品種來考慮間隙和公差.

2. 各種塑料均有一定的使用強(qiáng)度范圍和允許接觸的介質(zhì),選用原料時(shí)應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn).

3. 有的塑料,如PC料,有應(yīng)力開裂的現(xiàn)象,在注射時(shí)要盡量減少應(yīng)力,模具設(shè)計(jì)時(shí)必須避免應(yīng)力集中,嚴(yán)格控制加工工藝并作適當(dāng)?shù)暮筇幚?

4. 塑料的導(dǎo)熱性一般比較低,在選用和設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)必須充分考慮到這一特性.

5. 選用和設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)注意有些塑料易出現(xiàn)蠕變和后收縮﹑變形等傾向.