塑膠原料物性簡釋

時間：2015/12/23 8:52:08  作者：  來源：  瀏覽：人次

一 流動特性(FLOW PROPERTIES)

熱塑性塑料成型過程一般需經歷加熱塑化, 流動成型和冷卻固化三個基本步驟.所謂加熱塑化就是經過加熱使固體高聚物變成粘性流體; 流動成型是借助注射機或擠塑機的柱塞或螺桿的移動,以很高的壓力將粘性流體注入溫度較低的閉合模具內,或以很高的壓力將粘性流體從所要求形狀的口模擠出,得到連續的型材;冷卻固化是用冷卻的方法使制品從粘流態變成玻璃態.幾乎所有高聚物都是利用其粘流態下的流動行為進行加工成型的.表征流動特性的物理量如下

1.熔融指數值(MELT INDEX)

熔融指數是評價熱塑性聚合物特別是聚烯烴的擠壓性的一種簡單而實用的方法,其定義為 在一定溫度下, 熔融狀態的高聚物在一定負荷下, 十分鍾內從規定直徑和長度的標準毛細管中流出的重量.其一般在熔融指數儀中測定.

可擠壓性是指聚合物通過擠壓作用形變時獲得形狀和保持形狀的能力, 研究聚合物的擠出性質能對制品的材料和加工工藝作出正確的選擇和控制,通常條件下,聚合物在固體狀態不能通過擠壓而成型,只有當聚合物處于粘流態時才能通過擠壓獲得宏觀而有用的形變.擠壓過程中,聚合物熔體主要受到剪切作用,故可擠壓性主要取決于熔體的剪切粘度和拉伸粘度.大多數聚物熔體的粘度隨剪切力或剪切速率增大而降低..

    熔融指數儀測定在給定剪切力下聚合物的流動度,用定溫下10分鍾內聚合物從出料孔擠出的重量(克)來表示,其數值就稱為熔融指數.

    所以流動度,即熔融指數實際上反映了聚合物分子量的大小,分子量較高的聚合物更易于纏結,分子體積更大,故有較大的流動阻力,表現出較高的粘度和低的流動度,亦即熔融指數低.

    由于荷重小(1.2kgf)通測定的MI值不能說明注射或擠出成型時聚合物的實際流動性能.但用[MI]值能方便地表示聚合物流動性的高低.

2. 粘度  VISCOSITY  ( Psi S)

粘度是表征流動性的一種性能, 一般粘度越大, 流動性越差.

(1)剪切粘度

對應于剪切流動,即速度梯度的方向與流動方向相垂直. 粘度對剪切速率具有依賴性.

測量方法 一般由奧氏粘度計和烏氏粘度計進行測量.

影響剪切粘度的因素如下

聚合物本身結構粘度隨分子量的增加而提高.

溫度隨溫度升高, 粘度呈指數函數的方式降低.

剪切速率剪切速率增大, 粘度減小.

剪切應力剪切應力增大, 粘度減小.

壓力壓力增大, 粘度增大.

(2) 拉伸粘度

對應于拉伸流動, 即速度梯度的方向與流動方向一致.

二 力學性質(MECHANICAL PROPERTIES)

    力學性質與其化學組成,分子量及其分布,支化和交聯,結晶度和結晶的形態,共聚的方式,分子取向,增塑及填料等有關.

表征力學性質的物理量如下

1.拉伸強度

    是在規定的試驗溫度,濕度和試驗速度下,在標準試樣上沿軸向施加拉伸載荷,直到樣板被拉斷為止,斷裂前試樣承受的最大載荷P與試樣的起始寬度b和厚度d的積的比值.

同樣,也有壓縮強度.

通常塑性材料善于抵抗拉力,而脆性材料善于抵抗壓力.

拉伸模量(即楊氏模量)通常由拉伸初始階段的應力與應變比例計算.

2.彎曲強度

    亦稱撓曲強度,是在規定試樣條件下,對標準試樣施加靜彎曲力矩,直到試樣折斷為止,取試樣過程中的最大載荷

3.沖擊強度

    是衡量材料韌性的一種強度指標,表征材料抵抗沖擊載荷破壞的能力,通常定義為試樣受沖擊載荷而折斷時單位面積所需要的能量.

W為沖斷試樣所消耗的功.

沖擊強度的測試方法很多,應用較廣的有擺捶式沖擊試驗,落重式沖擊試驗和高速抗拉伸等三類.

擺錘式沖擊標準試樣,測量擺錘沖斷試樣消耗的功,試樣的安放方式有簡支架式和臂梁式.后者為 Izod 試驗.

試樣一端固定,擺錐沖擊自由端,試樣可用帶缺口的和無缺口的兩種,采用帶缺口試樣的目的是使缺口處試截面積大為減少.受沖擊時試樣斷裂一定發生在這一薄弱處,所有的沖擊能量都能在這局部的地方被吸收,從而提高試樣的準確性,這種情況下,計算沖擊強度時,試樣的厚度d指的是缺口處試樣的剩余厚度.

4 硬度

    是衡量材料表面抵抗機械壓力的能力的一種指標.硬度的大小與材料的抗張強度和彈性模量有關,而硬度試驗又不破壞材料,方法簡便,所以有時可作為估計材料抗張強度的一種替代方法.

根據壓頭的形狀不同有邵氏(shore), 布氏(Brinell)和洛氏(Rockwell)等方法.

三 化學特性(CHEMICAL PROPERTIES)

常用的分析方法有

1 質譜法或色質聯用儀,常用于鑒別高聚物中的添加劑.

2 熱解氣相色普法 根據保留時間的不同,直接測定高聚物,并可對共聚物組成進行分析.

3 紅外光譜表征高聚物的化學結構和物理性質的一種重要工具.

1 鑒定高聚物的主鏈接構,取代基的位置和雙鏈的位置等.

2 側鏈接構的研究.

3 研究高聚物的相轉變.

4 研究橡膠的老化.

5 核磁共振法研究分子內部結構反環境對分子結構的影響.

另外還有 掃描電鏡, X衍射, 液相色譜法等.

 

四 耐溫特性(THERMAL PROPERTIES)

1.熔點與玻璃化溫度

  玻璃化溫度和熔點是聚合物使用時耐熱性的重要指標.

  熔點Tm是結晶聚合物的主要轉變溫度,而玻璃化溫度Tg則主要是無定型聚合物的熱轉變溫度. 玻璃化溫度是無定型聚合物的使用上限溫度,熔點則是結晶聚合物的使用上限溫度.

  塑料處于玻璃態或部分結晶狀態.

  橡膠處于高彈態,玻璃化溫度為其使用下限溫度.

大部分合成纖維是結晶性聚合物.

1)熔點晶體全部熔化時的溫度.

  熔限發生熔化的溫度范圍.

  結晶高聚物與低分子物相比,熔融溫度范圍較寬 (低分子熔限為0.2°C)

2)影響熔點的因素有

a 高分子鏈的結構.

  可通過增加分子或鏈段之間的作用力來提高熔點,主要是引進極性基團,最好能使高分子鏈之間形成氫鍵.      

b 結晶溫度與芯片厚度.

  結晶溫度越低,熔點越低,熔限越寬;芯片厚度越薄,熔點越小

c 雜質

  雜質使高聚物熔點降低.

d 共聚物的熔點

  與組成沒有直接的關系,而是取決于共聚物的序列和分布性質.

2.軟化點非晶態聚合物的軟化點接近Tg

         結晶聚合物軟化溫度接近Tm.

五 耐燃燒特性(FLAMMABILITY PROPERTIES)

    塑料主要由碳,氫,氧等元素組成,因此在一定條件下將會燃燒,這點對用作建材,包裝,配件等來說都是十分不利的,對研究塑料的燃燒性能有著十分重要的意義.

氧氣指數法是在規定條件下測定試樣在氧,氮混合氣流中,維持平穩燃燒所需最低氧氣濃度(以氧所占的體積百分數的數值表示)的一種方法.

2. 耐燃性等級V0;V-1;V-2;5VA

 

六 物理特性 (Physical Properties)

比重 比重是指物質在單位體積下的質量（重量），亦稱密度。

成型收縮率 成型收縮率指的是注塑成型的制品與模具的對應體積相比時,所發生的縮小比率.塑料加熱熔化后,因受熱而產生膨脹.而在成型射出后,因射出壓力而受壓縮再行收縮.成型品在模具內因冷卻固化,又再度收縮,但是當離模后又因壓力的復原而再度產生若干膨脹現象.總結的體積差,稱為成型收縮量.

成型收縮率可以下式表示

成型收縮率=模具尺寸-成型品尺寸模具尺寸

成性收縮率以11000為單位表示之或以百分率(%)來表示.

特點

1.樹脂流動方向的垂直方向收縮率較大,而流動方向的收縮律率較小.

2.結晶性樹脂(PET,PA,POM,PP)比非結晶性樹脂(PC,PVC,PS,PMMA)成型收縮率大.

3.非強化材料比強化材料的成型收縮率大.

4.即使是同一種材料,在不同的注塑條件下收縮率也有變化,非結晶性樹脂受壓力的影響,結晶性樹脂易受溫度條件的影響.

影響成型收縮率的因素

1.強化性因素

影響成型收縮律率的因素很多,可分為決定性和非決定性因素.即使同一種材料,按強化因素區分,結果也大不相同.如尼龍-6材料,在非強化條件下,成型收縮率約為1.2~1.9%;若以玻璃纖維對其強化15%,那么收縮率為0.7~0.9%;強化30%,收縮率為0.5~0.7%;強化50%,收縮率為0.4~0.5%.

2.注塑壓力

即使同一種材料,注塑條件變化時收縮率也會變化,理解這一點對設計開發人員很有必要. 注塑壓力增加時,模具內被注塑進去的樹脂的壓力增大. 有更多的樹脂被填充進去,收縮率趨于減少. 反之,若壓力過大,也影響模具的成型力,會產生毛邊,導致收縮率增大.

3.注塑溫度

注塑成型溫度越高,樹脂也融化時的體積越大,冷卻時釋放的熱量也越多,因此會加速結晶現象使收縮率增大. 如果溫度過低,會導致材料流動不暢,使制品產生殘留應力,影響其耐久性或產生阻隘力.

4.模具溫度與冷卻時間

模具溫度增加時,樹脂進入模具的阻力減少,收縮率也相應地趨于變化. 但另一方面,模具的熱量也促使了結晶現象,因此更多的情況下導致收縮率增大. 此時若延長冷卻時間,也可以起到減少收縮的作用.但會導致生產性下降,螺桿內樹脂隨之分解,物性隨之降低,所以應辯證地對待.

5. 后收縮

即使注塑成型時收縮率不大的制品,也會在自然冷卻時結晶,吸濕并徐徐收縮,尤其是結晶性樹脂,大都發生這種稱之為“后收縮”的現象.當然,后收縮的程度不如制品在模具內收縮的程度大.另外,有些樹脂(如NYLON)結晶現象影響而發生的膨脹效應超過了因吸濕而產生的收縮反應,外形尺寸反而羅有增加.

七 電氣特性(ELECTRICAL PROPERTIES)

高聚物的電學性質是指聚合物在外加電壓或電場作用下的行為及其所表現出來的各種物理現象.包括在交變電場中介電性質,在弱電場中的導電性質,在強電場中的擊穿現象以及發生在聚合物表面的靜電現象.

1 介電常數

平行板電容器上加以直流電壓u,在兩個極板上將產生一定量的電荷Q.

真空電容器的電容為C0與所加電壓無關,而決定于電容器的幾何尺寸.

在兩極析間充滿介質后.是一個無因次的純數,稱為介電常數,表征電介質貯存電能能力的大小,是介電材料的一個十分重要的性能指針,介電常數是衡量介質在外電場中極化程度的一個宏觀物理量,分子極性大小是介質介電常數大小的主要決定因素.

2. 表面電阻率和體積電阻率.

表面電阻率Ps規定單位正方形表面上兩刀形電極之間的電阻.

體積電阻率Pv是體積電流方向的直流場強與該處體積電流密度之比.Pv的單位是歐.米.

一般所說的通常為體積電阻率.

絕緣破壞強度 表明絕緣材料擊穿電壓大小的數值叫絕緣強度，是檢驗絕緣材料的主要項目之一。

　　當絕緣體受潮或受到過高的溫度、過高的電壓時，可能完全失去絕緣能力而導電，稱為絕緣擊穿或絕緣破壞