塑料材料的性能（上）

地狱男爵

塑料材料的性能
塑料主要是从石油、煤为基础原料中提炼生产出来，是高分子材料。通常对酸、碱、盐有机溶剂等有良好的抗腐蚀性能：比重小、重量轻；具有良好的机械性能，通过填料和助剂加入，机械性能超过普通金属材料，有些材料还具有耐磨性和自润滑性；易成型复杂形状的制品，制品表面光洁，可切削和抛光等加工，加工费比金属材料低。

因塑料材料的优良性能在机械工业、电子工业、航天航海工业、汽车工业、化学工业、建筑业、家电工业、包装工业以及轻工等领域获得广泛的运用。公司现在所常用的塑料原料有“ABS、PP、PC、PE”等。就塑料结晶度、分子取向性、降解和熔融指数作点叙述。并对公司最常用的塑料原料作一点介绍。

1塑料三态

塑料有热固性和热塑性二大类，热固性塑料成型固化后，不能再加热熔融成型。而热塑性塑料成型后的制品可再加热熔融成型其它制品。

热塑性塑料随着温度的改变，产生玻璃态、高弹态和粘流态三态变化，随温度重复变动，三态产生重复变化。塑料玻璃态时可切削加工。高弹态时可拉伸加工，如拉丝纺织、挤管、吹塑和热成型等。粘流态时可涂复、滚塑和注塑等加工。

但当温度高于粘流态时，塑料就会产生热分解，当温度低于玻璃态时塑料就会产生脆化。当塑料温度高于粘流态或低于玻璃态趋向时，均使热塑性塑料趋向严重的恶化和破坏，所以在加工或使用塑料制品时要避开这二种温度区域。



2晶形塑料
塑料分有结形和非结晶形，结晶塑料的分子链是有规则排列，非结晶形塑料分子链是无定型排列

结晶形塑料有较明显熔点，有最快结晶温度点，保持最快结晶温度点。并随时间的延长结晶率能提高。对制品的屈服强度、弹性模量、刚硬度随之提高，热变形温度和耐化学溶剂的稳定性也有改善。收缩率随密度增大而减小。如模具温度过高成型制品易形成大的球晶，制品脆，力学性能降低，制品扭曲变形会增大。

总之希望结晶型塑料成型制品有较高结晶率和均称的小晶体，不希望有大的球晶体和不均称结晶度。


结晶与冷却温度和冷却速度关系？塑料的结晶温度是在熔点以下，玻璃化温度以上。不同的塑料种类有不同的最快结晶温度点。如“PP”的最快结晶温度120度。

当冷却温度处于最快结晶温度时，冷却时间需延长，制品容易形成大球晶，使制品发脆，扭曲变形和力学性能下降。

当冷却温度处于玻璃态温度时，冷却时间短，结晶不完整。成型制品受模具壁急速冷却，制品表面与模 具直接接触，制品表面先冻结，即停止结晶，而制品中心还没有冷却继续结晶直至冻结，造成制品表层与中心的结晶度不一样，使制品内应力增大，制品尺寸和形状变化大，力学性能差。

当冷却温度处于玻璃态与最快结晶温度之间，冷却时间适宜，能达到较好而完善的结晶，制品性能就好。结晶与熔融温度关系？结晶塑料加工的熔融温度选高，并在料筒里停留时间长，而射入模具后冷却时间要长，结晶较完整，球晶大，制品脆，力学性能下降。再生塑料的加工温度也要提高。

结晶塑料加工的熔融温度选低一点，并在料筒里停留时间短一些，而射入模具后的冷却时间也短，结晶时间也短，晶体尺寸易达到小而均。制品力学性能好，耐磨和热变形温度可提高。再生塑料的加工温度也低。结晶与注射压力关系？注射压力低易生成大而完整的球晶体，注射压力高能生成小而形状不规则的球晶体。随着塑料分子量增大，结晶能力降低。

3分子量的分布

塑料分子量分布的宽或窄，主要是看该塑料最大分子量和最小分子量之间的范围。范围大的即分子量分布宽，反之为窄。分子量分布宽的，加工温度范围大，这种塑料易加工成型，反之不易加工成型。

4塑料降解

塑料在热、力、氧、水和光辐射等作用下聚合度降低，这过程叫降解。塑料降解，分子量降低，大分子链断裂等变化，引起塑料机械性能的下降。如弹性降低，强度降低，粘度降低而熔融指数提高，成型时塑料熔体发生湍流，使制品表面粗糙等不良现象产生。

注射成型是在高温、高压和高速下成型制品。塑料在成型时易产生降解，控制好成型工艺可减少或避免塑料制品降解。特别在高温时混入氧气和水更能使塑料降解。

剪切应力的降解，是塑料在预塑背压和速度，注射压力及速度作用下，使塑料的分子链被运动的螺杆切割断，并伴随料温上升，粘度下降而产生力热降解。如热塑性塑料反复利用重复加工制品，塑料熔融指数随重复加工次数增加而不断提高。如聚碳酸酯和聚丙烯塑料从第一次加工时的熔融指数到重复十次加工后的熔融指数比较相差较大。“PC第一次加工熔融指数0.71；到第十次加工时熔融指数39.4。PP第一次加工熔融指数1.67；到第十次加工时熔融指数11.8。”它们粘度变稀了。物理性能降低了，这也是一种塑料降解过程。所以要有比例地利用热塑性塑料的回料。