塑料的基本性能介绍-热性质
热性质是指塑料在温度变化的影响下,各种形性改变的程度。通常热性质与塑料加工的关系*为密切。现将重要的项目分述如下:
1、玻璃转移点(GlassTransition Point,Tg,玻璃化温度)
当塑料的温度达到玻璃转移点时,其分子键的分枝开始局部脉动,塑料便由玻璃状变成橡胶状。也就是说,当聚合物的温度在Tg时,会由较高温下呈现的橡胶态,转至低温下所呈现的具坚硬易脆性质的玻璃状。结晶性塑料有明显的Tg及潜热值,聚合物是呈现橡胶态还是玻璃状全视Tg与当时使用时的温度而定,故Tg为聚合物在使用上的重要指针。以下列举数种塑料的Tg值:
塑料名称Tg(℃)
塑料名称 Tg(℃)
PVC(rigid) 80~212
聚碳酸酯 (Polycarbonate,PC) 39~150
HDPE 120
PET 79
LDPE 120
PBT 20
Polypropylene,PP -10~-18
PI 410
聚苯乙烯 (Polystyrene,PS) 63~112
PPS 85
PMMA 100~120
PSF 190
ABS 88~105
PESF 230
PA 57
PEEK 143
聚缩醛 (Polyacetal,POM) 50~-85
PEI 217~220
PAI 280
Nylon 650
聚乙烯 (Polyethylene,PE) 120~125
Polyvinylchloride60~76Polysulfone 146~273
聚丙烯 (Polypropylene,PP) -10~-18
ASA 104
HIPS 100
PES 230
SAN 100
PU 120
2、塑料的熔点(MeltingPoint,Tm)
塑料的熔点是指塑料由固体状态变成熔融状态时的温度,此时结晶性塑料的比容显着增加,此温度又称可加工温度。下表为一些塑料的Tm值:
塑 料 名 称 Tm(℃)
HDPE 130~135
PET 250~265
LDPE 107~120
PBT 225~230
Polypropylene,PP 165~176
POB 450
PA 220
PEEK 334
聚缩醛 (Polyacetal, POM) 175~181
PPS 285~290
PTFE 327
Nylon6 215~225
Nylon46 295
Nylon11 184~187
聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC) 220
Nylon12 177~178
PMMA 160
Nylon66 225~265
PVC(rigid) 212
Nylon610 213
ACETAL 160
聚乙烯(Polyethylene,PE) 115~176
Nylon612 210~220
聚丙烯(Polypropylene,PP) 176
3、热变形温度(Heatdistortion temperature,HDT)
热变形温度显示塑胶材料在高温受压下能否保持不变的外形,一般用来表示塑料的短期耐热性。若考虑**系数,短期使用的*高温度应保持低于热变形温度10℃左右,以确保不致于因温度而使材料变形。*常用的热变形测定法为ASTM D648试验法,即将试片在一定压力及一定加温速度下,弯曲到一定程度时的温度。例如,在一标准试片(127×13×3mm)的中心,置放在455kPa或1820kPa负载下,并以2℃/min条件升温直到变形量为0.25mm时的温度。对非结晶塑料,HDT比Tg小10~20℃;对结晶塑料,HDT则接近于Tm。通常加入纤维补强后,塑料的HDT会上升,因为纤维补强可以大幅提升塑料的机械强度,以致在升温的耐挠曲测试时,会呈现HDT急剧升高的现象。下表列举几项常用塑料的热变形温度比较:
塑料名称 HDT1820Kpa(℃)
聚乙烯 (Polyethylene,PE) 29~126
硬质PVC 54~79
聚丙烯 (Polypropylene,PP) 40~152
聚苯乙烯 (Polystyrene,PS) 63~112
PBT 60~65
ABS 66~107
PET 80~100
亚克力PMMA (AcrylicResin) 68~99
尼龙6PA-6 63~80
PPO 100~128
HomopolymerPOM 125~136
聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC) 39~148
CopolymerPOM 110
H-PVC 54~74
PI 315~360
PSF 175
HDPE 43~49
PAR 175
MDPE 32~41
PES 205
尼龙6,6PA-6,6 62~261
GPPS 96
HIPS 96
LDPE 32
PS+20~30%GF 103
尼龙6-10PA-6-10 57
AS 88~104
尼龙6-12PA-6-12 60
Poly(vinylchloride) 60~76
尼龙11PA-11 55
Polysulfone 146~273
4、热膨胀系数(HeatExpansion coefficient)
热膨胀系数是指塑料加热时尺寸膨胀的比率,可依ASTM D696的试验法测定。由于一般塑料的热膨胀系数比金属大2~10倍,因此在设计模具、塑料与金属并用的器具、塑料的钳核物时,必须详加考虑,以防止因内部应力而造成产品的龟裂变形。
5、收缩率(Shrinkage)
收缩率是指塑胶制品经冷却、固化并脱模成形后,其尺寸与原模具尺寸之差的百分比,可依ASTM D955方法测得。在塑料模具设计时,收缩率是首先必须考虑的,以免造成成形品尺寸的误差。
因结构不同的关系,结晶性塑料与非结晶性塑料的收缩率存在明显的差异。一般地,结晶性塑料的收缩率比非结晶性塑料的收缩率大上好几倍(如下表所示)。同时有添加玻璃纤维或其它强化剂的塑胶材料,其收缩率可降低好几倍。影响成型收缩的因素有热收缩、结晶度(热塑性)或硬化度(热固性)、弹性回复、分子配向、与成型条件等因素。
(1)热塑性塑料
塑料名称 成形收缩率(%) 塑料名称 成形收缩率(%) 塑料名称 成形收缩率(%)
ABS 0.3~0.8 PA 0.6~2.5 POM 0.8~3.5
AS 0.2~0.7 PA-6 0.5~2.2 PP 1.0~2.5
CA 0.3~0.8 PA-66 0.5~2.5 PPO 0.5~0.7
CAB 0.4~0.5 PA-610 1.2 PPS 0.6~1.4
CAP 1 PA-612 1.1 PS 0.2~1.0
CP 0.4~0.5 PA-11 1.2 PVA 0.5~1.5
EC 0.4~0.5 PA-12 0.3~1.5 PVAC 0.5~1.5
EPS 0.4 PAR 0.8~1.0 PVB 0.5~1.5
FEP 3.0~4.0 PBT 1.3~2.4 硬质PVC 0.1~0.5
FRP 0.1~0.4 PC 0.4~0.7 软质PVC 1.0~5.0
EVA 0.5~1.5 PCTFE 0.2~2.5 PVCA 1.0~5.0
HDPE 1.2~2.2 PE 0.5~2.5 PVDC 0.5~2.5
HIPS 0.2~1.0 PET 2.0~2.5 PVFM 0.5~1.5
LCP 0.1~1.0 PES 0.5~1.0 SAN 0.2~0.6
LDPE 1.5~3.0 PMMA 0.2~0.8 SB 0.2~1.0
(2)热固性塑料
塑料名称 成形收缩率(%) 塑料名称 成形收缩率(%)
EP 0.1~0.5 SP 0.0~0.5
MF 0.5~1.5 UF 0.6~1.4
PDAP 0.1~0.5 UP 0.1~1.2
PF 0.4~0.9 DAP 0.1~0.5
PU 0.6~0.8 BMC 0.0~0.2