塑料(XY)
• 例: ABS是由Acylonitrile、Polystyrene和Rubberbutadiene所組成
Acylonitrile – 硬質。 Butadiene – 軟質。 Polystyrene – 硬質、便宜，但不耐熱。
25
影響高分子性質的因素(續)
• 混合物(Blends, Alloys)
是
否 否 是 是 是 是
黃色
黃色 黑煙
熔融落下
軟化 熔融落下 軟化
特殊味 特殊味
石油味 壓克力味
黃色
黃色
黃色 藍色
POM
PP 32
邊滴邊燃 福馬林味
完全燒掉
柴油味
塑膠材料之辨識(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
方法 燃燒的 是否繼 難易度 續燃燒 名稱 火燄 顏色
黃色 黑煙
燃燒後的 狀態 軟化 軟化 膨脹龜裂
1
0.9 0.1 + 20,000 108
17
ΣWｉＭｉ 0.9×20,000+0.1×108 ＝ Mw ＝ ΣWｉ 1 ΣWｉＭｉ2 0.9×(20,000)2+0.1×(108)2 Mz ＝ ＝ ΣWｉＭｉ 0.9×20,000+0.1×108
影響高分子性質的因素(續)
• 玻璃轉移溫度(Tg)
塑 膠 材 料 之 簡 介
– 從塑料微觀高分子鏈開始具有大鏈節運動的那點溫度， 如圖。
– 一般高分子大都在室溫下應用，並以25℃為比較標準。
– Tg > 25℃，則呈現玻璃態(glassy state)，硬脆性質。 – 例:聚苯乙烯(PS)，Tg = 88℃。
Note : T > Tg：材料軟化。 T < Tg：材料如玻璃般堅硬及脆。
2
何謂高分子?
塑 膠 材 料 之 簡 介
• “Polymer”(高分子)起源於希臘語，表示一群小單 元結合成巨大單元的意思。 • 引用到高分子領域，即是一群較小分子量的分子 (單分子)，鍵結成高分子量的巨大分子(高分子)。
3
塑膠材料的組成
塑 膠 材 料 之 簡 介
單分子 (乙烯)
n CH2= CH2 (
塑 膠 材 料 之 簡 介
不定形性
熱塑性 塑膠 高分子 橡膠
半結晶性 熱固性
彈性體
9
高分子的分類
塑 膠 有側鏈的高分子，可能為直線、卷曲型態。 例:聚苯乙烯(PS)的線性結構。
聚苯乙烯(PS)的線性結構 10
高分子的分類(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
第一章 塑膠材料加工特性
1. 塑膠材料之簡介 2. 塑膠材料之分類 3. 塑膠材料之選用
1
教學目標
教 學 目 標
• 學生能不參考書本，列舉出各三種熱可塑性塑膠 與熱固性塑膠材料之名稱。 • 學生能不參考書本，列舉出各五種結晶與非結晶 塑膠材料之名稱。 • 學生能不參考書本，說明出玻璃轉移溫度之意義 並列舉出二種塑料之玻璃轉移溫。 • 學生能不參考書本，舉例說明任五種塑膠材料之 用途。
影響高分子性質的因素
塑 膠 材 料 之 簡 介
高分子結構
• 分子量的大小
• 玻璃轉移溫度(Tg)
• 結晶性 • 添加物 • 分子配向性
高分子性質
14
影響高分子性質的因素(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
• 分子量的大小
– 如果分子量大，則玻璃轉移溫度Tg較高，機械性質、 耐熱性、耐衝擊強度皆提昇，且黏度增大，造成不易 加工。
丙烯睛丁二烯苯乙烯
耐龍 聚碳酸酯
Acrylonitrile-butadiene-styrene
Polyamide (Nylon)
Polycarbonate Polyethylene Polymethyl methacrylate Polyoxymethylene
PA PC PE PMMA POM
聚乙烯
• 結晶性 –結晶性高分子(Crystalline)
非透明。 排列極為規則。 局部結晶區。 具有Tg及Tm值。
Note : 例:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、耐龍(Nylon)。
21
影響高分子性質的因素(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
–非結晶性高分子(Amorphous)
透明。 排列成隨機狀。 無結晶區。 有玻璃轉移溫度(Tg)值。 無熔融溫度(Tm)值。
交連 交連現象 12
高分子的分類(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
橡膠:耐衝擊強度好、彈性。加熱較難流動。
丁二烯(軟,黏)
5% S
橡膠(有彈性)
高度交連:
a. 主鏈間大都由共價鏈結，並且產生三度空間之網狀 結構。熱固性塑膠加進溶劑，無顯著的膨潤效果。 b. 例:酚-甲醛樹酯(PF) 。
13
酚-甲醛樹酯(PF)
6
塑膠材料的性質(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
加工
加工性質 (溫度和壓力等)
材料
+ 材料性質 (Tg、Tm等) = 產品性質 (功能和耐用 性等)
產品
7
高分子的表示方法
塑 膠 材 料 之 簡 介
H H ( C C )n H H 立體障礙 分子模型 高分子鏈 表示法
高分子鏈 卷曲
彈簧模型 8
塑膠材料的種類
19
回玻璃轉移溫度(Tg)
影響高分子性質的因素(續)
• 常見高分子之玻璃轉移溫度、熔融溫度及加工溫度範圍
塑 膠 材 料 之 簡 介
高分子
簡寫
Tg(℃)
Tm(℃)
加工溫度範圍
高密度聚乙烯 HDPE 低密度聚乙烯 LDPE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 聚苯乙烯 PS 橡膠 Rubber 聚對苯二甲 PET 酸乙烯酯 耐龍-66 NYLON-66 耐龍-6 NYLON-6
非結晶性
PS 聚苯乙烯 PAVc 聚酯酸乙烯 PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 EVA乙烯-醋酸乙烯共聚合物 AU EU Chlorinated PE 聚化聚乙烯 ABS PPO PC 聚碳酸酯
24
影響高分子性質的因素(續)
• 共聚合物(Copolymers)
塑 膠 材 料 之 簡 介
單分子(X)
單分子(Y)
–光學性質:
非結晶高分子，折射率較低，並可由多個方向反射到觀 察者，所以是透明的。 例:聚苯乙烯(PS)。
23
回添加物
影響高分子性質的因素(續)
• 常見高分子之結晶性
塑 膠 材 料 之 簡 介
結晶性
PP 聚丙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LDPE 低高密度聚乙烯 PA(Nylon) 尼龍 POM 聚縮醛 PTFE PEO PETP(PET) 聚對苯二甲二乙酯 HIPS 塞璐璐(Cellulose)纖維素塑膠 PBT 聚對丁烯二甲二乙酯
分子量為 M j 的總分子量 nｉMｉ Ｍi= ΣniMi = 高分子總重量 Wｉ 或 ni ＝（ΣniMi) Mｉ ΣWｉＭｉ Σ nｉMｉ２ Mｗ = = Σ n ｉM ｉ ΣWｉ 與熔膠黏度相關
Ｚ平均分子量Ｍｚ (Ｚ－Average Molecular Weight) MＺ =
16
Σ nｉMｉ３ Σ nｉMｉ２
聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 聚苯乙烯(PS) 聚氯乙烯(PVC)
5
塑膠材料的性質
塑 膠 材 料 之 簡 介
• • • • • 一般塑膠的拉伸強度約為鐵的1/10 一般塑膠的楊氏係數約為鐵的1/100 一般塑膠的熱傳導係數約為鐵的1/30 一般塑膠為不導電性質 一般塑膠分子長度約為0.2m，且長寬比值約 為1000
尿素甲醛 不飽和聚酯 31
Urea-formaldehyde
Unsaturated polyester
塑膠材料之辨識
塑 膠 材 料 之 簡 介
方法 燃燒的 是否繼 難易度 續燃燒 名稱 ABS PA PC PE PMMA 易 難 難 易 易 易 易
火燄 顏色
黃色 黑煙
燃燒後的 狀態
熔融落下
氣味 橡膠味
-100 -100 -15 80 100 -70 70
40 40
135 110 165 240 35 265
265 220
160-240 160-240 180-240 170-200 180-240 90-110 275-290
230-260 230-260
20
影響高分子性質的因素(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
壓克力 聚縮醛
30
塑膠材料之中英文名稱與縮寫(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
中文 英文 縮寫 PP PS
聚丙烯
聚苯乙烯 聚氯乙烯 環氧樹脂
聚胺基甲酸乙酯
Polypropylene
Polystyrene Poly (vinyl chloride) Epoxy Polyurethane
PVC EP
PU UF UP
Note : 機械強度的延伸方向 >> 垂直延伸方向。
28
塑膠之特性
塑 膠 材 料 之 簡 介
• 重量輕 • 堅固耐用 • 絶緣性佳 • 耐蝕性強 • 化學穩定性好 • 原料豐富、價格低廉
• 色彩鮮明、著色容易
• 加工容易、生產效率高
29
塑膠材料之中英文名稱與縮寫
塑 膠 材 料 之 簡 介
中文 英文 縮寫 ABS
回分子量的大小
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影響高分子性質的因素(續)
塑 膠 材 料 之 簡 介
1 : 非結晶聚合物 2 : 部分結晶聚合物 3 : 完全結晶物
Note :
A區: Tg1以下 玻璃態。 B區: Tg1附近 玻璃轉移態。
變 形