塑膠材料基本特性介紹

■作者: ACMT編輯部

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前言

時(shí)至今日，塑膠成型加工技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于許多 高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)上，諸如汽機(jī)車零組件、3C電子產(chǎn)品、連接器、顯示器、手機(jī)、塑膠光學(xué)鏡片、生醫(yī)應(yīng)用 產(chǎn)品及一般生活用品等；隨著產(chǎn)品用途多樣化、功能需求多變化性的趨勢演變，塑膠成型加工技術(shù)日益地蓬勃發(fā)展。

然而隨著時(shí)代進(jìn)步，產(chǎn)品的復(fù)雜度與精度要求也日益嚴(yán)苛；如何有效地掌握產(chǎn)品質(zhì)量，一直是攸關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量及良率之主因，同時(shí)也是業(yè)界最主要的競爭力來源。一般而言，影響產(chǎn)品質(zhì)量的主因來自于成型制程中所產(chǎn)生的問題，而這些問題發(fā)生的原因經(jīng)分析后大多是因?yàn)閷λ苣z材料特性的不熟悉。針對這個(gè)問題，本課程將由高分子塑料的基本原理與特性入門，使學(xué)員認(rèn)識塑料的種 類、特性與加工性，同時(shí)也藉由分析解說射出成型過程中常見的問題案例，讓學(xué)員能夠有系統(tǒng)地窺探塑料特性 造成問題的成因，透過了解塑料材料的基本觀念與產(chǎn)品 不良問題的成因，才能針對成型問題制定出正確的解決 對策。

要如何挑選適當(dāng)?shù)乃苣z材料

在開始介紹材料特性前，首先我們要先了解我們產(chǎn)品的 需求條件，如此一來才能夠茫茫材料中挑選出適當(dāng)?shù)乃苣z材料，而這些需求條件經(jīng)歸納整理后大致可分為三個(gè)步驟，首先是「最終產(chǎn)品使用上的需求」，接著是「商業(yè)化塑膠材質(zhì)的選擇」，而最后若市面上沒有適合的 選項(xiàng)才進(jìn)入到「塑料材質(zhì)的改質(zhì)與特制化」這一步驟。

最終產(chǎn)品使用上的需求 在挑選材料時(shí)，我們首先要考慮到最終產(chǎn)品使用上的 需求，如使用環(huán)境條件的限制、機(jī)械物性強(qiáng)度要求、 特殊性功能要求、產(chǎn)品成本等都需要考慮，筆者將這 些常見的條件整理羅列如下：

? 機(jī)械結(jié)構(gòu)物性需求：抗張、抗折、抗壓強(qiáng)度、耐沖 擊性、HDT、MI(MFI)

 ? 使用環(huán)境：使用溫度極限、高濕環(huán)境、酸堿環(huán)境、 戶外環(huán)境 

? 功能性：耐磨耗性、止滑性、EMI、導(dǎo)電性、光學(xué) 特性、難燃性

? 組裝性及二次加工性：組裝、固定、印刷、噴涂、 電鍍、熔接、貼合

? 成本：單價(jià)、產(chǎn)量、加工成本、成形周期、使用壽 命 

? 認(rèn)證需求：FDA、UL、CEE、IEC

商業(yè)化塑膠材質(zhì)的選擇 了解最終產(chǎn)品使用上的需求后，我們可以利用比較塑膠材料的性質(zhì)物性表，從市面上的材料中選擇適當(dāng)及適用之塑膠材料，而一般塑膠材料物性表主要包含兩 類數(shù)據(jù)，分別為機(jī)械性質(zhì)數(shù)據(jù)與功能性質(zhì)數(shù)據(jù)，機(jī)械 物性數(shù)據(jù)可提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)初步計(jì) 算；而功能性質(zhì)數(shù)據(jù)則可顯示材料使用上之特定功能。 除此之外，在商業(yè)化塑料的選擇上，我們還需考慮到 材料是否符合強(qiáng)度物性與功能型要求，以及其加工穩(wěn) 定性、質(zhì)量穩(wěn)定性、供料穩(wěn)定性、成本，以及售后的 技術(shù)服務(wù)等面向。

塑膠材質(zhì)的改質(zhì)與特制化 當(dāng)產(chǎn)品對于塑膠材料要求的性質(zhì)或功能為非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 或有特殊需求，并且無法在市面上找到適當(dāng)及適用之 塑膠材料，我們可以透過對廠商提出需求，請他們針 對需求進(jìn)行塑料配方的調(diào)整，透過混練摻合改質(zhì)的方 式，以得到符合特定物性要求的塑料。常見的改質(zhì)方 法有以下幾種：

? 塑料＋添加劑：可以達(dá)到改變物性、功能性的效 果，例如：PP加入Talc、PC加入FR等。

? 塑料＋彈性體：藉由加入彈性體，可以提高產(chǎn)品 韌性，例如：超韌PA、PP加入EPDM等。 

? 塑料＋補(bǔ)強(qiáng)纖維：達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)或強(qiáng)化的效果，例如： PA加入GF、PC加入GF、LFTP等。
? 塑膠＋塑膠：這種作法被稱為合金(alloy)，也有 人稱其為摻合 (blend)，例如：PC 加入 ABS、PC 加入PBT等。

何謂聚合物（高分子、巨分子、Polymer）

了解最終產(chǎn)品的需求與條件后，接下來便能進(jìn)入材料介紹的環(huán)節(jié)。首先，何謂聚合物？聚合物又名高 分子、巨分子、 Polymer，是由許多小分子量的單體 (monomer)，藉由化學(xué)反應(yīng)以共價(jià)鍵結(jié)合而形成的一 具有重復(fù)分子結(jié)構(gòu)之高分子量物質(zhì)，其主要組成元素 有：碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硅(Si)、硫(S)、 氟(F)、氯(Cl)等，聚合物在工業(yè)界主要有五大應(yīng)用領(lǐng) 域：塑料、橡膠、纖維、涂料、接著劑，今天我們要 探討的便是聚合物在塑膠領(lǐng)域的應(yīng)用。

高分子塑膠材料

首先，我們必須先厘清一點(diǎn)，一般塑膠原料并不是單 純高分子聚合物，而是針對特殊應(yīng)用與特性要求而調(diào) 配出具有復(fù)雜配方組成的混合物，是經(jīng)由高分子基材 與添加劑合成的有機(jī)且具有大分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。 在工業(yè)界中，塑膠材料被依照其各自的耐熱性程度進(jìn) 行區(qū)分，分為「泛用塑膠材料」、「工程塑膠材料」、「高性能工程塑膠材料」等三類，它們各自的特性與 常見材料介紹如下：
泛用塑膠材料 主要常見的泛用塑膠材料有 PE、PP、PS、SAN、 PMMA、PVC、ABS等，相較于其他兩種材料的產(chǎn)品， 較不要求產(chǎn)品的剛性強(qiáng)度與尺寸精度，且使用溫度不 能高于100°C，常被用于生產(chǎn)民生用品。

工程塑膠材料 主要常見的工程塑膠材料有 Nylon、POM、MPPO、 PC、PET/PBT等，可耐受溫度大約落在100-150°C ，特性條列如下：

? 具有高的強(qiáng)度、重量比、高比強(qiáng)度。

? 在較高溫下，仍有較好的機(jī)械物性。 

? 具低潛變性(Low Creep)。

? 較低熱膨脹系數(shù)。

? 較佳的電氣性質(zhì)。 

? 較佳的耐化學(xué)藥品性。

高性能工程塑膠材料 主要常見的高性能工程塑膠材料有LCP、PPS、PPA、 PSF、PES、PEEK、PEI、PTFE等，相較于工程塑料， 高性能工程塑膠的材料可耐受的溫度高于150°C，具 有更高的剛性強(qiáng)度，且能耐受更高的溫度，但同時(shí)價(jià) 格也是三種塑料中最高的。

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