熱塑性塑料的案例
什么是熱塑性塑料？和熱固性塑料有什么區別？（附性能表格）
“
熱塑性塑料指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。我們日常生活中使用的大部分塑料屬于這個范疇。加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復進行。
熱塑性塑料
熱固性塑料
≠
熱塑性塑料
加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復進行。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯烴及其共聚物、聚諷、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。
熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構，分子鏈之間無化學鍵產生，加熱時軟化流動．冷卻變硬的過程是物理變化。
熱固性塑料
第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，產生化學反應一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時，已不能再變軟流動了。
展開 熱塑性塑料工藝設定時要注意些什么？
注塑工藝設定要考慮收縮率、流動性、結晶性、熱敏性塑料及易水解塑料、應力開裂及熔體破裂、熱性能及冷卻速度、吸濕性等因素。
一、收縮率
熱塑性塑料成型收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑料成型收縮的因素如下：
1.1塑料品種熱塑性塑料成型過程中由于還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘余應力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯，另外成型后的收縮、退火或調濕處理后的收縮率一般也都比熱固性塑料大。
1.2塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由于塑料的導熱性差，使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件布局、數量都直接影響料流方向，密度分布及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。
1.3進料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。
1.4成型條件模具溫度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。
注塑壓力高，熔融料粘度差小，層間剪切應力小，脫模后彈性回跳大，故收縮也可適量的減小，料溫高、收縮大，但方向性小。因此在成型時調整模溫、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。
展開 采用液態硅膠和熱塑性塑料生產微型部件
圖1：配有LSR計量泵的MicroPower 15/10H/10H Combimould多組分微量射出機
圖2：由熱塑性塑料和液態硅膠制成、用于高質量微型揚聲器的膜片采用一臺MicroPower 15/10H/10H Combimould多組分微量射出機進行生產
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日本提出將納米纖維素與各種熱塑性塑料混合制造工藝
富士顏料有限公司(日本川西)的集團公司——綠色科學聯盟有限公司于近日宣布已經創建了將納米纖維素與各種熱塑性塑料混合的全新制造工藝。
納米纖維素來源于樹木、植物和廢棄木材等自然生物質資源，因此是可回收和生物降解的。其熱膨脹系數低，可與玻璃纖維相媲美，但彈性模量高于玻璃纖維，是一種強韌、堅固的材料。該材料顯示出在汽車、航空、建筑和其他領域的應用潛力，同時對環境具有積極的影響。
目前，該公司已成功將納米纖維素與各種熱塑性塑料相混合，比如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺6 (PA6)、聚乙烯醇(PVB)等。
最近還成功地創建了納米纖維素與各種生物降解塑料的混合生產工藝，包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁酯(PBS)、聚己內酯、淀粉基塑料以及由多羥基烷酸酯(PHA)等微生物生產的生物降解塑料。
在不久的將來，公司的目標是用這種可降解的塑料/納米纖維素復合材料生產食品托盤和盒子、吸管、杯子和杯蓋等產品。他們還計劃應用超臨界發泡技術，使可降解塑料模具產品更輕、更堅固。
展開 
《AFM》英屬哥倫比亞大學：來自纖維素納米晶體的形狀記憶光子熱塑性塑料
【總結】
該團隊制備了一種手性向列型
CNC-SMP 來生產具有形狀記憶的熱塑性塑料，這與可見顏色的可逆變化有關。CNC-SMP 的光學性能通過反射光學顯微鏡、紫外-可見光譜和 CD 光譜表征，而 2D-XRD 用于研究微觀結構。
當 CNC-SMP 被加熱到高于其 T
g
并被壓縮時，顏色會隨著壓力的增加從紅色變為綠色到藍色，這是由于在施加機械應力時手性向列組織的螺距被壓縮。該過程可以執行 15 次以上，而不會損失任何形狀記憶行為或樣品的機械退化。
此外，通過使用帶圖案的基板按壓樣品，可以將多色讀數編程到手性向列 CNC-SMP 中。制備具有可逆可見顏色和手性向列形狀記憶的手性向列型 CNC-SMP 的能力增加了不斷增長的響應光子晶體復合材料庫。這些反應靈敏的形狀記憶熱塑性塑料可能具有作為溫度指示器、壓力傳感器和智能包裝的潛在應用。
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adfm.202103268
經典導讀：
1.《PNAS》西安交通大學盧同慶、哈佛大學鎖志剛院士：用于傷口閉合的水凝膠-網狀復合材料
2.
《Joule》東華大學武培怡：雙網絡水凝膠熱電池具有非凡的韌性和高功率密度，可實現連續熱量收集
3.
《Nature Catalysis》四川大學肖丹/德州大學余桂華:單原子聚吡咯水凝膠!
4.
《Science》下一代可穿戴電子設備！指尖上的創可貼，血糖指數不用愁！
5.《AFM》東華大學葉長懷/朱美芳院士：超強/高電導芳綸納米纖維/PVA/納米銀水凝膠
6.
《AFM》上交大崔文國，蘇州大學顧勇/陳亮：明膠氧化葡聚糖+生物活性玻璃納米顆粒，一體化協助骨折固定和愈合
7.
展開 生產三維熱塑性碳纖維外觀部件的Fiberject技術
使用熱固性樹脂生產的CFRP外飾部件，受到批量和生產效率的限制，這是因為許多加工步驟需要精確的手工操作和預成型，而固化和整個生產周期已接近技術極限。
此外，功能元件如夾子和安裝點等必須單獨制造，然后粘接到部件上。另一方面，有機板材也有技術上的限制，不能實現擁有高度褶皺、凹槽或分模線的復雜形狀。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48452.html
上述這些熱固性預浸料和有機板材的限制性因素，使得完全集成的復雜形狀的CFRP外飾部件不能得到大批量的生產。為此，位于奧地利薩爾茨堡的Mubea Carbo Tech GmbH（以下簡稱“MCT”）開發了一種新型工藝，可生產出三維外觀有機板材，它將傳統熱固性應用的設計自由度與大批量生產熱塑性塑料的眾多優勢集于一體。
為了驗證這項技術，MCT與位于德國斯圖加特的保時捷汽車公司合作，基于一系列的產品結構生產了一種CFRP外飾部件。
采用他們的專利工藝技術，MCT采用熱塑性塑料、設法無褶皺或無翹曲地生產出了CFRP外飾部件所需要的大多數形狀。
這項技術的主要優勢是：
外觀、清晰度和深度效應比標準CFRP更好；
可以采用熱塑性塑料制造復雜的CFRP外飾部件；
生產周期縮短了85%，成本降低了50%；
適合可能需要避免VOC排放的內飾和外飾應用；
由于使用熱塑性基體材料而具有可回收性。
為滿足最高的汽車標準要求，一種訂制的熱塑性配混料被開發出來，該材料甚至允許在不使用保護性透明涂層的情況下生產外飾部件。
展開 生產三維熱塑性碳纖維外觀部件的Fiberject技術
使用熱固性樹脂的CFRP外觀部件，受到批量和生產效率的限制，這是因為許多加工步驟需要精確的手工操作和預成型，而固化和整個循環時間已接近技術極限。
此外，功能元件如夾子和安裝點等必須單獨制造，然后粘接到部件上。另一方面，有機板材也有技術上的限制，不能實現擁有高度褶皺、凹槽或分模線的復雜形狀。
上述這些熱固性預浸料和有機板材的限制性因素，使得完全集成的復雜形狀的CFRP外觀部件不能得到大批量的生產。 為此，位于奧地利薩爾茨堡的Mubea Carbo Tech GmbH（以下簡稱“MCT”）開發了一種新型工藝，可生產出三維的外觀有機板材，它將傳統熱固性應用的設計自由度與大批量生產熱塑性塑料的眾多優勢集于一體。 https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48066.html
為了驗證這項技術，MCT與位于德國斯圖加特的保時捷汽車公司合作，基于一系列的產品結構生產了一種CFRP外觀部件。
采用他們的專利工藝技術，MCT采用熱塑性塑料、設法無褶皺或無翹曲地生產出了CFRP外觀部件所需要的大多數形狀。
這項技術的主要優勢是：
外觀、清晰度和深度效應比標準CFRP更好； https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48062.html
可以采用熱塑性塑料制造復雜的CFRP外觀部件；
生產循環時間縮短了85%，成本降低了50%；
適合可能需要避免VOC排放的內飾和外飾應用；
由于使用熱塑性基體材料而具有可回收性。
這些中間產品可以通過背部成型而為最終部件集成功能元素。
展開 Moldex3D模流分析之提升纖維增強熱塑性塑料模擬精度
隨著汽車、航天與消費性電子等產業對輕量化高性能材料的需求日益提升，對于短纖∕長纖增強熱塑性塑料（Fiber Reinforced Thermoplastic，FRT）射出成型的先進模擬技術需求也隨之增加。然而，傳統的CAE方法往往無法準確模擬這些材料的行為。為了解決這項挑戰，AirGo與Moldex3D共同發表了最新白皮書《ATLAS-AI: Accurate yet Faster CAE Simulation of Injection Moulded Fiber Reinforced Thermoplastic Composites》，深入探討該議題。
這份白皮書詳述設計FRT零件所面臨的挑戰，并進一步展示AirGo所開發的ATLAS-AI與Moldex3D邊界層網格（Boundary Layer Mesh，BLM）間的協作，并透過兩個實際案例 — 飛機座椅扶手與伸縮桿 — 來展示該協作如何成功提升模擬精度與效能。
ATLAS-AI/Moldex3D讓FRT模擬更精準、高效
透過結合ATLAS-AI與Moldex3D BLM技術的優勢，這項創新模擬方法可以高效模擬FRT，并帶來更可靠的分析結果，為使用者創造關鍵效益。
免費下載白皮書：https://www.moldex3d.cn/free-white-paper-airgo-moldex3d/
關于科盛科技（Moldex3D）
科盛科技股份有限公司（Moldex3D）正式成立于1995年，以提供塑料射出成型業界專業的模具設計優化解決方案為己任，陸續開發出Moldex與Moldex3D系列軟件。
展開 熱塑性復合材料成型工藝
特點：
① 雙螺桿起著增壓泵的作用；
② 在特定負荷下，可以通過反向螺紋或節流閥，沿料筒長度來控制壓力；
③ 通過改變捏合段的構型和調節節流閥、控制溫度等，可沿料筒長度方向調節各個截面的切變速率；
④ 該擠出機有精密的熱交換系統；
⑤ 由于雙螺桿作用，物料在料筒中形成薄層，因而物料表面不斷更新，混合作用極強，均質熔體形成極快。
（4）雙階排氣式擠出機對長纖維增強粒料排氣回擠造粒法
長纖維增強熱塑性塑料粒料
一般采用經典的電纜包覆方法制造，適宜于螺桿式注射機成型用。
包覆式長纖維增強塑料粒料制造工藝流程
管道反應法：單體與玻纖同時由管道進口加入，通過管道聚合反應，出料口即得到增強料
條。
聚合物出料口包覆法：在聚合釜出料口安裝包覆機頭，待聚合物出料時，可將玻纖包覆。
長纖維增強熱塑性塑料粒料的結構類型
(a) 玻璃纖維組成一大束包于粒子之中
(b) 玻璃纖維成幾小束分散于粒子四周
(c) 最理想的粒子結構形式
（來源：武漢理工大學 王翔）
展開 熱塑性塑料在醫療器械領域的應用
塑料作為一種十分重要的材料，在醫學領域得到了廣泛的應用。從藥品、藥劑的包裝，到一次性醫療器械(如點滴瓶、注射器等)、非一次性醫療設備(如計量器、 外科儀器等)的應用，都有塑料的蹤影。
2011年全球醫療器械市場規模超過3100億美元，中國對醫用塑料的需求在過去15年也以每年15%～18%的速度增長。隨著人口老齡化，環境惡化及人們對增進健康照顧的期望持續增加，都將推動國內一次性醫療器械市場的持續增長。
醫療器械生產中大力推廣塑料的應用，在提高產品性能、試制新產品、節約有色金屬、簡化加工工藝、提高勞動生產率和降低成本等方面，都有優勢。塑料醫療器材優點多多，在未來醫學領域中，它的市場影響力會越來越大。醫療器械設計師正在擴大對新型熱塑性塑料材料的認識，并不斷開發將其運用于醫療產品領域。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/45265.html
塑料在醫療領域應用有幾大優勢：
1、重量輕，使用省力，有利于減輕醫生因長時間手術帶來的疲勞。較適合人體血液肌肉組織，所以更具療效。
2、強韌度好，防滲透性強，耐用，部份塑料還可以在高溫下正常使用。
3、具有透明度，醫療過程中可以更好地觀察，尤其在手術過程中。
4、易于成型，適合生產各種造型、結構復雜的醫療器械和用品，且只需使用低成本的生產工藝。使用消毒液或高溫殺菌消毒不會發生腐蝕或顏色變化的現象。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/45202.html
5、與金屬等其它原材料相比，成本低，更適于生產一次性損耗品，經過消毒后用作包裝材料有助于降低感染的風險。
展開 什么是熱固性塑料
熱固性塑料也稱為熱硬化塑料，于加熱之初會軟化，而后分子間產生化學鍵結，造成高度連聯的網狀結構，如圖3-3所示。
表3-3 不定形塑料與結晶性塑料的結構與性質之比較
名 稱
不定形塑料
結晶性塑料
常用的材料
丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚合物（ABS）、壓克力（例如PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯—丙烯系聚合物(SAN)。
聚縮醛樹脂(POM)、耐隆(PA,聚酰胺)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(例如PBT、PET)。
微結構
分子在液相和固相都呈現雜亂的配向性。
分子在液相呈現雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。
熱之反應
具有軟化溫度范圍，但沒有明顯的熔點。
具有明確的熔點。
性質
透明
抗化學性差
成形時體積收縮率低
通常強度不高
一般具有高熔膠黏度
熱含量低
半透明或不透明
抗化學性佳
成形時體積收縮率高
強度高
熔膠黏度低
熱含量高
熱固性塑料與熱塑性塑料的最大差異就在于交聯程序，本質上，熱固性塑料具有較好的機械強度、強高的使用溫度和較佳的尺寸穩定性。許多熱固性塑料是工程塑料，并且因為交聯程序而具有不定形結構。
在成形之前，熱固性塑料和熱塑性塑料一樣具有鏈狀結構。在成形過程中，熱固性塑料以熱或化學聚合反應，形成交聯結構。一旦反應完全，聚合物分子鍵結形成三維的網狀結構，這些交聯的鍵結將會阻止分子鏈之間的滑動，結果，熱固性塑料就變成了不熔化、不溶解的固體。假如沒有發生裂解，即使加了熱也不能將它再軟化或再加工。熱固性塑料的性質可以想象成煮熟的蛋，蛋黃從液體變成固體，卻無法再轉變為液體。
展開 
什么是熱固性塑料？
熱固性塑料也稱為熱硬化塑料，于加熱之初會軟化，而后分子間產生化學鍵結，造成高度連聯的網狀結構。
不定形塑料與結晶性塑料的結構與性質之比較
不定形塑料
結晶性塑料
常用的材料
丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚合物（ABS）、壓克力（例如PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯—丙烯系聚合物(SAN)。
聚縮醛樹脂(POM)、耐隆(PA,聚酰胺)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(例如PBT、PET)。
微結構
分子在液相和固相都呈現雜亂的配向性。
分子在液相呈現雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。
熱之反應
具有軟化溫度范圍，但沒有明顯的熔點。
具有明確的熔點。
性質
透明
抗化學性差
成形時體積收縮率低
通常強度不高
一般具有高熔膠黏度
熱含量低
半透明或不透明
抗化學性佳
成形時體積收縮率高
強度高
熔膠黏度低
熱含量高
熱固性塑料與熱塑性塑料的最大差異就在于交聯程序，本質上，熱固性塑料具有較好的機械強度、強高的使用溫度和較佳的尺寸穩定性。許多熱固性塑料是工程塑料，并且因為交聯程序而具有不定形結構。
在成形之前，熱固性塑料和熱塑性塑料一樣具有鏈狀結構。在成形過程中，熱固性塑料以熱或化學聚合反應，形成交聯結構。
展開 設計仿真 | Digimat用于碰撞、沖擊模擬熱塑性塑料材料解決方案
Envalior是熱塑性材料科學的全球領導者，提供全套一流的熱塑性塑料材料解決方案和全球應用開發支持。通過創新和市場領先的可持續產品，我們讓創意變為現實。我們推動進步，建設一個更美好、更環保的世界。這只能通過與我們的客戶和利益相關者的深度合作來實現，他們對更美好的未來有著共同的愿景。我們的產品和創新的新材料通道是可持續的、有目的的和循環的，旨在讓世界變得更美好。在不斷變化的環境中，許多挑戰有待解決，但我們相信，我們的高性能、安全和輕便的解決方案將塑造新移動、先進電氣和電子以及許多其他行業的未來。
詳解碳纖維在3D打印中的作用
然而，并非所有碳纖維3D打印機都是相同的 - 一些機器使用微觀短切纖維來增強傳統的熱塑性塑料，而另一些機器使用鋪設在熱塑性基體（通常填充有短切纖維）內部的連續纖維來在零件內部創建“骨架”。
碳纖維由對齊的碳原子鏈組成，具有極高的拉伸強度。 單獨使用它們并不是特別有用 - 它們的薄而脆的特性使它們在任何實際應用中都很容易斷裂。 然而，當使用粘接劑將纖維分組并粘合在一起時，纖維會平滑地分布負載，并形成一種強度極高、重量輕的復合材料。 這些碳纖維復合材料以片材，管材或定制的成型特征的形式出現，并用于航空航天和汽車等行業，強度與重量比占主導地位。 通常，熱固性樹脂用作粘合劑。目前碳纖維3D打印機，已被微信小程序“全球3D打印產品庫”收錄，可以進去搜“碳纖維”，找到全球的碳纖維3D打印機。
3D打印技術的最新發展使公司能夠使用碳纖維進行打印，盡管使用的粘合材料與標準碳纖維工藝不同。樹脂不會熔化，因此不能通過噴嘴擠出 - 為了解決這個問題，3D打印機用易于印刷的熱塑性塑料替代樹脂。雖然這些部件不像樹脂基碳纖維復合材料那樣耐熱，但它們確實受益于纖維的強度。
目前有兩種碳纖維打印方法：短切碳纖維填充熱塑性塑料和連續碳纖維增強材料。 短切碳纖維填充熱塑性塑料是通過標準FFF（FDM）打印機進行打印，由熱塑性塑料（PLA，ABS或尼龍）組成，這種熱塑性塑料由微小的短切原絲進行增強，即碳纖維。 另一方面，連續碳纖維制造是一種獨特的打印工藝，其將連續的碳纖維束鋪設到標準FFF（FDM）熱塑性基材中。
短切碳纖維填充塑料和連續纖維制造雖然同樣使用碳纖維，但它們之間的差異十分巨大。 了解每種方法的工作原理及其理想的應用將有助于您做出明智的決策，確定在增材制造工作中應采取哪些措施。
展開 常用的熱塑性彈性體介紹
調節兩相比例可改變熱彈性硬度、模量、熔點、耐化學腐蝕性和氣密性等性能。聚酯熱彈性體注塑時，熱穩定性好，并有較低的熔融黏度，成型的溫度范圍也寬。
④熱塑性聚氨酯熱彈性體（TPU） 熱彈性聚氨酯是固體聚氨酯彈性體的分支，是由于二異氰酸酯和帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇長鏈劑相互反應制成的產品。硬度受鏈段（二元醇）和軟鏈段（多元醇）比例的控制；用控制二異氰酸酯對羥基（二元醇或多元醇）的比例來控制交聯度。熱塑性聚氨酯注塑采用較高的溫度，這時由于黏度小，對剪切速率的敏感也會下降。
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