連結(jié)器用塑膠材料簡介(一).ppt

1、連接器用塑膠材料簡介,塑料技術(shù)發(fā)展室 吳福生 1999.11,內(nèi)容,高分子概念 塑膠材料分類 塑膠微結(jié)構(gòu)與物性之關(guān)係 連結(jié)器與塑料之關(guān)係,高分子的概念,Homopolymer,Copolymer,AAAAAAA (ex. Polystyrene),Alternating,Block,Graft,Random,AAAAAAA (ex.HIPS),AABBBABABBA (ex. SBR),ABABABA (ex. Polyester),AAAABBBBAAAA (ex. SBS),B B,B B,Homopolymer,Polymer,Copolymer,Amorphous,Crystallin

2、e,Alternating,Blend,Graft,Scheme of classification of polymer composites,軟脆PVC,軟韌SBR,硬剛PP,硬脆PS,strain(%),stress(kg/cm2),硬韌PC,高分子物性決定因素,MFR(melt flow rate)=f(molecular weight) Density=f(molecular branch) Molecular weight distribution,塑膠材料分類(1),以基本結(jié)構(gòu)來分 熱塑性：（thermoplastics） 1)線性高分子組成 2)藉加熱與冷卻具有改變液態(tài)與固態(tài)的

3、可逆性反應(yīng) 3)加工過的材料可重複回收使用 熱固性：（thermosets） 1)分子構(gòu)造呈網(wǎng)狀、三次元結(jié)構(gòu) 2)無法進(jìn)行液態(tài)與固態(tài)的可逆性反應(yīng) 3)加工過的材料無法重複回收使用,塑膠材料分類(2),以分子之配列來分 結(jié)晶性： 1)具有明顯熔點 2)當(dāng)結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞時，比容(單位重量的體積) 會有明顯的變化。 非結(jié)晶性： 1)無明顯之熔點 2)具透明性 3)抗化學(xué)性較差,塑膠材料分類(3),以功能來分 塑膠依其機械、電氣、熱學(xué)及其他性質(zhì)功能來分。 1 )泛用塑膠：通常以美觀及低功能使用要求，為訴求 重點。如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS 2 )工程塑膠：常用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高

4、功能 要求的精密零件上。如：POM 、 PBT 、 NYLON 、 PC 3 )高級工程塑膠：運用於特別要求之電子精密零件。 如：LCP 、 PES 、 PEEK 、 PEI,塑膠微結(jié)構(gòu)與物性之影響(1),分子量與物性之關(guān)係 1)分子量增加，強度增強。 2)不可無限制增加，因分子糾纏，不易流動，加工 困難 無定形與結(jié)晶狀態(tài)。 1)聚合物分子鏈之間以雜亂糾纏卷曲的方式聚集 在一起，此狀態(tài)稱之為無定形狀態(tài) (Amorphos state) 。 2)聚合物分子鏈和其他分子鏈互相以有規(guī)則的方式 聚集在一起，則稱有規(guī)則排列的部分為結(jié)晶狀態(tài) (Crystal state) 。,不定形 V.S. 結(jié)晶性,不

5、定型與半結(jié)晶狀態(tài),決定高分子是否具有結(jié)晶性的關(guān)鍵因素： 高分子鏈排列的規(guī)則性 不定型（amorphous） Tg 半結(jié)晶（semi-crystallization） Tm、Tc,不定形狀態(tài)的五種黏彈性行為,溫度T（）,Log Er,Tg,玻璃狀態(tài),皮革似區(qū)域,橡膠似區(qū)域,橡膠似流動,流體流動,玻璃轉(zhuǎn)換,Semicrystallinpolymer,Tm,塑膠微結(jié)構(gòu)與物性之影響(2),結(jié)晶狀態(tài) 結(jié)晶化速度表成結(jié)晶核發(fā)生速率與結(jié)晶核成長速率之積 熔融塑膠的結(jié)晶核發(fā)生速率是愈低溫愈大。結(jié)晶核成長速率取決於分子鏈的擴散速度，所以愈高溫愈大。 此關(guān)係的模型，若適當(dāng)控制射出成形時的模具溫度，即可得希望的結(jié)晶

6、狀態(tài)。 往模具射出後，徐冷的話推進(jìn)結(jié)晶化，急冷的話未結(jié)晶前就固化，結(jié)晶程度小。,結(jié)晶速率（模溫之設(shè)定）,結(jié)晶成長之範(fàn)圍：TgTm 結(jié)晶速率 結(jié)晶核生成速度結(jié)晶核成長速度 低溫時；結(jié)晶核生成速率大 高溫時；結(jié)晶核成長速度快 球晶大具有較高的機械模數(shù)，但易脆 材料中添加0.010.1之核生成劑,影響結(jié)晶性高分子性質(zhì)的因素,結(jié)晶結(jié)構(gòu)的本性 結(jié)晶度（degree of crystallinity） 球晶（spherulites）的大小與數(shù)目 結(jié)晶的位向性（Orientation）,結(jié)晶度（degree of crystallinity）,沒有100的結(jié)晶性高分子 高分子鏈從熔融狀態(tài)冷卻下來，在有限的結(jié)

7、晶時間內(nèi)並無法完全的鬆弛且排列成行，填充至晶格中。 結(jié)晶度決定於： molecular structure thermal pretreatment,結(jié)晶度（degree of crystallinity）,由實驗計算結(jié)晶度的方法： 1-ray Diffraction 絕對值 2密度 3熱卡計（DSC） 相對值,結(jié)晶對高分子性質(zhì)的影響,密度（Density） 剛性或倔強性（Rigidity or Stiffness） 抗張強度（Tensile strength） 耐衝擊強度（Impact strength） 硬度及抗磨損性 （Hardness and abrasion resistance）,

8、結(jié)晶對高分子性質(zhì)的影響,熱機械性質(zhì) （Thermal mechanical properties） 光學(xué)性質(zhì)（Optical properties） 溶解性（Solubility）,不定型與結(jié)晶性聚合物之性質(zhì)比較,連接器與塑料之關(guān)係,在操作及製程溫度期間的熱安定性 材料的抗化學(xué)性 結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗張應(yīng)力應(yīng)變 韌性 成形性 填充物及添加劑 燃燒性 變形,連接器與塑料之關(guān)係(1),熱要求 1)熱變形溫度( HDT )-評估其短期耐熱能力 2)連續(xù)使用溫度（RTI）等級-評估其長期耐熱功能 3)材料本身的熱膨脹係數(shù)(CTE)-與印刷電路板的熱 膨脹係數(shù)相近而搭配，熱膨脹速率不同則會引起 翹曲，並且損壞焊

9、接點。 4)熔點(Tm)及玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-高分子從玻璃態(tài) 轉(zhuǎn)變成橡膠態(tài)的溫度，溫度高於其點，尺寸安定 及性質(zhì)將降低，也有可能造成分子的應(yīng)力釋放而 造成高分子不可逆的膨脹。,連接器與塑料之關(guān)係(2),抗化學(xué)性 連接器 Housing的要求是能夠在寬廣的化學(xué)環(huán)境中，依然能發(fā)揮其功能。他們必須能承受清洗劑、焊錫助劑及二次加工的清洗溶劑之侵蝕。 抗?jié)撟?Housing 材料在受荷重下的抗?jié)撟兡芰碜远俗釉贖ousing 內(nèi)之預(yù)先荷重力，也會影響到連接器長期的可靠度，一般而言，有較高熱變形溫度或彈性模數(shù)的高分子有較低的潛變。,連接器與塑料之關(guān)係(3),結(jié)構(gòu)分析的考慮 端子保持力 流道平衡 抗張應(yīng)力

10、應(yīng)變 提供材料在受負(fù)荷下響應(yīng)的訊息，為了使連接器塑膠之設(shè)計的結(jié)構(gòu)分析能有效執(zhí)行，設(shè)計者必須有在特定操作溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，並且精確的以內(nèi)插或外插模擬在實際操作條件下之材料行為。,連接器與塑料之關(guān)係(4),韌性 無缺口之衝擊強度所顯現(xiàn)的是樹酯的韌性，韌性對 於連接器之所以重要，在於使用中能順應(yīng)彎曲伸縮 ，特別是薄壁的地方及扣環(huán)。 模收縮 當(dāng)融熔塑膠在模具中冷卻其收縮的現(xiàn)象稱之 收縮作用變數(shù)有 材料模溫、成形壓力、射出速率、融熔溫度、 流動方向,連接器與塑料之關(guān)係(5),成形性 成形性影響價格、可靠度及品質(zhì) 許多因素影響成形性 1)流動難易 2)成形收縮程度及預(yù)測 3)翹曲的傾向 4)製程中熱劣化的敏感性 5)材料回收使用的能力,連接器與塑料之關(guān)係(6),翹曲 翹曲乃收縮不均造成的結(jié)果，不均衡的冷卻速率造成 不均衡的收縮。 另一原因是玻纖補強材之異向性導(dǎo)致微差收縮所造成 (大多以 END GATE DESIGN),連