第7章 聚合體材料 Chen chang-shun 華夏機械工程系

第7章 聚合體材料 7.1 緒論 7.2 聚合反應 7.3 工業生產之聚合法 7.4 熱塑性塑膠之結晶度及立體異構性 　　第7章 聚合體材料 7.1 緒論 7.2 聚合反應 7.3 工業生產之聚合法 7.4 熱塑性塑膠之結晶度及立體異構性 7.5 塑膠材料之加工製程 7.6 一般用途之熱塑性塑膠 7.7 工程熱塑性塑膠 7.8 熱固性塑膠 7.9 彈性體（橡膠） 7.10 塑膠材料之變形與強化 7.11 聚合體材料之潛變與破斷 華夏機械工程系 Chen chang-shun

用於人工關節的髖臼承口部分的超高分子量聚乙烯杯 骨幹部份採用鈷鉻合金或陶瓷材料 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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聚合物種類 塑膠 plastic 熱塑性：為二度空間之長鏈分子間之共價鍵結合，利用凡德瓦力次鍵結合在一起。特性為可重複加熱，可回收再利用。 熱固性：為藉由化學反應產生三度空間之網狀共價鍵結合硬化成固體。特性為高溫會裂解，無法可回收再利用。 橡膠(彈性體) rubber 分子結構為線性長鏈狀聚合體。特性為受力可大量彈性變形，外力消除則恢復原狀。 華夏機械工程系 Chen chang-shun

7.2 聚合反應 7.2.1 乙烯分子的共價鍵結 7.2.2 活化乙烯分子的共價鍵結構 7.2.3 聚乙烯的一般聚合反應及聚合度 7.2.1 乙烯分子的共價鍵結 7.2.2 活化乙烯分子的共價鍵結構 7.2.3 聚乙烯的一般聚合反應及聚合度 7.2.4 鏈狀聚合反應之步驟 7.2.5 熱塑性塑膠之平均分子重 7.2.6 單體之官能度 7.2.7 非結晶線性聚合體結構造 7.2.8 乙烯基及亞乙烯聚合體 7.2.9 同聚合體與共聚合體 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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一般用途之熱塑性塑膠 7.6.1 聚乙烯(PE) ：透明－半透明間，撓性佳、強韌且電絕緣性，用於軟瓶、容器、包裝材料、電線包覆等。 7.6.2 聚氯乙烯(PVC) ：彈性能高、撓曲性佳、耐蝕性優。用於配管、窗框、家具、行李箱、雨衣、鞋等。 7.6.3 聚丙烯(PP) ：抗化學、水、熱能力佳，用於家庭、家電、包裝材料之瓶罐等。 7.6.4 聚苯乙烯(PS) ：透明、無臭味，尺寸穩定性佳。用於汽車內部零件、家電外殼等。 華夏機械工程系 Chen chang-shun

7. 6. 5 聚丙烯腈：一 般作成纖維狀，用於運動衫、毛毯等。 7. 6 7.6.5 聚丙烯腈：一 般作成纖維狀，用於運動衫、毛毯等。 7.6.6 苯乙烯－丙烯腈(SAN) ：抗化學性、韌性、荷重承受性優。用於汽車儀表板零件、馬克杯、玻璃杯等。 7.6.7 ABS：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯 三種單體合成，強韌、抗化學、熱能力佳。用於管線配件、汽車零件、電話電腦外殼等。 7.6.8 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) ：即壓克力，堅硬、透明、耐候、耐衝擊。用於玻璃、廣告看板、防護罩等。 7.6.9 氟素塑膠：最常用的為鐵氟龍，抗化學性、優良機械性質、低摩擦係數。用於抗化學管路、幫浦零件、膠帶等。 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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工程熱塑性塑膠 7.7.1 聚醯胺（尼龍）：優越的高溫荷重承受能力，抗化學性、優良韌性、低摩擦係數。用於不需潤滑的齒輪、軸承、耐磨零件，接頭、插座等。 7.7.2 聚碳酸酯：強韌、耐衝擊，電絕緣性、透明。用於安全玻璃、安全帽、齒輪、窗戶、家電外殼等。 7.7.3 苯氧基樹脂：高剛性、強度，抗化學性、尺寸穩定性。用於接頭、汽車儀表板、家電外殼等。 7.7.4 縮醛：高強度、耐熱性、尺寸穩定性、便宜。用於取代金屬沖壓件、把手、齒輪、外殼等。 7.7.5 熱塑性聚酯(PBT，PET 最常用) ： PET：包裝食品薄膜、衣料、寶特瓶等。 PBT：電器接頭、開關、繼電器，積體電路板、家電外殼等。 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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七種常用的塑膠瓶材料 1號(PET)聚乙烯對苯二甲酸酯：寶特瓶，＜40℃ 2號(HDPE)高密度聚乙烯：奶瓶，厚塑膠袋，清潔劑瓶，＜60℃ 3號(PVC) 聚氯乙烯：水管，雨衣，塑膠杯，＜60℃(國內禁用於容器) 4號(LDPE)低密度聚乙烯：薄塑膠袋，＜60℃ 5號(PP)聚丙烯：水壺，微波容器，＜135℃ 6號(PS)聚苯乙烯：保麗龍，養樂多瓶，＜90℃ 7號(其他) ：例如聚碳酸酯(PC) ，水壺，＜135℃ 華夏機械工程系 Chen chang-shun

熱固性塑膠 酚醛樹脂(電木) ：耐熱、電絕緣性，機械性質優。 用於電路板、齒輪、插頭、戶外電線包覆等。 環氧樹脂：耐候性、電絕緣性，機械性質優。用於黏著劑、電子封裝、齒輪等。 未飽和聚酯：用於汽車面板、管路、水槽等。 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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7.9 彈性體（橡膠） 華夏機械工程系 Chen chang-shun

7.3 工業生產之聚合法 圖 7.10 許多工業上常用的聚合法之示意圖：(a)整體，(b)溶液，(c)懸浮，(d)乳化。(資料來源：W. E. Driver, “Plastics Chemistry and Technology,” Van Nostrand Reinhold, 1979, p. 19) 華夏機械工程系 Chen chang-shun

圖 7. 10 許多工業上常用的聚合法之示意圖：(a)整體，(b)溶液，(c)懸浮，(d)乳化。(資料來源：W. E 圖 7.10 許多工業上常用的聚合法之示意圖：(a)整體，(b)溶液，(c)懸浮，(d)乳化。(資料來源：W. E. Driver, “Plastics Chemistry and Technology,” Van Nostrand Reinhold, 1979, p. 19) (續) 華夏機械工程系 Chen chang-shun

7.5 塑膠材料之加工製程 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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圖 7.20 塑膠材料所用往復螺桿式射出成型製程：(a)利用轉動中螺桿運送塑膠顆粒。(b)塑膠粒沿轉動中螺桿前進，同時加熱熔化，當螺桿前端有足夠熔化材料時，螺桿會停止轉動。 (c)螺桿利用柱塞方式往前移動，同時把熔化塑膠經模具流道系統射到封閉模穴。(d) 螺桿退回並退出已完成塑膠件。 (e)打開模具，就可以見到上述完成塑膠件。(資料來源：Courtesy of Plastics Engineering Co., Sheboygan, Wisc) 華夏機械工程系 Chen chang-shun

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圖 7.24 移模成型法：(a)預成型的塑膠材料被一柱塞推到關閉模穴內。(b)塑膠材料上施加壓力，使塑膠經流道系統進到模穴。(c)塑膠硬化後，把柱塞退出同時打開模穴，退出產品。(d)打開模具，可清楚看見模穴。(e)退出的塑膠成品。(資料來源：Plastics Engineering Co., Sheboygan, Wisc) 華夏機械工程系 Chen chang-shun