HDPE

HDPE基本数据英文全名：HighDensityPolyethylene，HDPE中文名称：高密度聚乙烯颜色：半透明特性：1.比重是0.94～0.96，结晶性(90%)。2.具有刚性，成为成形材料。3.耐冲击，耐寒性亦优。4.电机特性优。5.耐水，耐药品性优，水蒸汽，空气无法透过胶布。6.成形品的表面较柔软，在125℃溶融，燃烧产生蜡臭味，不发生烟。7.不易接着，印刷，受日光，热(100℃)则逐渐老化。机械特性抗拉弹性：630kgf/cm^2热物性质热传导系数：11.0─12.4e-004cal/cm^2/cm/sec．℃热膨胀系数：11.0～13.0e-005cm/cm/℃融点：132℃(标准级）成形加工性成形性：保持塑料在0.01％以下的湿度，在加工前所有的塑料最好先干燥以免在加工时会有裂解产生。黏度表现：以HDPE(LH901/台聚)为例。shearrate温度变化范围黏度变化情形(g/cm．sec)10^1180→240℃3.217×10^4→1.854×10^410^2180→240℃1.736×10^4→1.185×10^410^4180→240℃1.054×10^4→7.935×10^3射出成形温度：150～260℃射出成形压力：350～1400kg/cm^2成形收缩率：线性收缩率0.015～0.05(％)比重：玻璃纤维标准级(0.960cm^3/gf)机械加工性：优加工成形条件设定建议湿度：保持在0.01～0.02％以下，使用热风干燥机干燥成形前要充份干燥(60℃，2小时)。塑料加工温度：150～260℃。模具温度：模温30～70℃。射出压力：350～1400kg/cm^2用途说明1.容器（啤酒箱、农作物用、塑料箱等)。2.瓶子（小型瓶子、灯油罐、大型瓶子、鼓型罐）。3.日用品（桶子、蒌子、玩具、厨房用品)。4.胶布（强化胶布、极薄胶布、购物袋）。5.管子（大型、小型管子）。6.绳带（延伸带、绳子、渔网布）。7.其它（栈板、交通标志、文具等）。塑料应用实例其它：栈板加工问题处理方法收缩翘曲1.改变浇口位置，2.降低模温，3.增加周期时间，4.增加或降低射速烧焦、变色1.加大排气孔，2.降低射速，3.改变浇口位置，4.降低成形温度，5.加大喷嘴口，6.增加浇口大小毛边1.增加锁模压力，2.降低射压，3.确定塑料是否干燥，4.降低射速，5.降低熔融温度，成型品黏模1.检查模具的倒勾，2.降低射压，3.降低射速，4.确定塑料是否干燥，5.降低保压，6.减少螺杆前进时间，7.减少周期时间垂涎1.降低喷嘴温度，2.确定塑料是否干燥，3.减少周期时间，4.降低熔融温度，5.增加模温，6.使用熔融减压HDPE流变性质暨热物性质一、流变性质1-1.黏度(viscosity)是一种流对流体所产生抵抗的指标。在牛顿黏度定律中，黏度的定义为:对牛顿流体而言(例如:水)，黏度为一常数。然而，对高分子熔液来说，黏度却随其分子受到剪应变率的增加而减少，此种现象，称为高分子的「剪稀薄特性(ShearThinning)」。为何高分子黏度会随剪应变率的增加而减少？这是由于高分子在不受外力的作用下，分子链以随机(random)方式缠在一起，此时高分子对流动的抵抗较大，同时高分子也会呈现较大的黏度。但随着剪应变率逐渐增大，高分子链间排列趋于整齐，使原来缠在一起高分子渐渐的呈现较规则的排列方向，其对流动的抵抗降低，同时黏度也相对降低。塑料成型时，皆是在加热的环境下做测试，故了解塑料在加工时的黏度表现，是有其必要的，因为黏度越高，流动的阻力越大，流动也越困难。欲量测黏度，可选择使用毛细管流变仪(CAPILLARYVISCOMETER)、旋转型流变仪(ROTATIONALVISCOMETER)来进行量测，量测范围参照图(一)。图(一)不同的流变仪黏度量测范围1-2.黏度量测结果与讨论三种不同等级的HDPE塑料由毛细管流变仪所量测出之剪切黏度对剪切率作图，其结果如图(二)所示。由曲线观察可印证其切变致稀性，黏度(Y轴，viscosity)随着剪切率(X轴，shearrate)增加而变小；同时也可看出黏度也随着温度的增加(180℃→240℃)而下降。而在相同之剪切率及温度之下可明显的看出三者之间的黏度大小关系为LH8000FLH901LH0802B，亦即LH0802B有最低的黏度表现，因此就此三种塑料而言，在成型的考虑上假若期望HDPE拥有较好的流动性质，那么LH0802B当然为较佳的选择。图(二)三种不同等级之HDPE剪切黏度对剪切率作图二、热物性质2-1.塑料的热物性质可区分为:1.容积性质(Volumetricproperties)：比容(Specificvolume)、密度(Density)及PVT关系2.热卡性质(Calorimetricproperties)：比热(Specificheat)、热传导系数(Thermalconductivity)、熔化热(Heatoffusion)、结晶热(Heatofcrystallization)3.转移温度(Transitiontemperature)：玻璃转移温度(Glasstransitiontemperature)、熔点(meltingpoint)当聚合物在玻璃转移温度(Tg)时，会由较高温时所呈现的橡胶态，转至低温呈现出似玻璃既硬又易脆的性质。结晶性(Crystalline)聚合物，由于具备晶格结构，即其高分子链排列有固定样式(结晶过程中高分子链排入结晶格子中)，在发生相变化时，必须突破结构的能量障壁，才能使晶格结构崩溃，因此结晶性塑料具有明显的相转移温度及潜热值。一般来说，官能基小、结构简单的分子，较易形成结晶性聚合物。而实际上没有完全结晶的聚合物存在，微观上必有分子排列不均的非结晶区域，所以玻璃转移点是聚合物在使用上相当重要的一个指标，事实上聚合物会呈现塑料态或橡胶态全视Tg与当时使用时的温度而定。TuseTg→橡胶态如：室温(25℃)橡胶(Tg=-67℃)∴轮胎在常温下呈现弹性。TuseTg→玻璃态如：室温(25℃)聚笨乙烯(Tg=105℃)∴原子笔外壳呈现刚性。可使用热差扫描热卡计(DifferentialScanningCalorimeter，DSC)来测试聚合物的热性质。其基本原理为样品与参考物维持相同的温度及升温速率，由于样本和参考物所吸收的能量会有差异，所以当感热器感应到有温度差时，加热器会对较冷者加热到二者温度相等，此时仪器会记录补偿样品吸热或放热反应所损失或增加之热量(即样品产生吸热反应时，加热器提供热量于样品；样品产生放热反应时，加热器提供热量于参考物，使二者的温度差为零)，并于DSC的图形上表达出来，再藉由热力学的推导应用来分析聚合物的Tg、Tm、Cp(HeatCapacity，热容量，将单位塑料温度提高一度所须的热量)、熔化热(HeatofFusion，单位塑料由固态熔化至液态所需的热量)、结晶热(HeatofCrystallization，结晶性塑料在结晶过程中所释放的热量)等相关的热物性质。2-2.DSC量测结果与讨论三种塑料由DSC所量测再经由方程式运算所得比热对温度的作图，其结果如图(三)所示。由于高分子的结晶度越高，曲线下所包含的面积会越大，而图上曲线三支塑料皆呈现明显的吸热峰，如此可看出HDPE本身为一种结晶质(amorphous)塑料，其吸热峰约在120℃~145℃的范围内，且严格来说LH800F较其余两者有较大的曲线下面积，因此我们可推断在加工成型上必须提供它较大的热量(较高的温度)使其完全熔融。图(三)三种不同等级之HDPE比热对温度作图2-3.PVT量测结果与讨论比容与密度互为倒数关系，塑料的比容会随着相的状态、温度、压力而有所不同。图(四)，依自由体积理论来看，塑料在低温时，分子链彼此聚集较为紧密，其自由体积(Vfree)较小，即比容较小；塑料在高温时，提供分子链足够的能量活动，其自由体积(Vfree)较大，即比容较大。温度高低不同，影响比容的差异，会使塑料在成型后产生收缩。图(四)低温及高温时自由体积示意图由于结晶性塑料，分子链排列较为致密整齐，在低温时链节只有在平衡位置上有小范围的振动，必须温度上升提供足够的能量破坏结晶排列，才会有移动、转动、滑动的现象产生。尤其在玻璃转移点以上时，分子运动更加自由，比容会明显上升，可在比容对温度的作图上(固定压力值)看见明显的转折点。相对于非晶质(amorphous)塑料则不会有如此明显的转折。PVT关系图为判断塑料在成型时之体积膨胀率及成型后之冷却收缩率的重要指标，三种塑料的量测结果如图(五)所示，由曲线观察在110~150℃附近，有明显的转折的现象，并且随着压力的增加(0Mpa→120MPa)，比容也会降低。而由量测所得之图形可知在相同的压力及温度下LH8000F有较高的比容，LH901次之，LH0802B则最小，因此我们可以推论其在成型上的比容变化关系为:LH8000FLH901LH0802B，亦即LH8000F有较大之冷却收缩率。图(五)三种HDPE塑料之比容对温度作图