3.1　常用注射成型材料

塑料的成分非常复杂，几乎所有的塑料都是以各种各样的树脂为基础，混有各种用来改进性能的助剂的混合材料。树脂是塑料的主要成分，它使得其它各种功能助剂被粘接到一起。助剂是塑料中的添加剂。这里所讲述的常用塑料是指在树脂中加入了一些必需助剂的塑料。

塑料种类较多，按树脂固化后的分子结构及其特性可以分为热塑性塑料和热固性塑料。在日常生活中，与包装有关的注塑制品所用的塑料品种常有以下几种，它们都是热塑性的。

3.1.1　聚乙烯

聚乙烯（PE）的分子结构简式为（—CH ₂ —CH ₂ ）— _n ，它是由乙烯加成聚合而成的，结晶或半结晶性的饱和烃类化合物。市售聚乙烯的形状为扁球形、圆柱形及珠粒状等，外观为乳白色半透明或不透明。

3.1.1.1　聚乙烯的性能

聚乙烯有较好的化学稳定性，能耐酸、碱、盐溶液。常温下，聚乙烯不溶于目前任何一种有机溶剂；在温度超过70℃时，能少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、氯化烃、石油醚、矿物油等。随着使用环境的不同，会对聚乙烯制品的耐化学药品性能有一定程度的影响。室温下，稀硝酸、稀硫酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等化学药品对聚乙烯不起作用；室温下，发烟硫酸、铬酸和浓硫酸混合液、浓硝酸、硝化混酸等化学药品，对聚乙烯表面缓慢地起作用；在90～100℃时，硫酸和硝酸能迅速地破坏聚乙烯。长时间与脂肪烃、芳香烃和卤代烃接触，聚乙烯会发生溶胀；长时间与矿物油、凡士林、动物脂肪、植物油接触，聚乙烯会产生永久性变形。

聚乙烯有较好的力学性能，其性能受聚乙烯树脂的相对分子质量、结晶度等参数影响。聚乙烯有较好的电绝缘性，特别是高频绝缘性。聚乙烯在使用过程中，受太阳光、氧、热及使用环境影响，易降解老化，使容器变色、龟裂、破损。因此，对长期在室外使用的制品，应添加适量的着色剂、抗氧剂、光稳定剂等防老化助剂。

聚乙烯树脂的熔体流动速率、直接影响聚乙烯制品性能及成型工艺条件。聚乙烯的熔体流动速率高、相对分子质量低、熔体黏度低，成型加工温度也较低；熔体流动速率低、相对分子质量高、熔体黏度高，成型加工温度也相应地提高。

聚乙烯密度与性能的关系，如表3-1所示。

3.1.1.2　聚乙烯的分类

聚乙烯的种类很多。它可按聚合物的密度及分子链结构分类。

（1）按聚合物的密度分类　聚乙烯的密度，在0.890～0.960g/cm ³ 范围。它包括超低密度聚乙烯（ULDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）、超高分子量高密度聚乙烯（UHMWHDPE）等，见表3-2。

（2）按聚合物分子链结构分类

①线型聚乙烯。线型聚乙烯包括超低密度聚乙烯（ULDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）、超高分子量高密度聚乙烯（UHMWHDPE）。市场上俗称的线型聚乙烯，实指线型低密度聚乙烯（LLDPE）；低压聚乙烯指高密度聚乙烯（HDPE）。

在合成线型聚乙烯聚合物时，所用的压力较低，得到的线型聚乙烯的分子链一般呈线形结构，结晶度较高；线型聚乙烯可以以均聚物形式存在，但大多数的线型聚乙烯为共聚物，其共聚单体是烯烃（如丁烯、己烯、戊烯、辛烯等）。在线型共聚物中，其单体生成的短支链是随乙烯主链一起形成的，共聚单体数量越多，聚乙烯的密度越低。

②支化聚乙烯。支化聚乙烯是乙烯在高压下由自由基聚合而得到的一种部分结晶聚合物，它同时含有不同主链长度、侧链长度、侧链支化度的无定形部分。支化聚乙烯随聚合反应的温度降低及压力升高，其相对分子质量升高、熔体流动速率下降。

支化聚乙烯包括均聚物低密度聚乙烯（LDPE）（市场上俗称高压聚乙烯）和共聚聚乙烯。共聚聚乙烯的种类较多，如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯（EEA）共聚物、乙烯-丙烯酸（EAA）共聚物、乙烯-甲基丙烯酸（EMAA）共聚物等。

3.1.1.3　聚乙烯的命名

国家标准《聚乙烯和乙烯共聚物材料命名》（GB1845.1—1999）规定了聚乙烯塑料的命名方法。它是以聚乙烯的代号、密度、熔体流动速率、主要用途、加工方法及树脂的其它特征等内容，分为若干个特征单元，组成材料的名称和型号。

例：PE—FB—18D045

特征单元1：聚乙烯树脂的代号（PE）。

特征单元2：聚乙烯树脂的主要用途或加工方法，重要性能和添加剂。用于制造薄膜（F），加有抗粘连剂（B）。

特征单元3：聚乙烯的密度标称值、熔体流动速率标称值及测试条件。密度标称值为0.918g/cm ³ （18），熔体流动速率为3.5g/10min（045）。测试条件为190℃及2.16kg（D）。

特征单元4：填料、增强材料及其标称含量。

特征单元5：特殊需要附加的信息。

3.1.1.4　常用聚乙烯的应用

（1）低密度聚乙烯（LDPE）　低密度聚乙烯是以氧（或空气）、有机过氧化物、无机过氧化物、偶氮化合物等为催化剂，在101～355MPa高压及100～350℃的温度下，由聚合级乙烯加成聚合而成。控制聚合温度、变动催化剂种类、调节进料量等，可制造出不同规格、型号的聚乙烯。

低密度聚乙烯的成型加工性能好，成型温度范围较宽，物料在超过软化点温度时即熔融，型坯的熔接性好。挤出吹塑用的低密度聚乙烯，熔体流动速率一般在2g/10min以下；大中容量的容器，熔体流动速率在0.1～0.5g/10min。注射及注射吹塑用低密度聚乙烯，其熔体流动速率在2g/10min以上。

低密度聚乙烯主要用来制造柔性瓶（如化妆品瓶、药品瓶、家庭用品等）、可折叠容器、纸塑或钢塑复合桶的内衬桶、通用包装桶（提桶）以及注射成型容器内衬盖。

（2）超低密度聚乙烯（ULDPE）　超低密度聚乙烯由乙烯及其它烯烃共聚而成。共聚物中，烯烃单体含量、催化剂种类、聚合条件对超低密度聚乙烯的密度、相对分子质量、分子量分布、物理特性等，都有显著的影响。超低密度聚乙烯的结晶度较低，其模量、柔软性、热封性等与VA含量为4%～8%的EVA共聚物相似。

超低密度聚乙烯保持了线型低密度聚乙烯的物理特性，具有较好的综合物理力学性能、优良的抗环境应力开裂性、极佳的抗屈挠龟裂及寿命、较好的耐低温冲击性及极低的吸水性。其制品表面光滑，收缩率约为1.5%（仅为低密度聚乙烯的一半）。其软化点低，具有优良的热黏合强度和可密封性。

超低密度聚乙烯有较好的成型加工性能，可在一般聚乙烯成型设备上加工，若采用线型低密度聚乙烯的专用设备，则成型加工更为方便。它可与高密度聚乙烯或聚丙烯共混，共混物成型加工的制品，具有很好的耐低温冲击及直角撕裂等性能。它可用作共挤出吹塑容器的夹层，以提高容器的柔软性、韧性、抗环境应力开裂、抗撕裂等性能。

超低密度聚乙烯主要用于挤出吹塑瓶、废物容器、桶、容器内衬、柔软玩具、吹塑工业配件等。

（3）中密度聚乙烯（MDPE）　中密度聚乙烯的许多性能，如刚性、耐磨耗性、透气性，介于低密度聚乙烯与高密度聚乙烯之间。但是，其表面强度比低密度聚乙烯高，拉伸强度较高密度聚乙烯差。

中密度聚乙烯的结晶度为75%，外观为乳白色不透明。其耐热性较好，可达110～120℃左右；制品耐寒性也较优良；MDPE容器防止异味透过性稍差，阻隔氧气性一般，防止水蒸气透过性优良。

（4）线型低密度聚乙烯（LLDPE）　线型低密度聚乙烯是乙烯和α烯烃（如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）的共聚物。外观为乳白色扁球状或珠状。为区别不同种类的线型低密度聚乙烯，在市场上，常将乙烯与丁烯共聚物，称为碳四线型低密度聚乙烯（C ₄ -LLDPE）。依此类推，称为碳六和碳八线型低密度聚乙烯（C ₆ -LLDPE、C ₈ -LLDPE）。

线型低密度聚乙烯有较好的成型加工性，可用于挤出吹塑、注射吹塑成型；其珠状树脂，可用于大型容器的滚塑成型。线型低密度聚乙烯熔点高，熔体黏度高；在型坯挤出时熔体转矩大，驱动功率大，成型加工温度也较高。挤出吹塑成型用LLDPE，分子量分布较宽（不像挤出吹膜用LLDPE那样分布窄），熔体流动速率较低（1g/10min以下）；注射吹塑成型用LLDPE，分子量分布较窄，熔体流动速率增高（大于2g/10min），制品的光泽度也较高。

（5）高密度聚乙烯（HDPE）　高密度聚乙烯，是高纯度乙烯在高效催化剂作用下，于65～85℃温度、2.03～7.09MPa（中压法）或0.10～2.03MPa（低压法）压力下聚合而成的。高密度聚乙烯的支链少而短，结晶度较高（80%～90%），软化点较高（120～130℃），使用温度在105℃左右。外观为乳白色扁球状或白色粉状，透明度较差，表面硬度较高。

高密度聚乙烯的许多性能与低密度聚乙烯相似。与低密度聚乙烯相比，其拉伸强度、耐爆破强度、耐蠕变性、刚度、表面强度、耐热性都较好。HDPE有较好的抗冲击韧性、电绝缘性、抗撕裂性、耐低温性等，但不如LDPE。许多HDPE制品需加入少量的抗静电剂。HDPE的柔软性、耐热氧化及光老化性能较差；通用级的HDPE制品长期与洗涤剂、油类物品接触会产生应力开裂。

高密度聚乙烯的吸水率极低，对水蒸气及空气的渗透性小，对潮湿气体有很好的阻隔性。若作为防潮包装，其性能优于低密度聚乙烯。

挤出吹塑用HDPE，一般具有中宽到宽的分子量分布范围；熔体流动速率在1g/10min以下。低的熔体流动速率使型坯具有较好的熔体强度，改善型坯自重下垂现象；宽的分子量分布可降低模口压力，减少型坯熔体断裂，改善加工性能，提高生产速度。注射及注吹用HDPE应具有中宽到宽的分子量分布范围；熔体流动速率在1g/10min以上。若用以生产注射吹塑化妆品瓶、洗发液瓶时，可使用窄分子量分布范围的HDPE或在HDPE中加入少量润滑剂（0.1%～0.5%硬脂酸锌），可改善瓶的表面光洁度。由于HDPE的线型结构，在型坯挤出过程中，易沿流动方向取向，导致该方向上的撕裂强度降低。故HDPE挤出吹塑时，应具有比LDPE大的吹胀比。

（6）高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）　高分子量高密度聚乙烯，是乙烯在低压（0.48～0.31MPa）和低温（80～110℃）下，以过渡金属为催化剂聚合而成的，通常为线型共聚物或均聚物。重均分子量在20万～50万左右；高载荷熔体流动速率（HLMFR）为1～15g/10min；密度范围为0.944～0.954g/cm ³ 。其均聚物是乙烯生成的没有侧支链的线型聚合物；其共聚物是乙烯与丁烯、己烯、辛烯等的线型共聚体，有短侧链。

高分子量高密度聚乙烯，具有优良的耐环境应力开裂性、高冲击强度和拉伸强度。化学稳定性，好的刚度、防湿性、耐磨性，可长期在恶劣环境下使用。

3.1.2　聚丙烯

丙烯的分子式为 CH—CH ₂ ，聚丙烯（PP）是以丙烯为原料，使用齐格勒-纳塔型催化剂，在温度为50～100℃、压力为0.1～4MPa条件下，加成聚合而成。因使用的催化剂及聚合工艺不同，聚合物有等规、间规和无规三种不同的主体化学结构，也就是通常所说的等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯。聚丙烯的相对分子质量可通过聚合温度、催化剂组分的变化、加入相对分子质量调节剂等进行控制。塑料容器成型主要采用等规聚丙烯，其密度为0.90～0.91g/cm ³ ，结晶度为95%，透明度比聚乙烯好，在常用热塑性塑料中，它具有最低密度、最高熔点和适中成本。

3.1.2.1　聚丙烯的性能

聚丙烯是无毒、无臭、无味、半透明塑料。其透明度高于聚乙烯。若用注射拉伸吹塑法成型容器，其透明度接近于玻璃瓶，其光泽度也很好。若在聚丙烯中加入成核剂，也可提高聚丙烯容器的透明度，缩短制品的成型周期。聚丙烯的基本性能见表3-3。

聚丙烯有较高的表面硬度和刚性，其制品表面不易受机械擦伤。高密度聚乙烯的刚性虽可通过改性方法达到与聚丙烯相同地步，但其表面硬度是难于相同的。

聚丙烯的韧性较差，抗冲击强度也较聚乙烯低。可使用抗冲击型PP共聚物或采用共混方法，即在PP中加入弹性体（如乙丙橡胶、茂金属聚烯烃弹性体等）来改善其冲击性能。

聚丙烯的耐热性能较好，可在100～115℃范围使用。在没有外压的条件下，甚至在150℃，PP容器也不会产生变形。聚丙烯的热传导性也较小。因此，聚丙烯可用来制造热灌装及煮沸消毒用容器。

聚丙烯的电绝缘性优良，同时也容易产生静电。静电使聚丙烯制品易吸尘；使制品表面印刷困难。因此，一些聚丙烯包装容器，在加工成型时需加入抗静电剂。

聚丙烯的吸湿性小，有优良的防止水蒸气透过性，而防止氧气透过性中等，阻隔异味性及防止紫外线穿透性较差。经拉伸定向的聚丙烯容器，其水蒸气透过率可进一步降低。聚丙烯对一般无机化学品、极性溶剂，有较好的耐药品性；而对同类的非极性溶剂，在室温下，能使聚丙烯溶胀，并且聚丙烯的溶胀度和溶解度随温度升高而提高。

聚丙烯在光（紫外线）、热、空气中的氧（或臭氧）作用下，会产生老化，从而使聚丙烯的力学性能、化学性能、电气及热性能发生明显的劣化，使制品龟裂、破损。因此，在室外使用或贮放的聚丙烯塑料容器，在成型前应加入必要的助剂（光稳定剂、抗氧剂、深色颜料等）。应该指出，铜对聚丙烯的接触老化特别敏感，所以与含铜化合物或铜金属件长期接触的聚丙烯塑料制品，应使用含防铜害助剂的特定聚丙烯。

聚丙烯有优良的耐应力开裂性。聚丙烯树脂的熔体流动速率越小，其相对分子质量越高，耐应力开裂性能也越好；共聚聚丙烯的耐应力开裂性，显著地优于均聚聚丙烯。

聚丙烯有优良的耐弯曲疲劳性，定向拉伸后的聚丙烯有特别高的抗弯折疲劳能力，可用它制作铰链，在成型时要趁热弯折以拉伸，防止结晶变脆。大多数场合，聚丙烯可以代替聚乙烯使用。一些要求较高的包装瓶盖，尤其是有铰链附加塞的洗涤用品类的瓶盖，几乎全部是用聚丙烯制成的。

3.1.2.2　聚丙烯的命名

特征单元1：聚丙烯的代号和聚合物类型。聚丙烯的代号为PP。聚丙烯的类型以代号表示，写在PP后面。

H——丙烯均聚物；

B——丙烯嵌段共聚物，含有不多于50%（质量分数）的其它烯烃单体（可以是多种），没有除烯烃以外的其它基团与丙烯共聚；

R——丙烯无规共聚物，含有不多于50%（质量分数）的其它烯烃单体（可以是多种），没有除烯烃以外的其它基团与丙烯共聚；

Q——多种聚合物的共混物，至少含有50%（质量分数）的H、B或R聚合物。

特征单元2：材料的主要用途或加工方法、重要性能、添加剂和附加说明。

特征单元2用五位代号表示（表3-4），本色（未着色）的粒状材料只含有必需量加工稳定剂的聚丙烯，无需在命名中标明。

国家标准《聚丙烯和丙烯共聚物材料命名》（GB2546.1—2006）规定聚丙烯塑料的命名方法。它是以聚丙烯的代号、密度、熔体流动速率、主要用途、加工方法及树脂的其他特征等内容，分为若干个特征单元，组成材料的名称和型号。

例：PP—H，F，110-03-034

特征单元3：主要表示聚合物的拉伸弹性模量的标称值，用3个数字代号组成，规定见表3-5;用2个数字组成代号表示简支梁制品冲击强度的标称值，规定见表3-6;用一个字母加三个数字表示熔体质量流动速率标称值，规定见表3-7;各代与间用一个连字符表示。但目前可买到的原料命名一般很少提供特征性能值。

熔体流动速率的试验条件及代号，见表3-7;其标称值范围以三位数号表示（见表3-7）。当标称值的试验条件为M时，可在命名中略去。

如上例：PP—H，F，110-03-034表示均聚PP，用于挤出薄膜，拉伸模量110MPa，冲击强度3kJ/m ² ，熔体质量流动速率指数为3.4g/10min。

特征单元4：填料、增强材料及其标称含量。所用填料或增强材料及类型的代号按GB/T1844.2—1995的规定，用2个字母及两个数字表示，第一个表示类型，第二个表示物理形态，与两位数字接排；两数字表示质量含量。

特征单元5：补充说明或附加要求，是一种将材料的命名转换成特定用途规格的方法。如对已确定规格的产品可参考合适的国家标准或类似标准进行。

3.1.3　聚苯乙烯

聚苯乙烯（PS）由苯乙烯加成聚合而成，分子结构简式为C ₆ H ₅ （—CH ₂ CH ₂ ）— _n ，可用本体聚合和悬浮聚合法制造。聚苯乙烯为非结晶聚合物，有均聚物及共聚物。聚苯乙烯一般分为通用级（透明）聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、苯乙烯类共聚物及合金。

3.1.3.1　聚苯乙烯性能

（1）通用级聚苯乙烯　通用级聚苯乙烯（GPPS），常被称为透明聚苯乙烯，它是由2000～3000苯乙烯单元构成的高分子量线型聚合物；熔体流动速率范围为1～25g/10min；它是无定形聚合物，最突出的特点是透明性和易加工性，成型时几乎没有降解现象产生。

市场上的聚苯乙烯一般分为：易流动品级、中等流动级、高耐热级及特殊品级。通用级聚苯乙烯无色、无味、无臭、无毒，有极高的透明度和表面光泽，有较高表面硬度和刚度，成型收缩率小（0.4%～0.7%），着色性及拉伸定向性好。但性脆，抗冲击性差，耐热水性及耐油性差。

通用级聚苯乙烯的化学稳定性好，耐酸、碱溶液及醇类；在常温下，能溶于芳香烃、氯代烃、酮类和酯类等有机溶剂，其印刷性能好，可不经表面处理，直接进行印刷或粘接。

通用级聚苯乙烯能耐γ射线，用γ射线照射灭菌，对制品性能没有影响。其空气渗透率中等；水蒸气透过率高，当温度低于0℃时，潮气透过率明显下降，且香味阻隔性能良好，非常适宜包装低温食品和制作冰箱抽屉的材料。通用级（透明）聚苯乙烯（GPPS）经过适当的改性，也常常用作汽车的灯罩材料。

（2）高抗冲聚苯乙烯　工业上采用接枝共聚共混法生产高抗冲击聚苯乙烯，即将橡胶溶解于苯乙烯单体中，然后用通常方式聚合聚苯乙烯。所用橡胶通常为聚丁二烯、丁苯橡胶、丁苯嵌段共聚物、乙丙橡胶等。高抗冲击聚苯乙烯是白色或微黄色的热塑性颗粒，不透明，具有通用级聚苯乙烯的大多数优点，但由于采用了橡胶改性，冲击强度得到了大幅度提高，拉伸强度、弯曲强度、模量、耐热性、耐候性却有所降低，降低的程度与橡胶品种和用量有关。市场上抗冲级聚苯乙烯，可分为中等抗冲级、高抗冲级及极高抗冲级，高抗冲级聚苯乙烯为乳白色不透明珠粒或颗粒，密度范围为1.03～1.04g/cm ³ ，熔体流动速率范围为1.5～4.0g/10min。它具有较好抗冲击性能、电性能和化学性能，但刚度、硬度、耐热稳定性下降。一般，HIPS吸收水分较慢，成型前可不需干燥，常作工业产品壳体材料。

3.1.3.2　聚苯乙烯的命名方法

国产PS，根据GB6594.1—1998《聚苯乙烯（PS）模塑和挤出材料》的规定，其命名方法为：

缩写代号-型号。

缩写代号：PS。型号：以用途或加工方法（见表3-8）、主要特性（见表3-9）、维卡软化温度、熔体流动速率的字符表示。

维卡软化温度，用三位数字分档表示；熔体流动速率用两位数字分档表示，如表3-10所示。

例：PS，MLN085-06。

聚苯乙烯（PS），注塑（M），耐光耐气候老化（L），未着色（N），维卡软化温度为84℃（085），熔体流动速率为5（g/10min）（06）。

3.1.4　ABS

ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体组成的。通常A含量为20%～30%，B含量为5%～40%，S含量为40%～70%。ABS虽然通常被认为是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，但实际上是一类复杂的聚合物共混体系（聚合物合金）。

ABS树脂具有复杂的两相结构，即由橡胶相、树脂相以及两相过渡层所构成。橡胶相通常是聚丁二烯橡胶，树脂相为丙烯腈与苯乙烯的共聚物，过渡层则由AS接枝橡胶构成。橡胶相呈分散粒子分散于树脂连续相中，过渡层则起着两相间的中间桥梁作用。由于ABS的组成特性，它不仅兼有A、B、S三组分各自均聚物的特点，而且突出地表现出三组分间的协同作用，使之呈现出较为理想而全面的综合性能。其中苯乙烯提供了刚性、易加工性、染色性；丁二烯提供韧性，提高冲击强度；丙烯腈提高耐化学药品性，提高热变形温度、表面硬度及拉伸强度。

通常ABS的耐热性比高抗冲击聚苯乙烯好。由于橡胶组分的存在，ABS的耐寒性好。在-40℃仍表现出良好的韧性。由于它既耐热，又耐寒，使用温度范围较宽，一般可从-40～100℃。ABS的线胀系数小，制品具有良好的尺寸稳定性，且抗蠕变性好；拉伸、弯曲强度，冲击强度、硬度值都较高；能耐水、无机酸、碱等，但不耐氧化性酸、冰醋酸、矿物油、植物油、醇类，对有内应力的制件会产生较大的影响，长期接触甚至会引起环境应力开裂。酮、醛、酯、卤代烃及芳烃会引起溶胀或溶解作用。此外，由于ABS中B组分（丁二烯）的存在，结构中含有双键，耐候性差，易发生光氧化老化和热氧化老化。为了提高耐候性，可加入抗氧剂和光稳定剂。

ABS可用注塑、挤塑和热成型等方法加工。常用来制作壳体、箱体、零部件和玩具等。由于其具有易电镀的功能，所以其用途仍有较大的发展空间。

3.1.5　聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是非结晶材料，俗称有机玻璃，它的分子结构简式为：

PMMA的透明光率达92%，在表面没有损伤的情况下，它的透光性优于普通硅玻璃。有机玻璃的密度为1.1810×10 ³ kg/m ³ ，比普通硅玻璃低一半左右，但机械强度为普通硅玻璃的10倍以上。它轻而韧，易着色，有较好的电气绝缘性能，化学性能稳定，但容易溶于芳烃、氯代烃等有机溶剂。有机玻璃制品的主要缺点是表面易产生划痕，长期使用易泛黄，从而会影响PMMA的透光率。

PMMA可以用多种加工方法进行成型加工以及后处理加工。注射成型的PMMA品种主要是一些改性的有机玻璃品种。一般可以在合成有机玻璃时加入少量别的单体或合成后与其它材料共混。未改性的有机玻璃或改性效果不好的有机玻璃在加工过程中往往会产生内应力，这是有机玻璃制品在使用过程中发生开裂和出现皱纹的主要原因。所以大多数有机玻璃制品加工后要进行退火处理。

对于PMMA的注塑加工而言，柱塞式和螺杆式注塑机均可用于成型，但要求注射量不超过注射机注射量的80%；如果使用螺杆式注射机，螺杆长径比较大些为好，以保证充分塑化，挤出速度可低些。

3.1.6　聚氯乙烯

聚氯乙烯（PVC）是世界上产量较大的塑料品种之一，大多聚氯乙烯树脂原料为白色或浅黄色粉末，它的分子结构简式是（—CH ₂ —CHCl）— _n 。

目前，PVC树脂有悬浮法和乳液法两种生产方式。PVC树脂的型号很多，悬浮法PVC树脂有六个型号，每个型号又分紧密型和疏松型两种；乳液法PVC树脂有三个型号，不同聚合方法所得PVC树脂的形态及应用见表3-11，不同树脂的聚合方法在命名方式中体现得较为明显。国家标准《聚氯乙烯均聚和共聚物树脂命名》（GB3402—82）规定，S代表悬浮聚合法，E代表乳液聚合法，M代表本体聚合法，X代表超过或介于以上方法之间的其它聚合法。如PVC-S·G·5是通过悬浮法制得的。PVC命名体系中第二单元表示用途，分通用树脂（G）和糊用树脂（P）两种，如PVC-S·G·5是通用树脂；第三单元和第四单元表示主要性能和选择性能。

根据不同的用途可在PVC树脂中加入不同的添加剂，使PVC塑件呈现不同的物理性能和力学性能。通过改变PVC树脂中的增塑剂量的含量，可制成硬质、软质和透明制品。硬聚氯乙烯含有较少或不含增塑剂，所以有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可以用作结构材料；而软聚氯乙烯柔软、伸长率和耐寒性增加，但脆性、硬度及抗拉强度下降。硬质制品的拉伸强度通常为35～52MPa，伸长率小于40%；而软质制品的拉伸强度通常只有12～24MPa，断裂伸长率则可达300%甚至更高。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。

PVC树脂为白色粉末状物，密度在1.4×10 ³ kg/m ³ 左右。用作注射成型的PVC可以是硬PVC，也可以是软PVC，通常可以成型各种机械零件、电器部件、管接头、阀门和杂物等。

3.1.7　聚酰胺

聚酰胺（PA）俗称尼龙，为分子链上含有重复结构单元是酰胺型的聚合物，按其主链结构式可分为脂肪酸族聚酰胺、半芳香族聚酰胺、全芳香族聚酰胺、含杂环芳香族聚酰胺及脂环族聚酰胺等，但适合于作注射成型的主要是脂肪族聚酰胺。聚酰胺是工程塑料中发展最早的品种，目前产量居工程塑料之首。聚酰胺的品种主要有尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610、尼龙-1010，其中尼龙-66产量最大。

尼龙除共聚物外，还可通过多种方式进行改性：

①相对分子质量和结构的改变；

②加入添加剂，如增塑剂（脂肪族二元醇、芳香族氯磺酰化物）、稳定剂（紫外线吸收剂、炭黑、抗氧剂），润滑剂（石蜡、金属皂类）等；

③加入填充及增强改性剂；

④与其它聚合物共混，组成混合物及合金。

大多数聚酰胺是半结晶聚合物，结晶度可通过成核反应过程加以控制。聚酰胺无毒、无味，外观为半透明或透明的乳白色或淡黄色粒料，有较好的耐气候性。密度为1.04～1.36g/cm ³ ，聚酰胺有优异的力学性能，表面硬度大，耐冲击，有较好韧性及极佳的耐磨耗性能。它的抗拉强度在通常使用条件下比较大，但它的吸水性较大，吸水后有所下降。聚酰胺具有优良的耐摩擦性能。聚酰胺对气体和水蒸气的阻隔性能较好，但大多数有机溶剂可以使聚酰胺溶胀或溶解，对强酸、强碱和酚类的稳定性差；所以聚酰胺常用在电器行业或包装行业等与有机溶剂或酸碱接触较少的场合。也因为聚酰胺的耐化学品性能不是非常好，所以用在包装行业时一般是用在复合材料制品中，而避免与待包装物直接接触，如用在共注射成型的具有阻隔性能的包装容器中。

尼龙有较好的成型加工性，成型温度范围较宽，可用注塑、挤出吹塑、注塑吹塑、共挤出吹塑等方法成型。聚酰胺在注射成型时，可以用螺杆式注塑机和柱塞式注塑机，但螺杆式注塑机具有更大的优势。用螺杆式注射成型时，通常采用带有止逆环的各种形式的螺杆，螺杆的长径比为12～20，压缩比为3～4；注塑机的喷嘴要用带有自锁装置的喷嘴（如弹簧式喷嘴或滑动侧向关闭喷嘴）。之所以对注塑机有上述要求是因为熔融状态聚酰胺的黏度较低，极易流动，所以要防止熔料在螺杆与料筒的间隙回流或从喷嘴处流涎。

由于聚酰胺具有吸湿性，所以在成型前要进行干燥，而且由于其对氧的敏感性，所以干燥时要真空干燥（100～110℃，10～12h）。另一方面由于其吸湿性，制品在成型后会由于吸湿可能发生尺寸发生变化，所以制品要进行调湿或退火的后处理。退火处理的方法是缓慢升温至160～190℃，退火15min。调湿的方法是在热水中浸泡至尺寸稳定为止[在相对湿度（RH）100%的条件下工作的塑件]或浸泡在沸腾浓度为65%的醋酸钾水溶液中1～2d（在相对湿度50%的条件下工作的塑件）。

3.1.8　聚甲醛

聚甲醛（POM）包括均聚甲醛和共聚甲醛两种聚合物，其结构式分别为：

从分子结构上看，无论是均聚甲醛还是共聚甲醛，它们都是线型高分子化合物，化学结构规整对称，分子间作用力大，属于结晶性高聚物。由于这两种聚甲醛分子链的化学结构不同，所以在性能上也显示一定的差异。均聚甲醛的密度、结晶度、机械强度稍高一些，但热稳定性、化学稳定性不及共聚甲醛，而共聚甲醛合成工艺简单，易于成型加工，因此，目前工业生产以共聚甲醛为主。

聚甲醛外观呈淡黄色或白色，制品硬而密，与象牙相仿。易燃，离火能继续燃烧，燃烧时火焰上黄下蓝，有刺激性甲醛味和鱼腥味。在力学性能方面，聚甲醛是所有塑料材料中力学性能最接近金属的品种之一，在许多领域可替代钢、锌、铝、铜及铸铁等。它的电绝缘性能良好，几乎不受温度和湿度的影响。聚甲醛的化学性能优良，有较良好的耐化学药品性能，特别是耐有机溶剂（如烃类、醇类、醛类、酯类和醚类等），即使在高温下，聚甲醛对于一般有机溶剂也表现出相当好的耐蚀性能。但聚甲醛的耐候性较差，长期暴露在紫外线照射下，其力学性能显著下降，表面会发生粉化、龟裂现象。聚甲醛的吸水性低，约为0.25%，制品成型后的尺寸稳定性好。水分的存在对其性能和成型加工影响不大，因此成型前可不作干燥处理，但当颗粒表面吸附有水分时，从改善制品外观出发，还是应进行预干燥处理。对于成型大面积的薄壁制品，预干燥还兼有改善制品表面光泽的作用。

由于聚甲醛具有硬度大、耐磨、耐疲劳、冲击强度高、尺寸稳定性好、有自润滑性、无毒、不污染环境、全面符合国际卫生标准等特点，使其在汽车工业、机械制造、精密仪器、电气通信设备、化学工业、结构零件、农用机械、家庭用具等领域得到广泛的应用。

3.1.9　聚对苯二甲酸乙二（醇）酯

聚对苯二甲酸乙二（醇）酯（PET）是饱和聚酯型热塑性工程塑料，它由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换后进一步缩聚而得，分子结构简式是：

在塑料工业中，PET可用注射拉伸吹塑、挤出吹塑、注射吹塑、共注射吹塑成型，用于生产聚酯瓶、聚酯薄膜。PET在包装领域应用的不断扩大，归功于注射拉伸技术的发展。注射成型各种制品则通常采用经增强改性、结晶改性、抗冲改性的聚对苯二甲酸乙二（醇）酯。

PET在室温下对稀酸和稀碱稳定，但随温度升高，其耐腐蚀性能有所降低。PET容易产生取向内应力，在高温高湿、碱及沸水中易水解，使性能恶化。非晶态聚对苯二甲酸乙二酯具有良好的光学透明性，有较好的耐候性、耐冲击性、耐蠕变性及尺寸稳定性。PET阻止二氧化碳、氧气与水蒸气渗透性高。PET有较高的耐热性，可在120℃温度下长期使用；能在较宽的温度范围内，保持优良的物理力学性能。因此广泛用于食品包装领域。拉伸吹塑级的PET是在反应器中着色的聚合物，一般有本色、绿色、淡黄色。经双向拉伸吹塑的PET瓶，具有更高的拉伸强度、弹性模量、冲击韧性；具有更好的透明性及光泽性，瓶的雾度可降至4%；其耐化学药品性提高，阻止气体渗透性能提高；其耐蠕变性增强，使其能成功用于高密封性的碳酸饮料包装。

PET具有较高的熔融温度及熔体黏度，熔体黏度对温度的敏感性较小，而对剪切速率的敏感性较大，因此可调节成型压力以增大剪切应力或剪切速率，降低熔体黏度。PET为极性聚合物，高温加工时物料对水比较敏感，含水量过高，聚对苯二甲酸乙二酯发生水解，导致分子量大幅度降低，制品变色、发脆。因此在成型加工前必须进行干燥（130～150℃，真空干燥3～4h），使其含水率<0.02%。

螺杆式和柱塞式注塑机均可用来加工PET。采用移动螺杆式注塑机成型，螺杆顶部应带有止逆环，表面硬度大且耐磨损，长径比15～20∶1，压缩比约为3∶1。喷嘴应越短越好，内壁光洁度高，孔径尽可能大，还应设保温或温度控制装置，以免热量损失过大，造成喷嘴冻结堵塞。一般在喷嘴处装上一个加热圈，保持一定温度（不能过高，否则造成流涎）。

3.1.10　聚碳酸酯

聚碳酸酯（PC）是在分子链中含有碳酸酯结构的一类高分子化合物的总称。它的分子式是：

根据组成的不同，可以是脂肪族、脂环族、芳香族等的聚碳酸酯。作为工程塑料用的都是芳香族聚碳酸酯，其中产量最大、用途最广的是双酚A型聚碳酸酯。聚碳酸酯无毒、无臭、无味，无色或微黄色，一般分为高冲击、阻燃、通用、易加工等品级。

聚碳酸酯的特性是韧而刚，它具有优异的冲击强度和高的弯曲弹性模量，在热塑性塑料中名列前茅，接近玻璃纤维增强的不饱和聚酯，但聚碳酸酯不耐疲劳，易于应力开裂，对缺口敏感。聚碳酸酯的密度为1.20×10 ³ kg/m ³ ，是非结晶性的，具有良好的透明性，2mm厚的薄板透光率达90%，与PS相近。它的折射率为1.586，比丙烯酸酯类塑料的折射率高，更适宜于用作透镜材料。但聚碳酸酯的表面硬度比较低，耐磨性也较差，表面容易发毛。

聚碳酸酯的吸水性虽然不大，吸水后其性能变化也不大，但是成型过程中却对水极为敏感，即使含有微量水分，在高温下也会使聚碳酸酯主链上的酯基产生水解，放出二氧化碳等气体，导致分子量急剧下降，树脂变色，制品出现银纹、气泡、甚至裂纹。水分含量越高，分子量下降越多，制品性能下降越厉害。所以原料在成型前必须严格进行干燥至水分含量在0.02%以下。干燥方法可采用沸腾床干燥、真空干燥、循环鼓风干燥、红外线干燥等，其中以真空干燥效果较好。不管用哪种干燥方法，温度都不允许超过135℃，料层厚度不超过30mm，否则将会引起树脂的分子量下降。

3.1.11　聚砜

聚砜（PSU）类塑料是指大分子主链中含有砜基及芳核的线型热塑性高分子化合物。最早工业化的聚砜是1965年美国推出的由双酚A和二氯二苯基砜制成的，以后又出现了芳香族聚砜和聚醚砜，再加上由聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯和ABS共混而成的改性聚砜，构成了聚砜类塑料。

聚砜类塑料为透明、半透明的固体，具有突出的耐热、耐氧化、耐辐射性能，优良的绝缘性和高的物理力学性能。但其加工工艺性能、耐候性、耐紫外线及耐有机溶剂性能欠佳。加工工艺性能欠佳是因为该类塑料黏度高，且流动温度高。

聚砜类塑料为无定形高聚物，成型收缩率较小（约0.5%），对成型精密制品十分有利。但因分子链刚性大，故在成型过程中分子链沿流动方向取向后不易恢复到自由状态，使制品内残留内应力，易发生应力开裂现象，因此制品须进行一定的热处理。聚砜类塑料有一定吸水性，故在成型加工之前须进行干燥处理，将含水率降至0.05%以下，以保证产品表面不出现气泡、银纹等不良现象。

3.1.12　改性聚苯醚

改性聚苯醚是聚苯醚与聚苯乙烯的共混物或苯乙烯接枝聚苯醚得到的。聚苯醚（缩写代号PPO）是2,6-二甲基苯酚的聚合物，其结构式为：

由于聚苯醚的大分子结构较简单，分子主链是由芳环和醚键相互交替构成的，大量苯环的存在使分子链段内旋转的位垒增加、大分子链刚硬；大量醚键的存在，使分子主链具有一定的柔性，并使聚苯醚具有优良抗冲击性和低温性能。相比较而言，改性聚苯醚抗冲击性能要低些，耐热性比聚苯醚也有所下降；但这些性能降低较少，相比于聚碳酸酯等工程塑料还是要好些。改性聚苯醚成本有所降低，同时因为有聚苯乙烯或聚苯乙烯支链存在，其熔融流动性比聚苯醚要好，即其成型加工性更好。改性聚苯醚均具有优良的化学稳定性，其介电常数和介电损耗几乎不受温度、湿度和频率的影响，可用于低、中、高频电场领域。

改性聚苯醚具有优良的综合性能，因此被广泛应用于电子电气、汽车工业、机械工业等领域。

要注意的是改性聚苯醚由于分子链刚性大，熔体黏度高，制品易产生内应力，使用过程易发生应力开裂，故制品需热处理。在户外使用时，改性聚苯醚易热氧化老化和光氧化老化，所以在户外使用时要加防老化剂；另外，虽然改性聚苯醚能耐稀酸、稀碱、盐、洗涤剂等，但能溶于卤代脂肪烃，乙酸乙酯、丙酮等能使其溶胀及应力开裂，所以在与这些药品接触的行业要避免使用。

3.1.13　热塑性增强材料

增强塑料指因增强材料的引入而使其某些机械物理性能得以比原来有显著提高的一种塑料。热塑性增强塑料有聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚等。所使用的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、合成纤维、硼纤维等，在这些纤维中碳纤维的性能较为突出，但由于色泽和价格问题限制了它的运用。目前使用较多的玻璃纤维和合成纤维，其中用玻璃纤维进行增强的产量最大，日常所言的增强塑料除特殊说明之外，一般是指以玻璃纤维进行增强塑料。

经玻璃纤维增强的塑料，虽因玻璃纤维的长度、直径、含量等因素影响，在制品性能上有所差异，但一般都具有以下几方面特点。

①与非增强塑料相比，经增强后的塑料在拉伸强度、弯曲强度、压缩强度、弹性模量等性能指标方面均有所提高。而在冲击强度方面则因树脂的不同略有差异，通常结晶性塑料增强后的冲击强度值有所提高，而非结晶性材料的冲击值则有下降。

②经玻璃纤维增强的塑料，在热变形性能方面均有提高，提高的幅度视塑料的不同而不同，通常结晶性塑料的热变形温度提高幅度较大，无定形塑料的热变形温度提高幅度稍小。

③经玻璃纤维增强后的塑料，其热膨胀系数减少，伸长率下降，负荷变形量改变，尺寸稳定性增加。但制品的外观质量易出现不光滑甚至灼伤的缺陷。

用热塑性增强材料生产的注塑制品性能往往会因为树脂与增强材料的比例、性能等差异而不同；同一种牌号的增强塑料制品质量也会因加工工艺、模具的不同而发生波动。总之，热塑性增强材料的注射成型比其对应的普通热塑性塑料的注射成型要困难一些。

3.1.14　热塑性弹性体

热塑性弹性体（TPE，即热弹性体）是在常温下有与硫化橡胶相似的弹性，而在高温下又能注塑，有与热塑性塑料相似的性质，也就是说它兼有橡胶和塑料的两种性质。所不同的是热弹性体加热到成型温度后可再次软化，成型周期比硫化橡胶短得多。因此热弹性体比橡胶加工而言，节能并减少设备投资，成本低。目前，供注塑用的热弹性体产品牌号有30多种，基本上分两大类：一类主要成分为热弹性体聚合物，但必须混以相当数量的其它配料（填料、增塑剂、硬质塑料）；另一类是可供直接加工的聚合物。

热塑性弹性体可分为物理交联型和化学交联型。物理交联型又分聚集相、氢键型、结晶相。化学交联型又分离子键型的乙烯-丙烯酸共聚物、丁二烯-苯乙烯-4-乙烯基吡啶的三元共聚物和可逆性共价键型。

常用热塑性弹性体有如下几种。

（1）聚烯烃热弹性体（TPR）　大多数工业化生产的TPR是热塑性塑料与弹性体的机械混合物，如聚丙烯-乙丙橡胶、聚乙烯-丁基橡胶接枝聚合物。

TPR具有较高的熔融黏度，即使在低剪切速率下也表现出非牛顿流体的性质，对剪切有很高的敏感性。注塑TPR时，成型周期较短，与加工常用热塑性塑料相似。

TPR可代替天然或合成橡胶，也可代替PE、PVC及PU，有较好的热稳定性及低温挠曲性。

（2）苯乙烯类热弹性体　苯乙烯类热弹性体多为三元嵌段聚合物，即两个以上不同组分的高分子链段相结合而成的聚合物。它们可以是均聚物或共聚物，还可以是多种嵌段聚合物。苯乙烯类热弹性体，主要是以苯乙烯、丁二烯和异戊二烯为单体合成的，一般分三嵌段ABC、星形（AB） _n R或（ABA） _n R、ABC和多嵌段CBA（ABC） _n 三类。

苯乙烯类热弹性体不需硫化就有很好的生胶强度和弹性，拉伸后永久变形小，挠屈性和弹性良好，表面摩擦系数大，热性能也很好，并在低温下保持柔软性。

注塑热弹性体一般要经过挤出机混炼造粒。由于嵌段热弹性体，如SBS类比橡胶黏流活化能大2.6～3倍，所以黏度对温度敏感性比橡胶大；流变特性与橡胶有所不同，它的黏度比分子量相似的橡胶要大几十倍，而且有牛顿区和非牛顿区。当剪切应力超过3×10 ³ Pa时，剪切速率急骤增加。嵌段热弹性体在注塑机上反复加工会使熔体流动速率以及回弹性能显著地下降。

（3）聚酯热塑性弹性体　聚酯热塑性弹性体是通过酯交换反应制成的。原料是对苯二甲酸二甲酯、聚四亚甲基乙二醇醚（分子量600～3000），合成后得到含有结晶的对苯二甲酸二丁酯硬链段和无定形的对苯二甲酸聚亚烷基酯软链段。聚合物中结晶相起化学交联作用，受热可逆，而无定形相则赋予聚合物以弹性。调节两相比例可改变热弹性体硬度、模量、熔点、耐化学腐蚀性和气密性等性能。

聚酯热弹性体具有突出的强度和耐热性，注塑时，热稳定性好，并有较低的熔融黏度，成型的温度范围也宽。工作湿度范围也较宽，可以在-60～135℃范围内长期使用。由于它的强度高、抗老化性能优良的优点，聚酯热塑性弹性体作为橡胶的替代品广泛应用于汽车、液压软管、电线电缆、电子电器等行业。

（4）聚氨酯热弹性体（TPU）　热弹性聚氨酯是固体聚氨酯弹性体的分支，是由聚合二元醇（或长链二元醇）与二异氰酸酯反应生成的软链段和低分子量二元醇与二异氰酸酯相互反应的生成硬链段构成的嵌段高聚物。硬度受硬链段和软链段比例的控制。

聚氨酯热弹性体有较高的撕裂强度，通常可达天然橡胶的2～10倍。但耐高温性能较差，工作环境温度高于80℃时性能就有所下降。电性能方面，由于聚氨酯热弹性体具有一定的亲水特性能吸收空气中的水分而使绝缘性下降，在高绝缘场合中使用受到限制。

热弹性体除上述外，还有其它热弹性体，诸如聚异戊二烯之类。

3.1.15　塑料的回收利用

在大多数情况下，注射成型的制品原材料都用全新料。但对于一些使用要求不高的制品，人们往往采用再生原料进行注塑生产。这一方面可以降低成本；另一方面可以实现塑料材料的循环利用，有利于环境保护。大多数热塑性塑料制品都是可以回收利用的，如PE、PP、PVC、ABS、PA、PMMA、PC、PS等。

通常，用于注塑制品的回料都是一些比较干净、老化程度不严重的塑料。其主要来源有两个方面。

①塑料生产厂生产过程中产生的边角料、浇口、废次品等，包括一些单一的、成批的、干净的以及仅用过一次的废塑料。有些资料也将其称为单纯再生料。

这类塑料可以经过粉碎后直接用于注塑生产。要注意的是这类塑料往往会影响制品的颜色和力学性能，其主要原因来源于重复加热使其分子有部分降解，这往往是不可避免的。

②从社会上收集到的数量大、品种复杂、杂质多、污染较重的那些废弃塑料的再生利用。这些废塑料中，有工矿企业及农业上使用期限过长而报废的塑料零部件、包装品、塑料瓶罐等。有资料称其为复合再生。图3-1是这类废旧塑料回收再生造粒再利用的一般流程图。

由于大多数塑料具有可能相似的外观性能，所以分选的难度较大，这也使得这类回收塑料的统一纯度更成问题，往往是使得这类回收料成为“天然的共混料”，但这对注塑再加工很是不利的。所以在选择用这类回收料时一定要做一些试验和准备。 UJ8x+mLm0W2VjUrin0o6SU4bD87X0LNn+OQd5gX7w5droH8e/OFTyZEKjmlWtaXz