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由於各種塑膠材料各有其特殊的性質,因此為了因應各種不同的需求,高分子研究人員利用混合(blend)與混煉(compound)的方法將二種或二種以 上塑膠合在一起形成合膠(Alloy);本篇文件要介紹的即是結合PC及ABS特性製成的PC/ABS特性及應用。



PC結構式
PC (Polycarbonate聚碳酸酯)簡介
聚 碳酸酯是分子主鏈中含有—[O-R-O-CO]—鏈節的熱塑性樹脂,按分子結構中所帶酯基不同可分為脂肪旋、脂環族、脂肪一芳香族型,其中具有實用價值的 是芳香族聚碳酸酯,並以雙酚 A型聚碳酸酯為最重要,分子量通常為3-10萬。 聚碳酸酯,英文名Polycarbonate,簡稱PC。
PC 是一種無定型、無臭、無毒、非結晶性、高度透明無色或微黃色之熱塑性工程塑膠材料,具有特別好的抗衝擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性及 抗污染性。PC的IZOD衝擊強度(Notched Izod impact stregth)非常高,並且收縮率很低,一般為0.1%~0.2%。PC有很好的機械特性,但流動特性較差,因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種 品質的 PC材料時,要以產品的最終期望為基準。如果塑件要求有較高的抗衝擊性,那麼就使用低流動率的PC材料;反之,可以使用高流動率的PC材料,這樣可以優化 注塑過程。
自60年代發展之後,PC利用其優異的機械強度、高耐擊強度、耐熱性與尺寸安定性,首先應用於電子電氣、機械和汽車產業。進入70年 代 利用其高透明度、耐衝擊、質輕、阻燃與尺寸安定性,因此適合做為採光板的使用。自1980年代美國GE和德國Bayer公司發展出光碟級PC,從而將PC 應用於CD、VCD、DVD等用途,用料量大增,年增率達11%以上,成為泛用工程塑膠內成長最快速的原料。

PC (Polycarbonate聚碳酸酯)的特性:
Tg:140℃, 因為PC為非結晶性材料,黏度對剪變速率的依存性小,近似牛頓流體的特性,尤其是在低剪變速率範圍幾乎是牛頓流體;黏度與溫度的依存性大,在射出成型對於 溫度敏感度高,對射出壓力的敏感度小。黏度因等級的分子量多寡而定,約為104~105,屬於高黏度的塑膠材料。

PC (Polycarbonate聚碳酸酯)的優點:
1.具有優良的物理機械性能、抗潛變性高。
2.耐衝擊性優異(一般級衝擊強度可達70kgcm/cm),拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度高;蠕變性小,尺寸穩定;
3.具有良好的耐熱性和耐低溫性,在較寬的溫度範圍內具有穩定的力學性能,尺寸穩定性,電性能和阻燃性,可在 -60~120℃下長期使用;無明顯熔點,在 220-230℃呈熔融狀態;
4.由於分子鏈剛性大,樹脂熔體粘度大;
5.吸水率小,收縮率小,尺寸精度高,尺寸穩定性好,薄膜透氣性小;
6.屬自熄性材料(符合UL 94 V-2);
7.對光穩定,但不耐紫外光,耐候性好;透明度高(透光率可達89%,僅次於壓克力樹脂)。
8.耐油、耐酸、不耐強鹼、氧化性酸及胺、酮類,溶於氯化烴類和芳香族溶劑,長期在水中易引起水解和開裂;
9.可製程食品級原料,符合美國FDA標準。

PC (Polycarbonate聚碳酸酯)的缺點:
1.因抗疲勞強度差,容易產生應力開裂,抗溶劑性差不耐溶劑與油類,耐磨性欠佳與耐磨耗性差。
2.聚吸濕性,加工乾躁要求較高。加工熔融時很易因含水分造成成品內部氣泡和銀線等缺陷。
3.容易產生殘留應變。
4.受缺口效應,產品設計非常重要。

PC (Polycarbonate聚碳酸酯)的應用:
1.民生用品:光碟片、相機、奶瓶、儀器外殼、安全帽、安全鏡片。
2.汽機車
3.電子電氣:繼電器、插座、
4.工業用:電動工具
5.建築:採光板、裝飾條


ABS結構式
ABS(Acrylonitrile-butadiene-styrene丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)簡介
ABS 樹脂是一種共混物,由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚而成,英文名Acrylonitrile-butadiene-styrene (簡稱ABS)。由於是由三種單體共聚而成,故能表現三種組成的協調特性;這三者一般比例為20:30:50(熔點為175℃)。只要改變其三者的比例、 聚合方法、顆粒的尺寸,便可以生產出一系列具有不同衝擊強度、流動特性的品種,如丙烯使聚合物耐化學腐蝕,具有一定的表面硬度;丁二烯使聚合物成橡膠狀韌 性,增加丁二烯的組份,則其衝擊強度會得到提高,但是硬度和流動性就會降低,強度和耐熱性亦變差;苯乙烯使聚合物具有剛性和流動性。

圖一 PC/ABS之TG/DTA測試結果。

ABS 樹脂是40 年代發展起來的三元共聚物,是界於工程塑料和泛用塑料之間的一種消費量很大的合成樹脂。製造方法可分為混練法和接枝法兩種,皆知共句法可以分為不均勻接枝 法和均勻接枝法。不均勻接枝法通常指乳液聚合法,而均勻接枝法則包括本體聚合、懸浮聚合和本體聚合等方法。
ABS是綜合性能十分良好的樹脂,無毒,微黃色,在比較寬廣的溫度範圍內具有較高的衝擊強度,熱變形溫度比PA、PVC高,尺寸穩定性好,收縮率在0.4%-0.8%範圍內,若經玻纖增強後可以減少到0.2%-0.4%,而且絕少出現塑化後收縮。

ABS的基本性能:
1.在低溫有優良的耐衝擊強度。
2.耐候性、耐化學藥品及耐油性佳。
3.加工性良好可應用各種成型法。
4.與其他的聚合物有良好的混和性。

ABS的優點:
1.綜合性能好,衝擊強度較高,化學穩定性佳、耐腐蝕,電性能良好;
2.與372有機玻璃的熔接性良好,化學電鍍密著性佳可表面鍍鉻及噴漆處理、製品表面高光澤度
3.流動性比HIPS差一點,比PMMA、PC等好,柔韌性好。
4.硬度高、成型容易且二次加工性佳
5.低收縮率、易加工染色可製成雙色塑件,
6.具有良好的配混性,可與多種樹脂配混成合金(共混物)

ABS的缺點:
1.ABS在空氣中的吸濕性較強,在注塑成型前必須先進行乾燥,需將樹脂在 70-80°C預乾燥4h以上。
2.耐候性差。
3.耐溶劑性差
4.低介電強度
5.脆性大、低拉伸率
6.耐老化能力低
7.熱變形溫度較低,不透明,易燃

ABS的用途:
1.電器:電器零件
2.機械:機械之構造體、金屬化用品、汽車儀表板
3.建築:陳列櫥、管類
4.日用品:文具、容器、吸塵器零件
5.其他:安全帽、電池箱

PC/ABS簡介
是一種PC(聚碳酸酯)和ABS的複合物。聚碳酸酯具有抗衝擊和抗熱變形能力,ABS則提供可加工性和抗化學性,並使複合物價格低於PC。另外,與單純PC材料相比,加入ABS後原料流動性更強,更利於注塑成型。

PC/ABS的特性/優點:
PC/ABS由聚碳酸酯和聚丙烯烴合金而成之熱可塑性塑膠,其結合了兩種材料的優異性能-ABS材料的成型性和PC的機械性能、因此其具有下列特性:
1.顯著的耐衝擊強度;抗衝擊性能介於ABS和PC之間(10-14 英尺-磅/英寸),具有低溫下抗衝擊性能及韌性
2.強度和剛度介於PC和ABS之間
3.較高的熱變形溫度(80~120°C);耐熱性優於ABS, 低於PC
4.防火性;加工過程中的阻燃性比ABS穩定
5.優異的抗紫外線性;在室內紫外光下的色澤穩定性非常好
6.優異的成型加工性;加工性能優於PC

PC/ABS的應用
PC/ABS 用於外觀罩殼和結構部件。這些罩殼和部件需要有一定的韌性,光澤度,抗衝擊性能和耐熱性能,這些方面的要求高於ABS的性能,但成本要求低於PC。 PC/ABS也適用於要求UL V0而不是5VA的罩殼,也就是便攜型而不是永久固定型的電子器件。例如攜帶式器具、手電筒、電話,筆記型電腦外殼,鍵盤、監視器、印表機外殼,汽車儀錶 面板框,輪罩,小型拖拉機車頭蓋,非專業用安全帽...等

其他用途有:要求室內紫外光下顏色保持穩定的外觀部件、溫度環境為 180oF至230oF的汽車“腰線以上”的內部零件,以及要求非粉碎塑性的儀錶面板框。PC/ABS還應用於低溫抗衝擊性能要求大於10英尺-磅/英寸 的部件如汽車外部塗漆的零件。任何室外用途的PC/ABS部件均應塗漆保護。

PC/ABS Compound Datasheets物性表(僅供參考)



Test Results

1.從E’訊號線(綠)可看出有二個相變點,證實此樣品中含至少二個材料之特性。
2. 在玻璃化轉變時,分子的移動性大大增加。這使得分子的彈性大有改變。在從玻璃態轉變到橡膠態時,高分子的楊氏模量從1000MPa減少至1MPa,少了三 個數量級,這意味著,DMA較其他熱分析儀可以更靈敏的測量出非常微弱的玻璃化轉變。 3.對照DMA訊號線(藍)亦可看出此樣品有二個Tg Point,107.8℃為PC,143.2℃為ABS。
3.對照DMA訊號線()亦可看出此樣品有二個Tg Point107.8PC143.2ABS

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