塑膠物性表解讀

1. 衝擊強度(Impact Strength)

　　衝擊強度是指塑膠受外力衝擊時所能承受的最大能量。

　　衝擊強度是物體受衝擊力時，所呈現的抵抗強度。它並不是以該材料破裂時的應力(Kg/cm2)來表示，而以破斷時所能承受的總能量(Kgf-cm)或試樣單位斷面積所吸收的破斷能(kgf-cm /cm2或J/m)來表示。

　　試驗方法通常是參考ASTM D256，它的原理是利用懸臂梁的方式，讓擺錘落下撞擊單邊固定的有切口試片，然後計算其所消耗的能量(一般會規定溫度)。

　 　耐衝擊強度可以拿來當作不同塑膠間的韌性等級參考，一般來說，具有高衝擊強度的塑膠，表示其具有高的強度極高延性，也就是韌性高。  可是不建議把它拿來當作塑膠整體強度的指標，因為有些塑膠對切口的集中應力非常敏感，可以在沒有切口時的強度表現還是非常好，如尼龍及乙縮醛類的塑膠，對 於這類的塑膠，建議避開有銳角的設計，要盡量避免有應力集中的可能性。  另外有些塑膠粒的供應商也會提供無切口的衝擊測試值。
2. 彎曲強度(Flexural Strength)

　 　在彎曲試驗中，在規定撓度時或之前，載荷達到最大值的彎曲應力就叫做彎曲強度,單位為Mpa. 它與彎矩成正比與材料的抗彎截面模量成反比。

　　測試的標準：ASTM D790。

　　主要用來測定塑料耐折的能力，以每單位面積多少力來表示。

　　一般塑料以PVC、美臘明樹脂、環氧樹脂及聚酯類彎曲強度為佳。玻璃纖維也常用來提升塑料的耐折性。彎曲彈性率是指將試片彎曲時（測試方法如彎曲強度），在彈性範圍內，單位變形量所產生的彎曲應力。一般彎曲彈性率越大，則表示該塑膠材料的剛性越好。

　3. 彎曲模量(Flexural Modulus)

　　式樣在彎曲過程中承受的最大彎曲應力，單位Mpa。

　　模量=應力/應變，彎曲模量是彎曲應力比上彎曲產生的形變。

　4. 拉伸強度(Tensile Strength)

　　也有人叫抗拉強度，指在測試塑膠時，拉伸至斷裂或屈服的過程中，最大的拉伸應力稱為拉伸強度,單位為Mpa。

　5. 拉伸伸長率(Tensile Elongation)

　　也有人叫斷裂伸長率，指拉長的長度與原來長度的百分比.以百分率(%)表示

　6. 壓縮強度(Compression Strength)

　　也有人叫抗壓強度，指在測試塑膠時，壓縮至斷裂或屈服的過程中，最大的壓縮應力稱為壓縮強度，單位為Mpa。


二、成型加工性能

　1. 流動性

　　塑膠材料的流動性一般用熔融指數（MFI）來表示，熔融指數通常有兩種表達方式：

　　Metl Mass-Flow Rate(MFR)熔體質量流動速率g/10min；
　　Melt Volume-Flow Rate(MVR)，熔體體積流動速率cm^3/10min。

　　熔融指數的定義：熱塑性塑料在一定溫度和壓力下，熔體在十分鐘內通過標準毛細管的重量或體積值，以（g/10min或cm^3/10min）來表示。

　 　原料的熔體流動速率對產品的注塑成型效果有直接的影響，原料的流動性太好，會導致一些水分、氣體來不及從模具中排出就成型了，會形成氣泡、空洞，影響塑 膠成品強度；流動性太差則會導致較複雜的塑膠模具在成型時塑膠原料無法及時流動到邊角等較遠的區域，形成缺料。精確測定塑膠原料的熔體流動速率值，並加以 掌控，對塑膠的注塑成型工藝至關重要。

2. 成型收縮率（Mold Shrinkage）

　　成型收縮 率指的是注塑成型的製品與模具的對應體積相比時，所發生的縮小比率.塑料加熱熔化後，因受熱而產生膨脹。而在成型射出後，因射出壓力而受壓縮再行收縮。成 型品在模具內因冷卻固化，又再度收縮，但是當離模後又因壓力的複原而再度產生若幹膨脹現象。總結的體積差，稱為成型收縮量。

　　成型收縮率可以下式表示：

　　成型收縮率=模具尺寸-成型品尺寸／模具尺寸
　　成性收縮率以百分率（%）來表示

　　特點：

　　1. 樹脂流動方向的垂直方向收縮率較大，而流動方向的收縮律率較小。
　　2. 結晶性樹脂(PET，PA，POM，PP)比非結晶性樹脂(PC，PVC，PS，PMMA)成型收縮率大。
　　3. 非強化材料比強化材料的成型收縮率大。
　　4. 即使是同一種材料，在不同的注塑條件下收縮率也有變化，非結晶性樹脂受壓力的影響，結晶性樹脂易受溫度條件的影響。

　　影響成型收縮率的因素：

1. 強化性因素

　　影響成型收縮律率的因素很多，可分為抉定性和非抉定性因素。即使同一種材料，按強化因素區分，結果也大不相同。 如尼龍-6材料，在非強化條件下，成型收縮率約為1.2~1.9%;若以玻璃縴維對其強化15%，那麼收縮率為0.7~0.9%；強化30%，收縮率為 0.5~0.7%；強化50%，收縮率為 0.4~0.5%。

　　2. 注塑壓力

　　即使同一種材料，注塑條件變化時收縮率也會變化，理解這一點對設計開發人員很有必要。注塑壓力增加時，模具內被注塑進去的樹脂的壓力增大。有更多的樹脂被填充進去，收縮率趨於減少。反之，若壓力過大，也影響模具的成型力，會產生毛邊，導致收縮率增大。

　　3. 注塑溫度

　　注塑成型溫度越高，樹脂也融化時的體積越大，冷卻時釋放的熱量也越多，因此會加速結晶現象使收縮率增大。如果溫度過低，會導致材料流動不暢，使製品產生殘留應力，影響其耐久性或產生阻隘力。

　　4. 模具溫度與冷卻時間

　 　模具溫度增加時，樹脂進入模具的阻力減少，收縮率也相應地趨於變化。但另一方面，模具的熱量也促使了結晶現象，因此更多的情況下導致收縮率增大。此時若 延長冷卻時間，也可以起到減少收縮的作用。但會導致生產性下降，螺桿內樹脂隨之分解，物性隨之降低，所以應辯證地對待。

　　5. 後收縮

　 　即使注塑成型時收縮率不大的製品，也會在自然冷卻時結晶，吸濕並徐徐收縮，尤其是結晶性樹脂，大都發生這種稱之為「後收縮」的現象.當然，後收縮的程度 不如製品在模具內收縮的程度大。另外，有些樹脂（如NYLON）結晶現象影響而發生的膨脹效應超過了因吸濕而產生的收縮反應，外形尺寸反而邏有增加。


三、電氣性能

　1. 體積電阻率（Volume Resistivity）

　　又叫體積抵抗率，是材料每單位立方體積的電阻，用歐姆-米表示。體積電阻率是絕緣材料抵抗體內漏洩電流的能力，體積電阻率越高， 漏洩電流越小， 材料的導電性能越差。

　2. 表面電阻率（Surface Resistivity）

　　又叫表面抵抗率，用歐姆表示。表面電阻率是絕緣材料抵抗表面漏洩電流的能力，體積電阻率越高， 漏洩電流越小， 材料的導電性能越差。

　3. 介電強度（Dielectric Strength）

　也有人叫絕緣破壞強度，是指單位厚度的絕緣材料在擊穿之前能夠承受的最高電壓，即電場強度最大值，單位是kV/mm。塑膠的介電強度越大， 它作為絕緣體的質量越好。

　4. 介電常數（Dielectric Constant）

又叫介質常數，介電係數，電容率或誘電率，指介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，原外加電場(真空中)與最終介質中電場比值，用於衡量絕緣體儲存電能的性能，也表示絕緣能力特性的一個係數。

　5. 介電損耗（Dielectric Losses）

　又叫損耗因子，指絕緣材料在電壓作用下所引起的能量損耗，介電損耗愈小，絕緣材料的質量愈好，絕緣性能也愈好。


四、熱性能

　1. 熱變形溫度（Heat Deflection Temperature）

　　熱變形溫度是針對高分子材料而言的，是高分子材料開始發生熱變形的溫度。熱變形溫度的研究對像則是宏觀的高分子聚集態結構的性能，指的是按規定尺寸做的試驗樣條，在負載和升溫速率下，達到一定形變所對應的溫度。

　2. 玻璃化轉變溫度（Glass Transition Temperature）

　　玻璃化轉變溫度是高分子聚合物的特徵溫度之一。以玻璃化溫度為界，高分子聚合物呈現不同的物理性質：在玻璃化溫度以下，高分子材料為塑料；在玻璃化溫度以上，高分子材料為橡膠。從工程應用角度而言，玻璃化溫工程塑料使用溫度的上限，是橡膠或彈性體的使用下限。

　　玻璃化轉變溫度對應於大分子鏈鏈段開始運動的溫度。玻璃化轉變溫度是高分子鏈段由不能運動到能運動的一個轉折溫度，嚴格來講該轉變是一個區域，稱為玻璃化轉變區域，其研究對象是微觀的鏈段，是站在高分子鏈結構上進行的研究。

　　玻璃化轉變溫度是聚合物的非晶區出現玻璃態特性（脆性、僵性和剛性）的溫度。

　3. 線膨脹係數（Linear Expansibility）

　　溫度每變化1度材料長度變化的百分率。

　　線膨脹係數一般指由於外界溫度、壓力（主要指溫度）變化時，物體的線性尺寸隨溫度、壓力（主要指溫度）的變化率。

　4. 維卡軟點溫度（Vicat Softening Temperature）

　　也叫維卡軟化點，是評價塑料高溫變形趨勢的一種方法。是在等速升溫條件下，用一根帶有規定負荷、截面積為1mm2的平頂針放在試樣上，當平頂針刺入試樣1mm時的溫度，即為測得的維卡軟化溫度。

　　維卡軟化點適用於控制聚合物品質和作為鑒定新品種熱性能的一個指標，不代表材料的使用溫度。


五、其它性能

　1. 吸水性（Water Absorption） 

　　指塑膠在水中能吸收水分的性質，用吸水率表示。

　2. 吸濕性（Hydroscopic Property）

　 　指材料在空氣中能吸收水分的性質。這種性質和材料的化學組成與結構有關。對於無機非金屬材料出了和材料的表面的化學性質有關外，還和材料形成的微結構有 關，如果多毛細孔，其吸濕能力就比較強，除此之外還和毛細孔的直徑與結構相關。對於有機高分子材料也是如此。金屬表面也有吸附水分子的性質，和金屬元素的 性質以及表面結構狀態相關。吸濕性與吸水性相似，都是物理性質。

　3. 氧指數（Oxygen Index）

　　氧指數（OI）是指在規定的條件下，材料在氧氮混合氣流中進行有焰燃燒所需的最低氧濃度。以氧所佔的體積百分數的數值來表示。

　　氧指數高表示材料不易燃燒，氧指數低表示材料容易燃燒是評價塑料及其他高分子材料相對燃燒性的一種表示方法，以此判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度非常有效。

　4. UL阻燃等級

　 　可燃性UL94等級是應用最廣泛的塑料材料可燃性能標準。它用來評價材料在被點燃後熄滅的能力。根據燃燒速度、燃燒時間、抗滴能力以及滴珠是否燃燒可有 多種評判方法。每種被測材料根據顏色或厚度都可以得到許多值。當選定某個產品的材料時，其UL等級應滿足塑料零件壁部分的厚度要求。UL等級應與厚度值一 起報告，只報告UL等級而沒有厚度是不夠的。

　　塑料阻燃等級由HB，V-2，V-1向V-0逐級遞增：

　　HB：UL94標準中最底的阻燃等級。要求對於3到13 毫米厚的樣品，燃燒速度小於40毫米每分鐘；小於3毫米厚的樣品，燃燒速度小於70毫米每分鐘；或者在100毫米的標誌前熄滅。

　V-2：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，火焰在60秒內熄滅。可以有燃燒物掉下。
　V-1：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，火焰在60秒內熄滅。不能有燃燒物掉下。
　V-0：對樣品進行兩次10秒的燃燒測試後，火焰在30秒內熄滅。不能有燃燒物掉下。

參考資料
1.http://publications.act-ioi.com.tw/index/024/b02.