PA- (Polyamide聚醯胺)尼龍(Nylon)   


   尼龍是最早發展而且是數量最多的工程塑膠材料，常常有人會問為什麼要稱為尼龍呢? 最早是追溯到1931年美國杜邦公司卡洛斯發現尼龍材料，在當時為一創世紀的發明，尼龍即為其商品名。正確的說法，尼龍類塑膠是表示塑膠分子式內具有醯胺基(amide group  —NH CO —)。尼龍的種類非常多，大致上分為三大類；內醯胺開環聚合、二元胺和二元酸聚縮合反應、與對苯二甲酸聚縮合反應而得。 

   其中以尼龍66和尼龍6為最大量約佔92%，尼龍11和尼龍12次之約佔6%，其餘尼龍類約佔2%。但是因為電子業耐熱溫度的要求越來越高，所以近年來高溫尼龍的用料量逐年持續增加。所謂高溫尼龍計有尼龍46、聚對苯芳香族尼龍(尼龍6T、尼龍9T、MXD尼龍)等在本章節會敘述說明。 

   以下先介紹最常使用的尼龍6和尼龍66，至於高溫尼龍歸類為高性能工程塑膠，留待高性能工程塑膠材料再行介紹:  


PA66 (Polyamide 6,6 聚醯胺66)   


為目前用料量最多的尼龍類材料。 

特性: Tg: 65℃，Tm:255℃。  
優點:  
耐磨耗，具自滑性。  
耐酸鹼、耐油污、耐腐蝕。  
耐高溫(HDT= 240℃)  
韌性佳，耐低溫。  
抗潛變，機械強度高。  
具自熄性(UL 94 V-2)。  
電氣性質，抗絕緣強度高。  
氧氣透過率小。  
缺點:  
吸水性高(吸水率為1.3%)，機械強度與電氣性質受吸濕影響。  
易氧化，容易變黃。  
耐酸性差。  
應用:  
民生用品:紡織、漁具齒輪  
汽機車:水箱蓋、濾油網、引擎室內連接器、輸油管、拉桿  
電子電氣:連接器、捲線軸  
工業用:齒輪、薄膜、電動工具、集線束帶  
  

PA6 (Polyamide 6, 聚醯胺6)   


特性: Tg: 50℃，Tm:220℃。黏度範圍在102～104 poise,是屬於比較低的塑料，黏度對剪變速率的依存性較大，非牛頓流體的特性強。結晶度雖然不大，約為35%，但是結晶化速率非常快。  
優點:  
與尼龍66相似，但其耐熱度較差，衝擊強度較佳。因此較常使用於運動器材。尼龍66較常用於汽機車、電子/電氣產業。 

缺點:  
與尼龍66相似，吸水性較高(吸水率約為1.8%) 

應用:  
民生用品:紡織、溜冰鞋、網球拍  
汽機車:汽車後視鏡外殼。  
電子電氣:連接器  
工業用:齒輪、薄膜  
  

PC (Polycarbonate聚碳酸酯)   


   聚碳酸酯自60年代發展之後，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。 

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。  
優點:  
耐衝擊性高(一般級衝擊強度可達70kgcm/cm)。  
透明高(透光率可達89%，僅次於壓克力樹脂)。  
尺寸安定性佳。  
可製程食品級原料，符合美國FDA標準。  
具自熄性(符合UL 94 V-2)。  
在環境溫度-170℃～130℃的各個物性很安定。  
機械強度高，抗潛變性高。  
缺點:  
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。  
不耐溶劑與油類。  
容易產生殘留應變。  
受缺口效應，產品設計非常重要。  
耐摩擦與耐磨耗性差。  
應用:  
民生用品:光碟片、相機、奶瓶、儀器外殼、安全帽、安全鏡片。  
汽機車:  
電子電氣:繼電器、插座、  
工業用:電動工具  
建築: 採光板、裝飾條  
  

POM (Polyoxymethylene，Polyacetal 聚甲醛，聚縮醛)   


   杜邦公司於1956年推出” Derlin”聚甲醛樹脂，宣稱其能夠取代金屬，也從此開始有【工程塑膠】的名稱出現。 

   聚甲醛分為單聚甲醛與共聚聚甲醛。共聚聚甲醛是單聚聚甲醛與環氧乙烯(ethylene oxide)共聚合而成。亞洲地區是全球聚甲醛使用量成長最快速的地區。電子電氣與汽機車產業約佔65%以上的市場。近年來聚甲醛為克服其韌性差與阻燃性不佳的問題，陸續開發出各種合膠的應用。 

   單聚聚甲醛與共聚聚甲醛的物性比較如下: 

單聚較好—熔點約高10℃、抗張強度、彎曲強度以及熱變形溫度。  
共聚體較好—伸長率、抗潛變、耐熱劣化、耐鹼、成型加工的熱安定性、成型範圍等。  
特性: Tg= -50℃, Tm=165℃(共聚) 175℃(單聚) ；一般POM在190～230℃範圍內有適當的黏度(103～104 poise)。POM的流動近似牛頓流體，押出式吹氣成型容易發生垂下(draw down)問題，所以在押出成型的精度保持不易，因此以射出成型為主。  
優點:  
高結晶性。(結晶度:單聚POM75～85%，共聚POM 70～75%)  
耐磨耗、耐疲勞性佳。  
耐藥品性佳。  
機械強度好，尤其是剛性、抗潛變與高彈性回復率。  
缺點:  
比重高，居五大泛用工程塑膠之冠。  
結晶度高，相對的尺寸收縮率較大，精度較差。  
韌性較差，必須以合膠方式改善。  
易燃燒，不易製成阻燃級規格。  
接著性與印刷性差。  
材料加工範圍窄，如果加工條件不適，有臭味發生。  
應用:  
民生用品:拉鍊、扣具。  
汽機車: 汽車門鎖、電動窗零件、  
電子電氣: 事務機械的轉動件、結構件。  
工業用:齒輪、滑輪  
  

PPO (Poly Phenyl Oxide m-PPO, 改質聚苯醚)   


   聚苯醚是1915年開始研發，於1965年美國GE公司開始生產，機械性與耐熱性非常優異，但是加工性不佳。後來GE公司添加聚苯稀改善其加工性，自此以Noryl的商品名暢銷於市場。 

   聚苯醚屬於非結晶性塑膠，具有優異的綜合性能。全世界生產聚苯醚的公司並不多，主要是專利問題，形成寡占市場。 

特性: Tg=211℃，PPO為非結晶性的材料，黏度與PC相近約為104～105，屬於高黏度的塑膠材料；同樣的黏度與剪變速率、溫度的依存性比較大。  
優點:  
比重為五大泛用塑膠中最輕的(約為1.06)。  
2. 電氣絕緣性佳。 

3. 尺寸安定性佳。 

4. 耐水性與耐蒸煮性佳。 

5. 機械強度好，尤其是拉伸強度與抗潛變性非常突出。 

6. 低溫耐衝擊強度。 

7. 無毒、具自熄性(UL 94 V-2以上)。 

8. 吸水率低，約為0.07%(為PC的一半)，一般而言不需特殊   

  乾燥。 

缺點:  
加工性較差，通常需以合膠的型態生產。  
價格較貴。  
抗化學性較差。  
應用:  
民生用品:照相機零件。  
汽機車: 汽車輪圈蓋、汽車儀表板  
電子電氣: 電視機偏向顎、事務機械外殼、連接器、開關  
工業用:馬達蓋、水量計  
  

PBT (Poly Butylene Terephthalate 聚對苯二甲酸丁二酯)   


   PBT是1970年美國Celanese公司(目前已更名為Ticona)，是五大泛用工程塑膠最晚開發出來的。但是因為加工性優異，所以在電子產業與汽車產業使用量持續增加中。 

   PBT與PET同樣都是熱塑性聚酯工程塑膠，由於PBT的結晶性較快、流動性較好、加工溫度較低、除濕乾躁較容易，因此用於工程塑膠的數量比起PET多。 

特性: Tg= 40℃，Tm=220。PBT的黏度範圍約為102～104，對於剪變速率的依存性不高，因此屬於加工的塑膠。PBT的結晶速率比尼龍與PET快，與POM接近。  
優點:  
1. 吸水性低，機械強度與尺寸安定性佳。 

2. 耐摩擦與耐磨耗性佳。 

3. 耐候性佳。 

4. 耐藥品性佳，耐酸鹼及油劑。 

5. 結晶性與流動性佳，適合於小零件快速成型。 

6. 添加強化材，機械性與耐熱性改善效果非常優異。 

7. 氣密性佳。 

缺點:  
1. 因結晶性快，易造成成品翹曲，不適用於生產大尺寸成品。 

不耐熱水、強鹼。  
韌性較差，常需要添加其他材料改善韌性。  
為聚酯類材料，加工時需注意除濕乾躁。  
材料阻燃性差，須添加阻燃劑，因此易有熱滯留裂解問題。  
應用:  
1. 民生用品: 牙刷毛、彈性纖維、日光燈套管、省電燈泡外殼 

2. 汽機車: 汽車分電盤、把手、保險絲盒、電動窗。 

3. 電子電氣: 光纖套管、連接器、散熱風扇、開關、捲線軸 

工業用:熱熔膠槍   
   

    最後我們將五大工程塑膠的特性做下表的比較，以供各位讀者在選用五大工程塑膠時的參考。  

    符號說明: ●:優異   ○:良   △:普通  ×:差