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PEN材料的介绍..
PEN材料的介绍及参数
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PEN 是聚萘二甲酸乙二酯的简称,是一种高性能的热塑性聚酯材料。以下是其介绍及参数:

材料介绍

  • 化学结构:PEN 的分子结构与常见的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)相似,只是将 PET 分子中的苯环部分替换为萘环。这种结构上的差异赋予了 PEN 许多独特的性能。
  • 性能特点
    • 高耐热性:PEN 的玻璃化转变温度(Tg)约为 121℃,比 PET 的 Tg(约 70 - 80℃)高得多,其热变形温度也较高,在高温下能保持较好的力学性能和尺寸稳定性,可在较宽的温度范围内长期使用。
    • 高强度和刚性:PEN 具有较高的拉伸强度、弯曲强度和模量,比 PET 更坚固耐用,能承受更大的外力和压力,适合用于制造对强度和刚性要求较高的产品。
    • 良好的阻隔性:对氧气、水汽和二氧化碳等气体具有优异的阻隔性能,能有效防止包装内容物与外界环境发生气体交换,延长产品的保质期,特别适用于食品、药品等对包装阻隔性要求高的领域。
    • 耐化学性:具有较好的耐化学腐蚀性,能抵抗多种化学物质的侵蚀,在不同化学环境下保持性能稳定。
    • 优良的电绝缘性:PEN 是一种良好的电绝缘材料,具有高介电强度、低介电常数和低损耗因数,可用于电子电气领域的绝缘部件。

材料参数

  • 物理性能参数
    • 密度:通常在 1.3 - 1.4g/cm³ 左右,与 PET 相近,但略高于一般的塑料材料。
    • 熔点:PEN 的熔点较高,一般在 260 - 270℃左右,这使得它在加工过程中需要较高的温度来实现熔融成型。
  • 力学性能参数
    • 拉伸强度:一般在 50 - 100MPa 之间,具体数值取决于材料的具体配方和加工工艺。经过增强改性后的 PEN,其拉伸强度可进一步提高。
    • 断裂伸长率:通常在 30% - 100% 之间,具有一定的柔韧性,在受到外力拉伸时能产生较大的变形而不断裂。
    • 弯曲模量:一般在 2000 - 4000MPa 左右,反映了材料抵抗弯曲变形的能力,数值越高表示材料的刚性越强。
  • 热性能参数
    • 玻璃化转变温度(Tg):约为 121℃,这是材料从玻璃态转变为高弹态的温度,在 Tg 以上,材料的力学性能和物理性能会发生明显变化。
    • 热变形温度(HDT):在不同的载荷条件下,PEN 的 HDT 一般在 100 - 150℃之间,表明材料在承受一定载荷时能够抵抗热变形的能力。
  • 阻隔性能参数
    • 氧气透过率:PEN 的氧气透过率很低,一般在 1 - 5cm³/(m²・24h・0.1MPa)之间,远低于 PET 等普通塑料,能有效阻隔氧气,防止被包装物氧化。

    • 水汽透过率:通常在 2 - 10g/(m²・24h)之间,具有良好的防潮性能,能保护包装内的物品不受水汽影响。


  • PEN(聚萘二甲酸乙二酯)材料在注塑时,需根据材料特性与制品要求合理设置参数,以下是一些通用的注塑参数供你参考:

    干燥处理

    PEN 材料吸湿性较强,水分在高温注塑时会导致材料降解,影响制品性能,所以注塑前要充分干燥。干燥条件一般为:干燥温度 140 - 160℃,干燥时间 4 - 6 小时。

    料筒温度

    • 后段:270 - 290℃。此区域物料开始受热,温度不宜过高,以防材料过早分解。同时要保证物料能顺利向前输送并逐渐熔融。
    • 中段:280 - 300℃。物料在该区域持续受热,进一步熔融塑化,温度要能使物料达到良好的流动状态。
    • 前段:290 - 310℃。靠近喷嘴处,温度需稍高,确保物料以均匀、稳定的状态注入模具型腔。

    喷嘴温度

    290 - 310℃。喷嘴温度要与料筒前段温度相匹配,保证物料能顺利从喷嘴挤出,同时避免温度过高导致流涎,温度过低使物料凝固堵塞喷嘴。

    模具温度

    模具温度对 PEN 制品的结晶度、尺寸稳定性和外观质量影响较大。通常模具温度控制在 120 - 140℃。较高的模具温度可促进 PEN 结晶,提高制品的刚性、耐热性和阻隔性,但成型周期会延长;较低的模具温度能缩短成型周期,但可能使制品结晶度不足,影响性能。

    注射压力

    注射压力一般在 80 - 150MPa。具体压力需根据制品的形状、尺寸、壁厚以及模具结构等因素调整。形状复杂、壁厚较薄的制品,需较高的注射压力保证物料充满模具型腔;反之,可适当降低注射压力。

    注射速度

    注射速度对制品的外观和性能有影响。通常采用中速到高速注射,注射速度控制在 40 - 80mm/s。高速注射可使物料快速充满模具型腔,减少熔接痕,提高制品的外观质量,但可能导致困气、飞边等问题;低速注射有利于排气,但成型周期会延长。

    保压压力和时间

    • 保压压力:保压压力一般为注射压力的 60% - 80%,用于补偿物料在冷却收缩过程中的体积变化,防止制品出现缩痕、凹陷等缺陷。
    • 保压时间:保压时间通常在 5 - 20 秒,具体时间取决于制品的壁厚和尺寸。较厚的制品需要较长的保压时间,以确保制品内部充分压实。

    冷却时间

    冷却时间主要由制品的壁厚决定,一般在 20 - 60 秒。冷却时间要保证制品有足够的强度和刚性,能顺利从模具中脱出,同时避免冷却时间过长导致成型周期延长,降低生产效率。

    实际注塑过程中,要根据具体的注塑设备、模具情况和制品要求对参数进行适当调整,以获得最佳的成型效果。

品邦新材料研究院