整理各种塑料的注塑工艺.docx
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整理各种塑料的注塑工艺
PMMA俗称有机玻璃、亚加力等。
化学名为聚甲基丙烯酸甲酯。
由于PMMA表面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点，PMMA的改性相继出现。
如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丁二烯的共聚，PMMA与PC的共混等。
372有机玻璃就是甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯进行共聚而得。
如果在372有机玻璃中加入少量的丁腈橡胶（约50%）即可成373有机玻璃。
PMMA的流动生比PS、ABS差，熔体粘度对温度的变化比较敏感，在成型过程中，主要从注射温度着手来改变熔体粘度。
PMMA为无定形聚合物，熔化温度大于160℃，分解温度达270℃。
1、塑料的处理
PMMA具有一定的吸水性，其吸水率达0.3-0.4%，而注塑须在0.1%以下的温度，通常是0.04%。
水份的存在使熔体出现气泡、气纹，透明度降低等。
所以要进行干燥处理。
干燥温度80-90℃，时间为3小时以上。
回收料在某些情况下可100%的使用，实际份量要视品质要求而定，通常可过30%，回收料要避免污染否则会影响透明度和成品的性质。
2、注塑机选用
PMMA对注塑机没有特别要求。
因为其熔体粘度大，需要较深的螺槽和较大直径的射嘴孔。
如果对制品的强度要求较高，则要用较大长径比的螺杆实行低温塑化。
另外PMMA一定要用干燥料斗贮料。
3、模具及浇口设计
模肯温度可为60℃-80℃，主流道的直径应配合内锥度，最佳的角度是5°至7°，若要注塑4mm或以上制品，角度应为7°，主流道直径达8至10mm，浇口的整体长度不要超过50mm。
对于壁厚小于4mm的制品，流道直径应为6-8mm
对于壁厚大于4mm的制品，流道直径应为8-12mm
对边形、扇形及垂片形浇口深度应为0.7至0.9t（t为制品壁厚度），针形浇口的直径应为0.8至2mm；低粘度的应选用较小的尺寸。
常见的排气孔有0.05至0.07mm深、6mm宽
脱模斜度为30′-1°型腔部分35′-1°30°之间。
4、熔胶温度
可用对空注射法量度：
由210℃-270℃不等，具体视供应商提供的资料而定。
5、注射温度
可用快速注射，但要避免产生高度内应力，宜用多级注射，如慢-快-慢等，注塑厚件时，则采用慢速。
6、滞留时间
若温度为260℃，滞留时间最多不超过10分钟，若温度为270℃，滞留时间不能超过8分钟
PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶”。
PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热就形温度高、密度小、结晶度高等特点。
改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。
不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。
1、塑料的处理。
纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。
PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。
在华美达机上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。
户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。
再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。
PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。
2、注塑机选用
对注塑机的选用没有特殊要求。
由于PP具有高结晶性。
需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。
锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。
3、模具及浇口设计
模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温。
型芯温度比型腔温度低5℃以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。
边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。
模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。
均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。
4、熔胶温度
PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。
熔融段温度最好在240℃。
5、注射速度
为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（人地幔现气泡、气纹）。
如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。
6、熔胶背压
可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。
7、注射及保压
采用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。
大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。
8、制品的后处理
为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。
ABS通称丙烯腈丁二烯苯乙烯，是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三种单体共聚而成。
由于三种单体的比例不同，可有不同性能和熔融温度，流动性能的ABS如与其它塑料或添加剂共混，则更可扩大至不同用途和性能的ABS，如抗冲级、耐热级、阻燃级、透明级、增强级、电镀级等。
ABS的流动性介于PS与PC之间，其流动性与注射温度和压力都有关系，其中注射压力的影响稍大，因此成型时常采用较高的注射压力以降低熔体粘度，提高充模性能。
1、塑料的处理
ABS的吸水率大约为0.2%-0.8%，对于一般级别的ABS，加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小时或用干燥料斗以80℃烘1-2小时。
对于含PC组份的耐热级ABS，烘干温度适当调高至100℃，具体烘干时间可用对空挤出来确定。
再生料的使用比例不能超过30%，电镀级ABS不能使用再生料。
2、注塑机选用
可选用华美达的标准注塑机（螺杆长径比20：
1，压缩比大于2，注射压力大于1500bar）。
如果采用色母粒或制品外观要求料高，可选用小一级直径的螺杆。
锁模力按照4700-6200t/m2来确定，具体需根据塑料等级和制品要求而定。
3、模具及浇口设计
模具温度可设为60-65℃。
流道直径6-8mm。
浇口宽约3mm，厚度与制品一样，浇口长度要小于1mm。
排气孔宽4-6mm，厚0.025-0.05mm。
4、熔胶温度
可用对空注射法准确判定。
等级不同，熔胶温度亦不同，建议设定如下：
抗冲级：
220℃-260℃，以250℃为佳
电镀级：
250℃-275℃，以270℃为佳
耐热级：
240℃-280℃，以265℃-270℃为佳
阻燃级：
200℃-240℃，以220℃-230℃为佳
透明级：
230℃-260℃，以245℃为佳
玻纤增强级：
230℃-270℃
对于表面要求高的制品，采用较高的熔胶温度和模温。
5、注射速度
防火级要用慢速，耐热级用快速。
如制品表面要求较高，则要用高速及多级注塑的射速控制。
6、背压
一般情况下背压越低越好，常用的背压是5bar，染色料需用较高的背压以使混色均匀。
7、滞留时间
在265℃的温度下，ABS在熔胶筒内滞留时间最多不能超过5-6分钟。
阻燃时间更短，如需停机，应先把设定温度低至100℃，再用通用级ABS清理熔胶筒。
清理后的混合料要放入冷水中以防止进一步分解。
如需从其它塑料改打ABS料，则要先用PS、PMMA或PE清理熔胶筒。
有些ABS制品在刚脱模时并无问题，过一段时间后才会有变色，这可能是过热或塑料在熔胶筒停留时间过长引起的。
8、制品的后处理
一般ABS制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤（70-80℃，2-4小时）以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取出后要立即包装。
9、成型时要特别注意的事项
有几种等级的ABS（特别是阻燃级），在塑化后其熔体对螺杆表面的附着力很大，时间长后会分解。
当出现上述情况时，需要把螺杆均化段和压缩拉出擦试，并定期用PS等清理螺杆。
PC通称聚碳酸酯，由于其优良的机械性能，俗称防弹胶。
PC具有机械强度高、使用温度范围广、电绝缘性能好（但防电弧性能不变）、尺寸稳定性好、透明等特点。
在电工产品、电仪外壳、电子产品结构件上被广泛使用。
PC的改性产品较多，通常有添加玻璃纤维、矿物质填料、化学阻燃剂、其它塑料等。
PC的流动性较差，加工温度较高，因此其许多级别的改性材料的加工需要专门的塑化注射结构。
1、塑料的处理
PC的吸水率较大，加工前一定要预热干燥，纯PC干燥120℃，改性PC一般用110℃温度干燥4小时以上。
干燥时间不能超过10小时。
一般可用对空挤出法判断干燥是否足够。
再生料的使用比例可达20%。
在某些情况下，可100%的使用再生料，实际份量要视制品的品质要求而定。
再生料不能同时混合不同的色母粒，否则会严重损坏成品的性质。
2、注塑机的选用
现在的PC制品由于成本及其它方面的原因，多用改性材料，特别是电工产品，还须增加防火性能，在阻燃的PC和其它塑料合金产品成型时，对注塑机塑化系统的要求是混合好、耐腐蚀，常规的塑化螺杆难以做到，在选购时，一定要预先说明。
华美达公司有专用的PC螺杆供客户选用。
3、模具及浇口设计
常见模具温度为80-100℃，加玻纤为100-130℃，小型制品可用针形浇口，浇口深度应有最厚部位的70%，其它浇口有环形及长方形。
浇口越大越好，以减低塑料被过度剪切而造成缺陷。
排气孔的深度应小于0.03-0.06mm，流道尽量短而圆。
脱模斜度一般为30′-1°左右。
4、熔胶温度
可用对空注射法来确定加工温度高低。
一般PC加工温度为270-320℃，有些改性或低分子量PC为230-270℃。
5、注射速度
多见用偏快的注射速度成型，如打电器开关件。
常见为慢速→快速成型。
6、背压
10bar左右的背压，在没有气纹和混色情况下可适当降低。
7、滞留时间
在高温下停留时间过长，物料会降质，放也CO2，变成黄色。
勿用LDPE、POM、ABS或PA清理机筒。
应用PS清理。
8、注意事项
有的改性PC，由于回收次数太多（分子量降低）或各种成分混炼不均，易产生深褐色液体泡。
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易、成本低等优点，因此在现代工业和日用产品中，越来越多用塑料代替玻璃，特别应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为迅速。
但是由于要求其透明性要好，耐磨性要高，抗冲击韧件要好，因此对塑料的成份，注塑整个过程的工艺、设备、模具等，都要做大量工作，以保证这些用于代替玻璃的塑料（以下简称透明塑料），表面质量良好，从而达到使用的要求。
目前市场上一般使用的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，即俗称压克力或有机玻璃，）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）、透明尼龙、丙烯睛一苯乙烯共聚物（AS）、聚砜（PSF）等，其中我们接触得最多的是PMMA、PC和PET三种塑料，下面就以这三种塑料为例，讨论透明塑料的特性和注塑工艺。
一、透明塑料的性能
透明塑料首先必须有高透明度，其次要有一定的强度和耐磨性，能抗冲击，耐热性要好，耐化学性要优，吸水率要小，只有这样才能在使用中，能满足透明度的要求而长久不变，下面列出表l，比较一下PMMA、PC和PET的性能。
表1：
透明塑料性能比较
性能密度
（g/am2）抗拉强度
（MPa）缺口冲击
（J/m2）透明度
（%）变形温度
（℃）允许含水量收缩率耐磨性抗化学性
PMMA1.1875120092950.040.5差良
PC1.20661900901370.020.6中良
PET1.371651030861200.032良优
注：
（1）因品种繁多，这只是取平均值，实际不同品种数据有异。
（2）PET数据（机械方面）为经拉伸后的数据。
从表1数据可知PC是较理想的选择，但主于其原料价贵和注塑工艺较难，所以仍以选用PMMA为主，（对一般要求的制品），而RET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能，所以多在包装、容器中使用。
二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题
透明塑料由于透光率要高，必然要求塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷，因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计，都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。
其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满模，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品的原料处理几方面，谈谈应注意的事项。
（一）原料的准备与干燥由于在塑料中含有任何一点杂质，都可能影响产品的透明度，因此和储存、运输、加料过程中，必须注意密封，保证原料干净。
特别是原料中含有水分，加热后会引起原料变质，所以一定要干燥，并在注塑时，加料必须使用干燥料斗。
还要注意一点的是干燥过程中，输入的空气最好应经过滤、除湿，以便保证不会污染原料。
其干燥工艺如表2。
表2：
透明塑料的干燥工艺：
工艺干燥温度（℃）干燥时间（h）料层厚度（mm）备注
PMMA70～802～430～40采用热风循环干燥
PC120～130大于6小于30采用热风循环干燥
PET140～1803～4采用连续干燥加料装置为佳
（二）机筒、螺杆及其附件的清洁
为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质，特别热稳定性差的树脂存在，因此在使用前、停机后都应用螺杆清洗剂清洗干净各件，使其不得粘有杂质，当没有螺杆清洗剂时，可用PE、PS等树脂清洗螺杆。
当临时停机时，为防止原料在高温下停留时间长，引起解降，应将干燥机和机筒温度降低，如PC、PMMA等机筒温度都要降至160℃以下。
（料斗温度对于PC应降至100℃以下）（三）在模具设计上应注意的问题（包括产品的设计）
为了防止出现回流动不畅，或冷却不均造成塑料成型不良，产生表面缺陷和变质，一般在模具设计时，应注意以下几点。
a）壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要足够大;
b）过渡部分应逐步。
圆滑过渡，防止有尖角。
锐边产生，特别是PC产品一定不要有缺口;
c）浇口。
流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加冷料井；
d）模具表面应光洁，粗糙度低（最好低于0.8）；
e）排气孔。
槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体；
f）除PET外，壁厚不要太薄，一般不得小于lmm。
（四）注塑工艺方面应注意的问题（包括注塑机的要求）
为了减少内应力和表面质量缺陷，在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。
a）应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;
b）注射温度在塑料树脂不分解的前提下，宜用较高注射湿度；
c）注射压力：
一般较高，以克服熔料粘度大的缺陷，但压力太高会产生内应力造成脱模因难和变形；
d）注射速度：
在满足充模的情况下，一般宜低，最好能采用慢-快-慢多级注射；
e）保压时间和成型周期：
在满足产品充模，不产生凹陷、气泡的情况下；宜尽量短，以尽量减低熔料在机筒停留时间；
f）螺杆转速和背压：
在满足塑化质量的前提下，应尽量低，防止产生解降的可能；
g）模具温度：
制品的冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要能精确控制其过程，有可能的话，模温宜高一些好。
（五）其他方面的问题
由于为要防上表面质量恶化，一般注塑时尽量少用脱模剂；当用回用料时不得大20％。
对于除PET外，制品都应进行后处理，以消除内应力，PMMA应在70－80T热风循环干燥4小时；PC应在清洁空气、甘油。
液体石腊等加热110－135℃，时间按产品而定，最高需要10多小时。
而PET必须经过双向拉伸的工序，才能得到良好机械性能。
三、透明塑料的注塑成型工艺
（一）透明塑料的工艺特性：
除了以上的共同问题，透明塑料亦各有一些工艺特性，现分述如下：
1、PMMA的工艺特性
PMMA粘度大，流动性稍差，因此必须高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度的影响大于注射压力，但注射压力提高，有利于改善产品的收缩率。
注射温度范围较宽，熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，因此料温调节范围宽，工艺性较好。
故改善流动性，可从注射温度着手。
冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提高模温，改善冷凝过程，去克服这些缺陷。
2、PC的工艺特性
PC粘度大，融料温度高，流动性差，回此必须以较高温度注塑（270－320T之间），相对来说料温调节范围较窄，工艺性不如PMMA。
注射压力对流动性影响较小，但因粘度大，仍要较大注射压力，相应为了防止内应力产生，保压时间要尽量短。
收缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性，并且从提高模具温度，改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。
当注射速度低时，浇口处易生波纹等缺陷，放射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。
3、PET的工艺特性
PET成型温度高，且料温调节范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。
机械强度及性能注射后不高，必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。
模具温度准确控制，是防止翘曲。
变形的重要因素，因此建议采用热流道模具。
模具温度高，否则会引起表面光泽差和脱模困难。
四、透明塑料件的缺陷
由于篇幅关系，这里只讨论影响产品透明度的缺陷，其他缺陷请参考产品说明书或其他资料。
其缺陷大概有以下几项：
透明产品的缺陷和克服方法：
（一）银纹：
由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生的应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。
除了在注塑工艺和模具上注意外（见表，最好产品作退火处理。
如pc料可加热到160℃以上保持3～5分钟，再自然冷却即可。
二）气泡：
主于树脂内的水气和其他气体排不出去，（在模具冷凝过程中）或因充模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。
其克服方法见表。
（三）表面光泽差：
主于模具粗糙度大，另一方面冷凝过早，使树脂不能复印模具表面的状态，所有这些都使其表面产牛微小凹凸不平，而使产品失去光泽。
其克服方法见表。
（四）震纹：
是指从直浇口为中心形成的密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已在型腔冷凝，后来料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。
其克服方法见表。
（五）泛白。
雾晕：
主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。
其克服方法见表。
（六）白烟。
黑点：
主要由于塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。
5.定性、定量评价
注塑模温的设定⑴模温影响成型周期及成形品质，在实际操作当中是由使用材质的最低适当模温开始设定，然后根据品质状况来适当调高。
⑵正确的说法，模温是指在成形被进行时的模腔表面的温度，在模具设计及成形工程的条件设定上，重要的是不仅维持适当的温度，还要能让其均匀的分布。
⑶不均匀的模温分布，会导致不均匀的收缩和内应力，因而使成型口易发生变形和翘曲。
⑷提高模温可获得以下效果；
①加成形品结晶度及较均匀的结构。
②使成型收缩较充分，后收缩减小。
③提高成型品的强度和耐热性。
④减少内应力残留、分子配向及变形。
⑤减少充填时的流动阴抗，降低压力损失。
⑥使成形品外观较具光泽及良好。
⑦增加成型品发生毛边的机会。
⑧增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会。
⑨减少结合线明显的程度
⑩增加冷却时间。
注塑成型的参数设定1、事前确认及预备设定
⑴确认材料干燥、模温及加热筒温度是否被正确设定并达到可加工状态。
⑵检查开闭模及顶出的动作和距离设定。
⑶射出压力（P1）设定在最大值的60%。
⑷保持压力（PH）设定在最大值的30%。
⑸射出速度（V1）设定在最大值的40%。
⑹螺杆转速（VS）设定在约60RPM。
⑺背压（PB）设定在约10kg/cm2。
⑻松退约设定在3mm。
⑼保压切换的位置设定在螺杆直径的30%。
例如φ100mm的螺杆，则设定30mm。
⑽计量行程比计算值稍短设定。
⑾射出总时间稍短，冷却时间稍长设定。
2、手动运转参数修正
⑴闭锁模具（确认高压的上升），射出座前进。
⑵以手动射出直到螺杆完全停止，并注意停止位置。
⑶螺杆旋退进料。
⑷待冷却后开模取出成型品。
⑸重复⑴~⑷的步骤，螺杆最终停止在螺杆直径的10%~20%的位置，而且成型品无短射、毛边及白化，或开裂等现象。
3、半自动运转参数的修正
⑴计量行程的修正[计量终点]将射出压力提高到99%，并把保压暂调为0，将计量终点S0向前调到发生短射，再向后调至发生毛边，以其中间点为选择位置。
⑵出速度的修正把PH回复到原水准，将射出速度上下调整，找出发生短射及毛边的个别速度，以其中间点为适宜速度[本阶段亦可进入以多段速度对应外观问题的参数设定]。
⑶保持压力的修正上下调整保持压力，找出发生表面凹陷及毛边的个别压力，以其中间点为选择保压。
⑷保压时间[或射出时间]的修正逐步延长保持时间，直至成型品重量明显稳定为明适选择。
⑸冷却时间的修正逐步调降冷却时间，并确认下列情况可以满足：
1、成型品被顶出、夹出、修整、包装不会白化、凸裂或变形。
2、模温能平衡稳定。
肉厚4mm以上制品冷却时间的简易算法：
①理论冷却时间=S（12S）…….模温60度以下。
②理论冷却时间=1.3S（12S）…….模具60度以上[S表示成型品的最大肉厚]。
⑹塑化参数的修正
①确认背压是否需要调整；
②调整螺杆转速，使计量时间稍短于冷却时间；
③确认计量时间是否稳定，可尝试调整加热圈温度的梯度。
④确认喷嘴是否有滴料、主流道是否发生猪尾巴或粘模，成品有无气痕等现象，适当调整喷嘴部温度或松退距离。
⑺段保压与多段射速的活用
①一般而言，在不影响外观的情况下，注射应以高速为原则，但在通过浇口间及保压切换前应以较低速进行；
②保压应采用逐步下降，以避免成型品内应力残留太高，使成型品容易变形。
塑料制品发脆的原因制品发脆很大一部分是由于内应力造成的。
造成制品发脆的原因很多，主要有：
一设备方面
（1）机筒内有死角或障碍物，容易促进熔料降解。
（2）机器塑化容量太小，塑料在机筒内塑化不充分；机器塑化容量太大，塑料在机筒内受热和受剪切作用的时间过长，塑料容易老化，使制品变脆。
（3）顶出装置倾斜或不平衡，顶干截面积小或分布不当。
二模具方面
（1）浇口太小，应考虑调整浇口尺寸或增设辅助浇口。
（2）分流道太小或配置不当，应尽量安排得平衡合理或增加分流道尺寸。
（3）模具结构不良造成注塑周期反常。
三工艺方面
（1）机筒、喷嘴温度太低，调高它。
如果物料容易降解，则应提高机筒、喷嘴的温度。
（2）降低螺杆预塑背压压力和转速，使料稍为疏松，并减少塑料因剪切过热而造成的降解。
（3）模温太高，脱模困难；模温太低，塑料过早冷却，熔接缝融合不良，容易开裂，特别是高熔点塑料如聚碳酸酯
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