塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)

湖南大學(xué)塑料模具研究所葉久新王群/主編機(jī)械工業(yè)出版社“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

課件使用說(shuō)明

1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能

1.2聚合物的流變性質(zhì)1.3聚合物成型過(guò)程中的物理行為1.4聚合物成型過(guò)程中的化學(xué)行為1.5塑料組成、分類(lèi)與用途1.6塑料成型工藝性能第1章塑料成型基礎(chǔ)知識(shí)

塑料的概念

塑料是以高分子聚合物為主要成分，加入一定量添加劑而組成的一種混合物。1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能

將低分子化合物單體轉(zhuǎn)變成高分子物質(zhì)的過(guò)程叫做聚合反應(yīng)，單體經(jīng)過(guò)這種化學(xué)反應(yīng)之后，其原子便以共價(jià)鍵的方式相結(jié)合，形成高分子結(jié)構(gòu)。1.1.1聚合物高分子的形成1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能

1.聚合物的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)組成聚合物的高分子呈鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈狀結(jié)構(gòu)有以下三種類(lèi)型：1.1.2聚合物高分子的結(jié)構(gòu)1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能線型高分子支鏈型高分子體型高分子

2.聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)高分子聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指聚合物分子鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)，分三類(lèi)：1.1.2聚合物高分子的結(jié)構(gòu)1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能非晶態(tài)晶態(tài)部分晶態(tài)

1.1.3聚合物高分子的物理狀態(tài)、力學(xué)及加工適應(yīng)性1.非結(jié)晶高聚物的溫度、力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能圖1-3聚合物物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系線型非結(jié)晶聚合物線型結(jié)晶聚合物

1.1.3聚合物高分子的物理狀態(tài)、力學(xué)及加工適應(yīng)性1.非結(jié)晶高聚物的溫度、力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能

1.1.3聚合物高分子的物理狀態(tài)、力學(xué)及加工適應(yīng)性2.線性結(jié)晶聚合物的物理狀態(tài)、力學(xué)性能及加工狀態(tài)1.1聚合物的結(jié)構(gòu)和性能圖1-3聚合物物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系相對(duì)分子質(zhì)量較低（Tm>Tf）

相對(duì)分子質(zhì)量較高（Tm<Tf）

1.成型過(guò)程中的應(yīng)力和應(yīng)變2.聚合物變形流動(dòng)時(shí)的粘彈性質(zhì)3.塑料變形的滯后效應(yīng)與松弛1.2.1聚合物的粘彈性質(zhì)1.2聚合物的流變性質(zhì)

1.牛頓型流體1.2.2聚合物的流動(dòng)規(guī)律1.2聚合物的流變性質(zhì)圖1-3聚合物物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系

2.非牛頓型流體1.2.2聚合物的流動(dòng)規(guī)律1.2聚合物的流變性質(zhì)稠度系數(shù)非牛頓指數(shù)非牛頓流體聚合物熔體的表觀黏度（或非牛頓黏度）

2.非牛頓型流體1.2.2聚合物的流動(dòng)規(guī)律1.2聚合物的流變性質(zhì)

3.影響高分子聚合物黏度的因素1.2.2聚合物的流動(dòng)規(guī)律1.2聚合物的流變性質(zhì)溫度增塑劑或溶劑填充劑相對(duì)分子量壓力

1.聚合物熔體的彈性類(lèi)型（1）剪切彈性成型物料所受的切應(yīng)力與其發(fā)生的剪切彈性變形的比稱(chēng)為剪切彈性模量，簡(jiǎn)稱(chēng)“切變模量”。1.2.3高分子聚合物的彈性1.2聚合物的流變性質(zhì)（2）拉伸彈性成型物料所受的拉應(yīng)力與其發(fā)生的拉伸彈性變形的比稱(chēng)為拉伸彈性模量。

2.聚合物熔體流動(dòng)過(guò)程中的彈性行為（1）端末效應(yīng)在導(dǎo)管入口和出口端出現(xiàn)的與聚合物熔體彈性行為有緊密聯(lián)系的現(xiàn)象稱(chēng)為入口效應(yīng)和出口膨脹效應(yīng)合稱(chēng)為端末效應(yīng)。（2）不穩(wěn)定流動(dòng)和熔體破裂現(xiàn)象1）分子結(jié)構(gòu)2）溫度3）流道結(jié)構(gòu)1.2.3高分子聚合物的彈性1.2聚合物的流變性質(zhì)

1.澆口和型腔對(duì)熔體充型流動(dòng)的影響1.2.4聚合物熔體的充型流動(dòng)1.2聚合物的流變性質(zhì)澆口的橫截面高度和型腔的深度相差很大（高速）澆口的橫截面高度和型腔的深度相差很大（中速）澆口的橫截面高度和型腔的深度相差很大（低速）2.擴(kuò)張壯流動(dòng)充型溪與熔接痕（1）充謀型運(yùn)動(dòng)過(guò)訊程的三個(gè)絮典型階段1)前容鋒料流誼呈輻射處狀流動(dòng)助的起始舌階段2)前鋒騰料流呈圓浙弧狀的過(guò)尊渡階段3)以者黏流性丘熔膜為惕前鋒料嗎頭的勻飄整運(yùn)動(dòng)原主階段純。（2）像溶接痕當(dāng)熔體在炸型腔中流毅動(dòng)的過(guò)程獵中遇到型撇芯和嵌件聞等障礙物曲時(shí)，則熔煙膜將被分謙成兩股，藝最終在兩灰股料流的匠匯合處產(chǎn)啞生熔接痕敬。1.2.勞4聚合物土熔體的充際型流動(dòng)1.2啞聚合遣物的流變棄性質(zhì)僅僅靠加姥熱的方式排來(lái)提高熔疫體的流動(dòng)遍性往往會(huì)粱造成局部絡(luò)熔體的過(guò)劣熱，從而崖導(dǎo)致聚合淋物的分解寶。一般將暴加熱升溫鄭與增加熔演體的摩擦妥生熱結(jié)合勵(lì)起來(lái)才能奔獲得比較辣滿(mǎn)意的效液果。過(guò)分加資大冷卻熄速度也恰會(huì)由于碎塑件各禮部分由斑于冷卻潔速度相族差太大溝而造成胃很大的淋內(nèi)應(yīng)力哈。結(jié)晶型聚賠合物在受扔熱轉(zhuǎn)變成效熔體的過(guò)訊程中會(huì)因煮為要吸收員結(jié)晶潛熱碗，而比非禍結(jié)晶型聚或合物要消僚耗更多的我熱量。1.3.百1聚合是物的加熱芳與冷卻1.3損聚合物成敗型過(guò)程中恨的物理行徒為1.聚茅合物的愧結(jié)晶現(xiàn)資象（1）結(jié)晌晶的概念（2）二板次結(jié)晶和習(xí)后結(jié)晶（3）跌結(jié)晶速狼度和結(jié)樣晶度1）結(jié)融晶速度2）結(jié)蔽晶度2.結(jié)蒸晶對(duì)塑司件質(zhì)量牧的影響通常結(jié)沿晶度大年的塑件啄密度大陶，強(qiáng)度賞、硬度贊高，剛凡度、耐嘉磨性好判，耐化慮學(xué)性和帝電性能睜好；結(jié)倦晶度小昂的塑料歷，柔軟趕性、透釣明性較關(guān)好，伸鋤長(zhǎng)率和處沖擊韌彼度較大蠻。1.3怎.2聚雪合物的洪結(jié)晶1.3扔聚合物成蘆型過(guò)程中乓的物理行城為1.取向盞及其機(jī)理聚合物高駛分子及其隨鏈段或結(jié)萬(wàn)晶聚合物曬的微晶粒捧子在應(yīng)力艦作用下形現(xiàn)成的有序效排列即稱(chēng)燃為取向（犯或定向）塑。取向的罪分類(lèi)：在切應(yīng)力遺作用下沿志著熔體流現(xiàn)動(dòng)方向形發(fā)成的流動(dòng)裂取向；由拉應(yīng)旬力引起亦的取向江方位與術(shù)應(yīng)力方熟向一致博的拉伸朝取向。1.3誰(shuí).3聚彩合物的球取向1.3槍聚合右物成型扎過(guò)程中務(wù)的物理姐行為2.影廢響取向的墨因素注射成嚷型中，察凡是能剝改變?nèi)弁w流動(dòng)似速度梯價(jià)度和熔滔體停止秀流動(dòng)后棟在玻璃在化溫度蓄以上的林停留時(shí)默間等因桃素都會(huì)鐘影響聚矩合物的婆取向程餃度和分冶布。(模溫笨、塑件河壁厚、膜注射壓脊力、保葡壓時(shí)間柴、澆口伸)3.取向腹對(duì)聚合物你性能的影氧響聚合物畜會(huì)呈現(xiàn)糖出明顯檔的各向欠異性，斑沿著取映向方向桑力學(xué)性爽能顯著慮提高，嘗與取向?qū)m方向垂駕直的方浴向力學(xué)攀性能顯則著下降撈。1.3.招3聚合物任的取向1.3彩聚合物成京型過(guò)程中名的物理行理為殘余應(yīng)壘力是由蟲(chóng)塑料在命型腔內(nèi)伍流動(dòng)和勇冷卻的跳過(guò)程中醒產(chǎn)生的鋸。殘余流傷動(dòng)應(yīng)力翼：在注刷射和保疲壓階段佳，塑料挑受到不影均衡的醬剪切和凳正應(yīng)力工作用，鏟產(chǎn)生了抗隱藏在早塑件內(nèi)啟部的殘紡余應(yīng)力敗。溫度殘指余應(yīng)力槍?zhuān)河捎诤磷⑸湫颓蚯粌?nèi)快埋速的不乞均勻冷鉆卻固化健而產(chǎn)生會(huì)的熱應(yīng)王力。1.3菠.4素殘余應(yīng)柔力1.3忌聚合括物成型滿(mǎn)過(guò)程中撕的物理燥行為定義：聚甘合物分子緞在受到熱鄰、應(yīng)力、踩微量水、鄰酸、堿等崗雜質(zhì)以及澤空氣中的除氧作用，樓導(dǎo)致聚合挨物鏈斷裂距、分子變剝小、相對(duì)犧分子質(zhì)量置降低的現(xiàn)舍象。1.降紀(jì)解的種斜類(lèi)（1）熱芝降解（2）氧秩化降解（3）水很降解（4）品應(yīng)力降析解1.4丘.1軋聚合物貸降解1.4工聚合物成兩型過(guò)程中早的化學(xué)行挽為2.險(xiǎn)防止降蜜解的方肚法（1）鄰嚴(yán)格控布制成型苗原料的盼技術(shù)指間標(biāo)，避伸免因原哥材料不索純對(duì)降泉解發(fā)生黎催化作霧用；（2）成毫型前對(duì)物仰料進(jìn)行充稅分的預(yù)熱寧和干燥，亡嚴(yán)格控制賠其含水量證；（3）城制定合贊理的成洗型工藝今參數(shù)；（4）蟻成型設(shè)膛備和模酸具狀態(tài)孫應(yīng)該具愛(ài)有良好究的結(jié)構(gòu)壞；（5）對(duì)撤熱、氧穩(wěn)侄定較差的步聚合物諒。1.4惡.1柱聚合物補(bǔ)降解1.4兇聚合物成縫型過(guò)程中暑的化學(xué)行便為(1)港交聯(lián)聚合物遼由線性鑰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)她變?yōu)轶w鎖形結(jié)構(gòu)井的化學(xué)痛反應(yīng)過(guò)密程。(2)交敏聯(lián)與硬化婆熟化的關(guān)憲系“硬化的董好”、“木熟化的好申”，并不片意味著交禿聯(lián)反應(yīng)的云完全，而但實(shí)際只是覺(jué)指成型固衡化過(guò)程中贊的交聯(lián)反袖應(yīng)發(fā)展到搖了一種最犬為適宜的變程度，在誰(shuí)這種程度泳下，塑件梨能獲得最譯佳的物理牢和力學(xué)性奴能。1.4相.2艱聚合物危的交聯(lián)吩1.4憲聚合長(zhǎng)物成型慮過(guò)程中和的化學(xué)串行為塑料的牌主要成厚分是合攤成樹(shù)脂愧，其中榮還有許孤多有特梯定用途兼的添加足劑。（1）轎合成樹(shù)拜脂：是雁人工合忽成的高敲分子化佩合物，盞又稱(chēng)高燈聚物，陸它是塑錯(cuò)料中最尿基本、型最重要兇的組成由成分，建約占塑宣料質(zhì)量脫的40鑰％~1皇00％稈，它決類(lèi)定了塑臂料的基愧本性質(zhì)飽，各種斜塑料都計(jì)是由樹(shù)籠脂的名郵字來(lái)命版名。1.5.猛1塑料謎的組成1.5念塑料藝組成、少分類(lèi)與賢用途（2）填寄充劑：改蜘善塑料性建能（粉狀稅、片狀、鐮纖維）。增塑劑：車(chē)提高可塑前性、流動(dòng)思性、柔韌零性、降低裕脆性。穩(wěn)定劑：廳熱穩(wěn)定劑搬、光穩(wěn)興定劑、照抗氧化劑播。潤(rùn)滑劑：壓對(duì)塑料的充表面起潤(rùn)傻滑作用，蟲(chóng)防止塑料嘗在成型加驅(qū)工時(shí)黏模暴。著色劑堡：肆無(wú)機(jī)顏嘗料、此無(wú)機(jī)顏?zhàn)u(yù)料、染握料。其它：發(fā)本泡劑、阻國(guó)燃劑、固洗化劑、防憐靜電劑、節(jié)導(dǎo)電劑和勻?qū)Т艅┑萨潯?.5.挺1塑料芽的組成1.5彩塑料塘組成、郵分類(lèi)與握用途1.1磨.2習(xí)塑料棚的填充普劑添加劑、填充料及補(bǔ)強(qiáng)料常用村料對(duì)聚合物性質(zhì)的影響強(qiáng)化纖維碳素、碳、礦物質(zhì)纖維、玻璃增加拉伸強(qiáng)度增加彎曲模數(shù)(flexuralmodulus)提高熱變形溫度提升抗收縮與抗翹曲能力導(dǎo)電性填充料鋁粉、碳纖維、石墨提高電氣性質(zhì)提高熱傳導(dǎo)性耦合劑Silanes(烷)、titanates(鈦酸鹽

)改善聚合物與纖維接口之鍵結(jié)力抗燃劑氯、溴、硫、金屬鹽降低燃燒發(fā)生率及擴(kuò)散速度混合填充料碳酸鈣、硅、粘土降低材料成本塑化劑單體液體、低分子量材料改善熔膠的流動(dòng)性加強(qiáng)撓曲性著色劑（色料或染料）金屬氧化物、鉻酸鹽、碳黑提供耐久的顏色防止熱裂解或紫外線造成裂解發(fā)泡劑氣體、氮復(fù)合物、聯(lián)氨衍生物造成孔穴組織以降低材料密度1.5普塑料救組成、冠分類(lèi)與群用途1.5旋.2積塑料的價(jià)分類(lèi)1.按塑災(zāi)料中樹(shù)脂屑分子結(jié)構(gòu)鍬和受熱后滅呈現(xiàn)的基語(yǔ)本行為分摘類(lèi)：塑料非結(jié)晶型熱塑性塑授料結(jié)晶型熱固性塑料1.5測(cè)塑料組成壤、分類(lèi)與鑰用途熱塑性嗽塑料與沃熱固性陪塑料的繡結(jié)構(gòu)與廁性質(zhì)的唐對(duì)比受熱行為撫圖示1.5旦塑料組成壟、分類(lèi)與除用途非結(jié)晶性熱塑性塑料結(jié)晶性熱塑性塑料常用的材料ABS、壓克力（PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)聚縮醛樹(shù)脂(POM)、尼龍(PA,)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(PBT、PET)微觀結(jié)構(gòu)分子在液相和固相都呈現(xiàn)雜亂的配向性分子在液相呈現(xiàn)雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。受熱反應(yīng)具有軟化溫度范圍，但沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)具有明確的熔點(diǎn)性質(zhì)透明抗化學(xué)性差成形時(shí)體積收縮率低通常強(qiáng)度不高一般具有高熔膠粘度熱含量低半透明或不透明抗化學(xué)性佳成形時(shí)體積收縮率高強(qiáng)度高熔膠粘度低熱含量高1.5質(zhì)塑料組成夸、分類(lèi)與株用途2.按塑攜料的性能撤及用途分巖類(lèi)：通用塑料：指產(chǎn)辰量大、軌用途廣塊且價(jià)廉梳的塑料鄙。工程塑料：在工程懸技術(shù)中常敏作為結(jié)構(gòu)降材料來(lái)使激用。特殊功雜能塑料：具有特鳴殊性能的陵塑料（用欣于醫(yī)藥、潔光敏及液建晶方面的喇氟塑料甜）。1.5推塑料很組成、騎分類(lèi)與朝用途五大泛挪用塑料當(dāng)及用途輸：低密度律聚乙烯注(LD添PE)參地膜、返食品包貢裝袋、逮容器襯暮里、涂昨?qū)?吹肺塑中空券容器等曠小型制。高密度猛聚乙烯棚(HD濕PE)夫膠管、腹洗發(fā)水妄瓶、膠犯膜…等材。聚苯乙飾烯(P滲S)外攪殼、玩謠具、壁贈(zèng)磚…等侮。聚氯乙輛烯(P點(diǎn)VC)污瓶子、警塑料管辯、薄膜塑、保鮮揪膜…等眼。聚丙烯(寨PP)汽漿車(chē)保險(xiǎn)桿膨、儀表板聚、纖維…英等。1.5癥塑料惜組成、嘴分類(lèi)與忘用途工程塑料扭：起源：自19托56悠年杜邦焦推出D腐erl劫in膀商名新刮塑料,般宣稱(chēng)可功取擱代金屬貌,工程稠塑料之甜名由此雜開(kāi)始。特性：機(jī)械強(qiáng)度包高而且有館適當(dāng)平衡疑.耐熱,夸耐久或具渠特殊機(jī)能刮.加工性州良好，價(jià)蠢格合理且泛工程性良納好。1.5刪塑料儉組成、闊分類(lèi)與先用途特殊功婦能塑料適：如用于趣醫(yī)藥、聰光敏及廉液晶方叢面的氟禁塑料、爽聚酰亞作胺塑料拉、有機(jī)腔硅樹(shù)脂州、環(huán)氧晃樹(shù)脂、炭導(dǎo)電塑連料、導(dǎo)阻磁塑料酬、導(dǎo)熱紙塑料以嚼及其他碰某些專(zhuān)帆門(mén)用途移而改性薯得到的屠塑料。亞1.5故塑料魔組成、盯分類(lèi)與駱用途1.5.午3塑料邀的性能與箏用途密度小卷(重盜量輕，秒塑料比畢重0.師9~2端，鋁2區(qū).7，保鐵7.腹8)。比強(qiáng)度輩和比剛鏟度高?；瘜W(xué)穩(wěn)共定性好蠟。電氣性能駝優(yōu)良。減摩、舞耐磨和潑自潤(rùn)滑釘性好。成型和弓著色性丸能好。多種防仆護(hù)性能窗：除防配腐外，去塑料還貧具有防粉水、防伙潮、防撤透氣、捧防振、瓜防輻射愛(ài)等。耐熱性差吃、受載荷辱易蠕變、米老化現(xiàn)象律。1.5話(huà)塑料組成礙、分類(lèi)與酬用途1.6.草1收縮悄性造成成型鴉收縮的原句因：熱脹冷著縮因彈性回喊復(fù)造成的醫(yī)收縮結(jié)晶收縮定向收縮影響收楚縮率變述化的因收素：塑料品種塑件特征模具結(jié)翠構(gòu)成型工莊藝參數(shù)1.6彈塑料成型側(cè)工藝性能成型收態(tài)縮的形解式(1)婆塑件的蹤蝶線性尺罰寸收縮斧；(2)飽收縮的換方向性浸；(3)后拆收縮：塑殲件脫模后友殘余應(yīng)力息將導(dǎo)致塑填件再次收褲縮(4)沖后處理模收縮（霞退火處杠理）1.6美塑料成型醬工藝性能2.收縮雅率計(jì)算1.6朝塑料成型起工藝性能3.影沒(méi)響收縮兼率變化有