1、2020/7/29,1,第三章 成型物料,3.1 塑料的組成及分類 3.2 塑料的工藝特性 3.3 常用塑料,2020/7/29,2,學習目的與要求,1.掌握塑料的組成與分類。 2.掌握熱塑性塑料的工藝性能；了解熱固性塑料的工藝性能。 3.記住常用熱塑性塑料；了解熱固性塑料。 4.掌握塑料材料的選用原則和方法及實例分析。,2020/7/29,3,例1：如圖所示，塑料制品為電器蓋，要求外表無痕、美觀，有一定的強度及耐磨性。為小批量生產，請選擇塑料原料并對其使用性能和工藝性能進行分析。,2020/7/29,4,3.1.1 塑料的組成 1.樹脂 作用：粘合劑，決定了塑料的類型（熱塑性或熱固性）和主要

2、性能（物理性能、化學性能、力學性能及電性能等）。 2. 填充劑 作用：增量和改性，擴大它的使用范圍。 組成：粉狀的、纖維狀的和層狀（片狀）。常用玻璃纖維、棉纖維及由它們織成的繩、帶及布等。另外，木材、紙、碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維及金屬纖維也可用作增強劑。,3.1 塑料的組成及分類,2020/7/29,5,增塑劑 作用：增加塑料塑性及塑件性能。 組成：酯類化合物 (a)不含增塑劑 (b)含有增塑劑 著色劑(又稱色料) 作用：起美觀、裝飾和抗紫外線。 組成：染料和顏料 穩(wěn)定劑 作用：阻緩塑料變質 組成： 光穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑抗氧劑,2020/7/29,6,潤滑劑 作用：改進流動性，便于從模具中拿出來和

3、改進塑件表面質量。 組成： 內潤滑劑：起塑化和軟化作用。 外潤滑劑：降低摩擦。 固化劑 作用：成型熱固性塑料時，使合成樹脂完成交聯(lián)反應而固化。 例：酚醛樹脂中加入六亞甲基四胺等。 塑料中的助劑還有防靜電劑、阻燃劑、導電劑、導磁劑、發(fā)泡劑等。,2020/7/29,7,3.1.2 塑料的分類 1.按理化特性分 熱塑性塑料：多次性，只有物理變化且可逆，冷卻凝固。 主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚酰胺、聚甲醛等。 熱固性塑料：一次性，既有物理變化又有化學變化，不可逆，加熱固化。 主要有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料、有機硅塑料、不飽和聚酯塑料等。,2020/

4、7/29,8,熱塑性塑料與熱固性塑料有關成型方面的區(qū)別,2020/7/29,9,2.按使用特性分 通用塑料：產量大、用途廣、價格低。 主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛塑料（PF）和氨基塑料六大品種。 工程塑料：作為工程結構材料，具有較高機械強度，很好的耐磨、耐腐、自潤滑性及尺寸穩(wěn)定性，可替代某些金屬構件。 主要有聚酰胺（尼龍）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、ABS、聚苯醚（PPO）、聚砜（PSU）、聚酯及各種增強塑料。,2020/7/29,10,功能塑料：在特種環(huán)境中，具有特殊性能的塑料。 主要有醫(yī)用塑料、光敏塑料、導磁塑料、高耐熱性塑料及

5、高頻絕緣性塑料等。 3.按熔融塑料冷凝時有無結晶現(xiàn)象分 結晶型塑料：是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝過程中，分子由無秩序自由運動而逐漸排列成為正規(guī)模型傾向的一種現(xiàn)象。例:聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、尼龍及聚氯醚等。 非結晶型塑料：是指冷凝過程中，分子鏈無秩序排列組成的聚集體。例：聚苯乙烯、有機玻璃、聚碳酸酯、ABS及聚砜等。,2020/7/29,11,3.2.1 熱塑性塑料的工藝特性 1. 收縮性 塑料制品從充型溫度降到室溫所發(fā)生尺寸收縮的特性。 1）收縮率計算,3.2 塑料的工藝特性 塑料與成型工藝、成型質量有關的各種性能統(tǒng)稱為塑料的成型工藝性能。,2020/7/29,12,2）影響收縮率變

6、化的因素 （1）塑料品種 （2）塑件結構 （3）模具結構 （4）成型工藝,2020/7/29,13,2.流動性 塑料在一定溫度和壓力下充填模具型腔的能力稱為流動性，它是比較塑料成型加工難易程度的一項指標。 影響流動性的因素有以下幾種。 1）分子結構不同流動性能也不同 2） 模具結構的影響 3）壓力的影響 4）溫度的影響,2020/7/29,14,螺旋流動試驗,通過一個有阿基米德螺旋形槽的模具來實現(xiàn)聚合物熔體在注射壓力推動下，由中部注入模具中，伴隨流動過程，熔體逐漸冷卻并硬化為螺線，其長度反映不同種類或不同級別聚合物流動性的差異。,2020/7/29,15,3. 熱敏性和水敏性 熱敏性是指某些熱

7、穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時間長的情況下產生降解、分解、變色的特性，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。 塑料的水敏性是指它在高溫、高壓下對水降解的敏感性。典型的水敏性塑料有聚碳酸酯、聚酰胺等。,4. 相容性 5. 吸濕性,2020/7/29,16,3.2.1 熱固性塑料的工藝特性 1.收縮性 2.流動性 3.比容與壓縮率 4.硬化速度 5.水分及揮發(fā)物含量,2020/7/29,17,3.3 常用塑料的性能及應用 3.3.1.熱塑性塑料Thermoplastic Plastics 常用熱塑性塑料的性能和用途如下。 1. 聚乙烯(PE) 1) 低密度聚乙烯(高壓聚乙烯 LDPE) 2) 高密度

8、聚乙烯(低壓聚乙烯 HDPE) 3) 線型低密度聚乙烯(LLDPE) 4) 超高分子量聚乙烯(UHMWPE),2020/7/29,18,2.聚氯乙烯(PVC) Polyvinyl chloride 3.聚笨乙烯(PS) Polystyrene 4.ABS樹脂(ABS) ABS 5.聚碳酸(PC) Polycarbonate 6.丙烯酸(PMMA) Acrylic 7.聚丙烯(PP) Polypropylene 8.聚甲醛(POM) Acetal,2020/7/29,19,聚氯乙烯PVC,PVC可分透明、不透明及軟硬質等。硬質PVC熔融時，流動性不好，其力學強度也相當大，電氣絕緣性件耐熱、耐堿、

9、耐酸性等也非常好，且透明可以自由著色。軟質 PVC 因具有可塑性以上述性質較低，不過卻可自由制得柔軟的薄膜或薄板。 PVC可用于制作桌巾、包裝膜、汽車窗簾、公事包、手提包、化學鞋，膠膜能通過紫外線，保溫性能很好。硬質PVC可用于水道配管、化學工廠配管、建材、電話機、電氣零件、耐藥品器具等。,2020/7/29,20,聚笨乙烯PS,無色透明，硬而稍脆，耐水性、電氣絕緣性非常優(yōu)越，不受強酸或強堿侵蝕，但對有機溶劑和油缺乏耐力，耐熱性也不是很好。聚苯乙烯樹脂的另一大特征是熔融樹脂的熱穩(wěn)定性和流動性很高，成型性非常好，PS可自由著色，但稍脆。 PS迎合現(xiàn)代視覺的美觀透明性和色調，使它可廣泛用于面包盒、

10、牛油罐等餐桌用品、商品容器、玩具、水果盤、牙刷或毛刷的柄、肥皂盒、調味料容器等。,2020/7/29,21,ABS,由丙烯腈（A）、丁二烯橡膠（B）、苯乙烯（S）三成分各種比例組合而成的共聚合體（ABS）。 ABS樹脂具備沖擊韌度、機械強度、耐磨性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定、加工容易也是較廉價的工業(yè)材料。 主要用途是制造收音機、電視機外殼、果汁機、吹風機、電動剃須刀的外殼、電扇的本體、汽車的儀表外殼、車廂冷氣機外殼。冷暖氣前護格機框。,2020/7/29,22,聚碳酸PC,PC為無色或淡黃色的材料，抗拉強度、彎曲強度、彈性、耐沖擊性都大，這些物理性質可與金屬材料匹敵。脆化溫度低到-100-140，耐沖

11、擊性很大，高居塑料的首位，可制成膠盔、安全帽。對紫外線的抵抗性很強，曝露屋外十年間的耐候性試驗，力學性能仍毫無變化，電氣性質也優(yōu)良，耐藥品性是耐酸而不耐堿。PC到220230 才開始軟化。熔融粘度也大，故成型加工時，需用大于聚苯乙烯或丙烯樹脂的高溫、高壓。,2020/7/29,23,丙烯酸PMMA,與聚苯乙烯（PS）同是塑料中透明度最佳者可做為板狀的有機玻璃，可加熱彎曲成曲面，相對密度也輕?？芍扇A麗的色調，且比聚苯乙烯樹脂更難割傷，在建筑材料或家具方面也有很多應用。 PMMA可用于制造汽車零件。因其具有耐光性、透光性，其最適于制作招牌亮光天花板。PMMA機械加工性良好，易于粘接，可制造精巧

12、透明模型、光學透鏡、假牙、隱形眼鏡及電機零件。,2020/7/29,24,聚丙烯PP,聚丙烯耐熱性和強度都很優(yōu)越。其相對密度只有0.900.92，是最輕的塑料，聚丙烯軟化點可達170，透明性佳，抗拉強度、表面硬度大。 聚丙烯低溫時不耐沖擊，食品容器在進出冷藏庫時若掉下易裂，不耐紫外線。 聚丙烯可用于制造電器外殼、水桶、食器、管類、濾布、魚網、粗繩等。,2020/7/29,25,聚甲醛POM,POM是耐熱性和耐溶劑性良好的強韌材料。聚甲醛的特性類似尼龍和PC，非常強韌，而且熱變形溫度很高，耐磨性優(yōu)越，長時間負載也不易變形，而且反復彎曲后，其性質幾乎不變，所以也稱為塑料彈簧。對鋼的摩擦因數(shù)之低并不

13、亞于尼龍，吸水所導致的尺寸變化，也遠比尼龍小。 適于制造軸承、齒輪、凸輪等耐磨、傳動零件，還可以用于制造汽車儀表板、汽化器、各種儀器外殼、鼓風機葉片等。,2020/7/29,26,3.3.2 熱固性塑料 Thermoset Plastics 常用熱固性塑料的性能和用途如下。 1. 酚醛塑料(PF) 2. 氨基塑料 3. 環(huán)氧樹脂(EP) Epoxy resins,2020/7/29,27,環(huán)氧樹脂EP,環(huán)氧樹脂能與其他物質，特別是金屬粘著，故可作為膠粘劑。另一大特點是固化時，不產生揮發(fā)物質，所以收縮小，可制得尺寸精度良好的成型品，尺寸穩(wěn)定性好。環(huán)氧樹脂可用做膠粘劑、涂料。,2020/7/29,

14、28,3.4 塑料材料的選用 一、塑料材料的選用一般原則 常用的樹脂二、三十種，選用往往只是限于幾個品種之間。材料的選擇不僅要保證塑料制品的功能和性能，還要考慮加工生產、成本和供應。 材料經加工后，絕大多數(shù)的塑料件的性能比原始材料低，因此，所選擇材料性能要比塑料件的性能高，應該乘以安全系數(shù)。 另外，一定使用期限的塑料制品的性能存在老化變質現(xiàn)象。材料的選擇選材應遵循如下步驟：,2020/7/29,29,塑料材料的適應性： 不宜選用塑料的條件 要求材料強度特別高 要求耐熱溫度高 要求尺寸精度高 高絕緣性材料 高導電材料 高磁性材料,2020/7/29,30, 選用塑料的適宜條件 要求制品輕質 要求

15、制品比強度高 制品的形狀復雜 中低載荷作用下的結構制品 要求制品的耐腐蝕性好 要求綜合性能好的制品 要求具有自潤滑性的制品 要求制品具有防震、隔熱、隔音性能,2020/7/29,31,二、選用塑料需考慮： 1. 原料的可加工性 一般要考慮樹脂的可加工性、加工成本和加工廢料三方面問題。 2. 制品的成本 塑料制品的成本的構成主要包括原料的價格、加工費用、使用壽命、使用維護費等。 塑料原料的價格 塑料原料的價格對塑料制品的成本影響最大。 低價位塑料，主要包括PE、 PP、PS、PVC、PF、ABS等。,2020/7/29,32,中價位塑料，通用工程塑料如POM、 PA、 PC、 PBT、PMMA等都屬于中價位塑料。舉例：齒輪用塑料材料選PA、POM最合適。 高價位塑料 高價位塑料原料大都為一些具有特殊功能的材料，因而除非特殊需要，在一般情況下盡可能不選用。盡可能選用一