1、第二章 塑料成型技術(shù)基礎(chǔ),塑料：是以樹脂為主要成分的高分子聚合物,在一定的溫度和壓力條件下,具有流動(dòng)性,可以模塑成一定的幾何形狀和尺寸,并在固化后保持其形狀不變. 樹脂：天然樹脂、合成樹脂,天然樹脂是指由自然界中動(dòng)植物分泌物所得的無定形有機(jī)物質(zhì)， 如松香、琥珀、蟲膠等。,合成樹脂是指由簡(jiǎn)單有機(jī)物經(jīng)化學(xué)合成或某些 天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。,1.塑料定義：,一、塑料的組成和特性,2. 聚合物的分子結(jié)構(gòu)： 聚合物大分子基本上都屬于長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)不同可分為：,a) 線型聚合物,b)帶有支鏈的線型聚合物,c)體型聚合物,一、塑料的組成和特性,3.塑料組成：,主要：合成樹脂（主要）、填充劑

2、（改善性能、 降低成本）、 增塑劑、穩(wěn)定劑（防止老化：由于紫外線、氧氣作用）、潤(rùn) 滑劑（脫模）、固化劑（影響硬度）、著色劑、發(fā)泡劑、阻 燃劑等。 主要組成：聚合物合成樹脂（40-100%） 輔助材料：增塑劑、填充劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、發(fā)泡劑、增強(qiáng)材料。 輔助材料作用：改善材料的使用性能與加工性能，節(jié)約樹脂材料（貴）,一、塑料的組成和特性,4.塑料特點(diǎn)：,密度小、質(zhì)量輕：密度 0.92.3g /cm3，大多數(shù)在1.01.4， （鋼的1/6,鋁的1/2），發(fā)泡塑料 0.189g/cm3 （大多數(shù)在 0.010.5 ）， 汽車、飛機(jī)的內(nèi)飾件:以塑代鋼，減輕重量、降低油耗。 比強(qiáng)度高：?jiǎn)挝毁|(zhì)量計(jì)

3、算材料抗拉強(qiáng)度。 鋼材：160MPA、玻璃纖維增強(qiáng)塑料：400MPA 耐腐蝕強(qiáng)：聚四氟乙?。ㄋ芰贤酰?減摩、抗震：汽車、飛機(jī)內(nèi)飾件 另外:電氣絕緣性能優(yōu)良 、絕熱性好 易成型加工性，比金屬易,優(yōu)點(diǎn)：,一、塑料的組成和特性,缺點(diǎn)：,鋼性差、耐熱性差； 熱膨脹系數(shù)大（10-5， 一般金屬10-6）； 散熱差； 易蠕變、老化；,蠕變:塑料長(zhǎng)期在載荷的作用下,即使溫度不升高,也易產(chǎn)生 塑性流動(dòng)的現(xiàn)象。 老化（降解）:聚合物在高溫、應(yīng)力、氧氣、水分等外部 條件的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致分子鏈斷裂,從而發(fā) 生彈性消失、強(qiáng)度降低、使用壽命簡(jiǎn)短等現(xiàn)象。,一、塑料的組成和特性,1.塑料分類：,二、塑料的分類和應(yīng)

4、用,（1）按制造方法分: 加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng):,nCH2CH2,乙烯,聚乙烯,C2H5OC2H5,H2O,加聚反應(yīng)特點(diǎn)： 反應(yīng)前后分子數(shù)相同； 由單體變成聚合物是化學(xué)鍵作用； 反應(yīng)中分子沒有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生； 加聚反應(yīng)可得的是線形高聚物。,二、塑料的分類和應(yīng)用,C2H5OC2H5,縮聚反應(yīng)特點(diǎn)： 反應(yīng)前后分子個(gè)數(shù)不同； 由單體變?yōu)榫酆衔锸怯捎诠倌軋F(tuán)的作用； 反應(yīng)中分子有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生； 縮聚反應(yīng)既可能得線型高聚物也可能得網(wǎng)型或體型高聚物。,二、塑料的分類和應(yīng)用,（2）按成型工藝分:,熱塑性塑料：由加聚反應(yīng)制成、具有線型分子鏈結(jié)構(gòu);加熱變軟,冷卻硬化、可以反復(fù)成型。 在成型過程中,只發(fā)生物理變化（冷卻

5、定型）,而無化學(xué)變化;并且過程可逆. 熱固性塑料：以縮聚反應(yīng)制成、以縮聚樹脂為主、另加入固化劑,具有網(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)；一旦固化成型,加熱不軟化,不可以反復(fù)成型。 在成型過程中,當(dāng)溫度達(dá)到固化劑產(chǎn)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的溫度時(shí),其分子結(jié)構(gòu)從鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu),而固化,再加熱也不再變化. 成型過程中既有物理變化,又有交聯(lián)化學(xué)反應(yīng),變化過程不可逆.,二、塑料的分類和應(yīng)用,（3）按應(yīng)用范圍分:,通用塑料：指產(chǎn)量大，用途廣。價(jià)格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產(chǎn)量的60% 工程塑料：指機(jī)械性能高，可替代金屬而作工程材料 的一類，尼龍，聚碳酸脂，聚甲醛。,以塑代鋼,

6、特種塑料：經(jīng)過特殊處理后的通用塑料或工程塑料，具有某種特殊功能，如導(dǎo)電，導(dǎo)熱，導(dǎo)磁等,二、塑料的分類和應(yīng)用,一、熱塑性塑料 (一)聚乙烯(PE)（HDPE:高密度聚乙烯、LDPE：低密度聚乙烯） 1基本特性：無毒，無味呈乳白色，密度為0.910.96g/cm3 為結(jié)晶型塑料，使用溫度-70100 2主要用途：電絕緣塑件、耐腐蝕管道、薄膜、醫(yī)療瓶子、墊圈 3成型特點(diǎn)：(1)成型收縮率大 (2)冷卻速度慢 (二)聚丙烯(PP) 基本特性：無色，無味，無毒，外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明 更輕，密度0.900.91/g/cm3，使用溫度-15100 2主要用途：法蘭、泵葉輪、機(jī)械零件，耐酸堿容器，絕

7、緣零件 3成型特點(diǎn)：(1)成型收縮率大 (2)熱容量大，冷卻要求高，須充分冷卻。,2.常用塑料,二、塑料的分類和應(yīng)用,(三)聚氯乙烯(PVC) 1基本特性：白色或淺黃色粉末，密度1.4/g/cm3，使用溫度-1555 2主要用途：防腐管道、線槽、插頭、玩具、人造革 3成型特點(diǎn)：(1)成型溫度下易分解放出氯化氫 (2)應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī) (3)模具應(yīng)有冷卻裝置 （HPVC:硬聚氯乙烯、SPVC:軟聚氯乙烯 (四)聚苯乙烯(PS) 1基本特性：無色透明，無毒無味，密度1.054g/cm3，使用溫度70 2主要用途：儀表外殼、燈罩、透明模型、絕緣材料、容器、玩具 3成型特點(diǎn)：(1)流動(dòng)

8、性好、成品率高 (2)熱膨脹系數(shù)高 (3)宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型,二、塑料的分類和應(yīng)用,(五)聚碳酸酯(PC) 1基本特性：本色微黃，透明，韌而剛，密度1.2g/cm3， 使用溫度120 2主要用途：各種機(jī)械零件、透鏡 3成型特點(diǎn)：(1)成型前須干燥 (2)成型溫度高，壓力高 (六)丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS) 1基本特性：無毒，無味，呈微黃色，密度1.021.05g/cm3，使 用溫度70 2主要用途：廣泛應(yīng)用工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中 3成型特點(diǎn)：(1)成型壓力較高，脫模斜度大 (2)易吸水，成型前須干燥 (3)成型模溫5060,二、塑料的分類和應(yīng)用,（七）苯乙烯丙烯睛共聚物(A

9、S) 1基本特性：無毒，無味，呈透明而稍帶黃色， 密度1.021.05g/cm3，使用溫度70 2主要用途：廣泛應(yīng)用于家電、照明器材、常與ABS摻合使用。 3成型特點(diǎn)：(1)成型壓力較高，脫模斜度大 (2)易吸水，成型前須干燥 (3)成型模溫5060 （八）聚丙醚（PPO) 1基本特性：無毒，耐污染，透明，呈琥珀色，密度1.07g/cm3，使 用溫度170121 2主要用途：廣泛應(yīng)用在較高溫度下工作的齒輪、軸承、泵也輪、食具。 3成型特點(diǎn)：(1)流動(dòng)性差 (2)易吸水，成型前須干燥 (3)成型模溫6070,二、塑料的分類和應(yīng)用,(九)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 1基本特性：俗稱有機(jī)玻璃，透明

10、，抗沖擊性好，密度1.18g/cm3 2主要用途：飛機(jī)、汽車窗玻璃、燈罩 3成型特點(diǎn)：(1)成型前，原料要干燥 (2)低壓注射 (十)聚砜(PSU) 1基本特性：琥珀色，透明，耐熱，耐氧化性，使用溫度-100150 2主要用途：精密性，熱穩(wěn)性好的電視件 3成型特點(diǎn)：(1)成型前應(yīng)干燥(2)模具需加熱(3)非結(jié)晶料，收縮小 (十一)聚酰胺(PA) 1基本特性：俗稱尼龍，抗拉，抗壓，抗沖擊經(jīng)濟(jì)計(jì)劃好，無毒， 無味，使用溫度80100 2主要用途：機(jī)械，電氣零部件 3成型特點(diǎn)：(1)流動(dòng)性好，易產(chǎn)生飛邊(2)模具冷卻應(yīng)充分冷卻,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,對(duì)方三

11、分,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,PPO、尼龍（PA),二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,常見的熱塑性塑料：阻燃ABS,二、塑料的分類和應(yīng)用,二、塑料的分類和應(yīng)用,(一)酚醛塑料(PF) 1基本特性：剛性好，變形小，耐熱耐磨，使用溫度200，質(zhì)脆，沖擊強(qiáng)度差 2主要用途：各種板材，齒輪等 3成型特點(diǎn)：適于壓縮成型 (二)氨基塑料（UF、MF)電玉粉 1基本特性：耐光，耐電弧，無毒，使用溫度-20100 2主要用途：餐具，電器開關(guān)，滅弧罩 3成型特點(diǎn)：(1)適于壓縮成型，傳遞成型(2)流動(dòng)性好，硬化速度快 (三)環(huán)氧樹脂(EP)

12、 1基本特性：粘結(jié)能力強(qiáng)，“萬能膠”的主要成分 2主要用途：電子元件封裝 3成型特點(diǎn)：(1)流動(dòng)性好，硬化速度快(2)脫模斜度大,（2）熱固性塑料:,二、塑料的分類和應(yīng)用,熱塑性塑料與熱固性塑料有關(guān)成型方面的區(qū)別,二、塑料的分類和應(yīng)用,三、塑料成型的工藝性能,1）聚合物的物理狀態(tài)： 定義：聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運(yùn)動(dòng)特征稱為聚合物的物理狀態(tài)。 分類： 玻璃態(tài)（結(jié)晶態(tài)） 高彈態(tài) 粘流態(tài),1.聚合物的熱力學(xué)性能,2.聚合物的熱力學(xué)曲線：,1線型無定形聚合物；2線型結(jié)晶聚合物,（脆化溫度）,（玻璃化溫度）,（粘流溫度）,（熱分解溫度）,（熔點(diǎn)）,三、塑料成型的工藝性能,玻璃態(tài)： 塑料處于

13、溫度 以下的狀態(tài)，為堅(jiān)硬的固體，是大多數(shù)塑件的使用狀態(tài)。 稱為玻璃化溫度，是多數(shù)塑料使用溫度的上限。 高彈態(tài)： 塑料處于溫度 和 之間的狀態(tài)，類似橡膠狀態(tài)的彈性體，仍具有可逆的形變性質(zhì)。,三、塑料成型的工藝性能,粘流態(tài)： 當(dāng)塑料受熱溫度超過 時(shí)，由于分子鏈的整體運(yùn)動(dòng)，塑料開始有明顯的流動(dòng)，塑料開始進(jìn)入粘流態(tài)變成粘流液體，通常我們也稱之為熔體。塑料在這種狀態(tài)下的變形不具可逆性質(zhì)，一經(jīng)成型和冷卻后，其形狀永遠(yuǎn)保持下來。 稱為粘流化溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)（或粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)）的臨界溫度。當(dāng)塑料繼續(xù)加熱，溫度至 時(shí)，聚合物開始分解變色， 稱為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度

14、。,三、塑料成型的工藝性能,3.聚合物的加工工藝,三、塑料成型的工藝性能,三、塑料成型的工藝性能,4.熱塑性塑料成型的工藝性能,1.收縮性,4） 后處理收縮,（1）概念：塑件從塑模中取出冷卻到室溫后，塑件的各部分尺寸都比原來在塑模中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。,（2）成型收縮的形式：,1） 塑件的線尺寸收縮,2）收縮方向性,3） 后收縮,（3）影響收縮的基本因素：,1）塑料品種 2）塑件特性 （或說塑件的結(jié)構(gòu)） 3）模具的結(jié)構(gòu)（如：分型面的位置，進(jìn)料口的形式、尺寸和分布 4）成型工藝條件（時(shí)間、溫度、壓力）,三、塑料成型的工藝性能,（4）收縮率的計(jì)算： 塑件的成型收縮值可用以下公式來表

15、示。,式中：,S 計(jì)算收縮率（%） Lm 模具在室溫下的型腔尺寸（mm） L 塑料在室溫時(shí)尺寸（mm）,三、塑料成型的工藝性能,2.流動(dòng)性,塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動(dòng)性。,流動(dòng)性好、流動(dòng)性中等、流動(dòng)性差,分子量小、分子量分布寬、分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差、熔融指數(shù)高、流動(dòng)比大的塑料流動(dòng)性就好。,常用塑料根據(jù)它的流動(dòng)性可分為三類：,三、塑料成型的工藝性能,凡促使熔融料降低溫度，增加流動(dòng)性阻力的則流動(dòng)性就降低。,影響流動(dòng)性的主要因素：,模具結(jié)構(gòu),壓力,溫度,料溫高則流動(dòng)性增大，但不同塑料也各有差異。,注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，融體粘度降低，流動(dòng)性也增大。,三、塑料成型的工藝性能,3

16、.吸濕性,吸濕性,據(jù)此，塑料大致可分為以下兩種：,不吸水也不易粘附水分,吸濕、粘附水分,聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜,聚乙烯、聚丙烯, 塑料對(duì)水分的親疏程度,三、塑料成型的工藝性能,熱穩(wěn)定性 對(duì)熱較為敏感，在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或進(jìn)料口截面過小，剪切作用大時(shí)，料溫增高易出現(xiàn)變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱穩(wěn)定性。,4.熱穩(wěn)定性,相容性 指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。,5.相容性(共混性),三、塑料成型的工藝性能,熱固性塑料收縮的表現(xiàn)形式、影響因素和計(jì)算方法與熱塑性塑料基本相同。,1.收縮性,熱固性塑料流動(dòng)性通常以拉西格流動(dòng)性（以毫米計(jì)）來表示

17、，數(shù)值大則流動(dòng)性好。,2.流動(dòng)性,4.熱固性塑料成型的工藝性能,100-130mm：無嵌件、形狀簡(jiǎn)單、厚度一般的塑件；,131-150mm：中等復(fù)雜程度的塑件；,151-180mm：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或壓注成型。,三、塑料成型的工藝性能,影響流動(dòng)性的因素：,塑料品種,模具結(jié)構(gòu),成型工藝,一般樹脂分子量小,填料顆粒細(xì)且呈球狀, 水、增塑劑、潤(rùn)滑劑含量高的，流動(dòng)性大。,模具成型表面光滑、型腔形狀簡(jiǎn)單，有利于改善流動(dòng)性。,采用預(yù)壓錠及先預(yù)熱，提高成型壓力，提高成型溫度（在低于塑料硬化溫度的條件下）等都能提高塑料的流動(dòng)性。,三、塑料成型的工藝性能,流動(dòng)性對(duì)成型的影響：,流動(dòng)性過小 則填充不足，不易成型，成型壓力增大。,流動(dòng)性過大 溢料過多，填充不密實(shí)，塑件組織疏松，樹脂與填料混合不均，易粘模，脫模和清理困難及早硬化