塑料的組成與性能培訓(xùn)教材（PPT 49頁(yè)).ppt

1、目的與要求,1.掌握塑料的組成與分類 2.掌握塑料成型工藝特性,重點(diǎn)難點(diǎn),塑料成型工藝特性,聚合物的概念,塑料的主要成分為樹脂，樹脂分為天然樹脂和合成樹脂，我們使用的塑料一般都是以合成樹脂為主要原料制成的。樹脂屬于高分子聚合物，簡(jiǎn)稱高聚物或聚合物,高聚物特點(diǎn),含原子數(shù)量多 相對(duì)分子質(zhì)量大 分子長(zhǎng)度長(zhǎng),聚乙烯分子模型,聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)聚合物大分子研究表明：大分子基本都屬于長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)形狀不同可分為線型聚合物、帶支鏈的線型聚合物及體型聚合物,線型聚合物的物理特性,具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜趧┲锌梢匀芙猓?dāng)溫度升高時(shí)則軟化至熔化狀態(tài)，且這種特性在聚合物成型前和成型后都存在，可反復(fù)成型，這

2、樣的聚合物具有熱塑性,體型聚合物的物理特性,脆性大、彈性較高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一經(jīng)硬化后成為不溶不熔的固體，即使在再高溫度下（甚至燒焦碳化下）也不會(huì)軟化。這樣的聚合物稱為熱固性聚合物,聚合物的熱力學(xué)性能,聚合物在不同溫度下表現(xiàn)出來的分子熱運(yùn)動(dòng)特征稱為聚合物的物理狀態(tài),聚合物物理狀態(tài)主要與溫度有關(guān),其物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)（結(jié)晶聚合物亦稱結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種,熱塑性塑料的溫度力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系,聚合物的交聯(lián),聚合物成型時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到成型固化溫度，其分子結(jié)構(gòu)由線型或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)。 交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在熱固性聚合物成型過程中，采用壓縮、壓注等

3、成型方法,在熱塑性聚合物成型時(shí)，由于成型條件或其他原因（如原料不純）等也可能引起交聯(lián)反應(yīng)，使聚合物的性能變壞，這在成型過程中應(yīng)盡量避免,聚合物的降解,聚合物分子受到熱應(yīng)力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中氧的作用，導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂、分子變小、相對(duì)分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物降解（裂解,降解,減少或避免降解措施,嚴(yán)格控制原材料的技術(shù)指標(biāo)和使用 合格原材料； 使用前對(duì)聚合物進(jìn)行嚴(yán)格的干燥； 確定合理的加工工藝和加工條件； 使用附加劑,塑料的組成成分,塑料是以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑而組成的混合物,樹脂決定著塑料的性質(zhì)和類別，約占塑料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的40-100,注意區(qū)別： 塑料的名稱通常采

4、用對(duì)應(yīng)的樹脂名稱來表示，所以，很容易混淆塑料就是樹脂,樹脂,1）填充劑/填料 與塑料中的其它成份機(jī)械混合，不起化學(xué)反應(yīng)，目的為了減少樹脂用量降低成本或改善塑料某些性能,添加劑,作用：改善塑料的可塑性及改善塑料的流動(dòng)性,常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類，癸二酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等,2）增塑劑 加入增塑劑以后，樹脂分子間距變大，也就削弱了樹脂分子間的作用力，使樹脂分子容易滑動(dòng)，即改善了樹脂的成型加工性能,著色要求： 著色容易與其它組份不起化學(xué)反應(yīng)成型中不因溫度壓力變化而變色分解長(zhǎng)期使用過程中能夠保持穩(wěn)定,根據(jù)著色要求和顏料及染料的區(qū)別，所以工業(yè)上一般采用顏料,3）著色劑 塑料著色，主要起到裝飾美

5、觀的作用，同時(shí)還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐氣候性。包括無機(jī)顏料、有機(jī)顏料和染料三類,4）穩(wěn)定劑 為了防止塑料“老化”，需要添加一些能穩(wěn)定塑料化學(xué)性能的物質(zhì)，稱為穩(wěn)定劑,老化： 塑料在成型、儲(chǔ)存或使用過程中，因受外界因素（熱、光、氧、射線等）作用而引起的性能變化稱為老化,根據(jù)穩(wěn)定劑的作用可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧化劑三類,5）潤(rùn)滑劑 防止粘模和減少塑料對(duì)設(shè)備的摩擦，同時(shí)提高塑料的流動(dòng)性和塑件表面光澤度,常用的潤(rùn)滑劑有： 烴類、酯類、脂肪酸類、脂肪酸酰、金屬皂類,6）固化劑 也叫硬化劑、交聯(lián)劑，它的作用是促使合成樹脂進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)而形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或加快交聯(lián)反應(yīng)速度。固化劑一般多用在熱

6、固性塑料中,在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺； 在酚醛樹脂中加入六亞甲基四胺,例如,7）發(fā)泡劑 在制作泡沫塑料制品時(shí)，預(yù)先將發(fā)泡劑加入塑料中，在塑料成型時(shí)放出氣體，從而形成具有一定孔型的泡沫塑料制品,石油醚、碳酸胺等,常用的發(fā)泡劑,8）阻燃劑、防霉劑、導(dǎo)電劑、導(dǎo)磁劑、防靜電劑等,塑料的分類,1.按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其受熱時(shí)呈現(xiàn)的基本行為分類,1）熱塑性塑料,分子是線性結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)軟化并熔融，成為可以流動(dòng)的黏稠液體，于是可以塑制成一定的形狀，冷卻后得到既定的形狀，成型過程只有物理變化而無化學(xué)反應(yīng)，塑料可以回收利用,很多涼鞋穿幾天就壞了，其原因就是其塑料已經(jīng)超過了最大回收利用次數(shù),常見的熱塑性

7、塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機(jī)玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等,2)熱固性塑料,分子剛開始是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，其添加劑中加入固化劑，加熱到固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）時(shí)，分子結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，成為不溶不熔的物質(zhì)，其過程是不可逆的,成型過程是不可逆的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)肯定伴隨著物理變化）過程，塑料不能再回收利用,常見的熱固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不飽和聚酯等,2.按塑料的用途分類,1）通用塑料,顧名思義，就是指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低、易于成型的塑料,其主要包括六大品種： 聚乙烯、聚丙烯

8、、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料,通用塑料產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的一半以上,2） 工程塑料 可成型工程結(jié)構(gòu)件一類的塑料。較之通用塑料它具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、在高低溫下變形小、能保持良好性能的特點(diǎn)，如ABS、尼龍、聚甲醛、聚砜等,3） 特種塑料 具有特種功能的塑料。如耐高溫、低溫、高沖擊、具有高強(qiáng)度的塑料；具有導(dǎo)電或超導(dǎo)功能的塑料（即導(dǎo)磁、吸波、光敏、記憶性及超導(dǎo)功能）等,工藝性能 體現(xiàn)塑料的成型特性，是塑料在成型過程中表現(xiàn)出來的特有性質(zhì),塑料成型的工藝特性,1. 收縮性,塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會(huì)發(fā)生收縮變小，這種性質(zhì)稱為收縮性,熱固性塑料的工藝特性,由于成型模具

9、與塑料的線膨脹系數(shù)不同，收縮分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率,塑件的收縮不僅僅是熱脹冷縮的結(jié)果，塑件脫模時(shí)的彈性恢復(fù)、塑性變形也會(huì)引起塑件尺寸的線性收縮，另外，塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型工藝、模具結(jié)構(gòu)等對(duì)塑件的收縮都會(huì)產(chǎn)生影響,收縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長(zhǎng)度百分比來表示，稱為收縮率,2.流動(dòng)性,塑料在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的能力，稱為塑料的流動(dòng)性,塑料的流動(dòng)性差，就不容易充滿型腔，易產(chǎn)生缺料(即短射)或熔接痕等缺陷，因此需要較大的成型壓力才能成型,短射,塑料的流動(dòng)性好，可以用較小的成型壓力充滿型腔。但流動(dòng)性太好，會(huì)在成型時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊,影響塑料流動(dòng)性的因素,溫度 料溫高，則流動(dòng)

10、性大。但不同塑料也各有差異。 壓力 注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛對(duì)注射壓力較為敏感。 模具結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熔體的流動(dòng)阻力、排氣是否順利等都對(duì)流動(dòng)性有直接的影響。凡能促使料溫降低、流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)性降低,3.相容性,相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件和重要途徑。 例如：ABS與聚碳酸酯共混后性能大為改善,兩種或兩種以上不同品種的塑料熔融后能融合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能稱為相容性。 相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有關(guān)。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則難于相容（即“相似者相容”原則,4

11、.吸濕性,即塑料對(duì)水分的吸附性能。按吸濕或黏附水分能力的大小，可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。 吸濕性塑料在注射成型過程中比較容易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)行干燥處理，使水分含量不超過0.5,5.熱敏性,即某些熱穩(wěn)定性差的塑料，遇高溫或在高溫中時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)發(fā)生降解，出現(xiàn)變色等影響塑件性能的現(xiàn)象。 必要時(shí)可在塑料中添加熱穩(wěn)定劑,6.結(jié)晶性,注意,一般，結(jié)晶型塑料是不透明或半透明的，非結(jié)晶型塑料是透明的,日常生活中，常見的晶體是透明的，而非晶體通常是不透明的，對(duì)于塑料制品，正好相反，請(qǐng)勿混淆,塑料在成型后的冷凝過程中，有的具有結(jié)晶性，如聚乙烯、

12、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等，而有的則屬于非結(jié)晶型的塑料，如聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚砜等,其中,結(jié)晶型塑料：聚4甲基戊烯1，有高透明度； 非結(jié)晶型塑料：ABS，不透明,結(jié)晶度大的塑料密度大，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性及剛度好，耐化學(xué)腐蝕，電性能也好。結(jié)晶度小的塑料柔軟性、伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度較大,7.應(yīng)力開裂,有的塑料性質(zhì)較脆，成型時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在外力作用下易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，如聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜等。 在設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)及成型的工藝條件時(shí)都要加以注意，必要時(shí)還可添加穩(wěn)定劑,熱固性塑料的工藝特性,1. 收縮性 與熱塑性塑料的情況近似,熱固性塑料收縮率產(chǎn)生原因有,熱收縮 結(jié)構(gòu)變化引起的收縮

13、彈性恢復(fù) 塑性變形,2. 流動(dòng)性 與熱塑性塑料的情況近似,影響流動(dòng)性的主要因素有塑料品種、模具結(jié)構(gòu)和成型條件等,3. 比容和壓縮率 比容：指單位重量的松散塑料所占的體積（cm3/g） 壓縮率：塑料體積與成型后塑件體積之比， 其比值恒大于1,比容和壓縮率要適當(dāng)。值太大，模具加料腔則大，模具也大，成本高， 而且料太松散，成型時(shí)氣體太多，排氣困難，成型周期變長(zhǎng),不利于成型,4. 硬化速度 硬化速度是指熔融塑料充滿型腔后，分子結(jié)構(gòu)從線型或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型三維結(jié)構(gòu)即交聯(lián)固化所需的時(shí)間,硬化速度慢會(huì)使成型時(shí)間加長(zhǎng)，降低生產(chǎn)效率。而硬化速度過快，又不適于成型大型的或復(fù)雜的塑件,5.水分及揮發(fā)物含量 1

14、）塑料中水分的來源： 塑料本身含有一部分水、存儲(chǔ)時(shí)吸附一部分水、成型時(shí)化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物,水分含量過高，塑料流動(dòng)性過大，易產(chǎn)生溢邊和內(nèi)應(yīng)力，而且塑件中易產(chǎn)生氣泡使塑件強(qiáng)度降低并產(chǎn)生水紋，光澤也不好。 水分含量過少，會(huì)大大降低其流動(dòng)性，成型時(shí)不易充滿型腔，成型困難。同時(shí)還不利于預(yù)壓打餅,2）塑料中揮發(fā)物的來源： 塑料本身含有一部分低分子揮發(fā)物、成型時(shí)化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物,常用熱塑性塑料簡(jiǎn)介,1）聚乙烯（PE） 塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種 （2）聚丙烯（PP） （3）聚氯乙烯（PVC） （4）聚苯乙烯（PS） （5）丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） （6）聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA） 俗稱有機(jī)玻璃，透光率可高達(dá)92,1.4常用塑料介紹,常