第二章_塑料的組成與工藝特性

1、第二章第二章 塑料的組成與工藝特性塑料的組成與工藝特性本章重點(diǎn)：.掌握塑料的分類(lèi).掌握塑料特性及應(yīng)用.掌握熱塑性塑料和熱固性塑料的區(qū)別本章難點(diǎn)：1. 塑料成型的工藝特性 收縮性、流動(dòng)性、相容性、熱敏性等。2. 塑料特性的理解及綜合應(yīng)用12 合成樹(shù)脂添加劑合成樹(shù)脂添加劑1）合成樹(shù)脂（）合成樹(shù)脂（40%100%） 受熱軟化后可將塑料的其它組分加以粘合，并決受熱軟化后可將塑料的其它組分加以粘合，并決定塑料的主要性能。定塑料的主要性能。2）添加劑）添加劑 包括填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑包括填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑和固化劑等。和固化劑等。2.1 塑料的基本組成塑料的基本組成一、

2、塑料的組成一、塑料的組成3添加劑 作 用常用的各種添加劑含量填充劑（填料） 調(diào)整塑料的物理化學(xué)性能，提高材料強(qiáng)度，減少合成樹(shù)脂的用量，降低塑料成本木粉、紙、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金屬粉、玻璃纖維和碳纖維等20%-50%增塑劑 提高塑件的可塑性和柔軟性，但會(huì)降低塑件的穩(wěn)定性、介電性和機(jī)械強(qiáng)度不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)的液體有機(jī)化合物或低熔點(diǎn)的固體有機(jī)化合物穩(wěn)定劑 抑制和防止塑料在加工和使用過(guò)程中因受熱、光及氧等作用而分解變質(zhì)硬脂酸鹽、鉛的化合物及環(huán)氧化合物0.3%-0.5%潤(rùn)滑劑 防止塑料在成型加工過(guò)程中粘附在模具上，提高塑件的流動(dòng)性硬脂酸及其鹽類(lèi)1%著色劑有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)鹽料、染料 0.01%

3、-0.02%固化劑 促使合成樹(shù)脂進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)或加快交聯(lián)反應(yīng)速度添加劑的性能二、塑料的分類(lèi)二、塑料的分類(lèi)1、最常用的分類(lèi)方法是根據(jù)合成樹(shù)脂、最常用的分類(lèi)方法是根據(jù)合成樹(shù)脂在受熱后所在受熱后所表表現(xiàn)的性能現(xiàn)的性能不同來(lái)劃分，一般分為熱塑性塑料和熱固性不同來(lái)劃分，一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類(lèi)。塑料兩大類(lèi)。4（1）熱塑性塑料）熱塑性塑料 線型或支鏈型大分子鏈比較容易線型或支鏈型大分子鏈比較容易活動(dòng)，受熱時(shí)分子間可以互相移動(dòng)，具有較好的塑性，活動(dòng)，受熱時(shí)分子間可以互相移動(dòng)，具有較好的塑性，固化成型后如再加熱又可變軟，如此可反復(fù)進(jìn)行多次。固化成型后如再加熱又可變軟，如此可反復(fù)進(jìn)行多次。 易于消費(fèi)者

4、辨識(shí)塑料或塑料包裝材料的性質(zhì)，使廢品回收處理更為簡(jiǎn)便快速，規(guī)定塑料或塑料包裝材料應(yīng)標(biāo)示材料名稱(chēng)及分類(lèi)代碼，例如： 5（2）熱固性塑料）熱固性塑料 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)脂，加熱初期網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)脂，加熱初期具有一定的可塑性，軟化后可制成各種形狀的制品，具有一定的可塑性，軟化后可制成各種形狀的制品，但是過(guò)一段時(shí)間，隨著網(wǎng)狀交聯(lián)的逐漸形成，便會(huì)固但是過(guò)一段時(shí)間，隨著網(wǎng)狀交聯(lián)的逐漸形成，便會(huì)固化而失去塑性，冷卻后再加熱也不會(huì)再軟化，再受高化而失去塑性，冷卻后再加熱也不會(huì)再軟化，再受高熱即被分解破壞。熱即被分解破壞。62、若、若按塑料的用途按塑料的用途分類(lèi)，又可分為通用塑料和工程塑分類(lèi)，又可分為通用塑料和

5、工程塑料兩大類(lèi)。料兩大類(lèi)。7通用塑料：通用塑料：般指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低廉的一類(lèi)般指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低廉的一類(lèi)塑料，它包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、塑料，它包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂等六大品種。酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂等六大品種。工程塑料：一般指機(jī)械強(qiáng)度高，可代替金屬而用作工工程塑料：一般指機(jī)械強(qiáng)度高，可代替金屬而用作工程材料的塑料，如制作機(jī)械零件、電子儀器儀表、設(shè)程材料的塑料，如制作機(jī)械零件、電子儀器儀表、設(shè)備結(jié)構(gòu)件等。這類(lèi)塑料包括聚苯醚備結(jié)構(gòu)件等。這類(lèi)塑料包括聚苯醚(PPO)、ABS、尼龍、尼龍、聚甲醛、聚砜聚甲醛、聚砜(PSF)、聚對(duì)二甲苯、聚酰

6、亞胺、聚對(duì)二甲苯、聚酰亞胺(PI)等。等。 2.2 2.2 塑料成型的工藝特性塑料成型的工藝特性一、塑料的成型收縮性一、塑料的成型收縮性1、收縮性：塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫，其尺寸、收縮性：塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫，其尺寸或體積發(fā)生收縮變化，這種性質(zhì)稱(chēng)為收縮性。或體積發(fā)生收縮變化，這種性質(zhì)稱(chēng)為收縮性。2、收縮率：收縮性的大小以單位長(zhǎng)度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)來(lái)、收縮率：收縮性的大小以單位長(zhǎng)度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，收縮率分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率。表示，收縮率分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率。%100%100bbcSbbaSjs式中：Ss實(shí)際收縮率；Sj 計(jì)算收縮率； a 模具或

7、塑件在成型溫度時(shí)的尺寸；b 塑件在室溫時(shí)的尺寸；c 模具在室溫時(shí)的尺寸893、成型收縮的形式成型收縮的形式塑件的尺寸收縮塑件的尺寸收縮 由于由于熱脹冷縮、結(jié)構(gòu)變化引起收縮熱脹冷縮、結(jié)構(gòu)變化引起收縮和塑件脫模時(shí)和塑件脫模時(shí)彈性恢復(fù)彈性恢復(fù)、塑性變形塑性變形等原因，導(dǎo)致塑件脫模冷卻到室等原因，導(dǎo)致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小。溫后其尺寸縮小。熱收縮：熱收縮：是由于熱脹冷縮而使塑件成型冷卻后所產(chǎn)生是由于熱脹冷縮而使塑件成型冷卻后所產(chǎn)生的收縮。熱收縮與模具溫度成正比，是影響收縮的最的收縮。熱收縮與模具溫度成正比，是影響收縮的最主要因素。主要因素。結(jié)構(gòu)變化引起收縮：結(jié)構(gòu)變化引起收縮：由于交聯(lián)反應(yīng)，分子

8、由線性結(jié)構(gòu)由于交聯(lián)反應(yīng)，分子由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子鏈間距縮小，結(jié)構(gòu)變得緊密，而變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子鏈間距縮小，結(jié)構(gòu)變得緊密，而產(chǎn)生了體積收縮。產(chǎn)生了體積收縮。10彈性恢復(fù)：彈性恢復(fù)：塑件從模具中取出后作用在塑件上的壓力塑件從模具中取出后作用在塑件上的壓力消失，由于彈性回復(fù)，會(huì)造成塑件體積的負(fù)收縮（膨消失，由于彈性回復(fù)，會(huì)造成塑件體積的負(fù)收縮（膨脹）。脹）。11后收縮：后收縮： 塑件成型時(shí)，由于受成型壓力、切應(yīng)力、各向異塑件成型時(shí)，由于受成型壓力、切應(yīng)力、各向異性、密度不均、填料分布不均、模溫不一致、硬化不性、密度不均、填料分布不均、模溫不一致、硬化不均和塑性變形等因素的影響，塑件內(nèi)存在殘余

9、應(yīng)力。均和塑性變形等因素的影響，塑件內(nèi)存在殘余應(yīng)力。當(dāng)脫模后，由于應(yīng)力趨向平衡及儲(chǔ)存條件的影響，使當(dāng)脫模后，由于應(yīng)力趨向平衡及儲(chǔ)存條件的影響，使塑件再次收縮，這種收縮稱(chēng)為塑件再次收縮，這種收縮稱(chēng)為后收縮后收縮。一般塑件在脫。一般塑件在脫模后模后10h內(nèi)變化最大，內(nèi)變化最大，24h后基本定型，但最后穩(wěn)定要后基本定型，但最后穩(wěn)定要經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)3060天。天。 通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料大，擠塑通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料大，擠塑和注射的后收縮比壓縮成型大。和注射的后收縮比壓縮成型大。12后處理收縮：后處理收縮： 在某些情況下，塑件按其性能和工藝要求，成型在某些情況下，塑件按其性能和工藝要

10、求，成型后要進(jìn)行熱處理，處理后也會(huì)導(dǎo)致塑件尺寸收縮，這后要進(jìn)行熱處理，處理后也會(huì)導(dǎo)致塑件尺寸收縮，這種收縮叫種收縮叫后處理收縮后處理收縮。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)高精度塑件在模具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)高精度塑件則應(yīng)考慮后收縮及后處理收縮的偏差并予以補(bǔ)償。則應(yīng)考慮后收縮及后處理收縮的偏差并予以補(bǔ)償。4、影響塑件收縮的因素：影響塑件收縮的因素：塑料的品種塑料的品種 各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一種塑料由于相對(duì)分子質(zhì)量、填料及配比等不同，則其種塑料由于相對(duì)分子質(zhì)量、填料及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。收縮率及各向異性也不同。13塑件的結(jié)構(gòu)塑件的結(jié)構(gòu) 塑件的形狀、尺寸、

11、壁厚、有無(wú)嵌件、塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無(wú)嵌件、嵌件數(shù)量及布局等，對(duì)收縮率值有很大影響。嵌件數(shù)量及布局等，對(duì)收縮率值有很大影響。塑件的塑件的形狀復(fù)雜、尺寸小、壁薄、帶嵌件，收縮率就小。形狀復(fù)雜、尺寸小、壁薄、帶嵌件，收縮率就小。模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu) 模具的分型面、加壓方向、澆口形式、尺模具的分型面、加壓方向、澆口形式、尺寸及分布等對(duì)收縮率及方向性影響也很大，如寸及分布等對(duì)收縮率及方向性影響也很大，如采用直采用直接澆口，澆口截面大，收縮小，但方向性明顯。接澆口，澆口截面大，收縮小，但方向性明顯。成型工藝條件成型工藝條件 模具溫度高、塑件冷卻慢，則密度高、模具溫度高、塑件冷卻慢，則密度高、收縮大；注

12、射壓力高、脫模后彈性恢復(fù)大收縮小；保收縮大；注射壓力高、脫模后彈性恢復(fù)大收縮?。槐簳r(shí)間長(zhǎng)收縮小。壓時(shí)間長(zhǎng)收縮小。二、塑料的流動(dòng)性二、塑料的流動(dòng)性1、塑料在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的、塑料在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的能力，稱(chēng)為塑料的流動(dòng)性。能力，稱(chēng)為塑料的流動(dòng)性。14塑料的流動(dòng)性差，塑料的流動(dòng)性差，就不易充滿(mǎn)型腔，因此需要較大的就不易充滿(mǎn)型腔，因此需要較大的成形壓力才能成形。成形壓力才能成形。塑料的流動(dòng)性好，塑料的流動(dòng)性好，可以用較小的成形壓力充滿(mǎn)型腔?？梢杂幂^小的成形壓力充滿(mǎn)型腔。但流動(dòng)性太好，會(huì)使塑料在成形時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊，但流動(dòng)性太好，會(huì)使塑料在成形時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊，

13、填充不密實(shí)，塑件組織疏松，易粘模。填充不密實(shí)，塑件組織疏松，易粘模。15熔融指數(shù)測(cè)定儀結(jié)構(gòu)示意圖2、塑料流動(dòng)性的表示、塑料流動(dòng)性的表示 熱塑性塑料的流動(dòng)性常用熱塑性塑料的流動(dòng)性常用熔融指數(shù)熔融指數(shù)（單位（單位g/10min）、）、螺旋線長(zhǎng)度螺旋線長(zhǎng)度（單位（單位cm）來(lái)表示。）來(lái)表示。16173、影響塑料流動(dòng)性的因素、影響塑料流動(dòng)性的因素塑料的分子結(jié)構(gòu)與成分：塑料的分子結(jié)構(gòu)與成分：具有線型分子結(jié)構(gòu)塑料流動(dòng)具有線型分子結(jié)構(gòu)塑料流動(dòng)性好。加入填料，降低流動(dòng)性，加入增塑劑和潤(rùn)滑劑，性好。加入填料，降低流動(dòng)性，加入增塑劑和潤(rùn)滑劑，增加流動(dòng)性。增加流動(dòng)性。溫度：溫度：塑料溫度高，流動(dòng)性好。在成形時(shí)可通過(guò)

14、調(diào)節(jié)塑料溫度高，流動(dòng)性好。在成形時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)溫度控制流動(dòng)性。溫度控制流動(dòng)性。PS、PP、PA、PMMA、ABS、AS、PC對(duì)溫度敏感。對(duì)溫度敏感。壓力：壓力：注射壓力注射壓力，受剪切作用，受剪切作用，流動(dòng)性，流動(dòng)性。模具結(jié)構(gòu)：模具結(jié)構(gòu)：包括模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置；包括模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置；冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性；熔料流動(dòng)阻力等因素。凡促冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性；熔料流動(dòng)阻力等因素。凡促使熔料溫度降低，流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)使熔料溫度降低，流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)性降低。性降低。18對(duì)熱固性塑料而言：對(duì)熱固性塑料而言：模具結(jié)構(gòu)：模具結(jié)構(gòu)：模具成型表面光滑，型腔形狀簡(jiǎn)單，

15、采用模具成型表面光滑，型腔形狀簡(jiǎn)單，采用不溢式壓縮模等有利于改善流動(dòng)性。不溢式壓縮模等有利于改善流動(dòng)性。 成型工藝：成型工藝：采用壓錠及預(yù)熱和提高成型壓力，在低于采用壓錠及預(yù)熱和提高成型壓力，在低于塑料硬化溫度的條件下提高成型溫度等都能提高塑料塑料硬化溫度的條件下提高成型溫度等都能提高塑料的流動(dòng)性。的流動(dòng)性。194、常用熱塑性塑料的流動(dòng)性：常用熱塑性塑料的流動(dòng)性：流動(dòng)性好流動(dòng)性好 尼龍尼龍PA、聚乙烯、聚乙烯PE、聚苯乙烯、聚苯乙烯PS、聚丙烯、聚丙烯PP、醋酸纖維素醋酸纖維素CA。流動(dòng)性中等流動(dòng)性中等 ABS、有機(jī)玻璃、有機(jī)玻璃PMMA、聚甲醛、聚甲醛POM、氯化聚醚、氯化聚醚CPT。流動(dòng)性

16、差流動(dòng)性差 聚碳酸酯聚碳酸酯PC、硬聚氯乙烯、聚苯醚、硬聚氯乙烯、聚苯醚PPO、聚砜、聚砜PSU、氟塑料。、氟塑料。20三、塑料的相容性（共混性）三、塑料的相容性（共混性） 兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)下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。不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。 不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，分不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容；反之較難。子結(jié)構(gòu)相似者較易相容；反之較難。 通過(guò)塑料的這一性質(zhì)，可得到類(lèi)似共聚物的綜合通過(guò)塑料的這一性質(zhì)，可得到類(lèi)似共聚物的綜合性能，這是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一。性能，這是改進(jìn)塑料性

17、能的重要途徑之一。21四、塑料的熱敏性和吸濕性四、塑料的熱敏性和吸濕性1、熱敏性：某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受、熱敏性：某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時(shí)間長(zhǎng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生降解、分解、變色的特性。熱時(shí)間長(zhǎng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生降解、分解、變色的特性。 熱敏性塑料：熱敏性塑料：硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚甲醛（）、聚甲醛（POM）等。）等。 解決方法：解決方法： 選用螺桿式注射機(jī)，流道截面取大一些（避免過(guò)大的摩擦熱）選用螺桿式注射機(jī)，流道截面取大一些（避免過(guò)大的摩擦熱） 注射機(jī)筒內(nèi)壁、流道和模腔

18、表壁鍍鉻注射機(jī)筒內(nèi)壁、流道和模腔表壁鍍鉻 熔體在模內(nèi)流動(dòng)時(shí)不得有死角和滯料現(xiàn)象熔體在模內(nèi)流動(dòng)時(shí)不得有死角和滯料現(xiàn)象 生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制成型工藝條件生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制成型工藝條件222、吸濕性、吸濕性 ：表明塑料對(duì)水分的敏感程度。：表明塑料對(duì)水分的敏感程度。 具有吸濕或粘附水分傾向的塑料：具有吸濕或粘附水分傾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；等； 既不吸濕也不易粘附水分的塑料，如既不吸濕也不易粘附水分的塑料，如PE、PP、POM等。等。注：凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前注：凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成型過(guò)程中由于水分在成型設(shè)備的水分未去除，則在成型過(guò)程中

19、由于水分在成型設(shè)備的高溫料筒中變?yōu)闅怏w并促使塑料發(fā)生水解，成型后塑高溫料筒中變?yōu)闅怏w并促使塑料發(fā)生水解，成型后塑料出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。因此，對(duì)吸濕性和粘附水料出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。因此，對(duì)吸濕性和粘附水分傾向大的塑料，在成型之前應(yīng)進(jìn)行干燥，使水分控分傾向大的塑料，在成型之前應(yīng)進(jìn)行干燥，使水分控制在制在0.50.2%以下。以下。23五、塑料的比容和壓縮比五、塑料的比容和壓縮比 比容比容 壓縮比壓縮比表示粉狀塑料的松散程度，用來(lái)確定壓縮模加料腔容表示粉狀塑料的松散程度，用來(lái)確定壓縮模加料腔容積的大小。比容和壓縮比大，要求加料腔體積增大，積的大小。比容和壓縮比大，要求加料腔體積增大，同時(shí)成形困難。

20、同時(shí)成形困難。g/cm 3它的重量松散塑料的體積1塑件體積塑料粉體積24六、塑料的硬化速度六、塑料的硬化速度 硬化硬化是指熱固性塑料成形時(shí)分子由線形向體型轉(zhuǎn)是指熱固性塑料成形時(shí)分子由線形向體型轉(zhuǎn)變，完成交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。變，完成交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。硬化速度硬化速度通常以塑料試樣通常以塑料試樣硬化每硬化每1厚度所需的秒數(shù)來(lái)表示。厚度所需的秒數(shù)來(lái)表示。 影響硬化速度的因素：影響硬化速度的因素：塑料品種；塑件形狀及壁塑料品種；塑件形狀及壁厚；成型溫度及是否預(yù)熱、預(yù)壓等有密切關(guān)系。厚；成型溫度及是否預(yù)熱、預(yù)壓等有密切關(guān)系。 例如：采用預(yù)壓、預(yù)熱、提高成型溫度和增長(zhǎng)加例如：采用預(yù)壓、預(yù)熱、提高成型溫度和增長(zhǎng)加壓時(shí)間等措施，都能顯著加快硬化速度。壓時(shí)間等措施，都能顯著加快硬化速度。25七、塑料的水分和揮發(fā)物含量七、塑料的水分和揮發(fā)物含量來(lái)源：來(lái)源： 制