塑料材料及其成型工藝性能

07.05.20231

1.1塑料材料1.2塑料的流變性

1.3

塑料成型工藝性能第1章塑料材料及成型工藝性能07.05.20232

1.1.1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塑料材料07.05.20233

填充劑：改善塑料性能（粉狀、片狀、纖維）。增塑劑：提高可塑性、流動性、柔韌性、降低脆性。穩(wěn)定劑：熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑。潤滑劑：對塑料的表面起潤滑作用，防止塑料在成型加工時黏模。著色劑：無機顏料、無機顏料、染料。其它：發(fā)泡劑、阻燃劑、固化劑、防靜電劑、導電劑和導磁劑等。1.1塑料材料1.1.2塑料的填充劑07.05.20234

1.1塑料材料1.1.2塑料的填充劑添加劑、填充料及補強料常用村料對聚合物性質的影響強化纖維碳素、碳、礦物質纖維、玻璃、kevlar增加拉伸強度增加彎曲模數(flexuralmodulus)提高熱變形溫度提升抗收縮與抗翹曲能力導電性填充料鋁粉、碳纖維、石墨提高電氣性質提高熱傳導性耦合劑Silanes、titanates改善聚合物與纖維接口之鍵結力抗燃劑氯、溴、硫、金屬鹽降低燃燒發(fā)生率及擴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性加強撓曲性著色劑（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、氮復合物、聯氨衍生物造成孔穴組織以降低材料密度07.05.20235

1.1.3塑料的分類1.按塑料中樹脂分子結構和受熱后呈現的基本行為分類：塑料非結晶型熱塑性塑料結晶型熱固性塑料1.1塑料材料07.05.20236

熱塑性塑料與熱固性塑料的結構與性質的對比1.1塑料材料受熱行為圖示07.05.20237

非結晶性熱塑性塑料結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)聚縮醛樹脂(POM)、尼龍(PA,)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(PBT、PET)微觀結構分子在液相和固相都呈現雜亂的配向性分子在液相呈現雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。受熱反應具有軟化溫度范圍，但沒有明顯的熔點具有明確的熔點性質透明抗化學性差成形時體積收縮率低通常強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性佳成形時體積收縮率高強度高熔膠粘度低熱含量高1.1塑料材料07.05.20238

2.按塑料的性能及用途分：

通用塑料：指產量大、用途廣且價廉的塑料。

工程塑料：在工程技術中常作為結構材料來使用。特殊功能塑料：具有特殊性能的塑料（用于醫(yī)藥、光敏及液晶方面的氟塑料）。1.1塑料材料07.05.20239

五大泛用塑料及用途：低密度聚乙烯(LDPE)容器、塑料袋、膠膜、管子…等。高密度聚乙烯(HDPE)膠管、膠布、膠膜…等。聚苯乙烯(PS)外殼、玩具、壁磚…等。聚氯乙烯(PVC)瓶子、塑料管、薄膜、保鮮膜…等。聚丙烯(PP)汽車保險桿、儀表板、纖維…等。1.1塑料材料07.05.202310

工程塑料：起源：自1956年杜邦推出Derlin商名新塑料,宣稱可取代金屬,工程塑料之名由此開始。特性：機械強度高而且有適當平衡.耐熱,耐久或具特殊機能.加工性良好，價格合理且工程性良好。1.1塑料材料07.05.202311

1.1.4塑料的性能密度小(重量輕，塑料比重0.9~2，鋁2.7，鐵7.8)。比強度(b/ρ)和比剛度(E/ρ)高。化學穩(wěn)定性好。電氣性能優(yōu)良。減摩、耐磨和自潤滑性好。成型和著色性能好。多種防護性能：除防腐外，塑料還具有防水、防潮、防透氣、防振、防輻射等。耐熱性差、受載荷易蠕變、老化現象。1.1塑料材料07.05.202312

1.1.5塑料的可加工性1.1.5.1熱塑性塑料的溫度力學狀態(tài)及成型加工的關系Ⅰ—非結晶Ⅱ—結晶型

Tg-玻璃化溫度Tm-結晶型熔點Tf-非晶型流動溫度Td-分解溫度

1.1塑料材料07.05.202313圖1-3熱固性塑料的狀態(tài)與溫度的關系

1.1.5.2熱固性塑料的狀態(tài)與溫度的關系1.1塑料材料07.05.202314

當溫度和壓力變更時，黏流態(tài)的塑料表觀黏度會相應地發(fā)生變化，這稱為塑料的流變性。1.2.1牛頓型流體流體在平直圓管內受切應力而發(fā)生的流動形式有層流和湍流兩種。層流：被看著一層層彼此相鄰且平行的薄層流體沿外力作用方向進行的相對滑移，而且各層之間無相互影響。湍流：流體各點的速度大小與方向都隨時間而變化，且流體內相互干擾嚴重。1.2塑料的流變性07.05.202315D:管道直徑；V:流體的平均速度；ρ:流體的密度；η:流體剪切粘度。Re<2100~4000時為層流，Re>4000時為湍流。塑料在成型加工過程中的流動基本上屬于層流。

層流與湍流的區(qū)分以雷諾數（Re）為準，1.2塑料的流變性07.05.202316牛頓流動定律：在一定溫度下，當剪切力τ作用于兩個相距為dr的液體平行層面并以相對速度dv移動時，則剪切力τ與剪切速率dv/dr(也稱速度梯度）之間呈下列直線關系：其中：η為牛頓黏度，單位:Pa·s(N·s/m2)。符合上式的流體都稱為牛頓型流體。液體流動時不服從上式規(guī)律的均稱為非牛頓體。1.2塑料的流變性07.05.202317

非牛頓型流體原則上包括黏性流體、黏彈性流體及時間依賴性流體?？梢詫⒎桥ｎD型流體當作黏性流體看待，黏性流體又分為：賓哈流體膨脹性流體假塑性流體。

非牛頓流體“黏度”稱為非牛頓黏度或稱表觀黏度（1-2）1.2塑料的流變性07.05.202318

圖1-4不同類型流體的流動曲線圖1-5不同類型流體表觀黏度與剪切速率的關系1.2塑料的流變性07.05.202319

圖1-6溫度對表觀黏度的影響1.2塑料的流變性07.05.202320

1.3.1流動性

定義：在成型過程中，塑料熔體在一定的溫度與壓力作用下充填型腔的能力。

實質：實質是由于分子間產生相互滑移，而熔體分子間的滑移又是通過分子鏈段運動來實現的,取決于分子組成、相對分子質量大小及其結構。

影響：塑料的流動性差時→缺料。熔體流動性太好→溢料。1.3塑料成型工藝性能28.0董4.20雨2321熱塑性塑此料熔融指晌數(MI)單位:g/1孫0min1—熱電偶2—料筒3—出料孔4—保溫層5—加熱棒6—柱塞7—重錘（遞加柱塞懇共重216養(yǎng)0g）圖1-7熔融流動廈指數測定劃法熱塑性衡塑料的顏流動性內的測量煉方法1：1.3塑料成型處工藝性能28.陳04.牙202芽3221.每轉一周可半徑增大12.腳5mm2.槽斷面逃是半圓參形，直奪徑為4.9m露m3.螺旋線槽發(fā)總長為192仔5mm。4.將塑料熔測體一定壓今力溫度注基射入螺旋莊形槽中央值，制成蚊駁香形狀的剪試品，測到定其螺旋屯線的總長輸度。螺旋線錫流動試行驗法模闊具流道磨示意圖熱塑性塑吹料的流動射性的測量貞方法2：1.3塑料成腫型工藝勾性能Visc驚osit委y黏(滯)度28.0所4.20告2323熱塑性塑預料的流動揪性分為三江類：流動性好稿的：PE、PP、PS、醋酸纖螺維等；流動性艷中等的頸：改性聚苯桃乙烯、ABS、AS、有機玻欄璃、POM、氯化聚悶醚等；流動性差虛的：PC、硬聚氯古乙烯、聚慮苯醚、聚恨砜、氟塑貼料。1.3塑料成蹤蝶型工藝毅性能28.0值4.20刑2324①稱取7.5瓦g塑料粉替，20℃±泛5℃溫度下并瓶以50M低Pa的壓力耀下在內暢徑為28mm的模子內蓮預壓成圓嫌錠。②模具栗溫度150鮮℃±遷5℃,并保溫5min；③將圓扎錠放入脆拉西格化模的加憂料室，下并在20s左右將晝壓模增疾至30M幸Pa，保壓3min；④長度即證為其流動蟻值。圖1-8拉西格豆流動性噴測定模熱固性滋塑料的駁流動性容的測量墾方法：1.3塑料成型鉆工藝性能28.旺04.等202甜3251.3扛.2收縮性造成成型煎收縮的原活因：熱脹冷縮因彈性很回復造磨成的收秩縮結晶收縮定向收縮影響收縮男率變化的培因素：塑料品種塑件特秤征模具結構成型工藝條參數1.3塑料成型念工藝性能28.0高4.20扭23261）收縮產率計算S實=（a-b）/b趕S計=c-b謠/c（1-5）S實——實際收僵縮率（%)；S計——計算收縮哨率（%)；a——塑件在膨成型溫侄度時的攻單向尺吩寸（mm)書b——塑件在承常溫下諷的單向伐尺寸（mm)c——模具型腔處在常溫下協的單向尺申寸（mm)1.3塑料成妨型工藝旱性能28.0年4.20慌23271.3.兵3結晶性熱塑性塑增料按其冷難卻時是否艙出現結晶忍現象可將路其分為結扎晶型與非千結晶型（逝或稱無定竿型）。結晶型塑進料是不透蔬明的或半齊透明的，漿而非結晶專型塑料是欺透明的（巴少數例外卵）。結晶度紗對制品陳質量的罷影響：結晶度旨大的塑倚件密度虎大，強懷度、硬愚度高，軍剛度、柿耐磨性航好，耐燈化學性玩和電性摸能好。結晶度編小的塑優(yōu)料，柔啦軟性、戴透明性當較好，稅伸長率佩和沖擊嗽韌度較綠大。1.3塑料成予型工藝筒性能28.0跌4.20釋2328宜采用中等冷卻窮速度，即將喪模具溫搭度控制滴在Tg與Tvma觀x之間。保證晶開體生長良購好，結晶散完整且生鐘產周期短骨。圖1-9結晶速梯度與溫晶度的關唉系影響結晶蓬的因素：冷卻速度課：1.3塑料成姨型工藝鬧性能28.你04.旬202襲3291.3.哀4熱敏性及朗吸濕性熱敏性橫：塑料對貫溫度的攏敏感性敬，高溫紹下發(fā)生棋變色、窗分解的矮傾向性滑。熱敏性濤塑料：咳硬聚氯罵乙烯、著聚偏氯倚乙烯、煤氯乙烯況和醋酸夾乙烯共餓聚物（EVA）、聚框甲醛、蕉聚三氟杠氯乙烯脾等。吸濕性勾：是指塑料眠對水分的育親疏程度籃。吸濕性怖的大小取客決于聚合萌物組成及蘿分子結構甘。例如：PA、PC、ABS、PS等，在柿其分子習鏈中由道于含有遮極性基亮團，對澡水有吸哲附能力畢，故屬累于吸濕蜂傾向大歲的塑料1.3塑料成酬型工藝疊性能28.葵04.請202晃3301.3.頂5聚合物降運解與定向聚合物專降解：聚合物分蔽子在受到攻熱、應力弓、微量水茅、酸、堿駝等雜質以淋及空氣中都的氧作用群，導致聚蠻合物鏈斷音裂、分子幕變小、相蜓對分子質胃量降低的待現象稱為湖聚合物降燭解（也稱奏裂解）。聚合物降飾解的影響重：輕度降解陳會使聚合臥物變色；狠進一步降股解會使聚稈合物分解隸出低分子俘物質，使蜂制品出現快氣泡和流縣紋弊病，柔削弱制品就各