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、塑料的組成和特性目前一頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)2.聚合物的分子結(jié)構(gòu)：聚合物大分子基本上都屬于長鏈狀結(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、塑料的組成和特性目前二頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)3.塑料組成：主要：合成樹脂（主要）、填充劑（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、塑料的組成和特性目前三頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)4.塑料特點(diǎn)：密度小、質(zhì)量輕：密度0.9～2.3g/cm3，大多數(shù)在1.0～1.4，（鋼的1/6,鋁的1/2），發(fā)泡塑料0.189g/cm3（大多數(shù)在0.01～0.5），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：單位質(zhì)量計(jì)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p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、塑料的組成和特性目前四頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)

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、使用壽命簡短等現(xiàn)象。一、塑料的組成和特性目前五頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)1.塑料分類：二、塑料的分類和應(yīng)用（1）按制造方法分:

加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng):nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯C2H5－O－C2H5＋H2O目前六頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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)用目前七頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)C2H5－O－C2H5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)用目前八頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)（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)用目前九頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)（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

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)用目前十頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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0.91～0.96g/cm3為結(jié)晶型塑料，使用溫度-70℃～100℃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)１．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0.90～0.91/g/cm3，使用溫度-15℃～100℃2．主要用途：法蘭、泵葉輪、機(jī)械零件，耐酸堿容器，絕緣零件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)用目前十一頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)(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-15～55℃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)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)用目前十二頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)(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1.02～1.05g/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50～60°二、塑料的分類和應(yīng)用目前十三頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)（七）苯乙烯－丙烯睛共聚物(AS)1．基本特性：無毒，無味，呈透明而稍帶黃色，密度1.02～1.05g/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50～60°（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－170℃～121℃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60～70°二、塑料的分類和應(yīng)用目前十四頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)(九)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)1．基本特性：俗稱有機(jī)玻璃，透明，抗沖擊性好，密度1.18g/cm32．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-100～150℃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<80℃～100℃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)用目前十五頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前十六頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前十七頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)對(duì)方三分二、塑料的分類和應(yīng)用目前十八頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前十九頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)PPO、尼龍（PA)二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十一頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十二頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十三頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)常見的熱塑性塑料：阻燃ABS二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十四頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十五頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)(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-20℃～100℃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)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)用目前二十六頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)熱塑性塑料與熱固性塑料有關(guān)成型方面的區(qū)別成型前，塑料中樹脂分子結(jié)構(gòu)使制品固化定型的模具溫度條件成型后，塑料中樹脂分子結(jié)構(gòu)成型過程中樹脂所發(fā)生的變化制品的熔化，溶解性能塑料的使用性常采用的成型方法熱塑性塑料線型或支鏈狀線型聚合物分子冷卻基本與成型前的相同物理變化（可能有少量分解或交鏈現(xiàn)象發(fā)生）可熔化可溶解反復(fù)多次使用（可回收廢料）注射、擠出、吹塑等熱固性塑料線型聚合物分子加熱（提供交聯(lián)反應(yīng)溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型分子既有物理變化，又有化學(xué)變化。有低分子析出既不可熔化，也不可溶解一次性使用，因成型過程不可逆壓縮或壓注。有的品種可以采用注射二、塑料的分類和應(yīng)用目前二十七頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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)性能目前二十八頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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目前二十九頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)玻璃態(tài)：塑料處于溫度以下的狀態(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目前三十頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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?xí)r，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。三、塑料成型的工藝性能目前三十一頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)3.聚合物的加工工藝三、塑料成型的工藝性能目前三十二頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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）后收縮目前三十三頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)（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目前三十四頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)（4）收縮率的計(jì)算：

塑件的成型收縮值可用以下公式來表示。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目前三十五頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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目前三十六頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)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目前三十七頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)3.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目前三十八頁\總數(shù)四十二頁\編于六點(diǎn)熱穩(wěn)定性—