2023學(xué)年完整公開課版項(xiàng)目一hfc

項(xiàng)目一塑料原材料的選擇與分析一、項(xiàng)目引入二、相關(guān)知識三、項(xiàng)目實(shí)施四、項(xiàng)目拓展項(xiàng)目索引（一）塑料的特點(diǎn)（二）塑料的組成（三）塑料的分類（四）熱塑性塑料成型工藝特性（五）熱固性塑料成型工藝特性（六）常用塑料簡介一、項(xiàng)目引入樹脂分為天然樹脂和合成樹脂兩大類型,塑料大多采用合成樹脂。通常將塑料制品稱為塑料制件或塑件。本項(xiàng)目以某企業(yè)大批量生產(chǎn)的塑料殼體為載體,如下圖所示,訓(xùn)練學(xué)生合理選擇與分析塑料原料的能力。二、相關(guān)知識（一）塑料的特點(diǎn)1.密度小、質(zhì)量輕2.比強(qiáng)度高3.絕緣性能好、介電損耗低4.化學(xué)穩(wěn)定性高5.減摩、耐磨性能好6.減振、隔音性能好7.加工方便（二）塑料的組成1.聚合物2.增塑劑3.穩(wěn)定劑4.潤滑劑5.填充劑6.增強(qiáng)劑7.交聯(lián)劑8.著色劑9.發(fā)泡劑10.其他助劑（三）塑料的分類1.按聚合物的熱性能分類按塑料中聚合物分子結(jié)構(gòu)和熱性能可以將塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。2.按塑料的用途分類若按用途分類,塑料可分為通用塑料和工程塑料兩大類。（四）熱塑性塑料成型工藝特性1.收縮性塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后,其尺寸或體積會發(fā)生收縮變化,這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的大小以單位長度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)來表示,稱為收縮率。

由于成型模具與塑料的線膨脹系數(shù)不同,收縮率分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率兩種,其計(jì)算公式如下:影響塑件成型收縮的因素主要有:(1)塑料品種(2)塑件結(jié)構(gòu)(3)模具結(jié)構(gòu)(4)成型工藝條件因成型溫度下的塑件尺寸不便測量,以及實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率相差很小,所以生產(chǎn)中常采用計(jì)算收縮率,但在大型、精密模具成型零件尺寸計(jì)算時(shí)則應(yīng)采用實(shí)際收縮率。2.流動性塑料在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的能力,稱為塑料的流動性。流動性的大小與塑料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。具有線型分子而沒有或很少有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物流動性大。塑料中加入填料,會降低樹脂的流動性,而加入增塑劑或潤滑劑,則可增加塑料的流動性。影響流動性的主要因素有:(1)溫度(2)壓力(3)模具結(jié)構(gòu)對于熱塑性塑料,常用熔融指數(shù)和螺旋線長度來表示其流動性。熔融指數(shù)采用如左圖所示的標(biāo)準(zhǔn)裝置來測定。將被測塑料裝入加熱料筒中并進(jìn)行加熱,在一定的溫度和壓力下,測定塑料熔體在10min內(nèi)從出料孔擠出的重量,該值稱為熔融指數(shù),簡寫為MI。

螺旋線長度實(shí)驗(yàn)法是將被測塑料在一定的溫度與壓力下注入如右圖所示標(biāo)準(zhǔn)的阿基米德螺旋線模具內(nèi),用其所能達(dá)到的流動長度來表示該塑料的流動性。3.相容性相容性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料,在熔融狀態(tài)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,分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容,如高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間的混熔等,分于結(jié)構(gòu)不同時(shí)較難相容,如聚乙烯和聚苯乙烯之間的混熔。塑料的相容性又稱為共混性。通過塑料的這一性質(zhì),可得到類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,如聚碳酸酯和ABS塑料混熔,就能改善聚碳酸酯的工藝性。4.吸濕性吸濕性是指塑料對水分的親疏程度。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。吸濕性塑料有聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚楓等;不吸濕性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。5.熱敏性熱敏性是指塑料的化學(xué)性質(zhì)對熱量作用的敏感程度,熱敏性很強(qiáng)的塑料稱為熱敏性塑料。常用的熱敏性塑料有硬聚氯乙烯、聚氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等。（五）熱固性塑料成型工藝特性1.收縮率產(chǎn)生收縮的原因主要有:①熱收縮②結(jié)構(gòu)變化引起的收縮③彈性恢復(fù)④塑性變形影響熱固性塑料收縮率的因素與熱塑性塑料相同,即有原材料、模具結(jié)構(gòu)或成型方法以及成型工藝條件等方面的影響。塑料中聚合物和填料的種類及含量,也將直接影響收縮率的大小。當(dāng)所用樹脂在固化反應(yīng)中放出的低分子揮發(fā)物較多時(shí),收縮率較大;放出的低分子揮發(fā)物較少時(shí),收縮率較小。在同類塑料中,填料含量較多或填料中無機(jī)填料增多時(shí),收縮率較小。熱固性塑料的流動性通常以拉西格流動值來表示。影響流動性的因素主要有塑料品種、模具結(jié)構(gòu)和成型條件等。不同品種的塑料或同一品種不同組分及含量的塑料,其流動性不同。每一塑料品種的流動性可分為三個不同的等級。第一級的拉西格流動值為100~130mm,適用于壓制無嵌件的、形狀簡單的一般厚度塑件。第二級的拉西格流動值為131~150mm,用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件。第三級的拉西格流動值為151~180mm,可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。如右圖所示是拉西格流動性測定模。2.流動性3.比容和壓縮率比容是指單位質(zhì)量的松散塑料所占的體積,單位為cm3/g;壓縮率是指塑料的體積與塑件的體積之比,其值恒大于1。比容和壓縮率較大時(shí),塑料內(nèi)充氣增多,排氣困難,成型周期變長,生產(chǎn)率降低;比容和壓縮率較小時(shí),壓錠和壓縮、壓注容易,而且壓錠重量也較準(zhǔn)確。但是,比容太小,則影響塑料的松散性,以容積法裝料時(shí)造成塑件重量不準(zhǔn)確。4.硬化速度硬化是指塑料成型時(shí)完成交聯(lián)反應(yīng)的過程。硬化速度通常以塑料試樣硬化每1mm厚度所需的秒數(shù)來表示,此值越小,硬化速度越快。硬化速度與塑料品種、塑件形狀、壁厚、成型溫度及是否預(yù)熱、預(yù)壓等有密切關(guān)系。5.水分及揮發(fā)物含量塑料中的水分及揮發(fā)物,一方面來自塑料自身,另一方面則來自成型過程中化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物。塑料中水分及揮發(fā)物的含量,對塑件的物理、力學(xué)和介電性能都有很大的影響。

塑料中水分及揮發(fā)物含量大時(shí),塑件易產(chǎn)生氣泡、內(nèi)應(yīng)力和龜裂等,使塑件容易發(fā)生翹曲、波紋及光澤不好等現(xiàn)象,使機(jī)械強(qiáng)度降低。水分及揮發(fā)物在成型時(shí)變成的氣體,必須排出模外,因?yàn)橛行怏w對模具有腐蝕作用,對人體也有刺激作用。

水分及揮發(fā)物的測定,是采用15±0.2g的試驗(yàn)用料,在烘箱中于103~105℃干燥30min后,測其試驗(yàn)前后質(zhì)量差ΔM

。設(shè)水分及揮發(fā)物的含量為X,則（六）常用塑料簡介常用熱塑性塑料的基本特性、成型特點(diǎn)和主要用途如表1-1所示,常用熱固性塑料的基本特性、成型特點(diǎn)和主要用途如表1-2所示。三、項(xiàng)目實(shí)施殼體為常用機(jī)械類零件,需要大批量生產(chǎn),通過查表1-1和表1-2進(jìn)行綜合比較,材料品種可選擇聚甲醛(POM)。聚甲醛可以采用一般熱塑性塑料的成型方法生產(chǎn)塑料制品,如注射、擠出、吹塑等。POM強(qiáng)度高,質(zhì)輕,常用來代替銅、鋅、錫、鉛等有色金屬,廣泛用于工業(yè)機(jī)械、汽車、電子電器、日用品、管道及配件、精密儀器和建材等部門。（一）聚合物大分子的鏈狀結(jié)構(gòu)聚合物大分子的鏈狀結(jié)構(gòu)主要有線型大分子及其線型聚合物、支鏈型大分子及其支鏈型聚合物、體型大分子及其體型聚合物三種類型，如下圖所示。四、項(xiàng)目拓展（二）塑料的火焰鑒別法用戶交給設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)依據(jù)多種多樣,但主要不外乎兩種,一種是設(shè)計(jì)圖樣,直接標(biāo)明要求的材料種類,另外一種是塑件樣件,對此,設(shè)計(jì)人員可以采用不同的鑒別方法來判定材料種類。表1-3所示就是運(yùn)用燃燒和氣味來判定塑料材料類別的簡易分辨法。(三)塑料制品材料選用基本原則1.一般結(jié)構(gòu)零件用塑料一般結(jié)構(gòu)零件通常只要求較低的強(qiáng)度和耐熱性能,有時(shí)還要求外觀漂亮。由于這類零件批量大,要求有較高的生產(chǎn)率和低廉的成本,大致可選用的塑料有:改性聚苯乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯、ABS等。其中前3種材料經(jīng)過玻璃纖維增強(qiáng)后能顯著地提高力學(xué)強(qiáng)度和剛性,還能提高熱變形溫度。

在精密塑件中,普遍使用ABS,因?yàn)樗哂泻玫木C合性能。有時(shí)為了達(dá)到某一項(xiàng)較高性能指標(biāo),也采用一些較高品質(zhì)的塑料,如尼龍1010和聚碳酸酯(PC)。2.耐磨損傳動零件用塑料這類零件要求有較高的強(qiáng)度、剛性、韌性、耐磨損和耐疲勞性及較高的熱變形溫度。廣泛使用的塑料為各種尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯,其次是氯化聚醚、線型聚酯等。3.減摩自潤滑零件用塑料減摩自潤滑零件一般受力較小,對力學(xué)強(qiáng)度要求往往不高,但運(yùn)動速度較高,要求具有較小的摩擦系數(shù)。這類零件選用的材料為聚四氟乙烯和各種填充的聚四氟乙烯,以及用聚四氟乙烯粉末或纖維填充的聚甲醛、低壓聚乙烯等。4.耐腐蝕零部件用塑料塑料一般要比金屬耐腐蝕性好,但如果既要求耐強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化性酸,同時(shí)