第二章塑料成型技术基础.

第二章塑料成型技术基础塑料：是以树脂为主要成分的高分子聚合物,在一定的温度和压力条件下,具有流动性,可以模塑成一定的几何形状和尺寸,并在固化后保持其形状不变.树脂：天然树脂、合成树脂天然树脂——是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂——是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。1.塑料定义：一、塑料的组成和特性2.聚合物的分子结构：聚合物大分子基本上都属于长链状结构，按结构不同可分为：a)线型聚合物b)带有支链的线型聚合物c)体型聚合物一、塑料的组成和特性3.塑料组成：主要：合成树脂（主要）、填充剂（改善性能、降低成本）、增塑剂、稳定剂（防止老化：由于紫外线、氧气作用）、润滑剂（脱模）、固化剂（影响硬度）、着色剂、发泡剂、阻燃剂等。主要组成：聚合物合成树脂（40-100%）辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）一、塑料的组成和特性4.塑料特点：密度小、质量轻：密度0.9～2.3g/cm3，大多数在1.0～1.4，（钢的1/6,铝的1/2），发泡塑料0.189g/cm3（大多数在0.01～0.5），汽车、飞机的内饰件:以塑代钢，减轻重量、降低油耗。比强度高：单位质量计算材料抗拉强度。钢材：160MPA、玻璃纤维增强塑料：400MPA耐腐蚀强：聚四氟乙稀（塑料王）减摩、抗震：汽车、飞机内饰件另外:电气绝缘性能优良、绝热性好易成型加工性，比金属易优点：一、塑料的组成和特性缺点：钢性差、耐热性差；热膨胀系数大（10-5，一般金属10-6）；散热差；易蠕变、老化；蠕变:塑料长期在载荷的作用下,即使温度不升高,也易产生塑性流动的现象。老化（降解）:聚合物在高温、应力、氧气、水分等外部条件的作用下发生化学反应,导致分子链断裂,从而发生弹性消失、强度降低、使用寿命简短等现象。一、塑料的组成和特性1.塑料分类：二、塑料的分类和应用（1）按制造方法分:加聚反应和缩聚反应:nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯C2H5－O－C2H5＋H2O加聚反应特点：反应前后分子数相同；由单体变成聚合物是化学键作用；反应中分子没有附属产物产生；加聚反应可得的是线形高聚物。二、塑料的分类和应用C2H5－O－C2H5缩聚反应特点：反应前后分子个数不同；由单体变为聚合物是由于官能团的作用；反应中分子有附属产物产生；缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物。二、塑料的分类和应用（2）按成型工艺分:热塑性塑料：由加聚反应制成、具有线型分子链结构;加热变软,冷却硬化、可以反复成型。在成型过程中,只发生物理变化（冷却定型）,而无化学变化;并且过程可逆.热固性塑料：以缩聚反应制成、以缩聚树脂为主、另加入固化剂,具有网状分子链结构；一旦固化成型,加热不软化,不可以反复成型。在成型过程中,当温度达到固化剂产生交联化学反应的温度时,其分子结构从链状结构变为网状结构,而固化,再加热也不再变化.成型过程中既有物理变化,又有交联化学反应,变化过程不可逆.二、塑料的分类和应用（3）按应用范围分:通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%·工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚碳酸脂，聚甲醛。以塑代钢特种塑料：经过特殊处理后的通用塑料或工程塑料，具有某种特殊功能，如导电，导热，导磁等二、塑料的分类和应用一、热塑性塑料(一)聚乙烯(PE)（HDPE:高密度聚乙烯、LDPE：低密度聚乙烯）1．基本特性：无毒，无味呈乳白色，密度为0.91～0.96g/cm3为结晶型塑料，使用温度-70℃～100℃2．主要用途：电绝缘塑件、耐腐蚀管道、薄膜、医疗瓶子、垫圈3．成型特点：(1)成型收缩率大(2)冷却速度慢(二)聚丙烯(PP)１．基本特性：无色，无味，无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻，密度0.90～0.91/g/cm3，使用温度-15℃～100℃2．主要用途：法兰、泵叶轮、机械零件，耐酸碱容器，绝缘零件3．成型特点：(1)成型收缩率大(2)热容量大，冷却要求高，须充分冷却。2.常用塑料二、塑料的分类和应用(三)聚氯乙烯(PVC)1．基本特性：白色或浅黄色粉末，密度1.4/g/cm3，使用温度-15～55℃2．主要用途：防腐管道、线槽、插头、玩具、人造革3．成型特点：(1)成型温度下易分解放出氯化氢(2)应采用带预塑化装置的螺杆式注射机(3)模具应有冷却装置（HPVC:硬聚氯乙烯、SPVC:软聚氯乙烯(四)聚苯乙烯(PS)1．基本特性：无色透明，无毒无味，密度1.054g/cm3，使用温度70℃2．主要用途：仪表外壳、灯罩、透明模型、绝缘材料、容器、玩具3．成型特点：(1)流动性好、成品率高(2)热膨胀系数高(3)宜用高料温、高模温、低注射压力成型二、塑料的分类和应用(五)聚碳酸酯(PC)1．基本特性：本色微黄，透明，韧而刚，密度1.2g/cm3，使用温度120℃2．主要用途：各种机械零件、透镜3．成型特点：(1)成型前须干燥(2)成型温度高，压力高(六)丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)1．基本特性：无毒，无味，呈微黄色，密度1.02～1.05g/cm3，使用温度70℃2．主要用途：广泛应用工业产品设计中3．成型特点：(1)成型压力较高，脱模斜度大(2)易吸水，成型前须干燥(3)成型模温50～60°二、塑料的分类和应用（七）苯乙烯－丙烯睛共聚物(AS)1．基本特性：无毒，无味，呈透明而稍带黄色，密度1.02～1.05g/cm3，使用温度70℃2．主要用途：广泛应用于家电、照明器材、常与ABS掺合使用。3．成型特点：(1)成型压力较高，脱模斜度大(2)易吸水，成型前须干燥(3)成型模温50～60°（八）聚丙醚（PPO)1．基本特性：无毒，耐污染，透明，呈琥珀色，密度1.07g/cm3，使用温度－170℃～121℃2．主要用途：广泛应用在较高温度下工作的齿轮、轴承、泵也轮、食具。3．成型特点：(1)流动性差(2)易吸水，成型前须干燥(3)成型模温60～70°二、塑料的分类和应用(九)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)1．基本特性：俗称有机玻璃，透明，抗冲击性好，密度1.18g/cm32．主要用途：飞机、汽车窗玻璃、灯罩3．成型特点：(1)成型前，原料要干燥(2)低压注射(十)聚砜(PSU)1．基本特性：琥珀色，透明，耐热，耐氧化性，使用温度-100～150℃2．主要用途：精密性，热稳性好的电视件3．成型特点：(1)成型前应干燥(2)模具需加热(3)非结晶料，收缩小(十一)聚酰胺(PA)1．基本特性：俗称尼龙，抗拉，抗压，抗冲击经济计划好，无毒，无味，使用温度80℃～100℃2．主要用途：机械，电气零部件3．成型特点：(1)流动性好，易产生飞边(2)模具冷却应充分冷却二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用对方三分二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用PPO、尼龙（PA)二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用常见的热塑性塑料：阻燃ABS二、塑料的分类和应用二、塑料的分类和应用(一)酚醛塑料(PF)1．基本特性：刚性好，变形小，耐热耐磨，使用温度200℃，质脆，冲击强度差2．主要用途：各种板材，齿轮等3．成型特点：适于压缩成型(二)氨基塑料（UF、MF)电玉粉1．基本特性：耐光，耐电弧，无毒，使用温度-20℃～100℃2．主要用途：餐具，电器开关，灭弧罩3．成型特点：(1)适于压缩成型，传递成型(2)流动性好，硬化速度快(三)环氧树脂(EP)1．基本特性：粘结能力强，“万能胶”的主要成分2．主要用途：电子元件封装3．成型特点：(1)流动性好，硬化速度快(2)脱模斜度大（2）热固性塑料:二、塑料的分类和应用热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别成型前，塑料中树脂分子结构使制品固化定型的模具温度条件成型后，塑料中树脂分子结构成型过程中树脂所发生的变化制品的熔化，溶解性能塑料的使用性常采用的成型方法热塑性塑料线型或支链状线型聚合物分子冷却基本与成型前的相同物理变化（可能有少量分解或交链现象发生）可熔化可溶解反复多次使用（可回收废料）注射、挤出、吹塑等热固性塑料线型聚合物分子加热（提供交联反应温度转变为体型分子既有物理变化，又有化学变化。有低分子析出既不可熔化，也不可溶解一次性使用，因成型过程不可逆压缩或压注。有的品种可以采用注射二、塑料的分类和应用三、塑料成型的工艺性能1）聚合物的物理状态：定义：聚合物在不同温度下所表现出来的分子热运动特征称为聚合物的物理状态。分类：玻璃态（结晶态）高弹态粘流态1.聚合物的热力学性能2.聚合物的热力学曲线：1—线型无定形聚合物；2—线型结晶聚合物玻璃态高弹态粘流态12bTgTfTdTmT（脆化温度）（玻璃化温度）（粘流温度）（热分解温度）（熔点）三、塑料成型的工艺性能玻璃态：塑料处于温度以下的状态，为坚硬的固体，是大多数塑件的使用状态。称为玻璃化温度，是多数塑料使用温度的上限。高弹态：塑料处于温度和之间的状态，类似橡胶状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。gTfTgTgT三、塑料成型的工艺性能粘流态：当塑料受热温度超过时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明显的流动，塑料开始进入粘流态变成粘流液体，通常我们也称之为熔体。塑料在这种状态下的变形不具可逆性质，一经成型和冷却后，其形状永远保持下来。称为粘流化温度，是聚合物从高弹态转变为粘流态（或粘流态转变为高弹态）的临界温度。当塑料继续加热，温度至时，聚合物开始分解变色，称为热分解温度，是聚合物在高温下开始分解的临界温度。dTdTfTfT三、塑料成型的工艺性能3.聚合物的加工工艺三、塑料成型的工艺性能三、塑料成型的工艺性能4.热塑性塑料成型的工艺性能1.收缩性4）后处理收缩（1）概念：塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。（2）成型收缩的形式：1）塑件的线尺寸收缩2）收缩方向性3）后收缩（3）影响收缩的基本因素：1）塑料品种2）塑件特性（或说塑件的结构）3）模具的结构（如：分型面的位置，进料口的形式、尺寸和分布4）成型工艺条件（时间、温度、压力）三、塑料成型的工艺性能（4）收缩率的计算：塑件的成型收缩值可用以下公式来表示。%100SLLLM式中：S──计算收缩率（%）Lm——模具在室温下的型腔尺寸（mm）L——塑料在室温时尺寸（mm）三、塑料成型的工艺性能2.流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。流动性好、流动性中等、流动性差分子量小、分子量分布宽、分子结构规整性差、熔融指数高、流动比大的塑料流动性就好。常用塑料根据它的流动性可分为三类：三、塑料成型的工艺性能凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。影响流动性的主要因素：模具结构压力温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，融体粘度降低，流动性也增大。三、塑料成型的工艺性能3.吸湿性吸湿性据此，塑料大致可分为以下两种：不吸水也不易粘附水分吸湿、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯——塑料对水分的亲疏程度三、塑料成型的工艺性能热稳定性——对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热稳定性。4.热稳定性相容性——指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。5.相容性(共混性)三、塑料成型的工艺性能热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。1.收缩性热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。2.流动性4.热固性塑料成型的工艺性能100-130mm：无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；131-150mm：中等复杂程度的塑件；