塑料基础知识

Nov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page1of12塑料基础知识一．塑料简述1：塑料工业在新兴工业领域中发展迅速，涉及一切工业部门。材料本身易得，性能优越，加工方便。2：塑料工业可分为塑料生产（树脂制作原料生产），塑料制件（塑料成型加工），一般可包括成型，机械加工，修饰，装配四个过程。注射成型加工压缩压注车，铣，钻，磨挤出机械加工锯，剪，冲，切镂削吹塑其它抛光层压转磨滚光浇注修饰溶浸增亮烧结粘合透明涂层发泡焊接彩饰压延装配机械连接涂敷金属板材成形其它其它其它3:塑料成型模具（塑料加工行业95%靠模具生产）分为注塑模，压缩模，压注模，挤出模，中空塑件吹塑成型模，泡沫塑料成型模，气压塑料成型模。4：塑料成型技术发展趋势。1）成型理论研究。2）改革并创新成型工艺3）发展模具新结构、新材料、新工艺4）发展计算器在模具、设计制造中的运用(CAD/CAE/CAV)5）加速模计零部件标准化和专业化5：塑料以高分子合成树脂为主要成份，在一定温度和压力下，可塑制成一定形态，且在一定塑胶制件Nov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page2of12条件下保持不变的材料。主要有：粉状、粒状、溶液、糊状（分散状）一般由树脂和添加剂组成。6：多组分塑料1）树脂（40%－100%）2）填充剂（10%-50%）:木粉、纸浆、玻纤、云母、右棉、炭黑3）增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯4）着色剂：（0.01-0.02%）5）润滑剂：（0.05-0.15%）烃类、酯类、脂肪酸类、金属皂类6）稳定剂：（2%-5%）硬脂酸盐类、铅化合物、环氧化合物7）硬化剂:(促进交联反应:线型分子──体型分子结构)8）发泡剂：（氯二乙丁脯、石油醚、碳酸脂）9）阻燃剂10）防静电剂11）防霉剂二:塑料分类1：绝大多数的塑料原料来自以石油天然气为基础原料的石油化学产品，是一种经过聚合反应而得到的高分子原料2：分类1)按受热的状态A:热塑性塑料（在特定温度范围内能反复加热软化和硬化）：PE、PP、PS（聚苯乙稀）PC、ABS、PVC、PA(NL)、PMMA(有机玻璃)透光性、POM、PPO(聚苯醚)、PSU(聚钒)、PTFE(聚四氟乙烯)俗称塑料王。B:热固性塑料（不能回收再利用）线型──网型──体型酚醛塑料氨基塑料环氧塑料有机硅塑料硅酮塑料如：聚邻苯二甲酸二烯丙酯、PF、UF、EP、UP2)按结晶形态A:结晶性塑料（在适当条件下，能产生某些几何形态晶体结构）PP、PE、NLB:非结晶性塑料（分子结构和分子相互关联但非晶体结构）ABS、PC特点：结晶性树脂坚硬、刚直，耐磨性、流动性好，但脆弱、不透明、收缩率较大、尺寸精度较差。非结晶树脂，透明性、柔软性、强轫性、收缩率小，但不耐磨，流动性差3)按化学结构A:聚烯脯类：PP、PEB:聚苯乙烯类：PS、AS、ABSC:多元硫氨类D:聚醚类：PC、POME:聚脂类：PBT、PET成份作用树脂在塑料中起粘结作用，改善塑料及主要性能填料在塑料中起增强作用，改善塑料性能增塑剂改善塑料性能和提高柔软性添加剂稳定剂阻缓材料变质Nov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page3of12F:聚芳香族环类：PTG:含氟聚合物类：PVC、PE4)性能用途A:通用塑料：PVC、PS、PE、PP、PC、PF酚醛塑料、氨基塑料B:工程塑料：PA、.POM、ABS、PSF、PPO、PTFEC:增强塑料D:特殊用途：环氧树脂、导磁塑料、离子体塑料，光敏塑料等聚乙烯PolyEthylene聚丙烯PolyPropylene聚苯乙烯PolyStyrene聚氯乙烯PolyVinylChloride聚偏二氯乙烯PolyVinylideneChloride聚醋酸乙烯酯PolyVinylAcetate聚缩醛乙烯PolyVinylAcetat聚丙烯酸酯PolyAcrylicEster聚丙烯氰PolyAcrylonitrite聚合系塑料Polymenizationpolymers聚氟乙烯PolyFluoroethyene6-尼龙：NL666-尼龙：NL6611-尼龙：NL11多元硫胺PolyAmides610-尼龙：NL610泰瑞苓TerylenePolyEster多元碳酸酯：Polycarbonate酚醛树脂AlkydResin不饱和多元酯UnsaturatedpolyEster多元酯PolyEthersDAP:PolydiallylphthalatePenton聚甲醛PolyFormaldehyde多元醚Polyethers环氧树脂EpoxyResin聚缩合系PolycondenstalionPolymers硅酯Silicone聚加成系塑料───聚氨基甲酸酯PolyUrethane酚甲醛树脂Phenol-FormaldehydeResin尿素树脂UreaResin塑胶加成缩合系塑料AdditioncondensationPolymers三聚氰胺树脂MelamineResinNov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page4of12三：塑料用颜料被要求之条件对应各种不同之塑料，制造各种不同之产品，依各种不同之用途而有不同之性质及条件要求。所以，颜料在使用时必须配合产品的性质和要求。例：用于户外必须具有良好的耐光，耐候性，温泉地区因硫磺气影响则必须具有耐硫性，小孩子玩具和食品包装类产品必须是无毒性，农业用或包装用则须透明性，遮阳则须不透明性………当颜料应用于塑料制品时，通常必须具备下列各项性质：1）鲜艳度着色力：色彩鲜艳着色力大为塑料制品之最大要求。也是商品价值接受评估的重要因素，就此两点而言，一般是以有机颜料为佳。着色力大可以减少使用量，防止塑料因受颜料影响本身的物性，同时又可以降低成本。（其颜料粒子大小，结晶形状，分散性皆与着色力有关）2）优良的分散性分散性的好坏将直接影响产品之质量，如色调之不准确（尤其是混合色），着色力降低，鲜艳度降低，甚至影响塑料本身的强度。为了达成优良分散之要求，易分散之加工颜料即被要求使用3)遮盖力无机颜料大致上有较佳之遮盖力，而有机颜料大都具有透明或半透明性质4）良好的兼容性及不会影响产品物性颜料必须与塑料有良好的兼容性质，才能达到着色目的。例如有的颜料能用于PVC而不能适用于PP,反之亦然，同时应考虑是否会影响塑料的物性，如流动性、耐冲击性，热收缩性或添加颜料产生塑料劣化，以及耐热，耐候性劣化之影响5）耐水性，耐溶剂性，耐药品性基于产品用途对耐水性，耐溶剂性，耐药品性要求甚多，虽然塑料本身不易受到浸蚀，但在这一类产品中若颜料本身性质较弱，就会有表面变色，退色或是在客器被溶出之可能性6）耐热性塑料之成型加工，一般均在高温下进行，所以颜料必须能耐其成型加工之温度，才不会造成变色。除高级颜料外，一般无机颜料耐热，较有机颜料佳。7）耐候性塑料产品不仅在屋内使用，而且屋外使用之场合甚多，耐候性日显重要，耐候性与耐热性同样是根据颜料本身构造之不同而显示其差异，耐热性和耐候性在PVC塑料场合，因受配方本身对应安定剂及其它添加助剂或填充剂等影响甚大8）耐硫性产品使用于温泉地区将受硫磺之影响，或是产品再加工时会与硫磺类一起加工时，必须使用耐硫磺性之颜料9）耐移行性一般称之为吐色，此与颜料本身之构造及其性质和PVC等塑料内的可塑性或溶媒有关。A:移行性（Migration）是指已着色的塑料对象与白或浅色之塑料对象贴合时，颜料由该物体移行至另一物体的性质B:析出性：（Plateout）成型时会污染模型和滚筒（Roll）称之为PlateoutC:渗出起霜：（Blooming）制成品随着时间的推移，颜料会浮出制品表面上D:颜色脱落：（Locking）磨擦制品的表面会引起颜色之脱落10）电气绝缘性电器、电线，绝缘材料之用途上，颜料要选择不会使其电气绝缘电阻降低11）无毒性制品是否要求无毒，若要求无毒性，则最好使用有机颜料，不得使用铅系、镉系颜料：如铬黄（ChromeYellow）钼红（Molgbdateorange）及Cdmiumsystem等一般所谓无毒即是要求重金属含量在标准范围以内Nov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page5of12通常要求不能含有之八种重金属铅Pb(Lead)锑Sb(Antomony)砷As(Arsenic)钡Ba(Banium)镉Cd（Cadmium）贡Hg(Mercary)铬Cr(Chromium)硒Se(Selenium)12)着色成本之考虑颜色之功效在于刺激顾客的购买欲，达到推销产品之目的.四：塑料制品制作设计工程塑料制品大部分是用注射成型方法加工而成的，制件的设计必须在满足使用要求和符合塑料本身的特性前提下，尽可能简化结构和模具、节省材料、便于成型。制件设计中应分别考虑如下因素：1、制件的形状应尽量简单、便于成型。在保证使用要求前提下，力求简单、便于脱模，尽量避免或减少抽芯机构，如采用下图例中(b)的结构，不仅可大大简化模具结构，便于成型，且能提高生产效率。2、制件的壁厚确定应合理。塑料制件的壁厚取决于塑件的使用要求，太薄会造成制品的强度和刚度不足，受力后容易产生翘曲变形，成型时流动阻力大，大型复杂的制品就难以充满型腔。反之，壁厚过大，不但浪费材料，而且加长成型周期，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔、翘曲等疵病。因此制件设计时确定制件壁厚应注意以下几点：1）.在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚；2）.制件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形；3）.承受紧固力部位必须保证压缩强度；4）.避免过厚部位产生缩孔和凹陷；5）.成型顶出时能承受冲击力的冲击。国外的一些常用塑料的推荐壁厚如下表：材料壁厚(mm)PA、POM0.45-3.2Nov.1.2007Author:FrankpengRev.3Page6of12PC、PSV0.95-4.5ABS0.8-3.23、必须设置必要的脱模斜度为确保制件成型时能顺利脱模，设计时必须在脱模方向设置脱模斜度，其大小与塑料性能、制件的收缩率和几何形状有关，对于工程塑料的结构件来说，一般应在保证顺利脱模的前提下，尽量减小脱模斜度。下表为根据不同材料而推荐的脱模斜度：材料脱模斜度PA、POM、ABS40'-10°30'PC、PSV50'-2°PE、PP30'-1°热固性塑料20'-1°具体确定脱模斜度时应考虑以下几点：1．对于收缩率大的塑料制件应选用较大的脱模斜度；2．对于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件应采用较小的脱模斜度；3．制件壁厚较厚时，成型收缩增大，因此脱模斜度应取大；4．对于增强塑料脱模斜度宜取大；5．含自润滑剂等易脱模塑料可取小；6．一般情况下脱模斜度不包括在制件公差范围内。4．强度和刚度不足可考虑设计加强筋为满足制件的使用所需的强度和刚度单用增加壁厚的办法，往往是不合理的，不仅大幅增加了制件的重量，而且易产生缩孔、凹痕等疵病，在制件设计时应考虑设置加强筋，这样能满意地解决这些问题，它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，以防止充模时料流受到搅乱，降低制件的韧性或影响制件外观质量。5．在满足使用要求的前提下制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。圆角具有以下特点：1）、圆角可避免应力集中，提高制件强度在制件的转角处易产生应力集中，在受力或受冲击、振动时会发生破裂，尤其像常用的工程塑料――聚碳酸酯，如果成型条件不当或制件结构不合理，则会产生很大的内应力，特别容易产生应力开裂。实验数据证明，当圆角半径小于制件壁厚0.3倍/时应力集中急剧增大，当大于壁厚0.8倍/时，应力集中明显变小。2）、圆角可有利于充模和脱模对于一些流动性差的塑料或加入填料的塑料，制件设计圆角尤为重要，不仅可改善充模性能，而且可提高制品使用性能。3）、圆角有利于模具制造，提高模具强度制件上设计了圆角，模具的对应部位也呈圆角，这就增加了模具的坚固性，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂，因而也增加了模具的强度。6．应根据制件的使用要求