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第七章塑料及加工工艺7.1高分子聚合物的基本知识7.2塑料的基本特性7.3塑料的工艺特性7.3.1塑料的成型工艺7.3.2塑料的二次加工第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料7.4.1通用塑料7.4.2工程塑料7.4.3增强塑料7.4.4泡沫塑料7.5塑料在设计中的应用上一页返回第七章塑料及加工工艺7.1高分子聚合物的基本知识高分子聚合物又叫做高聚物，是由千万个原子彼此以共价键连接的大分子化合物。是各种塑料、橡胶、纤维等有机非金属材料的总称。1.高分子聚合物的特点⑴具有可分割性⑵具有弹性弹性是指材料形变的可恢复性。⑶具有可塑性⑷具有绝缘性下一页返回第七章塑料及加工工艺7.1高分子聚合物的基本知识2.高分子聚合物的组成和结构⑴高分子聚合物的组成由简单的结构单元以重复的方式连接而成。⑵高分子聚合物的结构高分子聚合物的结构包括分子链结构和聚集态结构。分子链结构通常分为线型结构、枝链型结构和网型结构。聚集态结构根据分子的排列状态分为晶态聚合物和非晶态聚合物。3.高分子聚合物的分类上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.1高分子聚合物的基本知识4.高分子聚合物的力学状态一般可出现三种不同的力学状态：玻璃态、高弹态和粘流态。聚合物从玻璃态向高弹态转变时的温度称为玻璃化温度，用Tg表示。其转变过程称为玻璃化转变。聚合物的玻璃化温度越高，它的耐热性也就越好。聚合物从高弹态向粘流态转变时的温度称为粘流温度，用Tf表示。Tf的高低决定聚合物加工成型的难易。聚合物力学三态的分子机理和力学行为特征（见表7-1）上一页返回状态力学行为特征分子机理玻璃态弹性模量大，断裂伸长率小（1%）形变是可逆的力学性能依赖于原子的性质原子的平均位置发生位移高弹态弹性模量小，断裂伸长率大（100%~1000%）形变是可逆的力学性能依赖于链段的性质链段发生位移粘流态弹性模量小，形变率很大形变是不可逆的力学性能依赖于分子链的性质大分子链整体反生位移返回第七章塑料及加工工艺7.2塑料的基本特征1.塑料的组成塑料是以合成树脂为主要成分，适当加入填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂，在一定温度和压力下塑制成形的一类高分子材料。塑料各组分在塑料中所起的作用：⑴合成树脂：决定塑料的基本性能。⑵添加剂：添加剂的加入，可改善塑料的某些性能，以获得满足使用要求的塑料制品。2.塑料的分类塑料按热行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。下一页返回第七章塑料及加工工艺7.2塑料的基本特征塑料按其应用可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。3.塑料的一般特性⑴塑料质轻，比强度高（比强度是指强度与密度的比值）⑵多数塑料制品有透明性，并富有光泽，能着鲜艳色彩⑶优异的电绝缘性⑷耐磨、自润滑性能好⑸塑料有耐化学药品性⑹塑料成型加工方便，能大批量生产上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.2塑料的基本特征塑料与金属及其他工业材料相比较有以下缺点：①塑料不耐高温，低温容易发脆②塑料制品易变形③塑料有“老化”现象上一页返回第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性塑料的工艺特性是指将塑料原料转变为塑料制品的工艺特性，即塑料的成型加工性。7.3.1塑料的成型工艺1.注射成型（注塑成型）是热塑性塑料的主要成型方法之一。注射成型方法有以下优点：能一次成型出外形复杂、尺寸精确和带嵌件的制品；可以极方便的利用一套模具，成批生产尺寸、形状、性能完全相同的产品;生产性能好，成型周期短，一般制件只需30～60秒可成型，而且可实行自动化或半自动化作业，具有较高的生产效率和技术经济指标。下一页返回第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性2.挤出成型（挤塑成型）主要适合热塑性塑料成型，也适合一部分流动性较好的热固性塑料和增强塑料的成型。挤出成型是塑料加工工业中应用最早、用途最广、适用性最强的成型方法。挤出成型具有的优点：设备成本低，占地面积小，生产环境清洁，劳动条件好；生产效率高；操作简单，工艺过程容易控制，便于实现连续自动化生产；产品质量均匀、致密；可以一机多用，进行综合性生产。上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性3.压制成型压制成型主要用于热固性塑料制品的生产，有模压法和层压法两种。压制成型的特点：制品尺寸范围宽，可压制较大的制品；设备简单，工艺条件容易控制；制件无浇口痕迹，容易修整、表面平整、光洁；制品收缩率小、变形小、各项性能较均匀；不能成型结构和外形过于复杂、加强筋密集、金属嵌件多、壁厚相差较大的塑料制件；对模具材料要求高；成型周期长，生产效率低，较难实现自动化生产。⑴模压成型（压塑成型）⑵层压成型上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性4.吹塑成型用挤出、注射等方法制出管状型坯，然后将压缩空气通入处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀成为所需形状的塑料制品。分为薄膜吹塑和中空吹塑成型。中空吹塑通常的工艺：①挤出吹塑：特点是制品形状适应广。②注射吹塑：特点是制件外观好，重量稳定，尺寸精确、无边角料。③拉伸吹塑：根据制坯方式，分为注射拉伸吹塑工艺和挤出拉伸吹塑工艺。上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性5.压延成型产品质量好，生产能力大。6.滚塑成型所用模具及设备成本低，可同时生产多个制件，但生产效率较低。7.铸塑成型（浇铸成型）工艺简单，成本低，可以生产大型制件，适用于流动性大而又有收缩性的塑料。8.搪塑成型上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性9.醮涂成型10.流延成型是生产薄膜的方法之一。11.传递模塑成型（传递压铸成型）热固性塑料的成型方法之一。传递模塑成型与模压成型相似，但又具有注射成型的特点。适合生产形状复杂和带嵌件的制品。12.反应注塑成型（RIM:有化学反应的注射成型法）上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性13.手糊成型手糊成型是增强塑料成型方法之一，以手工作业为主。手糊成型工艺简单、操作方便，不需专用设备，适应性强，不受形状和尺寸限制，但制品精度低，劳动条件差、效率低。14.缠绕成型缠绕成型是纤维增强塑料的成型方法之一。缠绕成型制品强度高，质量较稳定，易于实现机械化生产。15.喷射成型喷射成型是增强塑料的成型方法之一。生产效率高，制品形状、尺寸不受限制。制品整体性好，但场地污染大，多用于制造大型制件。上一页返回第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性7.3.2塑料的二次加工（塑料的二次成型）1.塑料机械加工加工时注意：塑料的导热性很差，加工中散热不良，一旦温度过高易造成软化发粘、以至分解烧焦；制件的回弹性大，易变形，加工表面较粗糙，尺寸误差大；加工有方向性的层状塑料制件时易开裂、分层、起毛或崩落。2.塑料热成型主要成型方法有模压热成型和真空成型（真空抽吸成型）。真空成型的成型速度快，模具简单，但制品后加工较多。下一页返回第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性3.塑料连接塑料连接包括机械连接、焊接、溶剂粘接和胶接等；塑料与塑料、塑料与金属或其他材料的连接，除一般使用的机械连接方法外，还有热熔粘接、溶剂粘接和胶粘剂粘接等方法。⑴塑料焊接（热熔粘接）是热塑性塑料连接的基本方法。⑵塑料溶剂粘接一般可溶于溶剂的塑料都可采用溶剂粘接。⑶塑料胶接上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.3塑料的工艺特性4.塑料表面处理塑料表面处理包括镀饰、涂饰、印刷、烫印、压花、彩饰等。①涂饰：塑料零件涂饰的目的是防止塑料制品老化，提高制品耐化学药品与耐溶剂的能力。②镀饰：是塑料二次加工的重要工艺之一。它能改善塑料零件的表面性能，达到防护、装饰和美化的目的。③烫印：获得精美的图案和文字。上一页返回第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料7.4.1通用塑料⑴聚乙烯塑料（PE）——热塑性塑料聚乙烯塑料是最常用的热塑性塑料，外观呈乳白色，有似蜡的手感，无毒、无味、密度小，具有良好的化学稳定性、耐寒性和电绝缘性，易加工成型，但耐热性、耐老化性较差，其表面不易粘接和印刷。高密度聚乙烯（低压聚乙烯），结晶率高，质地坚硬，耐磨耐热性好，机械强度较高。低密度聚乙烯（高压聚乙烯）结晶率低，质地柔软，弹性和透明度好，软化点稍低。⑵聚丙烯塑料(PP)——热塑性塑料聚丙烯塑料外观呈乳白色半透明，无毒无味，质轻，耐弯曲疲劳性优良，化学稳定性和电绝缘性好，成型尺寸稳定，热膨胀性小，机械强度、刚性、透明性和耐热性均比聚乙烯高。耐低温性能较差，易老化。下一页返回第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料⑶聚苯乙烯（PS）——热塑性塑料聚苯乙烯塑料质轻，表面硬度高，有良好的透明性，有光泽，易着色，具有优良的电绝缘性、耐化学腐蚀性、抗反射线性和低吸湿性。制品尺寸稳定，具有一定的机械强度，但质脆易裂，抗冲击性差，耐热性差。⑷聚氯乙烯塑料（PVC）——热塑性塑料聚氯乙烯塑料的生产量仅次于聚乙烯塑料，其具有良好的电绝缘性和耐化学腐蚀性，但热稳定性差，分解时放出氯化氢，因此成型时需要加入稳定剂。上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料⑸聚甲基丙烯酸甲酯塑料（PMMA）（俗称有机玻璃）——热塑性塑料有机玻璃质轻，不易破碎，透明度高，易着色，具有一定的强度，耐水性、耐候性及电绝缘性好。但表面硬度低，易划伤而失去光泽，有机玻璃耐热性低，具有良好的热塑性。⑹酚醛塑料（PF）——热固性塑料酚醛塑料是塑料中最古老的品种，其强度高，刚性大，坚硬耐磨，制品尺寸稳定；易成型，成型时收缩小，不易出现裂纹；电绝缘性、耐热性及耐化学药品性好，而且成本低廉。上一页返回第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料7.4.2工程塑料⑴ABS塑料——热塑性塑料ABS塑料强度高、轻便、表面硬度大、非常光滑、易清洁处理、尺寸稳定、抗蠕变性好、宜作电镀处理材料。⑵聚酰胺塑料（PA）（俗称尼龙）——热塑性塑料通常为白色至浅黄色半透明固体，无毒无味，易着色。具有优良的机械强度，抗拉，坚韧，抗冲击性、耐溶剂性、电绝缘性良好，聚酰胺塑料的耐磨性和润滑性优异，但吸湿性较大，影响性能和尺寸稳定性。⑶聚碳酸酯塑料（PC）——热塑性塑料无色至浅黄色，透明，无毒无味，具有优良的机械性能，其中抗冲击性和抗蠕变性尤为突出，耐热性、耐寒性和耐候性好，电性能良好，具有自熄性和高透光性，易于成型加工。下一页返回第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料⑷饱和聚酯塑料——热塑性塑料主要品种为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）。PET塑料较为常用，具有良好的机械性能、耐磨性、抗蠕变性、电绝缘性和阻隔性，吸水透气性差。薄膜透明性好，强度高，耐化学腐蚀性和电绝缘性良好，经双向定向拉伸后，为最强韧的热塑性薄膜。⑸聚甲醛塑料（POM）——热塑性塑料高结晶、高密度的工程塑料。外观呈乳白色或淡黄色，着色性好，耐疲劳性在热塑性塑料中为最好，有优异的力学性能，摩擦系数小，耐磨性好，耐蠕变性、耐化学腐蚀性和电绝缘性良好，热稳定性差，高温下易分解。上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料⑹聚苯醚塑料（PPO）——热塑性塑料具有较高的耐热性，拉伸强度和抗蠕变性较高，有足够的冲击韧性和良好的介电性，耐磨性好。耐水性和耐水蒸气性优异，尺寸稳定，热稳定性好。⑺聚砜塑料（PSF）——热塑性塑料有突出的耐热性和热稳定性，自熄性，硬度高，抗蠕变性仅次于聚碳酸酯塑料，耐磨性及电绝缘性良好，电镀性，化学性质稳定，耐酸、碱及脂肪烃溶剂。吸水性小，尺寸稳定性好，耐紫外线性较差。⑻氟塑料——热塑性塑料有优异的耐化学药品性、耐高低温性和电绝缘性，不燃、不粘及摩擦系数低等特点，是优良的耐高温材料和绝缘材料。上一页下一页第七章塑料及加工工艺7.4常用的塑料材料聚四氟乙烯塑料制品色泽洁白，有蜡状感，其化学稳定性优越，不溶于浓酸、浓碱、强氧化剂及有机溶剂，有“塑料王”之称。摩擦系数特别低，自润滑性，不粘性好，耐老化，耐高低温，介电性能优异，不受温度、湿度及工作频率影响。⑼聚氨酯弹性体（PU）（据氨基甲酸酯）既有橡胶的高弹性，又有塑料的热塑加工性，是一类新兴的高分子材料。有较好的耐磨性和耐老化性，耐化学腐蚀性和耐油性良好，抗裂强度大，富有弹性和强韧性。⑽环氧塑料（ER）——热固性塑料环氧树脂有