塑料的组成与工艺特性

第三章塑料的组成与工艺特性第一节塑料的组成一、塑料的组成塑料的组成：合成树脂＋填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、发泡剂、着色剂、阻燃剂、防老化剂等制成的。（1）树脂在塑料中起胶粘各组分的作用，占塑料的40%～100%。决定了塑料的主要性能。如聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚酰胺、酚醛树脂等。大多数塑料以所用树脂命名。（2）填充剂用来改善塑料的某些性能。常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。（3）增塑剂用来增加树脂的塑性和柔韧性。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。（4）稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂。常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。（5）润滑剂用来防止塑料粘在模具或其它设备上。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。（6）固化剂能将高分子化合物由线型结构转变为体型交联结构的物质，如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。（7）发泡剂受热时会分解放出气体的有机化合物，用于制备泡沫塑料等。常用发泡剂为偶氮二甲酰胺。二、塑料的分类（1）按塑料受热时的性质分：热塑性塑料：是由可以反复多次加热而仍具有可塑性的合成树脂制得的塑料。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚四氟乙烯等。分子结构呈线性或支链型热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂等。分子结构加热前呈线性或支链型加热后呈网状结构（交联反应）（2）按塑料的功能和用途分：通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。特种塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。第二节塑料的工艺特性塑料的工艺特性包括：塑料的收缩性、流动性、相容性、吸湿性及热稳定性等。一、塑料的成型收缩性收缩性：（S）塑件从模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩的现象。bbaSsbbcSj实际收缩率计算收缩率影响收缩率的因素很多，有热收缩、弹性恢复、结晶收缩、收缩的方向性、塑件结构、浇口形式及尺寸、成型工艺条件等。在模具设计时，综合考虑各种因素的影响，按经验确定塑件各部位的收缩率。对于精度要求较高塑件，应留有修模余地。⑴影响热塑性塑料成型收缩的主要因素⑵收缩的形式①线尺寸收缩：模具尺寸加大，补偿。②后收缩：脱模后因残余应力变化再收缩。一般非结晶型塑料在脱模24h后，基本上完成收缩，但结晶型塑料需很长时间才能达到最终稳定状态。③后处理收缩：热处理引起塑件尺寸变化。二、塑料的流动性在一定的温度及压力作用下，充满模具型腔各部分的能力。测量流动性方法：熔融指数法⑴流动性分类⑵影响流动性的因素①温度：温度高流动性增大。②压力：压力增大流动性增大。③模具结构：使熔料温度降低，阻力增大，流动性降低。合理选择流动性：遇到成型形状复杂、壁薄或尺寸较大的制品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。三、塑料的相容性相容性：两种或两种以上的塑料共混合的塑料合金中，在熔融状态下，各种参与共混的组分之间不产生分离现象的能力。四、塑料的热敏性和吸湿性热敏性：塑料在受热、受压时的敏感程度，也可称为塑料的热稳定性。吸湿性：塑料对水的亲疏程度。五、塑料的比容和压缩比比容：单位质量的松散塑料所占的体积。压缩比：塑料的体积与塑件的体积之比。第三节常用塑料简介一、热塑性塑料热塑性塑料优点：热塑性塑料具有质轻，密度0.83～2.20g/cm3；电绝缘性好，不导电及耐电弧等；化学稳定性好，能耐一般的酸、碱、盐及有机溶剂；良好的耐磨性和润滑性，比强度高，尤其玻璃纤维及碳纤维增强的塑料，可达到或超过钢的比强度；着色性良好可以采用喷涂、热压印及印刷等方法获得各种外观颜色的制品；可以采用多种成型方法加工，而且生产效率高。主要缺点：耐热性差，热膨胀系数大，尺寸稳定性差，在载荷作用下，易老化等，但可以通过各种方法改善和提高。二、常用热塑性塑料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）聚酰胺（PA）聚甲醛（POM）聚碳酸酯（PC）ABS聚砜（PSU）聚苯醚（PPO）氟塑料热塑性聚酯（PBT和PET）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）⑴聚乙烯塑料（PE-polyethylene）1、基本特性2、分类3、主要用途按密度分：高密度中密度低密度按合成压力分：低压中压高压无毒、无味，呈半透明状。强度较低，耐热性不高，易燃烧，抗老化性能较差。具有良好的耐化学腐蚀性，优良的电绝缘性能，吸水率很小。LDPE：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压纸、层压板、电线电缆包覆等。HDPE：硬质包装材料、化工管道、储槽、阀门、高频电缆绝缘层、型材、衬套、小负荷齿轮等。⑵聚氯乙烯塑料（PVC-polyvinylChloride）1、基本特性2、分类3、主要用途增塑剂用量的不同硬质软质具有较高的强度、刚性，良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性，能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂，具有阻燃性，但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。硬质：工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。软质：用于薄膜、人造革、墙纸、电线电缆包覆及软管等。1、基本特性2、主要用途无毒、无味、无色透明状固体。吸水性低，电绝缘性优良，介电损耗极小。耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有机溶剂。强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热性差，易燃。日用、装潢、包装及工业制品。仪器仪表外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。⑶聚苯乙烯塑料（PS-polystyrence）1、基本特性2、主要用途无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力学性能高于聚乙烯，耐热性良好，化学稳定性好，但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。主要用于化工管道、容器、医疗器械、家用电器部件、家具、薄膜、绳缆、丝织网、电线电缆包覆等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。⑷聚丙烯塑料（PP-Polypropylene1、基本特性ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。⑸ABS塑料2、主要用途电器外壳，汽车部件，轻载齿轮、轴承，各类容器、管道等。⑹聚甲基丙烯酸甲酯PMMA-polymethyl-mechacrylate1、基本特性又称有机玻璃。较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好。优良的电绝缘性。耐化学腐蚀性好，耐候性好，热导率低，但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。2、主要用途飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。⑺聚碳酸酯PC-polycarbonate1、基本特性无毒、无味、无臭、微黄的透明状物体。具有优良的耐热性和冲击韧度，耐低温性好，尺寸稳定性高，良好的绝缘能，吸水性小，透光率高，阻燃性好，但化学稳定性差，耐磨性和抗疲劳性较差，容易产生应力腐蚀开裂。2、主要用途广泛用于制造轴承、齿轮、蜗轮、蜗杆、凸轮、透镜、挡风玻璃、防弹玻璃、防护罩、仪表零件、设备外壳、绝缘零件、医疗器械等。1、基本特性具有优良的耐热性，蠕变抗力高，尺寸稳定性好，电绝缘性能优良，耐热老化性能和耐低温性能也很好。聚砜耐化学腐蚀性能较好，但不耐某些有机极性溶剂。2、主要用途制造高强度、耐热、抗蠕变的结构零件，耐腐蚀零件及电气绝缘件，如齿轮、凸轮、仪表壳罩、电路板、家用电器部件、医疗器具等。⑻聚砜（PSU-polysulfone）1、基本特性尼龙或锦纶。具有较高的强度和韧性，耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低。具有较好的电绝缘性，良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性。但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。2、主要用途主要用于制造机械、化工、电气零部件，如轴承、齿轮、凸轮、泵叶轮、高压密封圈、阀门零件、包装材料、输油管、储油容器、丝织品及汽车保险杠、门窗手柄等。⑼聚酰胺（PA-polyamides）⑽聚甲醛（POM-polyformaldehyde）1、基本特性具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。2、主要用途制造轴承、齿轮、凸轮、叶轮、垫圈、法兰、活塞环、导轨、阀门零件、仪表外壳、化工容器、汽车部件等，特别适用于无润滑的轴承、齿轮等。