常用塑料改性及其加工工藝ppt醫(yī)學(xué)課件

1、常用塑料改性技術(shù),1,.,一、塑料的分類：,按用途分類： 通用塑料：PE、PP、ABS、POM、PS 工程塑料：PA、PC、PPO、聚酯類. 其主要區(qū)分依據(jù)： 耐溫性的不同，一般通用塑料的耐熱溫度比較低， 就PP相對(duì)高一些，也就100左右，而工程塑料的 耐熱溫度則相對(duì)要高，一般都要在200 或以上,2,.,二、PA材料的改性工藝技術(shù)：,1、PA材料的特性： 1）、尼龍的分子間可以形成氫鍵，使其結(jié)構(gòu)易結(jié)晶； 2）、由于氫鍵的存在，使得尼龍分子間作用力比較大，賦予尼龍材料 具有高的強(qiáng)度和高的耐熱性； 3）、酰胺基是親水基團(tuán)，所以吸水性較大； 4）、尼龍結(jié)構(gòu)中還存在亞甲基或芳基，使尼龍具有一定的柔性

2、及剛 性； 綜合特性：良好的力學(xué)特性、電性能、耐熱性和韌性，還具有優(yōu)良的耐油性、耐磨性、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)性和成型加工性。,3,.,2、PA材料的一般性能： 1）、外觀為透明或不透明乳白色或淡黃色粒料，常用的PA6、PA66的 密度在1.121.16； 結(jié)晶度高的尼龍材料具有高的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和耐熱溫度； 但收縮率大，吸水率也較大； 一般加工溫度高時(shí)，冷卻時(shí)間長(zhǎng)，材料的結(jié)晶度較高； 2）、力學(xué)性能： 尼龍分子主鏈上含有極性酰胺基團(tuán)，因此分子間作用力大，具有 較高的機(jī)械強(qiáng)度和模量； 尼龍材料隨溫度和濕度的提高，拉伸強(qiáng)度急劇下降，而沖擊強(qiáng)度 明顯提高；而玻璃纖維增強(qiáng)后的尼龍受溫度和濕度的影響較小

3、； 酰胺基團(tuán)是親水基團(tuán)，具有吸水性，使尼龍性能下降（因水對(duì)尼 龍來(lái)說(shuō)是一種有效的增塑劑，使得尼龍結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化）；,4,.,3）、熱學(xué)性能： 尼龍材料的熱變形溫度都不高，一般只有5075 ，而用玻璃纖 維增強(qiáng)后的尼龍材料則可以提高4倍左右，達(dá)200 ； 4）、電性能： 尼龍雖有較好的電性能，但因其具有一定的吸濕性，使用時(shí)受到 一定的限制，不適合作為高頻和濕態(tài)環(huán)境下的絕緣材料； 5）、環(huán)境性能： 尼龍耐化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，可耐大部分的溶劑，尤其是耐油性突 出；但是尼龍的耐酸、堿、鹽性不好，可導(dǎo)致溶脹；危害最大的 是無(wú)機(jī)鹽氯化鋅；,5,.,3、PA材料的一般改性： 1）、尼龍的改性分為化學(xué)和物理改性： 化

4、學(xué)改性是在聚合過(guò)程中加入第二、第三單體，得到共聚尼龍； 物理改性則是添加一些改性劑，得到改性尼龍； 尼龍的物理改性方法、工藝簡(jiǎn)單，有： 增強(qiáng)改性 增韌改性 阻燃改性 填充改性 共混改性 納米改性,6,.,2）、尼龍?jiān)鰪?qiáng)改性的加工工藝： 玻璃纖維增強(qiáng)PA工藝有兩種： 短纖法：玻璃纖維與PA經(jīng)混合后擠出造粒 長(zhǎng)纖法：玻璃纖維與PA經(jīng)不同位置進(jìn)入雙螺桿造粒機(jī)，再經(jīng)剪 切、混合后擠出造粒所得； 兩種方法的共同點(diǎn)： 玻璃纖維在螺桿擠出機(jī)高剪切和混合作用下，被切成一定長(zhǎng)度 的纖維均勻的分布在基料PA中，從而增強(qiáng)了材料承載外力作 用的能力。,7,.,3） 制造加工過(guò)程中的主要影響因素： a：玻纖的分散： 玻

5、璃纖維在樹(shù)脂基體中均勻分散及黏結(jié)對(duì)產(chǎn)品性能影響很大。 在擠出過(guò)程中，玻璃纖維的分散主要通過(guò)雙螺桿的剪切混合作 用實(shí)現(xiàn)，所以雙螺桿擠出機(jī)剪切元件的尺寸、組合形式至關(guān)重 要。另外，相同的螺桿元件組合下，選擇不同的螺桿轉(zhuǎn)速也可 以獲得不同的剪切效果。 b：擠出工藝的影響： 需選擇合適的擠出溫度，擠出溫度低，則玻璃纖維的包覆效果 差，玻纖易外露，材料脆性大；擠出溫度高，則基料易氧化分 解，材料力學(xué)性能差；一般低含量纖維加工溫度設(shè)定在熔點(diǎn)附 近，高含量纖維加工溫度則應(yīng)高于熔點(diǎn)； c：玻纖表面處理劑的影響： 一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)基料性能采用不同的偶聯(lián)劑，要求在加工溫度 下不分解，不揮發(fā)；,8,.,4）、尼龍?jiān)鲰g

6、改性的加工工藝： 尼龍?jiān)鲰g主要通過(guò)在基料中添加橡膠彈性體以提高材料的抗沖擊 性能，從而使材料獲得韌性的提高； 增韌理論：銀紋剪切帶理論 橡膠顆粒充當(dāng)應(yīng)力集中點(diǎn)，誘發(fā)大量銀紋和剪切帶， 可消耗大部分的沖擊能 影響增韌效果的主要因素： 橡膠粒徑的影響： 橡膠顆粒及分布對(duì)韌性有較大的影響；因此與加工溫度、螺桿 剪切效果等因素有關(guān)； 彈性體交聯(lián)度的影響： 橡膠與尼龍黏結(jié)力的影響：,9,.,三、PP材料的改性工藝技術(shù)：,1、PP材料的特性： 1）、PP質(zhì)量輕，密度為0.90.91，是通用塑料中最輕的一種； 2）、PP材料具有優(yōu)良的耐熱性，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)100 120 ， 是通用塑料中唯一能在水中煮沸的

7、材料； 3）、PP的耐低溫性差，脆化溫度約為零下30 零下10 ，PP的 低溫甚至室溫下的抗沖擊性能差，低溫脆化是其主要缺點(diǎn)； 4）、PP是一種非極性塑料，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性； 5）、PP的吸水性小，吸水率還不到0.01%； 6）、PP易老化，通常在大氣中12D就老化變脆，室內(nèi)放置4個(gè)月就會(huì) 變質(zhì)；通常需要添加抗氧化劑等來(lái)提高其耐候性； 7）、PP的缺點(diǎn)：熔點(diǎn)低、熱變形溫度低、抗蠕變性差、尺寸穩(wěn)定性不好，低溫脆性大； 因此一般PP的改性方向都集中在提高PP的沖擊強(qiáng)度和耐熱溫度上,10,.,2、PP材料的一般改性方法： 1）、PP的改性一般分為化學(xué)和物理改性： 化學(xué)改性是在分子鏈上進(jìn)行交聯(lián)及接

8、枝； 物理改性則是添加一些改性劑，得到改性PP； PP的改性方法有： 接枝改性 交聯(lián)改性 增韌改性 填充改性 增強(qiáng)改性,11,.,2）、PP的增韌改性： a：PP材料的增韌改性重點(diǎn)在于材料配方的組合、增韌劑的粒徑 上。欲得到高抗沖擊性PP材料，須構(gòu)建合理的材料組合，一般 常用的增韌劑有EPDM，POE、SBS等橡膠類彈性體； b：而增韌劑的粒徑一般要求越小越好，粒徑細(xì)小則彈性體的分散 效果越高,比表面積也越大,所起到的銀紋誘發(fā)及終止的效果也 越好，則材料所表現(xiàn)出的抗沖擊韌性也越好。通常增韌劑粒徑 在5um時(shí),則材料所表現(xiàn)出的韌性比較突出； c：欲得高抗沖擊PP材料，則造粒過(guò)程中對(duì)剪切就有很高的

9、依 賴，一方面，PP材料非熱敏材料，提高溫度對(duì)材料的流動(dòng)性無(wú) 明顯效果，為使造粒過(guò)程中材料能較好的流動(dòng)就需要提高螺桿 轉(zhuǎn)速；且另一方面，螺桿轉(zhuǎn)速的提高也十分有利于提高設(shè)備所 起的剪切效應(yīng)（指相同的螺桿組合情況下）；,12,.,3）、PP的增強(qiáng)改性： PP材料的增強(qiáng)改性有兩種途徑： a：剛性無(wú)機(jī)填料填充增強(qiáng)： 剛性無(wú)機(jī)粒子的填充過(guò)程可以有效提高PP料的強(qiáng)度、硬度、耐 溫性，有效降低了PP料的收縮率和翹曲，有效的降低材料的成 本，但是也帶來(lái)了材料韌性的下降； b：玻璃纖維增強(qiáng)： 可以明顯提高PP材料的強(qiáng)度、硬度、耐溫性及收縮率，但是由 于PP材料屬于非極性材料，其與玻璃纖維的包覆性差，因此導(dǎo) 致玻

10、璃纖維增強(qiáng)后的PP材料極易產(chǎn)生注塑件玻纖外露的現(xiàn)象；,13,.,4）剛性無(wú)機(jī)填料填充增強(qiáng)重點(diǎn)： a、 填料的粒徑； 填料粒徑小，可以增大填料的比表面積，提高填料在PP料中的 分散性，甚至在粒徑小至一定程度時(shí)，無(wú)機(jī)剛性填料還能起到 增韌的作用；目前有新材料就使用納米級(jí)填料進(jìn)行填充增強(qiáng)， 同時(shí)還能提高材料韌性；目前我司選用的填料目數(shù)為2500目的 填料 b、 填料的表面處理： 由于PP了為非極性材料，因此與填料的包覆性差，所以必須對(duì) 填料進(jìn)行表面處理，而表面處理劑用量少的話，則處理劑不能 完全包覆于填料的表面，使填料與樹(shù)脂不能很好的結(jié)合而失去 改性的效果，而若處理劑用量過(guò)大，則處理劑就會(huì)在填料表面

11、 形成一層雙分子膜，使處理效果變差，因此根據(jù)大量的試驗(yàn)確 定處理劑的用量一般在1.5%左右；,14,.,剛性無(wú)機(jī)填料填充增強(qiáng)重點(diǎn)： c、填料的分散性； 填料分散性越好，則填料所能起到的填充增強(qiáng)作用也越高，而 提高填料的分散性主要方法就是提高擠出過(guò)程中的剪切速率， 對(duì)于同樣的螺桿組合下，則提高螺桿轉(zhuǎn)速就顯得十分重要；,15,.,5）、 工藝條件對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)PP的性能影響： 工藝條件決定了玻璃纖維的長(zhǎng)度、在配方中的分散性以及被樹(shù)脂 熔體浸潤(rùn)的狀態(tài)，其中玻璃纖維的長(zhǎng)度為關(guān)鍵影響因素；較長(zhǎng)的 玻璃纖維有利于提高PP的抗拉強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度等力學(xué) 性能； a、提高工藝溫度，PP樹(shù)脂的流動(dòng)性增強(qiáng)，

12、則有利于提高玻璃纖 維的平均長(zhǎng)度； b、提高螺桿轉(zhuǎn)速，熔體在料筒中的受到的剪切力增大，玻璃纖維 與料筒和螺桿的摩擦力增大，導(dǎo)致大量的玻璃纖維被剪斷，纖 維的平均長(zhǎng)度變?。?c、注塑速度增加，則增大了玻璃纖維的取向，則制件的橫向拉伸 強(qiáng)度下降，縱向拉伸強(qiáng)度提高；,16,.,四、ABS材料的改性工藝技術(shù)： 1、 基本特性： ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成，使這類材料具有良好的 綜合力學(xué)性能； ABS無(wú)毒、略黃、表面光澤好，密度1.021.05，機(jī)械性能良好； ABS耐化學(xué)性較好，水、無(wú)機(jī)鹽、酸、堿對(duì)其幾乎無(wú)影響，但其在冰 乙酸，植物油等的侵蝕下會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂； ABS具有一定的硬度及尺寸

13、穩(wěn)定性，耐熱耐候性差，在紫外線作用下 易變硬脆化； 2、加工條件： 干燥：ABS塑料的吸濕性一般，若原料的包裝、儲(chǔ)存良好，則可不進(jìn)行 干燥處理，否則需要進(jìn)行干燥。一般干燥溫度為8090，料層 厚度為2030mm，干燥時(shí)間為24H； 溫度：ABS材料含有橡膠成分，過(guò)高的加工溫度可能導(dǎo)致橡膠的分解， 故需控制加工溫度；一般的加工溫暖度不能超過(guò)220 ；,17,.,五、PC材料的改性工藝技術(shù)： 1、基本特性： PC是一種性能優(yōu)良的塑料，密度1.2，本色微黃，透明度高； PC是韌而剛的材料，其抗沖擊性優(yōu)秀，成型收縮率小，吸水率低； PC具有良好的耐氣候性，其最大的缺點(diǎn)就是易應(yīng)力開(kāi)裂，耐疲勞強(qiáng)度 差；

14、PC的耐化學(xué)性差，不耐堿、胺、酮、脂、芳香烴等溶劑； 2、加工條件： 干燥：PC雖然吸水性小，但在高溫時(shí)對(duì)水分很敏感，非常容易水解，所 以加工前必須進(jìn)行干燥； 溫度：PC的熔融溫度高，熔體粘度大，流動(dòng)性差，所以加工時(shí)要求有較 高的溫度和適當(dāng)?shù)募羟?。因?yàn)镻C的熔體粘度對(duì)溫度比較敏感，所 以一般可用提高溫度的工藝方法來(lái)增加其熔體流動(dòng)性；PC為無(wú)定 型塑料，玻璃化溫度為150，熔融溫度為215225 ，加工溫 度一般可控制在250310 之間；,18,.,六、常用材料的造粒工藝簡(jiǎn)介： 造粒工序是將高聚物樹(shù)脂與各種添加劑、助劑，經(jīng)過(guò)計(jì)量、棍合、塑 化、切粒制成顆粒狀塑料的生產(chǎn)過(guò)程，塑料顆粒是塑料成型加

15、工業(yè)的 半成品，也是擠出、注塑、中空吹塑、發(fā)泡等成型加工生產(chǎn)的原材料。 樹(shù)脂有粉末狀和粒狀兩種。 對(duì)于各種塑料成型加工方法，用顆粒料加工與粉料直接加工相比，用 造粒的顆粒料的優(yōu)點(diǎn)如下: (1)加料方便，不需要在加料斗安裝強(qiáng)制加料器。 (2)顆粒料相對(duì)密度比粉末料大，塑料制品強(qiáng)度較好。 (3)樹(shù)脂與各種固體粉末料或液體助劑的混合較均勻，塑料制品的物理 性能較均勻。 (4)塑料制品色澤均勻。 (5)顆粒料種含空氣劑揮發(fā)物較少，使塑料制品不易產(chǎn)生氣泡。 (6)顆粒料對(duì)擠出機(jī)和生產(chǎn)環(huán)境無(wú)污染。,19,.,生產(chǎn)工藝： 1、配料前的準(zhǔn)備工作： 高聚物樹(shù)脂在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸過(guò)程中，可能混入機(jī)械雜質(zhì)或其他雜

16、質(zhì)，為防止損壞造粒設(shè)備和降低產(chǎn)品質(zhì)量，樹(shù)脂須考慮過(guò)篩后使用； 對(duì)易吸潮的樹(shù)脂及添加劑，在捏合或擠出之前必須先干燥除水。例如 尼龍樹(shù)脂和ABS樹(shù)脂均易吸水，必須干燥至含水量小于0.1%； 2、配方稱量： 根據(jù)投料量精確稱重，稱量必須準(zhǔn)確無(wú)誤，否則會(huì)使制品質(zhì)量不穩(wěn)定 3、捏合： 捏合可分為加熱捏合與冷卻捏合，用高速捏合機(jī)或普通攪拌機(jī)，高速 捏合機(jī)主要用于填料的表面處理，而普通攪拌則可用于一般配方材料 的混拌； 4、擠出造粒 擠出造粒選用雙螺桿擠出機(jī)。主要控制擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、切刀轉(zhuǎn) 速和粒料冷卻。使粒料不發(fā)生粘粒，顆粒尺寸均勻，塑化較好。切刀 轉(zhuǎn)速調(diào)整到顆粒料長(zhǎng)度34mm。螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)整到粒料不發(fā)

17、生粘連。,20,.,5、造粒過(guò)程工藝溫度及工藝轉(zhuǎn)速： 工藝溫度：以塑料材料的熔點(diǎn)及分解溫度之間的溫度區(qū)間為加工溫度 范圍，結(jié)合考慮到材料的摩擦熱，剪切熱等因素的共同作 用進(jìn)行調(diào)節(jié)，以材料的熔點(diǎn)為界限，加熱區(qū)溫度要高于熔 點(diǎn)1020 ，剪切區(qū)溫度要基本和熔點(diǎn)一致，而建壓擠出 區(qū)則可以考慮等于或低于熔點(diǎn)510 ； 工藝轉(zhuǎn)速：以配方材料、改性方向及造粒的經(jīng)濟(jì)性為主要依據(jù)進(jìn)行工 藝轉(zhuǎn)速的設(shè)定與調(diào)節(jié)；我司大部分材料的造粒工藝轉(zhuǎn)速均 設(shè)置在300rpm附近；,21,.,22,.,23,.,24,.,玻璃纖維含量控制方法： （1）原理： 灼燒法：在造粒產(chǎn)品中，因樹(shù)脂及其他的一些有機(jī)添加劑都能夠被完全燃 燒，

18、而玻纖則不能燃燒，因此將被檢物完全燃燒后，剩余物的重 量與原重的比值就是被檢物的玻纖含量。（特點(diǎn)：不合適用于阻 燃產(chǎn)品的測(cè)定?。?失重法：通過(guò)測(cè)定某一時(shí)間段內(nèi)玻纖被纏繞入螺桿的重量，并測(cè)定該段時(shí) 間內(nèi)的產(chǎn)量數(shù)值，將結(jié)果加以計(jì)算后，就可以得到被檢物的玻纖 含量值。（特點(diǎn)：可以用于所有的產(chǎn)品；因是在生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn) 行，因而快速、準(zhǔn)確且減少了浪費(fèi)量。）,25,.,（2）測(cè)定及計(jì)算的方法： 1灼燒測(cè)定： 選取一鐵制容器，記錄該容器的重量； 在精度為0.1g的電子稱上稱取10g被檢物，放入容器中，置于電爐上進(jìn) 行加熱；待物品冒煙后，用火點(diǎn)燃。使物品開(kāi)始灼燒； 完全燃燒后，待火焰自動(dòng)熄滅后，稱取剩余物和容器的總重； 按下式計(jì)算含量值： 玻纖含量= （容器和剩余物總重容器重）/10 *100% 2. 失重測(cè)定： 在電子稱上