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文檔簡介
1、河南機電高等??茖W校:楊占堯 內容簡介: 本模塊主要講述塑料及其應用;塑料的組成;塑料的分類;塑料成型的工藝特性(包括熱塑性塑料和熱固性塑料的工藝特性);塑料的注塑成型中要注意的一些問題等。 模塊模塊一一 塑料及其性能塑料及其性能 河南機電高等??茖W校:楊占堯 學習目的和要求:學習目的和要求:了解塑料的用途和其特殊優(yōu)點 。 掌握塑料的組成和分類。具備分析塑料產品的工藝性,并在此基礎上找出工藝難點,提出解決問題的方法的能力。 重點:重點: 熱塑性塑料和熱固性塑料的工藝特性。 模塊模塊一一 塑料及其性能塑料及其性能 河南機電高等??茖W校:楊占堯 模塊模塊一一 塑料及其性能塑料及其性能 1.1 塑料
2、及其應用 1.2 塑料的組成 1.3 塑料的分類 1.4 塑料成型的工藝特性 1.5 塑料的注塑成型河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.1 塑料及其應用塑料及其應用 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料,它在一定的溫度和壓力條件下具有流動性,可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸,并在成型固化后保持其既得形狀不發(fā)生變化。河南機電高等專科學校:楊占堯 樹脂分為天然樹脂和合成樹脂兩大類型,塑料大多采用合成樹脂。各種合成樹脂都是人工將低分子化合物單體通過合成方法生產出的高分子化合物,它們的相對分子質量一般都大于1萬,有的甚至可以達到百萬級,所以化學上也常將它們稱為聚合物或高聚物。聚合物雖然是塑料中的主要成
3、分,但是單純的聚合物性能往往不能滿足成型生產中的工藝要求和成型后的使用要求,欲要克服這一缺陷,必須在聚合物中添加一定數量的助劑,并通過這些助劑來改善聚合物的性能。例如,添加增塑劑可以改善聚合物的流動性能和成型性能等等。因此,可以認為塑料是一種由聚合物和某些助劑結合而成的高分子化合物。河南機電高等??茖W校:楊占堯 作為日常用品,塑料的用途已經廣為人知,但由于它們的一些特殊優(yōu)點,塑料在工業(yè)中的應用也已經非常普遍,主要有以下幾個方面: 1 密度小、質量輕密度小、質量輕 塑料的密度約為0.92.3gcm3,但大多數都在1.01.4gcm3左右,其中聚4-甲基丁烯-1的密度最小,大約0.83gcm3,只
4、相當于鋼材密度的0.11和鋁材的0.5左右,如果采用發(fā)泡工藝生產泡沫塑料,則塑料的密度將會更小,其數值可以小到0.010.5gcm3。河南機電高等專科學校:楊占堯2 2 比強度高比強度高 按單位質量計算的強度稱為比強度,由于塑料的密度小,所以其比強度比較高,若按比強度大小來評價材料的使用性能,則一些特殊的塑料品種將會名列前茅。例如,一般鋼材的拉伸比強度約160MPa,而用玻璃纖維增強的塑料拉伸比強度可高達170400MPa。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 3 3 絕緣性能好、介電損耗低絕緣性能好、介電損耗低 金屬導電是其原子結構中自由電子和離子作用的結果,而塑料原子內部一般都沒有自由電子和離子
5、,所以大多數塑料都具有良好的絕緣性能以及很低的介電損耗。因此,塑料是現代電工行業(yè)和電器行業(yè)不可缺少的原材料,許多電器用的插頭、插座、開關、手柄等等,都是用塑料制成的。河南機電高等??茖W校:楊占堯 4 4 化學穩(wěn)定性高化學穩(wěn)定性高 生產實踐和科學試驗已經表明,絕大多數塑料的化學穩(wěn)定性都很高,它們對酸、堿和許多化學藥物都具有良好的耐腐蝕能力,其中聚四氟乙烯塑料的化學穩(wěn)定性最高,它的抗腐蝕能力比黃金還要好,可以承受“王水”(鏹酸)的腐蝕,所以稱為“塑料王”。 由于塑料的化學穩(wěn)定性高,所以它們在化學工業(yè)中應用很廣泛,可以用來制作各種管道、密封件和換熱器等。河南機電高等??茖W校:楊占堯 5 5 減摩、耐
6、磨性能好減摩、耐磨性能好 如果用塑料制作機械零件,并在摩擦磨損的工作條件下應用,那么大多數塑料都具有良好的減摩和耐磨性能,它們可以在水、油或帶有腐蝕性的液體中工作,也可以在半干摩擦或者完全干摩擦的條件下工作,這是一般金屬零件無法與其相比的。因此,現代工業(yè)中已有許多齒輪、軸承和密封圈等機械零件開始采用塑料制造,特別是對塑料配方進行特殊設計后,還可以使用塑料制造自潤滑軸承。 河南機電高等專科學校:楊占堯 6 6 減振、隔音性能好減振、隔音性能好 塑料的減振和隔音性能來自于聚合物大分子的柔韌性和彈性。一般來講,塑料的柔韌性要比金屬大得多,所以當其遭到頻繁的機械沖擊和振動時,內部將產生粘性內耗,這種內
7、耗可以把塑料從外部吸收進來的機械能量轉換成內部熱能,從而也就起到了吸振和減振的作用。塑料是現代工業(yè)中減振隔音性能極好的材料,不僅可以用于高速運轉機械,而且還可以用作汽車中的一些結構零部件(如保險杠和內裝飾板等),據報導,國外一些轎車已經開始采用碳纖維增強塑料制造板簧。河南機電高等??茖W校:楊占堯 除了上述幾點之外,許多塑料還都具有透光和絕熱性能,或可以與金屬一樣進行電鍍、著色和焊接,從而使得塑料制品能夠具有豐富的色彩和各種各樣的結構形式。另外,許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射以及耐瞬時燒蝕等特殊性能。河南機電高等??茖W校:楊占堯 塑料雖然具有以上諸多優(yōu)點和廣泛用途,但它們還有一些比較嚴
8、重的缺陷至今未能克服(如不耐熱、容易在陽光、大氣、壓力和某些介質作用下老化等等)。這些缺陷的存在,嚴重地影響了塑料應用范圍進一步擴大,使得塑料制品在許多領域還不能從根本上取代金屬制品。 從精度方面講,塑料制品的使用范圍也受到一定限制。換句話說就是,如果采用成型加工的方法生產塑料制品,要達到某一精度所遇到的加工難度要比金屬制品成形時來得大。因此,在目前的塑料成型加工行業(yè)中,塑料制品的精度(即公差等級)有其自己單獨的標準,一般都不套用金屬制品的精度。河南機電高等專科學校:楊占堯1.2 塑料的組成塑料的組成 塑料是以聚合物為主體,添加各種助劑的多組分材料。根據不同的功能,塑料所用的助劑可分為:增塑劑
9、、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、增強劑、交聯劑、著色劑、發(fā)泡劑等等。 河南機電高等??茖W校:楊占堯1 1 聚合物聚合物 聚合物是塑料配方中的主要成分,它在塑料制品中為均勻的連續(xù)相,其作用在于將各種助劑粘合成一個整體,使制品能獲得預定的使用性能。在成型物料中,聚合物應能與所添加的各種助劑共同作用,使物料具有較好的成型性能。 聚合物的品種類別很多,而且就某一種聚合物而言,它們的各種特性也會因為合成方法不同而有差異。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 2 2 增塑劑增塑劑 為了改善聚合物熔體在注塑成型過程中的流動性,常常需要在聚合物中添加一些能與聚合物相溶并且不易揮發(fā)的有機化合物,這些化合物統稱為增塑劑。增塑
10、劑加入聚合物后,其分子可插入到大分子鏈之間,并因此而削弱聚合物大分子之間的作用力, 從而導致聚合物的粘流溫度和玻璃化溫度下降,粘度也隨之減小,故流動性可以提高。增塑劑加入聚合物后,還能提高塑料的伸長率、抗沖擊性能以及耐寒性能,但其硬度、強度和彈性模量卻有所下降。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 向聚合物中添加增塑劑經常需要在保證相溶性好和不易揮發(fā)的兩項基本要求前提下,再去考慮如何滿足其它要求。在滿足制品性能的前提下,為了降低生產成本,解決某些增塑劑供不應求的現象,以及為了彌補某些增塑劑的缺陷等問題,常??梢詫⒛撤N聚合物所用的多種增塑劑分為主增塑劑、次增塑劑和增量劑。主增塑劑應與聚合物之間具有足夠
11、的相溶性,甚至在一定范圍內可完全相溶,且能單獨加入聚合物,配比可達1:1。次增塑劑與聚合物的親合力可以差一些,一般不能單獨使用,只能與主增塑劑共用,配比最多為1:3。使用次增塑劑的主要目的是為了代替部分主增塑劑。增量劑一般不溶于聚合物,更不能單獨使用,只能混入主增塑劑中使用,目的是為了減少主、次增塑劑用量,降低生產成本。河南機電高等??茖W校:楊占堯 3 3 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑 為了防止或抑制不正常的降解和交聯,需要在聚合物中添加一些能夠穩(wěn)定其化學性質的物質,這些物質稱為穩(wěn)定劑。根據發(fā)揮作用的不同可分為熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和光穩(wěn)定劑。生產中,穩(wěn)定劑的添加量一般大于2%,也有少數情況下高達5%。 (1)熱
12、穩(wěn)定劑 (2)抗氧化劑 (3)光穩(wěn)定劑 河南機電高等??茖W校:楊占堯 4 4 潤滑劑潤滑劑 為了改善塑料在注塑成型過程中的流動性能,并減少或避免塑料熔體對設備及模具的粘附和摩檫,常常需要在聚合物中添加一些必要的物質,這些物質統稱為潤滑劑。它還能使塑料表面保持光潔。河南機電高等??茖W校:楊占堯 5 填充劑填充劑 填充劑又稱填料,通常對聚合物呈惰性。在聚合物中添加填充劑的主要目的是為了改善塑料的成型性能、減小塑料中的聚合物用量以及提高塑料的某些性能。 6 增強劑增強劑 增強劑是填充劑中的一個類型,多用于熱固性塑料,可以提高塑料制品的物理性能和力學強度。河南機電高等??茖W校:楊占堯 7 交聯劑交聯劑
13、 亦稱硬化劑,添加在聚合物中能促使聚合物進行交聯反應或加快交聯反應速度,一般多用在熱固性塑料中??梢源偈怪破芳铀儆不?8 著色劑著色劑 添加在聚合物中可使塑料著色的物質統稱為著色劑。它們可以分為無機顏料、有機顏料和染料三種類型。著色劑用量一般為0.01%0.02%,一味提高用量并不能加重色澤和鮮艷程度。河南機電高等??茖W校:楊占堯 9 9 發(fā)泡劑發(fā)泡劑 添加在聚合物中,可使塑料形成蜂窩狀泡孔結構的物質叫做發(fā)泡劑。它主要用來增大塑料制品的體積和減輕重量,同時也可提高防振性能。發(fā)泡機理可分為物理發(fā)泡和化學發(fā)泡兩種類型。物理發(fā)泡通過液體發(fā)泡劑蒸發(fā)膨脹實現,化學發(fā)泡通過發(fā)泡劑受熱分解產生氣體實現。
14、河南機電高等專科學校:楊占堯 10 10 其他助劑其他助劑 (1)阻燃劑:添加在聚合物中可以阻止或延緩 塑料燃燒的物質。(2)驅避劑:添加在聚合物中防止老鼠、昆 蟲、細菌和霉菌危害的物質。(3)防靜電劑:添加在聚合物中能防止塑料遭 靜電危害的物質。(4)偶聯劑:添加在聚合物中能提高聚合物和 增強劑、填充劑界面間結合力的物質。(5)開口劑:添加在聚合物中防止塑料薄膜層 之間粘連的物質。 河南機電高等專科學校:楊占堯 1.3 塑料的分類塑料的分類 塑料有兩個特點:第一個特點是在一定溫度下具有可塑性;第二個特點是它的全部或主要成分都是高分子的合成樹脂,合成樹脂約占塑料總重量的40100。塑料的基本性
15、能主要取決于樹脂的本性,因此,塑料的組成可分為簡單組分和復雜組分兩類。簡單組分的塑料,基本上是由合成樹脂組成,其中僅加入少量輔助材料,這一類塑料主要有聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等;也有的塑料除樹脂外不加任何添加劑,如聚四氟乙烯(PTTE)。復雜組分的塑料,則由多種組分所組成,除樹脂外,還加入填充劑、增塑劑、著色劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、促進劑等,這一類塑料主要有聚氯乙烯(PVC)、酚醛塑料(PF)等。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 塑料是一個龐大的家族,分支多,分類方法也很多。最常用的分類方法是根據合成樹脂在受熱后所表現的性能不同來劃分,一般分為熱塑性塑料和熱固性
16、塑料兩大類。線型或支鏈型大分子鏈比較容易活動,受熱時分子間可以互相移動,具有較好的塑性,固化成型后如再加熱又可變軟,如此可反復進行多次,這種特性的樹脂或塑料叫熱塑性樹脂或熱塑性塑料。而網狀結構的合成樹脂,加熱初期具有一定的可塑性,軟化后可制成各種形狀的制品,但是過一段時間,隨著網狀交聯的逐漸形成,便會固化而失去塑性,冷卻后再加熱也不會再軟化,再受高熱即被分解破壞,這種特性的樹脂或塑料叫做熱固性樹脂或稱熱固性塑料。 河南機電高等專科學校:楊占堯 常見的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、有機玻璃(聚甲基丙烯酸酯)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)(尼龍)、聚碳酸酯(P
17、C)、苯乙烯丙烯腈(SAN)等。這類塑料的優(yōu)點是成型工藝簡單,具有相當高的物理和機械性能,并能反復回爐,但缺點是耐熱性和剛性較差。 常見的熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂(EP)、氨基樹脂、醋酸樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯、聚氨基甲酸酯(PUR)等。這類塑料的成型工藝比較麻煩,不利于連續(xù)生產和提高生產率,而且不能反復利用。但一般具有較高的耐熱性和受壓不易變形的特點。河南機電高等??茖W校:楊占堯 另外,若按塑料的用途分類,又可分為通用塑料和工程塑料兩大類。 通用塑料,般指產量大、用途廣、價格低廉的一類塑料,它包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛、氨基等六大品種。工程塑料,一般指機械強度高
18、,可代替金屬而用作工程材料的塑料,如制作機械零件、電子儀器儀表、設備結構件等。這類塑料包括聚苯醚(PP0)、ABS、尼龍、聚甲醛、聚砜(PSF)、聚對二甲苯、聚酰亞胺(PI)等。 通用塑料和工程塑料的劃分范圍并不很嚴格,如ABS是一種主要的工程塑料,但由于其產量大,所以也可劃入通用塑料;聚丙烯是典型的通用塑料,而增強的聚丙烯因其有工程塑料的某些特性,故可劃入工程塑料的范圍。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 工程塑料又可分為“通用工程塑料”和“特種工程塑料”。一般把產量大的工程塑料稱為“通用工程塑料”,如尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、聚苯并噻唑(PBT)及其改性產品等,通常所說的工程塑料一般
19、指這一部分。把生產數量少、價格昂貴、性能優(yōu)異,可做結構材料或特殊用途的塑料稱為“特種工程塑料”,如聚砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚芳酯、熱塑性氟塑料、芳香族聚酰胺、聚苯酯、聚四氟乙烯以及交聯型聚氨基雙馬來酰亞胺、聚三嗪(BT樹脂)、交聯型聚酰亞胺酰亞胺、耐熱環(huán)氧等。河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.4 塑料成型的工藝特性塑料成型的工藝特性 塑料的成型工藝特性是塑料在成型加工過程中表現出來的特有性質,模具設計者必須對塑料的成型工藝特性有充分的了解。下面就熱塑性塑料與熱固性塑料的工藝特性分別進行討論。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.4.1 熱塑性塑料的工藝特性熱塑性塑料的工藝特性 1 1
20、收縮率收縮率%100%100bbcSbbaSjs河南機電高等專科學校:楊占堯 影響塑件成型收縮的因素主要有:影響塑件成型收縮的因素主要有: (1) 塑料品種 (2) 塑件結構 (3) 模具結構 (4) 成型工藝條件 由于影響塑料收縮率變化的因素很多,而且相當復雜,所以收縮率是在一定范圍內變化的。在模具設計時應根據以上因素綜合考慮選取塑料的收縮率。常用各種熱塑性塑料的收縮率可參見有關文獻。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 2 2 流動性流動性 塑料在一定的溫度、壓力作用下充填模具型腔的能力,稱為塑料的流動性。塑料的流動性差,就不容易充滿型腔,易產生缺料或熔接痕等缺陷,因此需要較大的成型壓力才能成型
21、。相反,塑料的流動性好,可以用較小的成型壓力充滿型腔。但流動性太好,會在成型時產生嚴重的溢邊。 流動性的大小與塑料的分子結構有關。對于熱塑性塑料,常用熔融指數和螺旋線長度來表示其流動性。熔融指數采用如圖1-1所示的標準裝置來測定。螺旋線長度實驗法如圖1-2所示 河南機電高等??茖W校:楊占堯 返回河南機電高等??茖W校:楊占堯 返回河南機電高等專科學校:楊占堯 影響流動性的主要因素有:影響流動性的主要因素有: (l) 溫度 (2) 壓力 (3) 模具結構 在常用的熱塑性塑料中,流動性好的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍和醋酸纖維素等,流動性中等的有改性聚苯乙烯、ABS、AS、有機玻璃、聚甲醇和氯化
22、聚醚等,流動性差的有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜和氟塑料等。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 3 3 相容性相容性 相容性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料,在熔融狀態(tài)不產生相分離現象的能力。如果兩種塑料不相容,則混熔后塑件會出現分層、脫皮等表面缺陷。不同塑料的相容性與其分子結構有一定關系,分子結構相似者較易相容,如高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間的混熔等,分于結構不同時較難相容,如聚乙烯和聚苯乙烯之間的混熔。 塑料的相容性又稱為共混性。通過塑料的這一性質,可得到類似共聚物的綜合性能,這是改進塑料性能的重要途徑之一,如聚碳酸酯和ABS塑料相溶,就能改善聚碳酸酯的工藝性。 河南機電高等專
23、科學校:楊占堯 4 4 吸濕性吸濕性 吸濕性是指塑料對水分的親疏程度。按吸濕或粘附水分能力的大小,可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。前一類具有吸濕或粘附水分傾向,如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚楓等;而后一類的吸濕或粘附水分極小,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。 很顯然,吸濕性塑料在注塑成型過程中比較容易發(fā)生水降解,成型后塑件上出現氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此,在成型前必須進行干燥處理,必要時還應在注塑機料斗內設置紅外線加熱裝置,以免干燥后的塑料進入機筒前在料斗中再次吸濕或粘水。河南機電高等??茖W校:楊占堯 5 5 熱敏性熱敏性 熱敏性是指塑料的化學性質對熱量作用的敏感程
24、度,熱敏性很強的塑料稱為熱敏性塑料。熱敏性塑料在成型過程中很容易在不太高的溫度下發(fā)生熱分解、熱降解,從而影響塑件的性能、色澤和表面質量等。另外,塑料熔體發(fā)生熱分解或熱降解時,會釋放出一些揮發(fā)性氣體,這些氣體對人體、模具和注塑機都有刺激、腐蝕作用或毒性。為防止熱敏性塑料在成型過程中出現熱分解、熱降解現象,應采取相應的措施。常用熱塑性塑料物理常數及成型溫度如表1-1所示。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.4.2 熱固性塑料的工藝特性熱固性塑料的工藝特性 1 收縮率 同熱塑性塑料一樣,熱固性塑料經成型冷卻后也會發(fā)生收縮,其收縮率的計算方法與熱塑性塑料相同。產生收縮的原因主要有: (1)熱收縮 (2
25、)結構變化引起的收縮 (3)彈性恢復 (4)塑性變形 河南機電高等專科學校:楊占堯 影響熱固性塑料收縮率的因素與熱塑性塑料相同,即有原材料、模具結構或成型方法以及成型工藝條件等方面的影響。塑料中樹脂和填料的種類及含量,也將直接影響收縮率的大小。當所用樹脂在固化反應中放出的低分子揮發(fā)物較多時,收縮率較大;放出的低分子揮發(fā)物較少時,收縮率較小。在同類塑料中,填料含量較多或填料中無機填料增多時,收縮率較小。 凡有利于提高成型壓力、增大塑料充模流動性和使塑件密實的模具結構,均能減少塑件的收縮率,如用壓縮或壓注成型的塑件就比注塑成型的塑件收縮率小。凡能使塑件密實、在成型前使低分子揮發(fā)物溢出的工藝因素,都
26、能使塑件收縮率減少,如成型前對酚醛塑料的預熱、加壓等。河南機電高等專科學校:楊占堯 2 2 流動性流動性 熱固性塑料的流動性通常以拉西格流動值來表示。圖1-3所示是拉西格流動性測定模。將一定質量的欲測塑料預壓成圓錠,將圓錠放入壓模中,在一定的溫度和壓力下,測定它從模孔中擠出的長度(毛糙部分不計在內),此即為拉西格流動值,以mm表示。數值大,則表明流動性好。河南機電高等??茖W校:楊占堯 返回河南機電高等??茖W校:楊占堯 每一品種的塑料的流動性可分為三個不同的等級。第一級的拉西格流動值為 100130mm,適用于壓制無嵌件的、形狀簡單的一般厚度塑件。第二級的拉西格流動值為 131150mm,用于壓
27、制中等復雜程度的塑件。第三級的拉西格流動值為151180mm,可用于壓制結構復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。注塑成型時,一般要求熱固性塑料的拉西格流動值大于200mm。河南機電高等??茖W校:楊占堯 影響流動性的因素主要有塑料品種、模具結構和成型條件等。當然,不同品種的塑料或同一品種不同組分及含量的塑料,其流動性不同。模具成型表面光滑,型腔形狀簡單,采用不溢式壓縮模等有利于改善流動性;采用壓錠及預熱和提高成型壓力,在低于塑料硬化溫度的條件下提高成型溫度等都能提高塑料的流動性。河南機電高等??茖W校:楊占堯 3 3 比容和壓縮率比容和壓縮率 比容是指單位質量的松散塑料所占的體積,單
28、位為 cm3g;壓縮率是指塑料的體積與塑件的體積之比,其值恒大于1。比容和壓縮率都表示粉狀或短纖維狀塑料的松散性,它們都可用來確定模具加料室的大小。此外,比容和壓縮率較大時,塑料內充氣增多,排氣困難,成型周期變長,生產率降低;比容和壓縮率較小時,壓錠和壓縮、壓注容易,而且壓錠重量也較準確。但是,比容太小,則影響塑料的松散性,以容積法裝料時造成塑件重量不準確。河南機電高等??茖W校:楊占堯 4 4 硬化速度硬化速度 硬化是指塑料成型時完成交聯反應的過程。硬化速度通常以塑料試樣硬化每1mm厚度所需的秒數來表示,此值越小,硬化速度越快。硬化速度與塑料品種、塑件形狀、壁厚、成型溫度及是否預熱、預壓等有密
29、切關系。此外,硬化速度還應適合成型方法的要求。例如壓注或注塑成型時,應要求在塑化、填充時化學反應慢,硬化慢,以保持長時間的流動狀態(tài),但當充滿型腔后,在高溫、高壓下應快速硬化。硬化速度慢的塑料,會使成型周期變長,生產率降低;硬化速度快的塑料,則不能成型復雜的塑件。河南機電高等??茖W校:楊占堯 5 5 水分及揮發(fā)物含量水分及揮發(fā)物含量 塑料中的水分及揮發(fā)物,一方面來自塑料自身,另一方面則來自壓縮或壓注過程中化學反應的副產物。河南機電高等??茖W校:楊占堯 塑料中水分及揮發(fā)物的含量,對塑件的物理、力學和介電性能都有很大的影響。塑料中水分及揮發(fā)物含量大時,塑件易產生氣泡、內應力和塑性變形,使機械強度降低
30、。當逸出時,揮發(fā)物氣體又象一把利劍一樣割裂塑件,使塑件產生龜裂,降低機械強度和介電性能。此外,水分及揮發(fā)物含量過多時,會促使流動性過大,容易逸料,成型周期增長,收縮率增大,使塑件容易發(fā)生翹曲、波紋及光澤不好等現象。但是,塑料中水分及揮發(fā)物的含量不足,也會導致流動性不良,成型困難,同時也不利于壓錠。水分及揮發(fā)物在成型時變成的氣體,必須排出模外,因為有些氣體對模具有腐蝕作用,對人體也有刺激作用。為此,在模具設計時應對這種特征有所了解,并采取相應的措施。河南機電高等專科學校:楊占堯 水 分 及 揮 發(fā) 物 的 測 定 , 是 采 用150.2g的試驗用料,在烘箱中于103105干燥30min后,測其
31、實驗前后質量差。設水分及揮發(fā)物的含量為,則:%10015MX河南機電高等專科學校:楊占堯 1.5 塑料的注塑成型塑料的注塑成型 塑料的成型方法有注塑、擠壓、吹塑、發(fā)泡膨脹、壓縮、壓延、熱成型等,其中應用最廣泛的是壓延、擠壓和注塑成型三種。 注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重,注塑模塑制品約占塑料制品總量的2030,世界上注塑模具產量約占塑料成型模具總產量的50。河南機電高等??茖W校:楊占堯 注塑成型的簡單過程為:將粒狀或粉狀塑料經注塑機的料斗加到加熱的料筒內,塑料受熱熔融,在注塑機的螺桿或活塞的壓力推動下,經噴嘴進入模具型腔,塑料充滿型腔,經冷卻硬化定型,脫模后而得到具有一定形狀的塑件。 注
32、塑成型法的優(yōu)點主要是可以制造各種結構復雜、尺寸精密或者帶有金屬嵌件的成型制件;對各種塑料的成型適應性強;成型周期短,可多腔成型,生產效率高,易于實現自動化或半自動化連續(xù)生產等。注塑成型是用于熱塑性塑料成型的一種重要方法。近年來也成功地用于某些熱固性塑料的成型。河南機電高等??茖W校:楊占堯 用于注塑成型的通用塑料,主要是聚苯乙烯類包括接枝聚合型聚苯乙烯、耐沖擊聚苯乙烯和苯乙烯丁二烯)、聚乙烯、聚丙烯、ABS四種。這四種塑料目前約占全部注塑成型塑料的80以上,其中前三種約占70。 前三種通用塑料由于不需要預先干燥,成型時的流動性都較好,所以采用任何一種成型機床都可成型。ABS塑料屬于高強度塑料,在
33、注塑成型前需要預先干燥,而且成型時的流動性也稍差。 上述四種通用塑料的性質如表1-2所示。其成型條件如表1-3所示。 注塑成型工程塑料的成型條件如表1-4示,其性質如表1-5所示。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 工程塑料在成型工藝及成型過程中,有些塑料有定的特殊要求,現分別說明如下: 1.5.1 成型前對原料的預處理成型前對原料的預處理 有些塑料因大分子含有親水基團,容易吸濕,如果不經干燥就注塑成型,往往會在制品表面出現銀絲、斑紋和氣泡等缺陷。另外,有些塑料本身并不吸濕,而添加劑是吸濕性物質,這樣的塑料,也需要進行預干燥。 各種塑料的干燥方法,應根據塑料性能和具體條件進行選擇(注塑成型塑料的吸
34、水率如表1-6所示)。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.5.1 成型前對原料的預處理成型前對原料的預處理 有些塑料因大分子含有親水基團,容易吸濕,如果不經干燥就注塑成型,往往會在制品表面出現銀絲、斑紋和氣泡等缺陷。另外,有些塑料本身并不吸濕,而添加劑是吸濕性物質,這樣的塑料,也需要進行預干燥。 各種塑料的干燥方法,應根據塑料性能和具體條件進行選擇(注塑成型塑料的吸水率如表1-6所示)。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 對于單純是吸濕的塑料,如SAN、PMMA、ABS、PVC等可用熱風干燥器或者料斗干燥器在7585時進行干燥;對于吸水率高的聚酰胺(尼龍)要采用真空烘箱干燥;聚碳酸酯吸水率雖然較小
35、,但只要有少許水分就會造成水解,水解后分子量下降,使成型制件變得很脆,因此應在溫度120時干燥10小時以上。為了防止聚碳酸酯在料斗內吸濕,需要采用料斗干燥器或紅外線加熱器進一步防止吸潮。河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.5.2 料筒的清洗料筒的清洗 當注塑成型因故中止,或者需要改變產品、更換原料時,都需要對料筒進行消清洗。 有些熱敏性物料,當注塑中止時,由于長時間停留在成型溫度或者過熱,則很容易造成分解。如聚氯乙烯、聚甲醛、乙烯醋酸乙烯共聚物都是熱敏性物料。特別是硬質聚氯乙烯的成型溫度與分解溫度很接近,超過了熱持續(xù)時間會造成脫氯分解,生成的氯化氫又作為觸媒,促使聚氯乙烯進一步加速分解。因此,即
36、使采用不易發(fā)生過熱的變量螺桿注塑機,當成型中斷時,也必須清洗料筒。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 聚甲醛的熱分解雖然不像聚氯乙烯那樣劇烈,但是,當在成型溫度下停留時間過長時,也會分解出具有強烈刺激性氣味的甲醛,還會使產品出現黑色斑痕。曾經發(fā)生過由于聚甲醛分解而從噴嘴飛濺出來的現象,所以不能采用逆止環(huán)與瓣膜式噴嘴并用的方式成型。 乙烯醋酸乙烯共聚物的熱分解雖然沒有上述二者那樣強烈,但是熱分解生成的醋酸會使注塑機和模具發(fā)生銹蝕。因此在成型中斷時,最好用聚乙烯清洗料筒。成型中斷間歇時需要清洗料筒的塑料還有聚碳酸酯和尼龍,除了防止過熱之外,還需注意清洗和凈化螺桿與料筒。清洗注塑聚碳酸酯的螺桿應在末涼之
37、前進行,否則硬料粘在螺桿上就難以清除了。尼龍在高溫時粘度低,但是冷卻后呈薄膜狀粘在螺桿和料筒上,清洗就比較困難。 河南機電高等??茖W校:楊占堯 1.5.3 模具的溫度控制模具的溫度控制 模具溫度對制件的性能和表面質量有很大的影響,不同的塑料有不同的模溫要求。 非結晶性塑料熔體充填模后,由于不發(fā)生相變,模溫主要決定于熔料的粘度,對于熔料粘度較低的,采用低模溫注塑,可以縮短冷卻時間,提高生產效率。但是對于熔料粘度較高的應該采用高模溫注塑成型,例如聚碳酸酯、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)等,由于流動性差,所以需要模具升溫到80130。一般說來,為使制件光澤好,熔接痕跡淺,沒有波紋,采用高模溫成型較好。因此,提高
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