第三章塑料材料與加工工藝

1、 本章主要內(nèi)容n第一節(jié)第一節(jié) 常用工程塑料及其性質(zhì)常用工程塑料及其性質(zhì)n第二節(jié)第二節(jié) 工程塑料的成型技術(shù)與工藝工程塑料的成型技術(shù)與工藝n第三節(jié)第三節(jié) 表面處理與裝飾技術(shù)表面處理與裝飾技術(shù)塑料制品的簡(jiǎn)單生產(chǎn)流程塑料制品的簡(jiǎn)單生產(chǎn)流程塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)組成塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)組成n1 合成樹(shù)脂（高聚物）合成樹(shù)脂（高聚物）n是由低分子化合物通過(guò)縮聚或加聚反應(yīng)合成的由低分子化合物通過(guò)縮聚或加聚反應(yīng)合成的高分子化合物高分子化合物,如酚醛樹(shù)脂、聚乙烯等,是塑料的主要組成,也起粘接劑作用。合成樹(shù)脂在塑料中的含量約占40%100%，對(duì)塑料的性能起決定性作用。塑料的組成塑料的組成n2添加劑添加劑 為改善性能而加入的其

2、他組分,主要有以下幾種：n填料在塑料中主要起增強(qiáng)作用。有時(shí)也可改善或提高塑料的某些特殊性能,以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。填料的用量可達(dá)20%50%, 是塑料改性最重要的組成。n例如：n加入石墨、石棉纖維或玻璃纖維等,可以改善塑料的機(jī)械性能；n加人石棉粉可提高塑料的耐熱性；n加入云母粉可提高塑料的電絕緣性；n加入二硫化鉬等可提高塑料的自潤(rùn)滑性；n加入鋁粉可提高塑料對(duì)光的反射能力等。塑料的組成塑料的組成n2添加劑添加劑n它的作用在于通過(guò)交聯(lián)使樹(shù)脂具有體型網(wǎng)狀它的作用在于通過(guò)交聯(lián)使樹(shù)脂具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu),成為較堅(jiān)硬和穩(wěn)定的塑料制品。成為較堅(jiān)硬和穩(wěn)定的塑料制品。n例如：例如：n在酚醛樹(shù)脂中加入六亞甲基四胺；在

3、酚醛樹(shù)脂中加入六亞甲基四胺；n在環(huán)氧樹(shù)脂中加入乙二氨、順丁烯二酸酐等。在環(huán)氧樹(shù)脂中加入乙二氨、順丁烯二酸酐等。塑料的組成塑料的組成n2添加劑添加劑n(3) 增塑劑增塑劑n用以提高樹(shù)脂可塑性和柔性的添加劑。常用的為用以提高樹(shù)脂可塑性和柔性的添加劑。常用的為液態(tài)或低熔點(diǎn)的固體有機(jī)化合物。液態(tài)或低熔點(diǎn)的固體有機(jī)化合物。n例如：聚氯乙烯樹(shù)脂中加入鄰苯二甲酸二丁酯例如：聚氯乙烯樹(shù)脂中加入鄰苯二甲酸二丁酯,可變?yōu)橄鹉z一樣的軟塑料?？勺?yōu)橄鹉z一樣的軟塑料。塑料的組成塑料的組成n2添加劑添加劑n(4)穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑n為了防止受熱、光等的作用使塑料過(guò)早老化為了防止受熱、光等的作用使塑料過(guò)早老化,加加入少量能起穩(wěn)定

4、化作用的物質(zhì)。入少量能起穩(wěn)定化作用的物質(zhì)。n例如：例如：n能抗氧的物質(zhì)有酚類和胺類等有機(jī)物能抗氧的物質(zhì)有酚類和胺類等有機(jī)物;n炭黑則可作紫外線吸收劑。炭黑則可作紫外線吸收劑。n其他一些添加劑其他一些添加劑,如如。塑料的組成塑料的組成塑料的特性塑料的特性。雖然塑料制品的性能,根據(jù)其種類、成型條件及使用環(huán)境等變化較大,但與其它材料相比較,塑料具有良好的綜合特性。1 多數(shù)塑料制品有透明性,并富有光澤,能著鮮艷色彩。2 質(zhì)輕,耐振動(dòng)與沖擊,比強(qiáng)度高（按單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度）n塑料比金屬輕,一般塑料比重在0.92.3之間(各種泡沫塑料的比重在0.010.5之間)；n強(qiáng)度較高，有些增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度接近甚至超

5、過(guò)鋼材。例如合金鋼材，其單位質(zhì)量的拉伸強(qiáng)度為160兆帕，而用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料可達(dá)到170 400兆帕。n大多數(shù)塑料具有優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤(rùn)滑特性。如工程塑料制造的耐摩擦零件；在耐磨塑料中加入某些固體潤(rùn)滑劑和填料時(shí)，可降低其摩擦系數(shù)或進(jìn)一步提高其耐磨性能。 n減震消音，具有柔韌性和彈性塑料的特性塑料的特性n3 塑料電絕緣性、熱物理性能好。n幾乎所有塑料都具有優(yōu)異的電絕緣性能，如極小的介電損耗和優(yōu)良的耐電弧特性，可與陶瓷媲美n導(dǎo)熱率極小,只有金屬的1/6001/200,泡沫塑料的導(dǎo)熱率與靜態(tài)空氣相當(dāng),因此被廣泛用作絕熱保溫材料或建筑節(jié)能、冷藏等絕熱裝置材料。塑料的特性塑料的特性n4 優(yōu)良的化學(xué)

6、穩(wěn)定性能n一般塑料對(duì)酸堿等化學(xué)藥品均有良好的耐腐蝕能力n特別的如，聚四氟乙烯的耐化學(xué)腐蝕性能比黃金還要好，甚至能耐王水等強(qiáng)腐蝕性電解質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王。塑料的特性塑料的特性n5 塑料、加工方便,能大批量生產(chǎn)n容易進(jìn)行切削、焊接、表面處理等二次加工,精加工成本低,用塑料制品代替金屬制品,可以節(jié)約大量金屬材料。塑料的特性塑料的特性n塑料與金屬及其它工業(yè)材料相比較有如塑料與金屬及其它工業(yè)材料相比較有如下缺點(diǎn)：下缺點(diǎn)：n1 塑料不耐高溫,低溫容易發(fā)脆n多數(shù)塑料雖不易燃燒,但在300以上發(fā)生變形,燃燒時(shí)放出有毒氣體。由于耐熱性較差,使塑料的用途受到限制塑料的缺點(diǎn)塑料的缺點(diǎn)n2 塑料制品易變形n溫度變

7、化時(shí)尺寸穩(wěn)定性較差,成型收縮較大,即使在常溫負(fù)荷下也容易變形。n3 塑料有“老化”現(xiàn)象n塑料在長(zhǎng)時(shí)間使用或貯藏過(guò)程中,質(zhì)量會(huì)逐漸下降。這是由于受周圍環(huán)境如氧氣、光、熱、輻射、它是塑料制品性能的一個(gè)嚴(yán)重缺陷。塑料的缺點(diǎn)塑料的缺點(diǎn)塑料的分類塑料的分類n塑料的分類體系比較復(fù)雜，各種分類方法也有所交叉，按常規(guī)分類主要有以下三種：n一是按使用特性分類按使用特性分類；n二是按理化特性分類按理化特性分類；n三是按加工方法分類按加工方法分類。 n通常分通用塑料、工程塑料和特種塑料三種。 n1）通用塑料 一般是指、的塑料如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等塑料的分類塑料的分類1、按使用特性分類n2) 工程塑料 一般指能承受

8、一定外力作用，具有良好的機(jī)械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 分為以下兩大類。：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等交聯(lián)型：聚氨基雙馬來(lái)酰胺、聚三嗪、交聯(lián)聚酰亞胺、耐熱環(huán)氧樹(shù)指等。非交聯(lián)型：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮（PEEK）等 n具有較高物理機(jī)械性能，應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域塑料的分類塑料的分類1、按使用特性分類n 3) 特種塑料 一般是指具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。n如氟塑料和有機(jī)硅具有突出的耐高溫、自潤(rùn)滑等特殊功用n增強(qiáng)塑料和泡沫塑料具有高強(qiáng)度

9、、高緩沖性等特殊性能 塑料的分類塑料的分類1、按使用特性分類n4) 增強(qiáng)塑料粒狀（如鈣塑增強(qiáng)塑料）纖維狀（如玻璃纖維或玻璃布增強(qiáng)塑料）片狀（如云母增強(qiáng)塑料）布基增強(qiáng)塑料（如碎布增強(qiáng)或石棉增強(qiáng)塑料）無(wú)機(jī)礦物填充塑料（如石英或云母填充塑料）纖維增強(qiáng)塑料（如碳纖維增強(qiáng)塑料） 塑料的分類塑料的分類1、按使用特性分類n5) 泡沫塑料n可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)泡沫塑料三種。n硬質(zhì)泡沫塑料沒(méi)有柔韌性，壓縮硬度很大，只有達(dá)到一定應(yīng)力值才產(chǎn)生變形，應(yīng)力解除后不能恢復(fù)原狀；n軟質(zhì)泡沫塑料富有柔韌性，壓縮硬度很小，很容易變形，應(yīng)力解除后能恢復(fù)原狀，殘余變形較??；n半硬質(zhì)泡沫塑料的柔韌性和其他性能介于硬質(zhì)他軟質(zhì)泡沫塑

10、料之間塑料的分類塑料的分類1、按使用特性分類n1) 熱固性塑料 指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。又分兩種： n甲醛交聯(lián)型：包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲甲醛三聚氰胺甲醛）n其他交聯(lián)型：包括不飽和聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹(shù)脂等n 2) 熱塑料性塑料n指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等n又分烴類、含極性基因的乙烯基類、工程類、纖維素類等多種類型塑料的分類塑料的分類2、按按理化特性分類 多為物性和加工性能與一般熱固性塑料相類似的塑料； 指浸有樹(shù)脂的纖維織物，經(jīng)疊合、熱壓而結(jié)合成為整體的材料； 多為物性和加工性能

11、與一般熱塑性塑料相類似的塑料； 是指能在無(wú)壓或稍加壓力的情況下，傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹(shù)脂混合料，如MC尼龍等； 是用液態(tài)原材料，加壓注入膜腔內(nèi)，使其反應(yīng)固化成一定形狀制品的塑料，如聚氨酯等塑料的分類塑料的分類3、按加工方法分類按密度分低密度、中密度、高密度按聚合壓力分高壓聚乙烯、中壓聚乙烯、低壓聚乙烯按分子量大小分低分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯塑料的分類塑料的分類4、其他分類方法常用塑料及其應(yīng)用常用塑料及其應(yīng)用n熱塑性塑料熱塑性塑料n五大品種：五大品種：PE、PVC、PS、PP、ABSn氟塑料氟塑料n高分子復(fù)合材料：玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑料高分子復(fù)合材料：玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑

12、料 1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）n由乙烯聚合而成，分子式：（由乙烯聚合而成，分子式：（CH2CH2）nn其原料充足，產(chǎn)量一直是世界塑料產(chǎn)量的首位，其原料充足，產(chǎn)量一直是世界塑料產(chǎn)量的首位，在我國(guó)具第二位，僅次于在我國(guó)具第二位，僅次于PVC塑料，屬易加工塑料，屬易加工塑料塑料n分類：n第一類：PE-HD n對(duì)于密度為0.91-0.925g/cm3，為第一類型PE-HD；n對(duì)于密度為 0.926-0.94g/cm3，為第二類型PE-HD；n對(duì)于密度為0.94-0.965g/cm3，為第三類型PE-HD。n第二類：PE-LDn特點(diǎn)：在所有塑料中密度較低 nPE-HD是高結(jié)晶材料，高結(jié)晶度導(dǎo)致了

13、它的高密度、抗張力強(qiáng)度、高扭曲溫度，粘性以及化學(xué)穩(wěn)定性nPE-HD比PE-LD抗?jié)B透性強(qiáng)、但抗沖擊強(qiáng)度較低PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制nPE-LD是半結(jié)晶材料，成型后收縮率較高，在1.5%到4%之間。n分子量越高，PH-LD的流動(dòng)特性越差，但是有更好的抗沖擊強(qiáng)度。1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）n性能：n由于其在密度、結(jié)晶度、分子量方面的差異其性能差異是較大的。n一般，低密度聚乙烯的機(jī)械性能較高密度聚乙烯稍差，制品較高密度聚乙烯軟。n無(wú)毒。n電絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕性能、耐低溫性能和流動(dòng)性能優(yōu)良。n柔順性、熱塑性、彈性、透氣性好；透水性差。1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）n性

14、狀：白色或淺白色臘狀半透明固體。薄膜狀聚乙烯幾乎透明。n常用方面： n薄膜 線型低密度聚乙烯地膜覆蓋用薄膜（應(yīng)用最多）、農(nóng)用大棚薄膜、包裝用薄膜、果品保鮮用薄膜、防化膜、其他吹塑超薄薄膜等1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）n常用方面：n管材 線性低密度聚乙烯軟管用于電線、電纜絕緣護(hù)管、套；管可用于煤氣管、自來(lái)水上下水管、農(nóng)用暗管、60以下耐蝕性輸液管道等。n塑料容器 高密度聚乙烯可制作中空容器如周轉(zhuǎn)箱、瓦楞箱、桶、瓶、大型儲(chǔ)槽等n機(jī)械零件 超高分子量聚乙烯具有良好的耐磨性，用于各種機(jī)械零部件做不粘、耐磨、低噪音的潤(rùn)滑部件，如密封圈、軸承、低載的齒輪、人體關(guān)節(jié)等。用火焰法或靜電法噴覆于金屬表面，

15、已提高耐磨性及耐腐蝕性，如家電外殼。1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）n常用方面：n日用品 皂合（常用著色劑：熒光黃、透明紅、熒光綠）塑料袋、藥品瓶、油桶、餐具、玩具、花、日用雜品等。 n其他 n 板材（即出版材、片材）n人造革n單絲n泡沫塑料及其制品1聚乙烯（聚乙烯（PE塑料）塑料）2聚丙烯（聚丙烯（PP）n屬易加工塑料。n分子式： n特點(diǎn)：n由于分子鏈上掛有側(cè)基CH3,不利于分子排列的規(guī)整度和柔性，使剛性增大。n相對(duì)密度在塑料里最小，僅為0.900.91/cm3。時(shí)塑料中最輕的塑料。n性狀：n制品表面低透明度、低光澤度，透明好于聚乙烯，易著色。2聚丙烯（聚丙烯（PP）n性能：n機(jī)械性能(強(qiáng)

16、度、硬度、和彈性等)均高于聚乙烯。n拉伸強(qiáng)度為3240兆帕n彎曲強(qiáng)度為4055兆帕n抗彎折能力強(qiáng)，抗沖擊強(qiáng)度高nPP的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好，不存在環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。n通常采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。n耐高溫（100以下可長(zhǎng)期工作），低溫性能稍差n優(yōu)良的電絕緣性和耐腐蝕性能在常溫下耐酸、堿腐蝕n沖擊韌性差，抗老化差，透氣性比PE大2聚丙烯（聚丙烯（PP）n常用方面：n工農(nóng)業(yè) n 噴灌管、化工管道、板材、電纜包覆和護(hù)套、打包帶、包裝袋、瓦楞板等n 機(jī)械零件 n法蘭、齒輪、手把、接頭、汽車水、油箱殼體、電視機(jī)

17、殼體等n日用品 n 水杯、食具、玩具、飲料、藥品容器、包裝薄膜如玻璃紙透明。n紡織品 n丙綸纖維、無(wú)紡布等。n另外 n 聚丙烯改性后，大大擴(kuò)展了其用途，可做成仿木材。發(fā)泡制品可作包裝材料使用。2聚丙烯（聚丙烯（PP）聚丙烯板提供了多種顏色和印刷工藝,從而使這種材料在外形上為日常用品的生產(chǎn)提供了許多無(wú)盡的可能性.可用于家具,包裝,照明設(shè)備,文具,墊。3聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)n 由乙炔氣體和氯化氫合成氯乙烯，再聚合而成,是熱塑性塑料。n分子式： n特點(diǎn)：n聚氯乙烯的分子鏈中存在極性氯原子,增大了分子間的作用力,阻礙了單鏈內(nèi)旋,減小了分子鏈間距離,所以剛度、強(qiáng)度和硬度均比聚乙烯高。質(zhì)硬、耐老化性

18、好。n優(yōu)點(diǎn)：具有輕質(zhì)、防水、防潮隔熱、保溫、防潮、阻燃、施工簡(jiǎn)便等。規(guī)格、色彩、圖案繁多，極富裝飾性，可應(yīng)用于居室內(nèi)墻和吊頂?shù)难b飾，是塑料類材料中應(yīng)用最為廣泛的裝飾材料之一。n缺點(diǎn)：怕火，不耐高溫，在較熱的環(huán)境中工作容易變形。3聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)n硬質(zhì)聚氯乙烯（薄璃球樹(shù)脂）n加人少量增塑劑、穩(wěn)定劑和填料獲得，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的耐蝕性（酸、堿）。拉伸強(qiáng)度為4050兆帕。n軟質(zhì)聚氯乙烯（棉花球樹(shù)脂） n增塑劑加入量達(dá)30%40%時(shí),制得軟質(zhì)聚氯乙烯,其延伸率高,制品柔軟,具有良好的耐蝕性和電絕緣性。拉伸強(qiáng)度在1020兆帕。3聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)n性狀：n白色粉末，密度1.4。

19、n常用方面：n工農(nóng)業(yè) n農(nóng)用薄膜（透氣、透紫外線）、雨布耐酸、堿管、絕緣層、電線管、醫(yī)藥衛(wèi)生器具n國(guó)防 n 結(jié)構(gòu)零件n建材 n墻板、天花板、目前大量用于飾條、室內(nèi)門窗、塑鋼門窗等。3聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)聚乙烯薄膜 無(wú)毒，可盛放食物，強(qiáng)度差些，不能受80以上高溫，有一定透氣性，不宜長(zhǎng)期盛裝茶葉、香料等聚氯乙烯薄膜 毒性，不宜與食品直接接觸。常用于做雨衣、鞋底、床罩、窗簾、桌布、手提包等（1）觸摸法 手摸起來(lái)有潤(rùn)滑感，蠟感，是聚乙烯膜袋，而聚氯乙烯薄膜摸起來(lái)有些發(fā)粘（2）抖動(dòng)法 用手抖動(dòng)，聲音發(fā)脆，質(zhì)輕易漂浮是聚乙烯薄膜袋；聲音低沉為聚氯乙烯薄膜袋（3）燃燒法 易燃，火焰呈黃色，燃燒時(shí)有石蠟

20、狀油滴落，并有蠟燭燃燒時(shí)的氣體，是聚乙烯薄膜袋。不易燃燒，離火即滅，火焰呈綠色，為聚氯乙烯薄膜袋（4）浸水法 將塑料袋浸入水中，用手按壓入水后，能浮出水面的為聚乙烯，沉入水底的為聚氯乙烯（聚乙烯的密度小于水，聚氯乙烯的密度大于水；常溫時(shí)分別約為0.92g/cm3和1.4g/cm3）4聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）n 聚苯乙烯由苯乙烯單體聚合而成n分子結(jié)構(gòu)式：n由于側(cè)基上有苯環(huán),分子間移動(dòng)的阻力增大,結(jié)晶度降低,因而具有較大的剛度，是熱塑性塑料。 n特點(diǎn)：n 無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)嗅，具有光澤的透明固體。n相對(duì)密度為1.041.09。n剛度和表面硬度較大，尺寸穩(wěn)定性好，著色容易。4聚苯乙烯（聚苯乙烯（

21、PS）n性能：n電絕緣性好,是很好的高頻絕緣材料。n耐輻射性好。n幾乎不吸水，具有優(yōu)良的耐蝕性（酸、堿）但溶于芳香烴、氯代烴、酮類和酯類。n缺點(diǎn)是抗沖擊性差,易脆裂、耐熱性不高,不耐熱水，耐油性有限。4聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）n應(yīng)用方面：應(yīng)用方面：n用于制作透明或色澤鮮艷的各類制品，如文具、燈具、燈飾、室內(nèi)外裝飾、化妝品裝飾、果盤(pán)n電子工業(yè)、儀表設(shè)備外殼、車燈罩、光學(xué)零件（三棱鏡、透鏡）n另外用懸浮法制成不同密度的泡沫塑料可做隔音包裝、隔音、防震、救生材料等。4聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）5. ABS塑料塑料n是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物樹(shù)脂，具有上三種組分的特點(diǎn)n屬熱塑性塑料n黑色顏料的ABS制品的耐候性好，在室外暴露兩年經(jīng)太陽(yáng)和大氣侵蝕，其外觀和性能都基本不變n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n改變?nèi)N組分的配比，可是塑酯的性能和特點(diǎn)發(fā)生很大的變化。以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要。n丙烯腈使聚合物耐油、耐熱、耐化學(xué)腐蝕；n丁二烯使聚合物具有卓越的柔性、韌性的橡膠的特點(diǎn)；n苯乙烯使聚合物具有良好的剛性和熔融的加工流動(dòng)性；5. ABS塑料塑料n性能：性能：n AB