塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)導(dǎo)ppt課件(完整版)

1、第1章 塑料概述1.1高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1.3塑料的組成與分類1.4塑料的工藝性能1.5常用塑料1.1 高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性1.1.1樹(shù)脂簡(jiǎn)介 樹(shù)脂分為天然樹(shù)脂和合成樹(shù)脂。 天然樹(shù)脂是天然的固體或半固體無(wú)定型不溶于水的物質(zhì)，常為植物滲出物，如松脂。 合成樹(shù)脂是由一種或幾種簡(jiǎn)單化合物通過(guò)聚合反應(yīng)而生成的一種高分子化合物，也叫聚合物，這些簡(jiǎn)單的化合物也叫單體。塑料的主要成分是樹(shù)脂，而樹(shù)脂又是一種聚合物，所以分析塑料的分子結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是分析聚合物的分子結(jié)構(gòu)。1.1.2高分子與低分子的區(qū)別 高分子聚合物具有巨大的相對(duì)分子質(zhì)量。下一頁(yè)返回1.1 高聚物的分子

2、結(jié)構(gòu)與特性 一般的低分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量?jī)H為幾十至幾百，如一個(gè)水分子相對(duì)分子質(zhì)量為18，而一個(gè)高分子聚合物的分子相對(duì)分子質(zhì)量可達(dá)到幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)。原子之間具有很大的作用力，分子之間的長(zhǎng)鏈會(huì)蜷曲纏繞。這些纏繞在一起的分子既可互相吸引又可互相排斥，使塑料產(chǎn)生了彈性。高分子聚合物在受熱時(shí)不像一般低分子物質(zhì)那樣有明顯的熔點(diǎn)，從長(zhǎng)鏈的一端加熱到另一端需要時(shí)間，即需要經(jīng)歷一段軟化的過(guò)程，因此塑料便具有可塑性。 高分子聚合物沒(méi)有精確、固定的相對(duì)分子質(zhì)量。同一種高分子聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量的大小并不一樣，只能采用平均相對(duì)分子質(zhì)量來(lái)描述。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1 高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性1.1.3高聚物的分

3、子結(jié)構(gòu)與特性1.聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)示意圖 如果聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的線狀(或者團(tuán)狀)，聚合物是由一根根分子鏈組成的，則稱為線型聚合物，如圖1-1(a)所示。如果在大分子的鏈之間還有一些短鏈把它們連接起來(lái)，成為立體結(jié)構(gòu)，則稱為體型聚合物，如圖1-1(b)所示。此外，還有一些聚合物的大分子主鏈上帶有一些或長(zhǎng)或短的小支鏈，整個(gè)分子鏈呈枝狀，如圖1-1(c)所示，稱為帶有支鏈的線型聚合物。2.聚合物的性質(zhì) 聚合物的分子結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)也不同。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1 高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性 線性聚合物的物理特性為具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌扇芙?，?dāng)溫度升高時(shí)，則軟化至熔化狀態(tài)而流動(dòng)，可以反復(fù)成型，這

4、樣的聚合物具有熱塑性。 體型聚合物的物理特性是脆性大、彈性較高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一經(jīng)硬化成型(化學(xué)交聯(lián)反應(yīng))后，就成為不溶不熔的固體，即便在更高的溫度下(甚至被燒焦碳化)也不會(huì)軟化，因此，又稱這種材料具有熱固性。1.1.4結(jié)晶型與非結(jié)晶型高聚物的結(jié)構(gòu)及性能 聚合物由于分子特別大且分子間引力也較大，容易聚集為液態(tài)或固體，而不形成氣態(tài)。固體聚合物的結(jié)構(gòu)按照分子排列的幾何特征，可分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型(或無(wú)定形)兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1 高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性1.結(jié)晶型聚合物 結(jié)晶型聚合物由“晶區(qū)”(分子處于有規(guī)則緊密排列的區(qū)域)和“非晶區(qū)”(分子處于無(wú)序狀態(tài)的區(qū)域)所組成，如圖

5、1-2所示。晶區(qū)所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為結(jié)晶度，例如低壓聚乙烯在室溫時(shí)的結(jié)晶度為85 009000。通常聚合物的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主鏈上帶有的側(cè)基體積小、對(duì)稱性高，分子間作用力大，則有利于結(jié)晶;反之，則對(duì)結(jié)晶不利或不能形成結(jié)晶區(qū)。結(jié)晶只發(fā)生在線性聚合物和含交聯(lián)不多的體型聚合物中。 結(jié)晶對(duì)聚合物的性能有較大影響。由于結(jié)晶造成了分子緊密聚集狀態(tài)，增強(qiáng)了分子間的作用力，所以使聚合物的強(qiáng)度、硬度、剛度、熔點(diǎn)、耐熱性和耐化學(xué)性等性能有所提高，但與鏈運(yùn)動(dòng)有關(guān)的性能如彈性、伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度等則有所降低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1 高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性2.非結(jié)晶型聚合物 對(duì)于非結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)，過(guò)去一直認(rèn)為其分子排列是雜

6、亂無(wú)章的、相互穿插交纏的。但在電子顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)無(wú)定形聚合物的質(zhì)點(diǎn)排列不是完全無(wú)序的，而是大距離范圍內(nèi)無(wú)序，小距離范圍內(nèi)有序，即“遠(yuǎn)程無(wú)序，進(jìn)程有序”。體型聚合物由于分子鏈間存在大量交聯(lián)，分子鏈難以作有序排列，所以絕大部分是無(wú)定形聚合物。上一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1.2.1塑料的熱力學(xué)性能 塑料的物理、力學(xué)性能與溫度密切相關(guān)，溫度變化時(shí)，塑料的受力行為發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，表現(xiàn)出分階段的力學(xué)性能特點(diǎn)。塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài)和力學(xué)性能對(duì)塑料的成型加工有著非常重要的意義。1.塑料的熱力學(xué)性能 (1)熱塑性塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài) 熱塑性塑料在受熱時(shí)常存在的物理

7、狀態(tài)為:玻璃態(tài)(結(jié)晶聚合物亦稱結(jié)晶態(tài))、高彈態(tài)和茹流態(tài)，圖1-3所示為線型無(wú)定形聚合物和線型結(jié)晶型聚合物受恒定壓力時(shí)變形程度與溫度關(guān)系的曲線，也稱熱力學(xué)曲線。 下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1)玻璃態(tài) 塑料處于溫度Tg以下的狀態(tài)，為堅(jiān)硬的固體，是大多數(shù)塑件的使用狀態(tài)。Tg稱為玻璃化溫度，是多數(shù)塑料使用溫度的上限。Tb是聚合物的脆化溫度，是塑料使用的下限溫度。 2)高彈態(tài) 當(dāng)塑料受熱溫度超過(guò)TF時(shí)，由于聚合物的鏈段運(yùn)動(dòng)，塑料進(jìn)入高彈態(tài)。處于這一狀態(tài)的塑料類似橡膠狀態(tài)的彈性體，仍具有可逆的形變性質(zhì)。 從圖中曲線1可以看到，線型無(wú)定形聚合物有明顯的高彈態(tài)，而從曲線2可看到，線型

8、結(jié)晶聚合物無(wú)明顯的高彈態(tài)，這是因?yàn)橥耆Y(jié)晶的聚合物無(wú)高彈態(tài)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 或者說(shuō)在高彈態(tài)溫度下也不會(huì)有明顯的彈性變形，但結(jié)晶型聚合物一般不可能完全結(jié)晶，都含有非結(jié)晶的部分，所以它們?cè)诟邚棏B(tài)溫度階段仍能產(chǎn)生一定程度的變形，只不過(guò)比較小而已。 3)黍占流態(tài) 當(dāng)塑料受熱溫度超過(guò)T時(shí)，由于分子鏈的整體運(yùn)動(dòng)，塑料開(kāi)始有明顯的流動(dòng)，塑料開(kāi)始進(jìn)入茹流態(tài)變成茹流液體，通常也稱之為熔體。塑料在這種狀態(tài)下的變形不具可逆性質(zhì)，一經(jīng)成型和冷卻后，其形狀永遠(yuǎn)保持下來(lái)。 (2)熱固性塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài) 熱固性塑料在受熱時(shí)，由于伴隨著化學(xué)反應(yīng)，它的物理狀態(tài)變化與熱塑性塑料明

9、顯不同。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 開(kāi)始加熱時(shí)，由于樹(shù)脂是線結(jié)構(gòu)，和熱塑性塑料相似，加熱到一定溫度后，樹(shù)脂分子鏈運(yùn)動(dòng)使之很快由固態(tài)變成茹流態(tài)，這使它具有成型的性能。 但這種流動(dòng)狀態(tài)存在的時(shí)間很短，很快由于化學(xué)反應(yīng)的作用，分子結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀，分子運(yùn)動(dòng)停止了，塑料硬化變成堅(jiān)硬的固體。再加熱后仍不能恢復(fù)，化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，分子結(jié)構(gòu)變成體型，塑料還是堅(jiān)硬的固體。當(dāng)溫度升到一定值時(shí)，塑料開(kāi)始分解。1.2.2塑料的加工工藝性能 塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài)決定了塑料的成型加工性能。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 當(dāng)溫度高于Tf時(shí)，塑料由固體狀的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)

10、變?yōu)橐后w狀的茹流態(tài)即熔體。從Tf開(kāi)始，分子熱運(yùn)動(dòng)大大激化，材料的彈性模量降低到最低值，這時(shí)塑料熔體形變特點(diǎn)是，在不太大的外力作用下就能引起宏觀流動(dòng)，此時(shí)形變中主要是不可逆的茹性形變，冷卻聚合物就能將形變永久保持下來(lái)。因此，這一溫度范圍常用來(lái)進(jìn)行注射、擠出、吹塑和貼合等加工。 過(guò)高的溫度將使塑料的茹度大大降低，不適當(dāng)?shù)卦龃罅鲃?dòng)性容易引起諸如注射成型中的溢料、擠出塑件的形狀扭曲、收縮和紡絲過(guò)程中纖維的毛細(xì)斷裂等現(xiàn)象。溫度高到分解溫度附近還會(huì)引起聚合物分解，以致降低產(chǎn)品物理力學(xué)性能或引起外觀不良等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1.2.3高聚物的結(jié)晶1.結(jié)晶的概念 聚合物

11、兩大類型:結(jié)晶聚合物和非結(jié)晶聚合物。非晶聚合物又叫無(wú)定形聚合物。 結(jié)晶和非結(jié)晶聚合物的主要區(qū)別:聚合物高溫熔體向低溫固態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中分子鏈的構(gòu)型(結(jié)構(gòu)形態(tài))能否得到穩(wěn)定規(guī)整的排列，可以則為結(jié)晶形，反之為非結(jié)晶形。 可以結(jié)晶的有:分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)稱性高的聚合物，如聚乙烯、聚偏二氯乙烯和聚四氟乙烯等。一些分子鏈節(jié)雖然較大，但分子之間作用力也很大的聚合物，如聚酞胺、聚甲醛等。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 難結(jié)晶的:分子鏈上有很大側(cè)基的聚合物，如聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酸和聚甲基丙烯酸甲醋等。分子鏈剛性大的聚合物，如聚礬、聚碳酸醋和聚苯醚等。 結(jié)晶聚合物與非結(jié)晶聚合物的物理

12、力學(xué)性能的差異:結(jié)晶聚合物一般都具有耐熱性、非透明性和較高的強(qiáng)度，而非結(jié)晶聚合物剛好與此相反。另外，兩者注射成型性能都有很大差異。2.結(jié)晶對(duì)聚合物性能的影響 (1)密度 結(jié)晶意味著分子鏈已經(jīng)排列成規(guī)整而緊密的構(gòu)型，分子間作用力強(qiáng)，密度隨結(jié)晶度的增大而提高。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 (2)拉伸強(qiáng)度 由于結(jié)晶以后聚合物大分子之間作用力增強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度也隨著提高。 (3)沖擊韌度 結(jié)晶態(tài)聚合物因其分子鏈規(guī)整排列，沖擊韌度均比非晶態(tài)時(shí)降低。 (4)彈性模量 結(jié)晶態(tài)聚合物的彈性模量也比非晶態(tài)時(shí)的小。 (5)熱性能 結(jié)晶有助于提高聚合物的軟化溫度和熱變形溫度。 (6)脆性

13、 結(jié)晶會(huì)使聚合物在注射模內(nèi)的冷卻時(shí)間縮短，使成型后的制品具有一定的脆性。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化(7)翹曲 結(jié)晶后聚合物因分子鏈規(guī)整排列發(fā)生體積收縮，結(jié)晶度越高，體積收縮越大。結(jié)晶態(tài)制件比非晶態(tài)制件更易因收縮不均發(fā)生翹曲，這是由聚合物在模內(nèi)結(jié)晶不均勻造成的。 (8)表面粗糙度和透明度 結(jié)晶后的分子鏈規(guī)整排列會(huì)增加聚合物組織結(jié)構(gòu)的致密性，制件表面粗糙度將因此而降低，但由于球晶會(huì)引起光波散射，透明度將會(huì)減小或喪失。聚合物的透明性來(lái)自分子鏈的無(wú)定形排列。1.2.4塑料成型過(guò)程中的取向行為 取向就是在應(yīng)力作用下，聚合物分子鏈傾向于沿應(yīng)力方向作平行排列的現(xiàn)象。塑料成型

14、中，取向分為以下兩種情況。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1.注射、壓注成型塑件中固體填料的流動(dòng)取向 聚合物中的固體填料也會(huì)在注射、壓注成型過(guò)程中取向，而且取向方向與程度取決于澆口的形狀和位置。填料排列的方向主要順著流動(dòng)的方向，碰到阻力(如模壁等)后，它的流動(dòng)就改成與阻力成垂直的方向，并按此定型。含有纖維填料熔體的流動(dòng)取向結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。2.注射、壓注成型塑件中聚合物分子的流動(dòng)取向 聚合物在注射和壓注成型過(guò)程中，總是存在熔體的流動(dòng)。有流動(dòng)就會(huì)有分子的取向。由于塑件的結(jié)構(gòu)形態(tài)、尺寸和熔體在模具型腔內(nèi)流動(dòng)的情況不同，取向結(jié)構(gòu)可分為單軸取向和多軸取向(或稱平面取向)，如

15、圖1-5所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 單軸取向時(shí)，取向結(jié)構(gòu)單元均沿著一個(gè)流動(dòng)方向有序排列;而多軸取向時(shí)，結(jié)構(gòu)單元可沿兩個(gè)或兩個(gè)以上流動(dòng)方向有序排列。 分子取向會(huì)導(dǎo)致塑件力學(xué)性能的各向異性，順著分子定向方向(也稱直向)上的機(jī)械強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率總是大于與其垂直方向(也稱橫向)上的。 各向異性有時(shí)是塑件所需要的，如制造取向薄膜與單絲等，這樣能使塑件沿拉伸方向的抗拉強(qiáng)度與光澤度等有所增強(qiáng)。但對(duì)某些塑件(如厚度較大的塑件)，又要力圖消除這種各向異性。因?yàn)槿∠虿灰恢?，塑件各部分的取向程度不同，塑件在某些方向的機(jī)械強(qiáng)度得到提高，而另一方向的強(qiáng)度較低，這樣會(huì)產(chǎn)生翹曲，使用時(shí)會(huì)斷

16、裂。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 每一種成型條件對(duì)分子取向的影響都不是單純?cè)黾踊驕p小。在注射、壓注成形中，影響其取向的因素有以下幾個(gè)方面。 隨著模塑溫度、塑件厚度(即型腔的厚度)、充模溫度的增加，分子定向程度會(huì)逐漸減弱。 增加澆口長(zhǎng)度、壓力和充模時(shí)間，分子定向程度也隨之增加。 分子定向程度(包括填料在流動(dòng)中的定向)與澆口開(kāi)設(shè)的位置和形狀有很大關(guān)系。為減小分子定向程度，澆口最好設(shè)在型腔深度較大的部位。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1.2.5高聚物的降解1.降解的機(jī)理 聚合物在高溫、應(yīng)力、氧氣和水分等外部條件作用下發(fā)生的化學(xué)分解反應(yīng)，能導(dǎo)致

17、聚合物分子鏈斷裂、相對(duì)分子質(zhì)量下降等一系列結(jié)構(gòu)變化，并因此使聚合物發(fā)生彈性消失、強(qiáng)度降低、茹度變化、熔體發(fā)生紊流、制品表面粗糙以及使用壽命減短等問(wèn)題。 聚合物中如果存在某些雜質(zhì)(如聚合過(guò)程中加入的弓發(fā)劑、催化劑以及酸和堿等)，或者在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中吸收水分，混入種化學(xué)和機(jī)械雜質(zhì)時(shí)，它們都會(huì)對(duì)降解產(chǎn)生催化作用。2.降解的種類 (1)熱降解 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 注射成型過(guò)程中，由于聚合物在高溫下受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的降解反應(yīng)叫做熱降解。 熱降解溫度:稍高于熱分解溫度，因?yàn)闊岱纸鈩倓傞_(kāi)始時(shí)，只是聚合物中一些不穩(wěn)定分子鏈遭到破壞，分子鏈并不馬上隨之?dāng)嗔选?熱穩(wěn)定性溫度:

18、從注射成型生產(chǎn)的可靠性出發(fā)，生產(chǎn)中常將熱分解溫度作為熱穩(wěn)定性溫度，聚合物加熱時(shí)的溫度上限不能超過(guò)熱分解溫度。 (2)氧化降解 聚合物與空氣中的氧氣接觸后，某些化學(xué)鏈較弱的部位常產(chǎn)生極不穩(wěn)定的過(guò)氧化結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)很容易分解產(chǎn)生游離基，導(dǎo)致聚合物發(fā)生解聚反應(yīng)，這種因氧化而發(fā)生的降解叫做氧化降解。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 沒(méi)有熱量和紫外線輻射作用，聚合物的氧化降解反應(yīng)過(guò)程極為緩慢。注射成型在高溫下實(shí)現(xiàn)，如溫度控制不當(dāng)時(shí)，成型過(guò)程中的氧化降解將會(huì)在熱作用下迅速加劇，生產(chǎn)中常常把這種高溫下的快速氧化降解叫做熱氧化降解。 聚合物的熱降解與熱氧化降解基本上一樣，熱降解的意義

19、更廣泛。 (3)水降解 如果聚合物的分子結(jié)構(gòu)中含有容易被水解的碳雜鏈基團(tuán)或氧化基團(tuán)，這些基團(tuán)很容易在注射溫度和壓力下被聚合物中的水分分解，生產(chǎn)中將這種現(xiàn)象叫做水降解。 如上述的各種基團(tuán)位于聚合物的主鏈上，則水降解之后的聚合物平均相對(duì)分子質(zhì)量降低，制件力學(xué)性能變差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 如這些基團(tuán)位于支鏈上，則水降解只會(huì)改變聚合物的部分化學(xué)組成，對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量和制品性能影響不大。 避免水降解的措施:注射成型前或在料斗中對(duì)成型物料采取必要的干燥措施，這對(duì)吸濕性很大的聚醋 ,聚醚和聚酞胺等原材料尤為重要。 (4)應(yīng)力降解 在注射成型(或其他一些成型)過(guò)程中，聚合

20、物的分子鏈在一定的應(yīng)力條件下也會(huì)發(fā)生斷裂，并因此引起相對(duì)分子質(zhì)量降低，通常把這種現(xiàn)象叫做應(yīng)力降解。 應(yīng)力降解發(fā)生時(shí)，常伴有熱量釋放，如不能將這些熱量及時(shí)擴(kuò)散出去，有可能同時(shí)發(fā)生熱降解。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化3.避免降解的措施 嚴(yán)格控制原材料的技術(shù)指標(biāo)，避免因原材料不純對(duì)降解發(fā)生催化作用。 生產(chǎn)前，應(yīng)對(duì)成型物料進(jìn)行預(yù)熱干燥處理，嚴(yán)格控制含水量不超過(guò)工藝要求和制品性能要求的數(shù)值。 制訂合理的成型工藝及參數(shù)，保證聚合物在不易降解的條件下成型。為了盡可能避免降解的有害作用，對(duì)熱穩(wěn)定性較差、成型溫度接近分解溫度的聚合物可繪制成型溫度范圍圖(圖1-3)，以便確定正確、合

21、理的工藝條件。 成型設(shè)備和模具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，與聚合物接觸的部位不應(yīng)有死角或縫隙，流道長(zhǎng)度要適中，加熱和冷卻系統(tǒng)應(yīng)有靈敏度較高的顯示裝置，以保證良好的溫度控制和冷卻效率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 對(duì)熱、氧穩(wěn)定性較差的聚合物，可考慮在配方中加入穩(wěn)定劑和抗氧劑等，提高聚合物的抗降解能力。1.2.6聚合物的交聯(lián)1.交聯(lián)的概念 聚合物由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程稱為交聯(lián)。交聯(lián)反應(yīng)是聚合物分子鏈中帶有的反應(yīng)基團(tuán)(如輕甲基等)或反應(yīng)活點(diǎn)(不飽和鍵)與交聯(lián)劑作用的結(jié)果。2.交聯(lián)的優(yōu)點(diǎn) 經(jīng)過(guò)交聯(lián)后，聚合物的強(qiáng)度、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性均能比原來(lái)有所提高。

22、上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化 交聯(lián)反應(yīng)主要應(yīng)用在熱固性聚合物的成型固化過(guò)程中;對(duì)于熱塑性聚合物，由于交聯(lián)對(duì)流動(dòng)和成型不利，且影響制品性能，應(yīng)盡量避免。3.關(guān)于硬化、熟化的一些解釋 交聯(lián)即硬化或熟化。“硬化得好”或“硬化得完全”，并不意味著交聯(lián)反應(yīng)完全，是指成型固化過(guò)程中的交聯(lián)反應(yīng)發(fā)展到了一種最為適宜的程度，制件能獲得最佳的物理和力學(xué)性能。常因各種原因，聚合物很難完全交聯(lián)，但硬化程度卻可完成超過(guò)10000。生產(chǎn)中將硬化程度超過(guò)100%稱為過(guò)熟，反之為欠熟。注意，對(duì)不同的熱固性塑料，即使采用同一類型或同一品級(jí)的聚合物，如果添用的各種助劑不同，它們發(fā)生完全硬化時(shí)的交聯(lián)反

23、應(yīng)程度也有一定差異。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化4.硬化程度、硬化時(shí)間及制件性能的關(guān)系 硬化時(shí)間短時(shí)，制件易欠熟(硬化不足)，內(nèi)部將帶有較多的可溶性低分子物質(zhì)，且分子間的結(jié)合也不強(qiáng)，導(dǎo)致制件的強(qiáng)度、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性指標(biāo)下降，熱膨脹、后收縮、殘余應(yīng)力、蠕變量等數(shù)值增大，制件表面缺少光澤，形狀發(fā)生翹曲，甚至產(chǎn)生裂紋。(制件出現(xiàn)裂紋的原因，一方面可以從工藝條件或模具方面考慮，另一方面也可能是聚合物與各種助劑的配比不當(dāng)引起的) 若將硬化時(shí)可延長(zhǎng)，制件將會(huì)過(guò)熟(硬化程度過(guò)大)。過(guò)熟的制件性能也不好。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2塑料的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化5.檢

24、查硬化程度的常用的方法(物理方法) 有脫模后硬度檢測(cè)法、沸水試驗(yàn)法、萃取法、密度法、導(dǎo)電度檢測(cè)法等。條件允許的情況下，也可采用超聲波和紅外線輻射法，其中以超聲波方法為最好。上一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類1.3.1塑料的組成 塑料是以合成樹(shù)脂為主要成分，再加入改善其性能的各種各樣的添加劑(也稱助劑)制成的。在塑料中，樹(shù)脂起決定性的作用，但也不能忽略添加劑的作用。1.樹(shù)脂 樹(shù)脂是塑料中最重要的成分，它決定了塑料的類型和基本性能(如熱性能、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等)。在塑料中，它聯(lián)系或膠茹著其他成分，并使塑料具有可塑性和流動(dòng)性，從而具有成型性能。 樹(shù)脂包括天然樹(shù)脂和合成樹(shù)脂。在塑料生產(chǎn)中，

25、一般都采用合成樹(shù)脂。下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類2.填充劑 填充劑又稱填料，是塑料中的重要的但并非每種塑料必不可少的成分。填充劑與塑料中的其他成分機(jī)械混合，它們之間不起化學(xué)作用，但與樹(shù)脂牢固膠茹在一起。 填充劑在塑料中的作用有兩個(gè):一是減少樹(shù)脂用量，降低塑料成本;二是改善塑料某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。在許多情況下，填充劑所起的作用是很大的，例如聚乙烯、聚氯乙烯等樹(shù)脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本。用玻璃纖維作為塑料的填充劑，能使塑料的力學(xué)性能大幅度提高，而用石棉作填充劑則可以提高塑料的耐熱性。有的填充劑還可以使塑料具有樹(shù)脂所沒(méi)有的性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等。 上一

26、頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 常用的填充劑有木粉、紙漿、云母、石棉、玻璃纖維等。3.增塑劑 有些樹(shù)脂(如硝酸纖維、醋酸纖維、聚氯乙烯等)的可塑性很小，柔軟性也很差，為了降低樹(shù)脂的熔融茹度和熔融溫度，改善其成型加工性能，改進(jìn)塑件的柔韌性、彈性以及其他各種必要的性能，通常加入能與樹(shù)脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物，這類物質(zhì)稱為增塑劑。 在樹(shù)脂中加入增塑劑后，增塑劑分子插入到樹(shù)脂高分子鏈之間，增大了高分子鏈間的距離，因而削弱了高分子間的作用力，使樹(shù)脂高分子容易產(chǎn)生相對(duì)滑移，從而使塑料在較低的溫度下具有良好的可塑性和柔軟性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 加入增塑劑在改善塑料成型

27、加工性能的同時(shí)，有時(shí)也會(huì)降低樹(shù)脂的某些性能，如硬度、抗拉強(qiáng)度等，因此添加增塑劑要適量。 對(duì)增塑劑的要求:與樹(shù)脂有良好的相溶性;揮發(fā)性小，不易從塑件中析出;無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)臭味;對(duì)光和熱比較穩(wěn)定;不吸濕。4.著色劑 為使塑件獲得各種所需色彩，常常在塑料組分中加入著色劑。著色劑品種很多，但大體分為有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料和染料三大類。有些著色劑兼有其他作用，如本色聚甲醛塑料用碳黑著色后能在一定程度上有助于防止光老化。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 對(duì)著色劑的一般要求是:著色力強(qiáng);與樹(shù)脂有很好的相溶性;不與塑料中其他成分起化學(xué)反應(yīng);成型過(guò)程中不因溫度、壓力變化而分解變色，而且在塑件的長(zhǎng)期使用過(guò)程

28、中能夠保持穩(wěn)定。5.穩(wěn)定劑 為了防止或抑制塑料在成型、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，因受外界因素(如熱、光、氧、射線等)作用所引起的性能變化，即所謂“老化”，需要在聚合物中添加一些能穩(wěn)定其化學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)，這些物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。 對(duì)穩(wěn)定劑的要求:對(duì)聚合物的穩(wěn)定效果好，能耐水、耐油、耐化學(xué)藥品腐蝕，并與樹(shù)脂有很好的相溶性，在成型過(guò)程中不分解、揮發(fā)小、無(wú)色。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑等。常用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽類、鉛的化合物、環(huán)氧化合物等。6.固化劑 固化劑又稱硬化劑、交聯(lián)劑。成型熱固性塑料時(shí)，線型高分子結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)脂需發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成體型高分子結(jié)構(gòu)。添加

29、固化劑的目的是促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)。如在環(huán)氧樹(shù)脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。 塑料的添加劑還有發(fā)泡劑、阻燃劑、防靜電劑、導(dǎo)電劑和導(dǎo)磁劑等。并不是每一種塑料都要加入全部這些添加劑，而是依塑料品種和塑件使用要求按需要有選擇地加入某些添加劑。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類3.2塑料的分類 塑料的品種較多，分類的方式也很多，常用的分類方法有以下兩種。 根據(jù)塑料中樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分類，可將塑料分成兩大類:熱塑性塑料和熱固性塑料。 (1)熱塑性塑料 這種塑料中樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。它在加熱時(shí)可塑制成一定形狀的塑件，冷卻后保持已定型的形狀。如再次加熱，又可軟化熔融，可再次制成一定形狀的塑件

30、，如此可反復(fù)多次。在上述過(guò)程中一般只有物理變化而無(wú)化學(xué)變化。由于這一過(guò)程是可逆的，在塑料加工中產(chǎn)生的邊角料及廢品可以回收粉碎成顆粒后重新利用。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類(2)熱固性塑料 這種塑料在受熱之初分子為線型結(jié)構(gòu)，具有可塑性和可溶性，可塑制成為一定形狀的塑件。當(dāng)繼續(xù)加熱時(shí)，線型高聚物分子主鏈間形成化學(xué)鍵結(jié)合(即交聯(lián))，分子呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子最終變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，變得既不熔融，也不溶解，塑件形狀固定下來(lái)不再變化。在成型過(guò)程中，既有物理變化又有化學(xué)變化。由于熱固性塑料上述特性，故加工中的邊角料和廢品不可回收再生利用。 2.根據(jù)塑料性能及用途分類 (1)通用塑料 這類塑料是指產(chǎn)量大、

31、用途廣、價(jià)格低的塑料。主要包括:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品種，它們的產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的一半以上，構(gòu)成了塑料工業(yè)的主體。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 (2)工程塑料 這類塑料常指在工程技術(shù)中用做結(jié)構(gòu)材料的塑料。除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度外，這類塑料還具有很好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤(rùn)滑性及尺寸穩(wěn)定性等。它們具有某些金屬特性，因而現(xiàn)在越來(lái)越多地代替金屬作某些機(jī)械零件。 (3)增強(qiáng)塑料 在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強(qiáng)材料，以進(jìn)一步改善材料的力學(xué)性能和電性能，這種新型的復(fù)合材料通常稱為增強(qiáng)塑料。它具有優(yōu)良的力學(xué)性能，比強(qiáng)度和比剛度高。增強(qiáng)塑料分為熱塑性增強(qiáng)塑

32、料和熱固性增強(qiáng)塑料。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3 塑料的組成與分類 (4)特殊塑料 特殊塑料指具有某些特殊性能的塑料。如氟塑料、聚酞亞胺塑料、有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料以及為某些專門(mén)用途而改性得到的塑料。上一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能1.4.1熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性 塑件自模具中取出冷卻到室溫后，各部分尺寸都比原來(lái)在模具中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。由于這種收縮不僅是樹(shù)脂本身的熱脹冷縮造成的，而且還與各種成型因素有關(guān)，因此成型后塑件的收縮稱為成型收縮。 因?qū)嶋H收縮率與計(jì)算收縮率數(shù)值相差很小，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)常以計(jì)算收縮率為設(shè)計(jì)參數(shù)，來(lái)計(jì)算型腔及型芯等的尺寸。 在

33、實(shí)際成型時(shí)，不僅塑料品種不同其收縮率不同，而且同一品種塑料的不同批號(hào)，或同一塑件的不同部位的收縮值也常不同。下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 影響收縮率的主要因素包括: (1)塑料品種 各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一種塑料由于相對(duì)分子質(zhì)量、填料及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。 (2)塑件結(jié)構(gòu) 塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無(wú)嵌件、嵌件數(shù)量及布局等，對(duì)收縮率值有很大影響，如塑件壁厚收縮率大，有嵌件則收縮率小。 (3)模具結(jié)構(gòu) 模具的分型面、加壓方向、澆注系統(tǒng)形式、布局及尺寸等對(duì)收縮率及方向性影響也很大，尤其是擠出和注射成型更為明顯。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 (4)成型

34、工藝 擠出成型和注射成型一般收縮率較大，方向性也很明顯。塑料的裝料形式、預(yù)熱情況、成型溫度、成型壓力、保壓時(shí)間等對(duì)收縮率及方向性都有較大影響。2.流動(dòng)性 在成型過(guò)程中，塑料熔體在一定的溫度、壓力下填充模具型腔的能力稱為塑料的流動(dòng)性。塑料流動(dòng)性差，就不容易充滿型腔，易產(chǎn)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。相反，塑料的流動(dòng)性好，可以用較小的成型壓力充滿型腔。但流動(dòng)性太好，會(huì)在成型時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊。 (1)流動(dòng)性的大小與塑料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān) 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 具有線型分子而沒(méi)有或很少有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂流動(dòng)性大。塑料中加入填料，會(huì)降低樹(shù)脂的流動(dòng)性，而加入增塑劑或潤(rùn)滑

35、劑，則可增加塑料的流動(dòng)性。 塑件合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以改善流動(dòng)性，例如在流道和塑件的拐角處采用圓角結(jié)構(gòu)時(shí)改善了熔體的流動(dòng)性。 (2)熱塑性塑料流動(dòng)性指標(biāo) 熱塑性塑料流動(dòng)性可用相對(duì)分子質(zhì)量大小、熔體指數(shù)、螺旋線長(zhǎng)度、表觀茹度及流動(dòng)比(流程長(zhǎng)塑件壁厚)等一系列指數(shù)進(jìn)行分析，相對(duì)分子質(zhì)量小、熔體指數(shù)高、螺旋線長(zhǎng)度長(zhǎng)、表觀茹度小、流動(dòng)比大的則流動(dòng)性好。 (3)影響流動(dòng)性的主要因素 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 溫度:料溫高，則流動(dòng)性大，但不同塑料各有差異。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酞胺、聚甲基丙烯酸甲醋,聚碳酸醋 ,醋酸纖維素等塑料流動(dòng)性隨溫度變化的影響較大;而聚乙烯、聚甲醛的流動(dòng)性受溫度變化的影響

36、較小。 壓力:注射壓力增大，則熔料受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛較為敏感。 模具結(jié)構(gòu):澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、布置(如型腔表面粗糙度、澆道截面厚度、型腔形式、排氣系統(tǒng))、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熔料流動(dòng)阻力等因素都直接影響熔料的流動(dòng)性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 凡促使熔料溫度降低，流動(dòng)阻力增大的因素(如塑件壁厚太薄、轉(zhuǎn)角處采用尖角等)，流動(dòng)性就會(huì)降低。3.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)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。如果兩種塑料不相容，則混熔時(shí)制件會(huì)出現(xiàn)分層、脫皮等表面缺陷。不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，例如高壓聚乙烯

37、、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間的混熔等;分子結(jié)構(gòu)不同時(shí)較難相容，例如聚乙烯和聚苯乙烯之間的混熔。塑料的相容性又俗稱為共混性。 通過(guò)塑料的這一性質(zhì)，可以得到類似共聚物的綜合性能，是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能4.吸濕性 吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度。據(jù)此塑料大致可分為兩類:一類是具有吸濕或茹附水分傾向的塑料，如聚酞胺、聚碳酸醋等;另一類是既不吸濕也不易茹附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。 凡是具有吸濕或茹附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成型過(guò)程中由于水分在成型設(shè)備的高溫料筒中變?yōu)闅怏w并促使塑料發(fā)生水解，成型后塑料出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。這樣，

38、不僅增加了成型難度，而且降低了塑件表面質(zhì)量和力學(xué)性能。因此，為保證成型的順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量，對(duì)吸濕性和茹附水分傾向大的塑料，在成型之前應(yīng)進(jìn)行干燥。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能5.熱敏性 熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時(shí)間長(zhǎng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生降解、分解、變色的特性，熱敏性很強(qiáng)的塑料稱為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚甲醛等。 熱敏性塑料產(chǎn)生分解、變色實(shí)際上是高分子材料的變質(zhì)、破壞，不但影響塑料的性能，而且分解出氣體或固體，尤其是有的氣體對(duì)人體、設(shè)備和模具都有損害，有的分解產(chǎn)物往往又是該塑料分解的催化劑，能促使高分子分解作用進(jìn)一步加劇。因此在模具設(shè)計(jì)、選擇注射機(jī)及

39、成型時(shí)都應(yīng)注意。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 可選用螺桿式注射機(jī)，增大澆注系統(tǒng)截面尺寸，模具和料筒鍍鉻，不允許有死角滯料，嚴(yán)格控制成型溫度、模溫、加熱時(shí)間、螺桿轉(zhuǎn)速及背壓等措施。還可在熱敏性塑料中加入穩(wěn)定劑，以減弱熱敏性。1.4.2熱固性塑料的工藝性能 熱固性塑料的工藝性能明顯不同于熱塑性塑料，其主要性能指標(biāo)有收縮率、流動(dòng)性、水分及揮發(fā)物含量與固化速度等。1.收縮率 同熱塑性塑料一樣，熱固性塑料經(jīng)成形冷卻也會(huì)發(fā)生尺寸收縮，其收縮率的計(jì)算方法與熱塑性塑料相同。產(chǎn)生收縮的主要原因有:上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 (1)熱收縮 熱收縮是由于熱脹冷縮而使塑件成形冷卻后所產(chǎn)生的收縮。

40、熱收縮與模具的溫度成正比，是成形收縮中主要的收縮因素之一。 (2)結(jié)構(gòu)變化引起的收縮 熱固性塑料在成形過(guò)程中進(jìn)行了交聯(lián)反應(yīng)，分子由線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由于分子鏈間距的縮小，結(jié)構(gòu)變得緊密，故產(chǎn)生了體積變化。 (3)彈性恢復(fù) 塑件從模具中取出后，作用在塑件上的壓力消失，由于彈性恢復(fù)，會(huì)造成塑件體積的負(fù)收縮(膨脹)。在成形以玻璃纖維和布質(zhì)為填料的熱固性塑料時(shí)，這種情況尤為明顯。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能(4)塑性變形 塑件脫模時(shí)，成形壓力迅速降低，但模壁緊壓在塑件的周?chē)?，使其產(chǎn)生塑性變形。發(fā)生變形部分的收縮率比沒(méi)有變形部分的大，因此塑件往往在平行加壓方向收縮較小，在垂直加壓方向收縮較

41、大。為防止兩個(gè)方向的收縮率相差過(guò)大，可采用迅速脫模的方法補(bǔ)救。 影響收縮率的因素與熱塑性塑料的也相同，有原材料、模具結(jié)構(gòu)、成形方法及成形工藝條件等。塑料中樹(shù)脂和填料的種類及含量，也將直接影響收縮率的大小。當(dāng)所用樹(shù)脂在固化反應(yīng)中放出的低分子揮發(fā)物較多時(shí)，收縮率較大;放出的低分子揮發(fā)物較少時(shí)，收縮率較塑料中填料含量較多或填料中無(wú)機(jī)填料增多時(shí)，收縮率較小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 凡有利于提高成形壓力，增大塑料充模流動(dòng)性，使塑件密實(shí)的模具結(jié)構(gòu)，均能減少塑件的收縮率，例如用壓縮或壓注成形的塑件比注射成形的塑件收縮率小。凡能使塑件密實(shí)，成型前使低分子揮發(fā)物溢出的工藝因素，都能使塑件收縮率減

42、小，例如成形前對(duì)酚醛塑料的預(yù)熱、加壓等。2.流動(dòng)性 流動(dòng)性的意義與熱塑性塑料流動(dòng)性類同，但熱固性塑料通常用拉西格流動(dòng)性來(lái)表示。 將一定質(zhì)量的欲測(cè)塑料預(yù)壓成圓錠，將圓錠放入壓模中，在一定溫度和壓力下，測(cè)定它從?？字袛D出的長(zhǎng)度(毛糙部分不計(jì)在內(nèi))，此即拉西格流動(dòng)性，其數(shù)值大則流動(dòng)性好。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能3.比體積(比容)與壓縮率 比體積是單位質(zhì)量的松散塑料所占的體積;壓縮率為塑料與塑件兩者體積或比體積之比值，其值恒大于1。 比體積與壓縮率均表示粉狀或短纖維塑料的松散程度，可用來(lái)確定壓縮模加料腔容積的大小。 4.水分和揮發(fā)物含量 熱固性塑料中的水分和揮發(fā)物來(lái)自兩方面，一是塑料生

43、產(chǎn)過(guò)程遺留下來(lái)及成形前在運(yùn)輸、儲(chǔ)存時(shí)吸收的;二是成形過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。若成形時(shí)塑料中的水分和揮發(fā)物過(guò)多又處理不及時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題:流動(dòng)性增大、易產(chǎn)生溢料，成形周期長(zhǎng)，收縮率大，塑件易產(chǎn)生氣泡、組織疏松、翹曲變形、波紋等缺陷。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 此外，有的氣體對(duì)模具有腐蝕作用，對(duì)人體有刺激作用，因此必須采取相應(yīng)措施，消除或抑制有害氣體的產(chǎn)生，包括采取成形前對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱干燥處理、在模具中開(kāi)設(shè)排氣槽或壓制操作時(shí)設(shè)排氣工步、模具表面鍍鉻等措施。5.固化特性 固化特性是熱固性塑料特有的性能，是指熱固性塑料成形時(shí)完成交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。固化速度不僅與塑料品種有關(guān)，而且與塑件

44、形狀、壁厚、模具溫度和成形工藝條件有關(guān)，采用預(yù)壓的錠料、預(yù)熱、提高成形溫度，增加加壓時(shí)間都能加快固化速度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4 塑料的工藝性能 此外，固化速度還應(yīng)適應(yīng)成形方法的要求。例如壓注或注射成形時(shí)，應(yīng)要求在塑化、填充時(shí)交聯(lián)反應(yīng)慢，以保持長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)狀態(tài)。但當(dāng)充滿型腔后，在高溫、高壓下應(yīng)快速固化。固化速度慢的塑料，會(huì)使成形周期變長(zhǎng)，生產(chǎn)率降低;固化速度快的塑料，則不易成形大型復(fù)雜的塑件。上一頁(yè)返回1.5 常用塑料1.5.1熱塑性塑料1.聚乙烯(PE) (1)基本特性 聚乙烯塑料的產(chǎn)量為塑料工業(yè)之冠，其中以高壓聚乙烯的產(chǎn)量最大。聚乙烯樹(shù)脂為無(wú)毒、無(wú)味，呈白色或乳白色，柔軟、半透明的大理石狀

45、粒料，為結(jié)晶型塑料。 聚乙烯按聚合時(shí)所采用壓力的不同，可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯。高壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)不是單純的線型，而是帶有許多支鏈的樹(shù)枝狀分子。因此它的結(jié)晶度不高(結(jié)晶度僅60007000)，密度較小，相對(duì)分子質(zhì)量較小，常稱為低密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較低。下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 但是它的介電性能好，具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，成形加工性能也較好。中、低壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)是支鏈很少的線型分子，其相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度較高(高達(dá)87009500)，密度大，相對(duì)分子質(zhì)量大，常稱為高密度聚乙烯。它的耐熱性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等均較高，但柔軟性、耐沖擊性及透明性、成形加工

46、性能都較差。 聚乙烯的吸水性極小，且介電性能與溫度、濕度無(wú)關(guān)。因此，聚乙烯是最理想的高頻電絕緣材料，在介電性能上只有聚苯乙烯、聚異丁烯及聚四氟乙烯可與之相比。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 (2)主要用途 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等;中壓聚乙烯最適宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶類、包裝用的薄膜以及各種注射成形制品和旋轉(zhuǎn)成形制品，也可用在電線電纜上面;高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電纜外皮等。 (3)成形特點(diǎn) 成形收縮率范圍及收縮值大，方向性明顯，容易變形、翹曲，應(yīng)控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定;流動(dòng)性好

47、且對(duì)壓力變化敏感;宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓充分;冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng);質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料2.聚丙烯(PP) (1)基本特性 聚丙烯無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更輕。它不吸水，光澤好，易著色。 聚丙烯具有聚乙烯所有的優(yōu)良性能，如卓越的介電性能、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性，宜于成形加工等;還具有聚乙烯所沒(méi)有的許多性能，如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。如用聚丙烯注射成形一體鉸鏈(蓋和本體合一的各種容器)，經(jīng)過(guò)7

48、0 000 000次開(kāi)閉彎拆末產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯耐熱性好，能在100以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 其低溫使用溫度達(dá)-15 C，低于-35 C時(shí)會(huì)脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響，但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。 (2)主要用途 聚丙烯可用做各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車(chē)零件和自行車(chē)零件;可作為水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層;可制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 (3)成形特點(diǎn) 成形收縮范圍及收縮

49、率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng);流動(dòng)性極好，易于成形，熱容量大，注射成形模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路，注意控制成形溫度。料溫低時(shí)方向睦明顯，尤其是低溫、高壓時(shí)更明顯。聚丙烯成形的適宜模溫為80 C左右，不可低于50 C ,否則會(huì)造成成形塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲和變形。3.聚氯乙烯(PVC) (1)基本特性 聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最高的塑料品種之一。其原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 其樹(shù)脂為白色或淺黃色粉末，形同面粉，造粒后為透明塊狀，類似明礬。 根據(jù)不同的用途加入不同的添加劑，聚氯乙烯塑件可呈現(xiàn)不同的物理性

50、能和力學(xué)性能。在聚氯乙烯樹(shù)脂中加大適量的增塑劑，可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)制品。 硬聚氯乙烯不含或含有少量增塑劑。它的機(jī)械強(qiáng)度頗高，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨(dú)用做結(jié)構(gòu)材料;其介電性能好，對(duì)酸堿的抵抗能力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好;但成形比較困難，耐熱性不高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，柔軟且富有彈性，類似橡膠，但比橡膠更耐光、更持久。在常溫下其彈性不及橡膠，但耐蝕性優(yōu)于橡膠，不怕濃酸、濃堿的破壞，不受氧氣及臭氧的影響，能耐寒冷。成形性好，但耐熱性低，機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性及介電性能等都不及硬聚氯乙烯，且易老化。 總的來(lái)說(shuō)，聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用做低

51、頻絕緣材料，其化學(xué)穩(wěn)定性也較好。由于聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)導(dǎo)致分解，放出氯化氫氣體，使聚氯乙烯變色。 (2)主要用途 由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、輸油管、離心泵和鼓風(fēng)機(jī)等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 聚氯乙烯的硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里、建筑物的瓦楞板、門(mén)窗結(jié)構(gòu)、墻壁裝飾物等建筑用材;由于電絕緣性能良好，可在電氣、電子工業(yè)中用于制造插座、插頭、開(kāi)關(guān)和電纜。在日常生活中，用于制造涼鞋、雨衣、玩具和人造革等。 (3)成形特點(diǎn) 它的流動(dòng)性差，過(guò)熱時(shí)極易分解，所以必須加大穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑，并嚴(yán)格控制成形溫度及熔料的滯留時(shí)間。成形溫度范圍小，

52、必須嚴(yán)格控制料溫，模具應(yīng)有冷卻裝置;采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)。模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，澆口截面宜大，不得有死角滯料。模具應(yīng)冷卻，其表面應(yīng)鍍鉻。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料4.聚苯乙烯(PS) (1)基本特性聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無(wú)色、透明、有光澤、無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲。聚苯乙烯是目前最理想的高頻絕緣材料，可以與熔融的石英相媲美。 它的化學(xué)穩(wěn)定性良好，能耐堿、硫酸、磷酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用，對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗腐蝕能力。它的耐熱性低，只能在不高的溫度下使用，質(zhì)地硬而脆，塑件由于內(nèi)應(yīng)力而易開(kāi)

53、裂。聚苯乙烯的透明性很好，透光率很高，光學(xué)性能僅次于有機(jī)玻璃。它的著色能力優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 為了提高聚苯乙烯的耐熱性和降低其脆性，常用改性聚苯乙烯和以聚苯乙烯為基體的共聚物，從而大大擴(kuò)大了聚苯乙烯的用途。 (2)主要用途 聚苯乙烯在工業(yè)上可用做儀表外殼、燈罩、化學(xué)儀器零件、透明模型等;在電氣方面用做良好的絕緣材料、接線盒、電池盒等;在日用品方面廣泛用于包裝材料、各種容器、玩具等。 (3)成形特點(diǎn) 聚苯乙烯性脆易裂，易出現(xiàn)裂紋，所以成形塑件脫模斜度不宜過(guò)小，頂出要受力均勻;熱脹系數(shù)大，塑件中不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者熱脹系數(shù)相差太大而開(kāi)裂;由于流動(dòng)性好

54、，應(yīng)注意模具間隙，防止成形飛邊，且模具設(shè)計(jì)中大多采用點(diǎn)澆口形式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成形并延長(zhǎng)注射時(shí)間，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過(guò)高容易出現(xiàn)銀絲;料溫低或脫模劑多，則塑件透明性差。5.丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物 (1)基本特性 ABS是丙烯睛、丁二烯、苯乙烯三種單體的共聚物，價(jià)格便宜，原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。 ABS是由于三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯睛使ABS具有良好的表面硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有優(yōu)良的成形加工性和著色性

55、能。 上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 ABS的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高。 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤(pán)、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等;汽車(chē)工業(yè)上用ABS制造汽車(chē)擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還可用ABS夾層板制作小轎車(chē)車(chē)身;ABS還可用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝餐器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 (3)成形特點(diǎn) ABS易吸水，使成形塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺

56、陷。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料6.聚酞胺(PA) (1)基本特性 聚酞胺通稱尼龍(Nylon)。尼龍是含有酞胺基的線型熱塑性樹(shù)脂，尼龍是這一類塑料的總稱。 (2)使用特性及用途 尼龍有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗拉、抗壓、耐磨。經(jīng)過(guò)拉伸定向處理的尼龍，其抗拉強(qiáng)度很高，接近于鋼的水平。 因尼龍的結(jié)晶性很高，表面硬度大，摩擦系數(shù)小，故具有十分突出的耐磨性和自潤(rùn)滑性。它的耐磨性高于一般用做軸承材料的銅、銅合金、普通鋼等。尼龍耐堿、弱酸，但強(qiáng)酸和氧化劑能侵蝕尼龍。尼龍的缺點(diǎn)是吸水性強(qiáng)、收縮率大，常常因吸水而引起尺寸變化。其穩(wěn)定性較差。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 為了進(jìn)一步改善尼龍的性能，常在尼龍中加

57、入減摩劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、玻璃纖維填料等，以克服尼龍存在的一些缺點(diǎn)，提高機(jī)械強(qiáng)度。 尼龍廣泛用于工業(yè)上制作各種機(jī)械、化學(xué)和電器零件，如軸承、齒輪、滾子、輥軸、滑輪、泵葉輪、風(fēng)扇葉片、蝸輪、高壓密封扣圈、墊片、閥座、輸油管、儲(chǔ)油容器、繩索、傳動(dòng)帶、電池箱、電器線圈等零件，還可將粉狀尼龍熱噴到金屬零件表面上，以提高耐磨性或作為修復(fù)磨損零件之用。 (3)成形特點(diǎn) 尼龍?jiān)陷^易吸濕，因此在成形加工前必須進(jìn)行干燥處理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 尼龍的熱穩(wěn)定性差，干燥時(shí)為避免材料在高溫時(shí)氧化，最好采用真空干燥法;尼龍的熔融茹度低，流動(dòng)性好，有利于制成強(qiáng)度特別高的薄壁塑件，但容易產(chǎn)生飛邊，故模具必須

58、選用最小間隙;熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解便塑件性能下降，因此不允許尼龍?jiān)诟邷亓贤矁?nèi)停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間;尼龍成形收縮率范圍及收縮率大，方向性明顯，易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，因此應(yīng)嚴(yán)格控制成形工藝條件。7.聚甲醛(POM) (1)基本特性 聚甲醛是繼尼龍之后發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，其性能不低于尼龍，而價(jià)格卻比尼龍低廉。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 聚甲醛樹(shù)脂為白色粉末，經(jīng)造粒后為淡黃或白色、半透明、有光澤的硬粒。聚甲醛有較高的抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強(qiáng)度，特別適合于用做長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)承受外力的齒輪材料;聚甲醛尺寸穩(wěn)定、吸水率小，具有優(yōu)良的減摩、耐磨性能;能耐扭變，有突

59、出的回彈能力，可用于制造塑料彈簧制品;常溫下一般不溶于有機(jī)溶劑，能耐醛、酉旨、醚、烴及弱酸、弱堿，耐汽油及潤(rùn)滑油性能也很好，但不耐強(qiáng)酸;有較好的電氣絕緣性能。 聚甲醛的缺點(diǎn)是成形收縮率大，在成形溫度下的熱穩(wěn)定性較差。 (2)主要用途 聚甲醛特別適合于制作軸承、凸輪、滾輪、輥?zhàn)?、齒輪等耐磨傳動(dòng)零件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料 還可用于制造汽車(chē)儀表板、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、化工容器、泵葉輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片、配電盤(pán)、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。 (3)成形特點(diǎn) 聚甲醛的收縮率大;它的熔融溫度范圍小，熟穩(wěn)定性差，因此過(guò)熱或在允許溫度下長(zhǎng)時(shí)間受熱，均會(huì)引起分解，分解產(chǎn)物甲醛對(duì)人體和設(shè)備

60、都有害。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，熔融速度快，有利于成形，縮短成形周期，但凝速度快會(huì)使熔料結(jié)晶化速度快，塑件容易產(chǎn)生熔接痕等表面缺陷。所以，注射速度要快，注射壓力不宜過(guò)高。其摩擦系數(shù)低、彈性高，淺側(cè)凹槽可采用強(qiáng)制脫出，塑件表面可帶有皺紋花樣。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5 常用塑料8.聚碳酸 (PC) (1)基本特性 聚碳酸醋為無(wú)色透明粒料，聚碳酸醋是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，韌而剛，抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅;成形零件可達(dá)到很好的尺寸精度并在很寬的溫度范圍內(nèi)保持其尺寸的穩(wěn)定性;抗蠕變、耐磨、耐熱、耐寒;脆化溫度在100以下，長(zhǎng)期工作溫度達(dá)120C ;聚碳酸醋吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)