第二章-塑料的組成與工藝特性

第二章塑料的組成與工藝特性本章重點：１.掌握塑料的分類２.掌握塑料特性及應用３.掌握熱塑性塑料和熱固性塑料的區(qū)別本章難點：1.塑料成型的工藝特性——收縮性、流動性、相容性、熱敏性等。2.塑料特性的理解及綜合應用12合成樹脂＋添加劑1）合成樹脂（40%~100%）受熱軟化后可將塑料的其它組分加以粘合，并決定塑料的主要性能。2）添加劑包括填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑和固化劑等?！?.1塑料的基本組成

一、塑料的組成3添加劑作用常用的各種添加劑含量填充劑（填料）調整塑料的物理化學性能，提高材料強度，減少合成樹脂的用量，降低塑料成本木粉、紙、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金屬粉、玻璃纖維和碳纖維等20%-50%增塑劑提高塑件的可塑性和柔軟性，但會降低塑件的穩(wěn)定性、介電性和機械強度不易揮發(fā)的高沸點的液體有機化合物或低熔點的固體有機化合物穩(wěn)定劑抑制和防止塑料在加工和使用過程中因受熱、光及氧等作用而分解變質硬脂酸鹽、鉛的化合物及環(huán)氧化合物0.3%-0.5%潤滑劑防止塑料在成型加工過程中粘附在模具上，提高塑件的流動性硬脂酸及其鹽類1%著色劑有機顏料、無機鹽料、染料0.01%-0.02%固化劑促使合成樹脂進行交聯(lián)反應或加快交聯(lián)反應速度添加劑的性能二、塑料的分類1、最常用的分類方法是根據(jù)合成樹脂在受熱后所表現(xiàn)的性能不同來劃分，一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。4（1）熱塑性塑料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。易于消費者辨識塑料或塑料包裝材料的性質，使廢品回收處理更為簡便快速，規(guī)定塑料或塑料包裝材料應標示材料名稱及分類代碼，例如：

5（2）熱固性塑料網(wǎng)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(wǎng)狀交聯(lián)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。62、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。7通用塑料：—般指產(chǎn)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、酚醛樹脂、氨基樹脂等六大品種。工程塑料：一般指機械強度高，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(PPO)、ABS、尼龍、聚甲醛、聚砜(PSF)、聚對二甲苯、聚酰亞胺(PI)等?！?/p>

2.2塑料成型的工藝特性一、塑料的成型收縮性1、收縮性：塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫，其尺寸或體積發(fā)生收縮變化，這種性質稱為收縮性。2、收縮率：收縮性的大小以單位長度塑件收縮量的百分數(shù)來表示，收縮率分為實際收縮率和計算收縮率。式中：Ss——實際收縮率；Sj——計算收縮率；a——模具或塑件在成型溫度時的尺寸；b——塑件在室溫時的尺寸；c——模具在室溫時的尺寸893、成型收縮的形式——塑件的尺寸收縮由于熱脹冷縮、結構變化引起收縮和塑件脫模時彈性恢復、塑性變形等原因，導致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小。熱收縮：是由于熱脹冷縮而使塑件成型冷卻后所產(chǎn)生的收縮。熱收縮與模具溫度成正比，是影響收縮的最主要因素。結構變化引起收縮：由于交聯(lián)反應，分子由線性結構變?yōu)榫W(wǎng)狀結構，分子鏈間距縮小，結構變得緊密，而產(chǎn)生了體積收縮。10彈性恢復：塑件從模具中取出后作用在塑件上的壓力消失，由于彈性回復，會造成塑件體積的負收縮（膨脹）。塑性變形：塑件脫模時，成型壓力迅速降低，但模壁緊壓在塑件周圍，使其產(chǎn)生塑性變形。

收縮的方向性：塑料在成型時由于分子的取向作用使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流方向（即平行方向）收縮大，強度高，與料流垂直方向則收縮小，強度低。11后收縮：塑件成型時，由于受成型壓力、切應力、各向異性、密度不均、填料分布不均、模溫不一致、硬化不均和塑性變形等因素的影響，塑件內存在殘余應力。當脫模后，由于應力趨向平衡及儲存條件的影響，使塑件再次收縮，這種收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10h內變化最大，24h后基本定型，但最后穩(wěn)定要經(jīng)過30～60天。

通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料大，擠塑和注射的后收縮比壓縮成型大。12后處理收縮：在某些情況下，塑件按其性能和工藝要求，成型后要進行熱處理，處理后也會導致塑件尺寸收縮，這種收縮叫后處理收縮。在模具設計時，對高精度塑件則應考慮后收縮及后處理收縮的偏差并予以補償。4、影響塑件收縮的因素：塑料的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分子質量、填料及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。13塑件的結構塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、嵌件數(shù)量及布局等，對收縮率值有很大影響。塑件的形狀復雜、尺寸小、壁薄、帶嵌件，收縮率就小。模具結構模具的分型面、加壓方向、澆口形式、尺寸及分布等對收縮率及方向性影響也很大，如采用直接澆口，澆口截面大，收縮小，但方向性明顯。成型工藝條件模具溫度高、塑件冷卻慢，則密度高、收縮大；注射壓力高、脫模后彈性恢復大收縮?。槐簳r間長收縮小。二、塑料的流動性1、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。14塑料的流動性差，就不易充滿型腔，因此需要較大的成形壓力才能成形。塑料的流動性好，可以用較小的成形壓力充滿型腔。但流動性太好，會使塑料在成形時產(chǎn)生嚴重的溢邊，填充不密實，塑件組織疏松，易粘模。15熔融指數(shù)用熔融指數(shù)測定儀測定。將被測塑料裝入加熱料筒中并進行加熱，在一定的溫度和壓力下，測定塑料熔體在10min內從出料孔擠出的重量。熔融指數(shù)測定儀結構示意圖2、塑料流動性的表示熱塑性塑料的流動性常用熔融指數(shù)（單位g/10min）、螺旋線長度（單位cm）來表示。16熱固性塑料的流動性常用——拉西格流動性（單位㎜）表示測定方法：將一定重量的被測塑料預壓成圓錠，將圓錠放入壓模中，在一定的溫度和壓力下，測定它從?？字袛D出的長度（毛糙部分不計在內），即為拉西格流動值。173、影響塑料流動性的因素塑料的分子結構與成分：具有線型分子結構塑料流動性好。加入填料，降低流動性，加入增塑劑和潤滑劑，增加流動性。溫度：塑料溫度高，流動性好。在成形時可通過調節(jié)溫度控制流動性。PS、PP、PA、PMMA、ABS、AS、PC對溫度敏感。壓力：注射壓力↑，受剪切作用↑，流動性↑。模具結構：包括模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置；冷卻系統(tǒng)設計的合理性；熔料流動阻力等因素。凡促使熔料溫度降低，流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。18對熱固性塑料而言：模具結構：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。成型工藝：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。194、常用熱塑性塑料的流動性：流動性好

尼龍PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、醋酸纖維素CA。流動性中等

ABS、有機玻璃PMMA、聚甲醛POM、氯化聚醚CPT。流動性差聚碳酸酯PC、硬聚氯乙烯、聚苯醚PPO、聚砜PSU、氟塑料。20三、塑料的相容性（共混性）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。

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；反之較難。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。21四、塑料的熱敏性和吸濕性1、熱敏性：某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時間長的情況下就會產(chǎn)生降解、分解、變色的特性。熱敏性塑料：硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚甲醛（POM）等。解決方法：選用螺桿式注射機，流道截面取大一些（避免過大的摩擦熱）注射機筒內壁、流道和模腔表壁鍍鉻熔體在模內流動時不得有死角和滯料現(xiàn)象生產(chǎn)時嚴格控制成型工藝條件222、吸濕性：表明塑料對水分的敏感程度。具有吸濕或粘附水分傾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；既不吸濕也不易粘附水分的塑料，如PE、PP、POM等。注：凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成型過程中由于水分在成型設備的高溫料筒中變?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。因此，對吸濕性和粘附水分傾向大的塑料，在成型之前應進行干燥，使水分控制在0.5～0.2%以下。23五、塑料的比容和壓縮比比容＝

壓縮比＝表示粉狀塑料的松散程度，用來確定壓縮模加料腔容積的大小。比容和壓縮比大，要求加料腔體積增大，同時成形困難。24六、塑料的硬化速度

硬化是指熱固性塑料成形時分子由線形向體型轉變，完成交聯(lián)反應的過程。硬化速度通常以塑料試樣硬化每1㎜厚度所需的秒數(shù)來表示。

影響硬化速度的因素：塑料品種；塑件形狀及壁厚；成型溫度及是否預熱、預壓等有密切關系。例如：采用預壓、預熱、提高成型溫度和增長加壓時間等措施，都能顯著加快硬化速度。25七、塑料的水分和揮發(fā)物含量來源：

制造時未除凈。存儲、運輸過程中吸收（吸濕性塑料）。成型時化學反應附產(chǎn)物。水分及揮發(fā)物含量過多的影響

易造成成型困難，塑件