塑料的組成與性能

目(Mu)的與要求：

1.掌握塑料的組成與分類2.掌握塑料成型工藝特性重點(diǎn)難點(diǎn)：

塑料成型工藝特性第一頁，共四十九頁。聚合物的概(Gai)念塑料的主要成分為樹脂，樹脂分為天然樹脂和合成樹脂，我們使用的塑料一般都是以合成樹脂為主要原料制成的。樹脂屬于高分子聚合物，簡稱高聚物或聚合物。第二頁，共四十九頁。高聚(Ju)物特點(diǎn):①含原子數(shù)量多②相對(duì)分子質(zhì)量大③分子長度長.聚乙烯分子模型第三頁，共四十九頁。聚(Ju)合物分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)聚合物大分子研究表明：大分子基本都屬于長鏈狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)形狀不同可分為線型聚合物、帶支鏈的線型聚合物及體型聚合物。

第四頁，共四十九頁。線型聚合物的物理特(Te)性

具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜趧┲锌梢匀芙?，?dāng)溫度升高時(shí)則軟化至熔化狀態(tài)，且這種特性在聚合物成型前和成型后都存在，可反復(fù)成型，這樣的聚合物具有熱塑性。第五頁，共四十九頁。體型聚合物的物理特(Te)性

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)硬化后成為不溶不熔的固體，即使在再高溫度下（甚至燒焦碳化下）也不會(huì)軟化。這樣的聚合物稱為熱固性聚合物。第六頁，共四十九頁。聚合(He)物的熱力學(xué)性能

聚合物在不同溫度下表現(xiàn)出來的分子熱運(yùn)動(dòng)特征稱為聚合物的物理狀態(tài)。聚合物物理狀態(tài)主要與溫度有關(guān),其物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)（結(jié)晶聚合物亦稱結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種，。第七頁，共四十九頁。熱塑(Su)性塑(Su)料的溫度力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系第八頁，共四十九頁。聚合物(Wu)的交聯(lián)

聚合物成型時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到成型固化溫度，其分子結(jié)構(gòu)由線型或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)。交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在熱固性聚合物成型過程中，采用壓縮、壓注等成型方法。

在熱塑性聚合物成型時(shí)，由于成型條件或其他原因（如原料不純）等也可能引起交聯(lián)反應(yīng)，使聚合物的性能變壞，這在成型過程中應(yīng)盡量避免。交聯(lián)交聯(lián)第九頁，共四十九頁。聚合(He)物的降解

聚合物分子受到熱應(yīng)力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中氧的作用，導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂、分子變小、相對(duì)分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物降解（裂解）。輕度的降解聚合物變色

減少和消除降解的辦法是依據(jù)降解產(chǎn)生原因采取相應(yīng)措施中等程度降解聚合物分解出低分子物質(zhì)，制品出現(xiàn)氣泡和流紋弊病，削弱制品各項(xiàng)物理、力學(xué)性能嚴(yán)重的降解聚合物焦化、變黑并產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)降解第十頁，共四十九頁。減少或(Huo)避免降解措施

①嚴(yán)格控制原材料的技術(shù)指標(biāo)和使用合格原材料；②使用前對(duì)聚合物進(jìn)行嚴(yán)格的干燥；③確定合理的加工工藝和加工條件；④使用附加劑。第十一頁，共四十九頁。塑(Su)料的組成成分

塑料是以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑而組成的混合物。第十二頁，共四十九頁。

樹脂決定著(Zhuo)塑料的性質(zhì)和類別，約占塑料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的40％-100％。注意區(qū)別：塑料的名稱通常采用對(duì)應(yīng)的樹脂名稱來表示，所以，很容易混淆塑料就是樹脂！

樹脂第十三頁，共四十九頁。1）填充劑/填料

與塑料中的其它成份(Fen)機(jī)械混合，不起化學(xué)反應(yīng)，目的為了減少樹脂用量降低成本或改善塑料某些性能。

添加劑第十四頁，共四十九頁。作用：改善塑料的(De)可塑性及改善塑料的(De)流動(dòng)性。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸酯類，癸二酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。2）增塑劑加入增塑劑以后，樹脂分子間距變大，也就削弱了樹脂分子間的作用力，使樹脂分子容易滑動(dòng)，即改善了樹脂的成型加工性能。第十五頁，共四十九頁。著色要求：著色容易／與其它組份不起化學(xué)反應(yīng)／成型中不因溫度壓力變化而變色分解／長期使用過程中能夠保持(Chi)穩(wěn)定。根據(jù)著色要求和顏料及染料的區(qū)別，所以工業(yè)上一般采用顏料。3）著色劑

塑料著色，主要起到裝飾美觀的作用，同時(shí)還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐氣候性。包括無機(jī)顏料、有機(jī)顏料和染料三類，第十六頁，共四十九頁。4）穩(wěn)定(Ding)劑

為了防止塑料“老化”，需要添加一些能穩(wěn)定塑料化學(xué)性能的物質(zhì)，稱為穩(wěn)定劑。老化：

塑料在成型、儲(chǔ)存或使用過程中，因受外界因素（熱、光、氧、射線等）作用而引起的性能變化稱為老化。根據(jù)穩(wěn)定劑的作用可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧化劑三類。第十七頁，共四十九頁。5）潤滑劑

防止粘(Zhan)模和減少塑料對(duì)設(shè)備的摩擦，同時(shí)提高塑料的流動(dòng)性和塑件表面光澤度。常用的潤滑劑有：烴類、酯類、脂肪酸類、脂肪酸酰、金屬皂類。塑料光亮潤滑劑潤滑劑EBS第十八頁，共四十九頁。6）固化劑

也叫硬化劑、交聯(lián)(Lian)劑，它的作用是促使合成樹脂進(jìn)行交聯(lián)(Lian)反應(yīng)而形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或加快交聯(lián)(Lian)反應(yīng)速度。固化劑一般多用在熱固性塑料中。在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺；在酚醛樹脂中加入六亞甲基四胺。例如：第十九頁，共四十九頁。7）發(fā)泡劑

在制作泡沫塑料制品時(shí)，預(yù)先將發(fā)泡劑加入塑料中(Zhong)，在塑料成型時(shí)放出氣體，從而形成具有一定孔型的泡沫塑料制品。石油醚、碳酸胺等。常用的發(fā)泡劑：ADC發(fā)泡劑第二十頁，共四十九頁。8）阻燃劑、防霉劑、導(dǎo)電劑、導(dǎo)磁劑、防靜(Jing)電劑等。阻燃塑料防靜電劑防霉劑導(dǎo)電劑第二十一頁，共四十九頁。塑料(Liao)的分類1.按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其受熱時(shí)呈現(xiàn)的基本行為分類：1）熱塑性塑料

分子是線性結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)軟化并熔融，成為可以流動(dòng)的黏稠液體，于是可以塑制成一定的形狀，冷卻后得到既定的形狀，成型過程只有物理變化而無化學(xué)反應(yīng)，塑料可以回收利用。第二十二頁，共四十九頁。很多涼鞋(Xie)穿幾天就壞了，其原因就是其塑料已經(jīng)超過了最大回收利用次數(shù)?？梢曰厥绽?，不是可以無限次地回收利用，因?yàn)榇嬖凇袄匣眴栴}，所以，次數(shù)是有限的。7次常見的熱塑性塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機(jī)玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。第二十三頁，共四十九頁。2)熱(Re)固性塑料

分子剛開始是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)，其添加劑中加入固化劑，加熱到固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（交聯(lián)反應(yīng)）時(shí)，分子結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，成為不溶不熔的物質(zhì)，其過程是不可逆的。

成型過程是不可逆的化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)肯定伴隨著物理變化）過程，塑料不能再回收利用！第二十四頁，共四十九頁。

常見的熱固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂、脲(Niao)醛塑料、三聚氰胺甲醛和不飽和聚酯等。酚醛塑件環(huán)氧樹脂塑件第二十五頁，共四十九頁。2.按塑料(Liao)的用途分類：1）通用塑料顧名思義，就是指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低、易于成型的塑料。其主要包括六大品種：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。第二十六頁，共四十九頁。通用塑料產(chǎn)量(Liang)占塑料總產(chǎn)量(Liang)的一半以上！聚乙烯／管聚丙烯／紗線聚乙烯／繩第二十七頁，共四十九頁。2）工程塑料可成型工程結(jié)構(gòu)件一類的塑料。較之通用塑料它具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、在高低溫下變形小(Xiao)、能保持良好性能的特點(diǎn)，如ABS、尼龍、聚甲醛、聚砜等。ABS管材聚砜尼龍螺拴聚甲醛零件第二十八頁，共四十九頁。3）特種塑料具有特種功能的塑料。如耐高溫(Wen)、低溫(Wen)、高沖擊、具有高強(qiáng)度的塑料；具有導(dǎo)電或超導(dǎo)功能的塑料（即導(dǎo)磁、吸波、光敏、記憶性及超導(dǎo)功能）等。導(dǎo)熱塑料／cpu風(fēng)扇耐熱塑料高強(qiáng)度塑料／筆記本外殼第二十九頁，共四十九頁。

工藝性能

體現(xiàn)塑料的成型特(Te)性，是塑料在成型過程中表現(xiàn)出來的特(Te)有性質(zhì)。塑料成型的工藝特性第三十頁，共四十九頁。1.收縮(Suo)性

塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會(huì)發(fā)生收縮變小，這種性質(zhì)稱為收縮性。熱固性塑料的工藝特性第三十一頁，共四十九頁。實(shí)際收縮率計(jì)算收縮率實(shí)際收縮率=（成型溫度下的型腔尺寸－制品室溫下的尺寸）／制品室溫下的尺寸×100％計(jì)算收縮率=（室溫下的型腔尺寸－制品室溫下的尺寸）／制品室溫下的尺寸×100％在用于大型、精密模具成型件尺寸計(jì)算時(shí)常用普通中、小型模具成型尺寸計(jì)算時(shí)使用實(shí)際上兩者相差甚小，故一般均用計(jì)算收縮率進(jìn)行計(jì)算由于成型模具與塑料的線膨脹系數(shù)(Shu)不同，收縮分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率。

塑件的收縮不僅僅是熱脹冷縮的結(jié)果，塑件脫模時(shí)的彈性恢復(fù)、塑性變形也會(huì)引起塑件尺寸的線性收縮，另外，塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型工藝、模具結(jié)構(gòu)等對(duì)塑件的收縮都會(huì)產(chǎn)生影響。收縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長度百分比來表示，稱為收縮率。第三十二頁，共四十九頁。2.流(Liu)動(dòng)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(dòng)性。塑料的流動(dòng)性差，就不容易充滿型腔，易產(chǎn)生缺料(即短射)或熔接痕等缺陷，因此需要較大的成型壓力才能成型。短射塑料的流動(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。

第三十三頁，共四十九頁。影(Ying)響塑料流動(dòng)性的因素：

①溫度

料溫高，則流動(dòng)性大。但不同塑料也各有差異。②壓力注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛對(duì)注射壓力較為敏感。③模具結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熔體的流動(dòng)阻力、排氣是否順利等都對(duì)流動(dòng)性有直接的影響。凡能促使料溫降低、流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)性降低。第三十四頁，共四十九頁。3.相容(Rong)性相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件和重要途徑。例如：ABS與聚碳酸酯共混后性能大為改善。

兩種或兩種以上不同品種的塑料熔融后能融合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能稱為相容性。相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有關(guān)。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則難于相容（即“相似者相容”原則）。第三十五頁，共四十九頁。4.吸濕(Shi)性

即塑料對(duì)水分的吸附性能。按吸濕或黏附水分能力的大小，可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。吸濕性塑料在注射成型過程中比較容易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)行干燥處理，使水分含量不超過0.5%。第三十六頁，共四十九頁。5.熱敏(Min)性

即某些熱穩(wěn)定性差的塑料，遇高溫或在高溫中時(shí)間較長時(shí)發(fā)生降解，出現(xiàn)變色等影響塑件性能的現(xiàn)象。必要時(shí)可在塑料中添加熱穩(wěn)定劑。第三十七頁，共四十九頁。6.結(jié)(Jie)晶性注意：一般，結(jié)晶型塑料是不透明或半透明的，非結(jié)晶型塑料是透明的。

日常生活中，常見的晶體是透明的，而非晶體通常是不透明的，對(duì)于塑料制品，正好相反，請(qǐng)勿混淆！

塑料在成型后的冷凝過程中，有的具有結(jié)晶性，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等，而有的則屬于非結(jié)晶型的塑料，如聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚砜等。第三十八頁，共四十九頁。其(Qi)中：結(jié)晶型塑料：聚4－甲基戊烯－1，有高透明度；非結(jié)晶型塑料：ABS，不透明。聚4－甲基戊烯－1ABS

結(jié)晶度大的塑料密度大，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性及剛度好，耐化學(xué)腐蝕，電性能也好。結(jié)晶度小的塑料柔軟性、伸長率、抗沖擊強(qiáng)度較大。第三十九頁，共四十九頁。7.應(yīng)(Ying)力開裂

有的塑料性質(zhì)較脆，成型時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在外力作用下易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，如聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜等。在設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)及成型的工藝條件時(shí)都要加以注意，必要時(shí)還可添加穩(wěn)定劑。第四十頁，共四十九頁。熱固性塑料(Liao)的工藝特性1.收縮性與熱塑性塑料的情況近似。熱固性塑料收縮率產(chǎn)生原因有

①

熱收縮②

結(jié)構(gòu)變化引起的收縮③

彈性恢復(fù)④塑性變形

第四十一頁，共四十九頁。2.流動(dòng)性與(Yu)熱塑性塑料的情況近似。影響流動(dòng)性的主要因素有塑料品種、模具結(jié)構(gòu)和成型條件等。第四十二頁，共四十九頁。3.比容和壓縮(Suo)率

比容：指單位重量的松散塑料所占的體積（cm3/g）壓縮率：塑料體積與成型后塑件體積之比，其比值恒大于1

比容和壓縮率要適當(dāng)。值太大，模具加料腔則大，模具也大，成本高，而且料太松散，成型時(shí)氣體太多，排氣困難，成型周期變長,不利于成型。第四十三頁，共四十九頁。4.硬化速(Su)度

硬化速度是指熔融塑料充滿型腔后，分子結(jié)構(gòu)從線型或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀體型三維結(jié)構(gòu)即交聯(lián)固化所需的時(shí)間。

硬化速度慢會(huì)使成型時(shí)間加長，降低生產(chǎn)效率。而硬化速度過快，又不適于成型大型的或復(fù)雜的塑件。第四十四頁，共四十九頁。5.水分及揮(Hui)發(fā)物含量1）塑料中水分的來源：塑料本身含有一部分水、存儲(chǔ)時(shí)吸附一部分水、成型時(shí)化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物。

水分含量過高，塑料流動(dòng)性過大，易產(chǎn)生溢邊和內(nèi)應(yīng)力，而且塑件中易產(chǎn)生氣泡使塑件強(qiáng)度降低并產(chǎn)生水紋，光澤也不好。