塑料成型工藝與模具結(jié)構(gòu)-第一章-塑料概述課件

教育部職業(yè)教育與成人教育司推薦教材

中等職業(yè)學校模具設(shè)計與制造專業(yè)教學用書《塑料成型工藝與模具結(jié)構(gòu)》

電子教案

主編鄧萬國制作鄧萬國

電子工業(yè)出版社目錄第一章塑料概述第二章塑料的模塑工藝第三章塑料制品的工藝第四章塑料模的分類和注射模的結(jié)構(gòu)第五章其他塑料模具結(jié)構(gòu)第一章塑料概述內(nèi)容提要：

1.1塑料的組成及分類

1.1.1塑料的主要成分1.1.2塑料的幾種物料形式1.1.3塑料的分類

1.2塑料的性能1.2.1塑料的使用性能1.2.2塑料的工藝性能

1.1塑料的組成與分類

塑料一般由樹脂和添加劑組成，樹脂在塑料中起決定性作用。添加劑對塑料也有非常重要的影響。有些塑料（如聚四氟乙烯）在樹脂中不加任何添加劑，樹脂就是塑料。但大多數(shù)塑料若不加添加劑，就沒有實用價值。我們可以根據(jù)塑料的不同用途和不同的性能要求，適當?shù)卦跇渲屑尤胍欢康奶砑觿瑏慝@取某種性能的塑料。1.1.1塑料的主要成分

1.樹脂

樹脂屬于高分子化合物，稱為高聚物，是塑料中主要的、必不可少的成分。它決定塑料的類型，影響塑料的基本性能。

樹脂可分為天然樹脂和合成樹脂兩種。天然樹脂有的是從樹木和昆蟲中分泌出來的。合成樹脂是用人工合成的方法按天然樹脂的分子結(jié)構(gòu)制成的樹脂，在生產(chǎn)中，一般采用合成樹脂。1.1.1塑料的主要成分

2.添加劑

常見的添加劑主要有：填充劑，增塑劑，著色劑，潤滑劑，穩(wěn)定劑等。此外還有阻燃劑，抗靜電劑等。

填充劑又稱填料，可分為有機填充劑和無機填充劑。填充劑在塑料中的作用有：（1）減少樹脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用；（2）改善塑料性能，擴大塑料的應(yīng)用范圍。填充劑的形狀有粉狀、纖維狀和層（片）狀。1.1.1塑料的主要成分增塑劑：對于一些可塑性小、柔軟性差的樹脂，加入增塑劑可以使塑料的塑性、流動性和柔韌性得到改善，并可降低剛性和脆性。增塑劑一般為高沸點液態(tài)和低溶點固態(tài)的有機化合物，要求與樹脂相溶性好、不易揮發(fā)、化學穩(wěn)定性好、耐熱、無色、無臭、無毒、價廉。常用的增塑劑有樟腦、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。1.1.1塑料的主要成分

著色劑：

主要是使塑料具有不同的顏色，起裝飾美觀作用，有的著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。著色劑包括顏料和染料。顏料又分為無機顏料和有機顏料。無機顏料是不溶性的固態(tài)有色物質(zhì)，它在塑料中分散成微粒而著色，其著色彩能力、透明性和鮮艷性較差，但耐光性、耐熱性和化學穩(wěn)定性較好。染料可溶于樹脂中，有強烈的著色能力，且色澤鮮艷，但耐光性、耐熱性和化學穩(wěn)定性較差。有機顏料的特性介于染料與無機顏料之間。1.1.1塑料的主要成分

潤滑劑：

潤滑劑的作用是防止塑料在成型過程中發(fā)生粘模，同時還能改善塑料的流動性并提高塑件表面光澤度。常用的熱塑性塑料中一般都要加入潤滑劑。常用潤滑劑有硬脂酸、石臘和金屬皂類（硬脂酸鈣、硬脂酸鋅）等。1.1.1塑料的主要成分穩(wěn)定劑：高分子化合物在熱、力、氧、水、光、射線等作用下，大分子鏈或化學結(jié)構(gòu)發(fā)生分解變化的反應(yīng)，稱為降解。為了防止或抑制降解，需在樹脂中加入穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑。

熱穩(wěn)定劑：抑制和防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。

光穩(wěn)定劑：阻止樹脂因受到光的作用而引起的降解。

抗氧化劑：防止樹脂在加工、貯存和使用過程中發(fā)生氧化，導(dǎo)致樹脂降解而失去使用價值。1.1.2塑料的幾種物料形式

根據(jù)塑料成型需要，工業(yè)上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散體四種。

粉料的配制是將一定配比的樹脂和添加劑粉碎，并在混合設(shè)備中按一定的工藝混合即可。

粒料是將已混合好的粉料置于塑煉設(shè)備中，借助于加熱和剪切應(yīng)力作用使之熔融，驅(qū)出揮發(fā)物與雜質(zhì)，進一步分散粉料中的不均勻成分，再通過粒化設(shè)備使之成為粒料。在成型工藝一般采用粒料。

溶液是將樹脂溶于脂類、醚類和醇類溶劑中，再加入一些增塑劑、穩(wěn)定型、色料和稀釋劑等。

分散體是樹脂與非水液體形成的懸浮體，通稱為溶膠塑料或“糊”塑料。1.1.3塑料的分類

1.按樹脂的分子結(jié)構(gòu)及熱性能分類：

熱塑性塑料：此類塑料的分子呈線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。加熱時軟化并熔融，成為可流動的黏稠液體（熔體），成型為一定形狀冷卻后成為固體，并保持已成型的形狀。如果再次加熱，又可以軟化并熔融，可再次成型，并可反復(fù)多次使用。在熔化、成型過程中只有物理變化而無化學變化。所以熱塑性塑料的邊角料（水口料）及廢品可以回收并摻入原料中再次使用。1.1.3塑料的分類

熱固性塑料：此類塑料的分子最終呈體型結(jié)構(gòu)。它在受熱之初，分子呈線型結(jié)構(gòu)，故具有可塑性和可熔性，可成型為一定形狀，當繼續(xù)加熱時，線型分子間形成化學鍵結(jié)合（交聯(lián)），分子間呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當溫度達到一定值后，交聯(lián)反應(yīng)進一步發(fā)展，形成體型結(jié)構(gòu)，此時樹脂既不熔融，也不溶解，形狀固定后不再變化，又稱固化。如果再加熱，不再軟化，也不再具有可塑性，在上述過程中既有物理變化，又有化學變化。此類塑料制品的邊角料和廢料不能再回收利用。1.1.3塑料的分類

2.按塑料的性能和用途分類：

通用塑料：此類塑料具有產(chǎn)量大、用途廣、價格低的特點，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品種。

工程塑料：指在工程上作為結(jié)構(gòu)件的塑料。這類塑料的力學性能、耐磨性、耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性均較高，具有一定的金屬特性，常代替金屬制造一些零部件。常用的有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS等。

增強塑料：在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強材料進一步改善塑料的力學、電氣性能，形成復(fù)合材料，通常稱為增強塑料。增強塑料具有優(yōu)良的力學性能，比強度和比剛度高。熱固性的增強塑料俗稱玻璃鋼。返回目錄1.2塑料的性能塑料的性能包含使用性能和工藝性能.使用性能體現(xiàn)塑料的使用價值；工藝性能體現(xiàn)塑料的成型特性。塑料的使用性能包括物理性能、化學性能、力學性能、熱性能、電性能等，這些性能都可以進行衡量和測定。塑料的工藝性能主要有:熱固性塑料的工藝性能和熱塑性塑料的工藝性能.1.2.1塑料的使用性能

1.物理性能

密度：單位體積中塑料的質(zhì)量（重量）。塑料的密度一般比金屬的密度小，在0.83～2.20g/cm之間。

透濕性：塑料透過蒸氣的性質(zhì)，用透濕系數(shù)表示。在一定的濕度下，試樣兩側(cè)在單位壓力差情況下，單位時間內(nèi)在單位面積上通過的蒸氣量與試樣厚度的乘積。

透氣性：塑料阻止空氣穿過的性質(zhì)，是衡量塑料制品密封能力的一個指標。

吸水性：塑料吸收水分的性質(zhì)。它可用吸水率表示。吸水率是指在一定溫度下，將塑料放在水中浸泡一定時間后質(zhì)量（重量）增加的百分率。

透明性：塑料透過可見光的性質(zhì)，用透光率表示。透光率是指透過塑料的光通量與其入射光通量的百分比的比值。1.2.1塑料的使用性能

2.化學性能

耐化學性：指塑料耐酸、堿、鹽、溶劑和其他化學物質(zhì)的能力。

耐候性：指塑料暴露在日光、冷熱、風雨等氣候條件下、保持其性能的能力。

耐老化性：指塑料暴露于自然環(huán)境或人工條件下，隨著時間的推移，不產(chǎn)生化學結(jié)構(gòu)變化，并保持其性能的能力。

光穩(wěn)定性：指塑料在日光或紫外線照射下，抵抗褪色、變黑或降解的能力。

抗霉性：指塑料對霉菌的抵抗能力。1.2.1塑料的使用性能

3.力學性能塑料的力學性能主要包括抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、斷裂伸長率、沖擊韌度、抗疲勞強度、耐蠕變性、硬度、摩擦系數(shù)及磨耗等。磨耗是塑料試樣與特定的砂紙摩擦一定時間后損失的體積，其他指標與金屬的力學性能指標有相似的意義。1.2.1塑料的使用性能

4.熱性能塑料的熱性能主要包括線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化溫度、耐熱性、熱變形溫度、溶體指數(shù)、熱穩(wěn)定性、熱分解溫度等。

玻璃化溫度：塑料從黏流態(tài)或高彈態(tài)（橡膠態(tài)）向玻璃態(tài)（固態(tài)）轉(zhuǎn)變（或反向轉(zhuǎn)變）的溫度。

耐熱性：塑料在外力作用下受熱而不變形的性質(zhì)，用熱變形溫度或馬丁耐熱溫度衡量。

熔體指數(shù)：熱塑性塑料在一定的溫度和壓力下，其熔體在10min內(nèi)通過標準毛細管的質(zhì)量，以g/10min表示，是反映塑料在熔融狀態(tài)下流動性的一個量值。

熱穩(wěn)定性：塑料在加工或使用過程中受熱而不分解變質(zhì)的性質(zhì)。

熱分解溫度：塑料在受熱時發(fā)生分解的溫度，是衡量塑料熱穩(wěn)定性的一個指標。塑料加熱時應(yīng)控制在此溫度以下。1.2.1塑料的使用性能

5.電性能

塑料的電性能包括表面電阻率、體積電阻率、介電常數(shù)、介電強度、耐電弧性、介電損耗等，是衡量塑料在各種頻率的電流作用下表現(xiàn)出來的性能。

1.2.2塑料的工藝性能

1.熱固性塑料的工藝性能

收縮性:熱固性塑料在高溫下成型后冷卻至室溫，其尺寸會發(fā)生收縮，使尺寸減小，一般在0.5%左右。

流動性:塑料在一定溫度與壓力下，充滿模具型腔的能力稱為塑料的流動性。衡量塑料流動性的指標通常用拉西格流動性表示。

比容和壓縮率:比容是單位質(zhì)量塑料所占的體積，單位是cm/g。壓縮率是成型前塑料原材料的體積與成型后制品的體積之比，其值恒大于1。

水分和揮發(fā)物的含量:一定的水分和揮發(fā)物在熱固性塑料的成型中起增塑作用。但含量過多，會造成塑料流動性增大，易產(chǎn)生溢料、成型周期長、收縮率大，產(chǎn)品易產(chǎn)生氣泡、疏松、變形、翹曲、波紋等缺陷。

固化特性：熱固性塑料在成型過程中樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，分子結(jié)構(gòu)由線型變?yōu)轶w型，塑料由既可熔化又可溶解變成既不可熔化又不可溶解的狀態(tài)。這個過程又稱之為固化（熟化）。1.2.2塑料的工藝性能

2.熱塑性塑料的工藝性能

收縮性:熱塑性塑料的收縮性基本上與熱固性塑料的收縮性相同。

流動性:指塑料在一定的溫度和壓力下充滿型腔的能力，可以用熔體指數(shù)來衡量，其數(shù)值用熔體指數(shù)測定儀測定。