熱塑性塑料(注塑成型)的工藝性能、-熱固性塑塑料工藝性能-課件

第二章塑料及模塑成型工藝心靈純潔的人，生活充滿甜蜜和喜悅

——列夫·托爾斯泰7/12/2023復(fù)習(xí)上節(jié)問題：2.塑料的組成是什么？各組成成分特性？1.合成樹脂與天然樹脂的區(qū)別？3.塑料按性能（分子結(jié)構(gòu)特性）及用途分可分為？.掌握熱塑性塑料的成型特性；注射成型的工藝性能指標(biāo).2.2熱塑性塑料的工藝性能思考新問題影響注塑成型工藝性能指標(biāo)的因素藝.7/12/2023目的和要求：1.掌握熱固性塑料和熱塑性塑料的成型特性；2.掌握常用塑料的牌號，性能。重點難點：固化特性結(jié)晶性7/12/2023一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性

（1）概念：塑件從塑模中取出冷卻到室溫后，塑件的各部分尺寸都比原來在塑模中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。（2）成型收縮的形式：1）塑件的線尺寸收縮2）收縮方向性3）后收縮4）后處理收縮7/12/2023（3）影響收縮的基本因素：1）塑料品種2）塑件特性（或說塑件的結(jié)構(gòu)）3）模具的結(jié)構(gòu)（如：分型面的位置，進(jìn)料口的形式、尺寸和分布4）成型工藝條件（時間、溫度、壓力）一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性7/12/2023一、熱塑性塑料的工藝性能式中：──實際收縮率（%）──計算收縮率（%）a──塑件在成型溫度時的單向尺寸（mm）b——塑件在室溫下的單向尺寸（mm）c——塑模在室溫下的單向尺寸（mm）(2-4)（4）收縮率的計算：塑件的成型收縮值可用以下公式2－4來表示。7/12/2023一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。流動性好、流動性中等、流動性差分子量小，分子量分布寬，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差，熔融指數(shù)高、螺流動長度長、表現(xiàn)粘度小，流動比大的塑料流動性就好。常用塑料根據(jù)它的流動性可分為三類：7/12/2023凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性影響流動性的主要因素：模具結(jié)構(gòu)

壓力

溫度

料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，融體粘度降低，流動性也增大。7/12/20231）結(jié)晶聚合物：聚合物在從高溫熔體向低溫固態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，若其分子鏈構(gòu)型（結(jié)構(gòu)形態(tài)）能夠得到規(guī)整排列，則該聚合物為結(jié)晶聚合物,即:結(jié)晶型聚合物由“晶區(qū)”(分子作有規(guī)則緊密排列的區(qū)域)和“非晶區(qū)”(分子處于無序狀態(tài)的區(qū)域)所組成，如圖:（如：PE、PTFE、POM等）?！廴跔顟B(tài)的塑料冷凝時能否結(jié)晶的性質(zhì)稱為結(jié)晶性。3.結(jié)晶性圖2-2結(jié)晶型聚合物結(jié)構(gòu)示意圖1-晶區(qū)2-非晶區(qū)Tm—結(jié)晶型塑料熔融溫度7/12/20233.結(jié)晶性2)結(jié)晶度：

結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分?jǐn)?shù)。（大多數(shù)聚合物的結(jié)晶度約為10%～60%，但有些也可能達(dá)到很高的數(shù)值，如PP的結(jié)晶度達(dá)到70%～95%，HDPE和PTFE的也能超過90%）。7/12/2023結(jié)晶型塑料有：PE、PP、PTFE、POM、PA、CPT等，結(jié)晶型塑料是不透明的或半透明的。非結(jié)晶型塑料有：PS、PMMA、PC、ABS、PSU等，一般來說，非結(jié)晶型塑料是透明的.特例：聚4-甲基戊烯-1為結(jié)晶型塑料→高度透明性；ABS為非結(jié)晶型塑料卻不透明。3.結(jié)晶性

沒有完全結(jié)晶的塑料，習(xí)慣上：結(jié)晶度高的材料——結(jié)晶型塑料；結(jié)晶度低的材料——非結(jié)晶型塑料或無定形塑料。7/12/2023結(jié)晶條件——成型工藝（充分條件）成型工藝成型溫度、冷卻速度熔體冷卻速度↓塑件壁厚↑料筒溫度↑模具溫度↑塑件結(jié)晶度↑結(jié)晶型塑料的性能與成型時的冷卻速度有很大關(guān)系。調(diào)節(jié)冷卻速度→控制塑件性能。

7/12/2023結(jié)晶度

密度透明性柔軟性耐折性伸長率沖擊強(qiáng)度結(jié)晶度與材料性能結(jié)晶度

密度強(qiáng)度硬度剛性耐熱性電性能化學(xué)穩(wěn)定性透明性結(jié)晶度

密度透明性柔軟性耐折性伸長率沖擊強(qiáng)度3)結(jié)晶度與材料性能7/12/20234.吸濕性

一、熱塑性塑料的工藝性能吸濕性據(jù)此，塑料大致可分為以下兩種：不吸水也不易粘附水分吸濕、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯——塑料對水分的親疏程度7/12/2023——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發(fā)生分解，這種性能稱為水敏性?！獙彷^為敏感，在高溫下受熱時間較長或進(jìn)料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易出現(xiàn)變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱敏性。5.熱敏性及水敏性

熱敏性一、熱塑性塑料的工藝性能水敏性5.熱敏性、水敏性、降解7/12/2023防治嚴(yán)格控制原材料的技術(shù)指標(biāo)和使用合格的原材料。使用前對聚合物進(jìn)行嚴(yán)格的干燥。確定合理的加工工藝和加工條件。使用添加劑。

注：聚合物降解通常是有害的。指聚合物在某些特定條件下發(fā)生的大分子鏈斷裂及相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象或大分子結(jié)構(gòu)改變等化學(xué)變化的現(xiàn)象叫降解或裂解。（由于聚合物大分子受熱和應(yīng)力的作用，或由于在高溫下受微量水分、酸、堿等雜質(zhì)及空氣中氧的作用）降解概念：5.熱敏性、水敏性、降解（1）降解7/12/2023——是指當(dāng)一定融熔指數(shù)的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時當(dāng)流速超過某一數(shù)值時，熔體表面即發(fā)生橫向裂紋，這種現(xiàn)象被稱為熔體破裂。——是指有些塑料對應(yīng)力比較敏感，成型時容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)脆易裂，當(dāng)塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂的現(xiàn)象，被稱為應(yīng)力開裂。應(yīng)力開裂一、熱塑性塑料的工藝性能6.應(yīng)力開裂及熔體破裂熔體破裂7/12/2023一、熱塑性塑料的工藝性能——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。7.相容性(共混性)相容性7/12/20238、分子定向(取向)a—中心層定向最小；b—內(nèi)層定向較大；c—外層定向最大；d—表層未定向。（8）取向（分子定向）的概念

聚合物大多分子及其鏈段或結(jié)晶聚合物的微晶粒子在應(yīng)力作用下形成的有序排列叫做取向結(jié)構(gòu)。（簡單說：在應(yīng)力作用下，聚合物分子鏈或纖維填料順著應(yīng)力方向作平行排列的現(xiàn)象，即高分子物料中的分子排列從多向性改變成單向性。）7/12/2023

聚合物熔體從澆口流入模腔時，料流呈輻射狀，所以形成平面取向結(jié)構(gòu)。熔體與型腔表壁接觸后，開始實現(xiàn)充模過程.先與型腔表壁接觸熔體迅速冷卻，形成一個來不及取向的薄殼;以后的熔體將在薄殼內(nèi)流動。由于薄殼對熔體的摩擦作用，其附近的熔體流動阻力很大，熔體內(nèi)會產(chǎn)生很大的切應(yīng)力，大分子能在此處高度取向。中部熔體所受摩擦最小，切應(yīng)力也不太大，大分子取向程度中等。定向原因：d—未取向區(qū)c—高度取向區(qū)b—中等取向區(qū)a—輕度取向區(qū)7/12/2023溫度梯度→物層之間的剪切→取向被凍結(jié)→內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力嚴(yán)重翹曲變形（軟制品）應(yīng)力開裂（硬制品）凍結(jié)分子取向

定向:

在成型加工中聚合物在某方向的壓力作用下，由于剪應(yīng)力造成的速度梯度的誘導(dǎo)，聚合物分子在很大程度上會順著流動的方向整齊地作平行的排列，這就是分子取向的一種情況。d—未取向區(qū)c—高度取向區(qū)b—中等取向區(qū)a—輕度取向區(qū)7/12/2023（2）分類

按應(yīng)力性質(zhì)不同分為：

拉伸取向—由拉應(yīng)力引起，取向方向與拉伸方向一致;

流動取向—在切應(yīng)力作用下沿著熔體流動方向形成的.

按流動性質(zhì)不同，取向結(jié)構(gòu)可分為：

單軸取向—結(jié)構(gòu)單元均沿著一個流動方向有序排列(取向);

多軸取向—結(jié)構(gòu)單元可沿兩個或兩個以上流動方向有序排列;

按結(jié)晶與非結(jié)晶聚合物分為：結(jié)晶取向/非結(jié)晶取向（3）取向?qū)λ芗阅艿挠绊懭∠驅(qū)λ芗W(xué)性能的影響

單軸取向:取向后在取向平行方向的抗拉強(qiáng)度增強(qiáng),與取向軸垂直方向的抗拉強(qiáng)度則有所減弱；

雙軸取向的薄片或薄膜在平面的任何方向上均有較高的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率和沖擊韌度，抗撕裂能力也有所提高。取向使塑件具有各向異性（在光、熱、電等方面）取向?qū)ζ渌阅艿挠绊?聚合物的玻璃化溫度隨取向程度的提高而上升；取向程度越大，回縮或熱收縮越大。7/12/2023

綜上所述，聚合物的取向?qū)λ芗男阅苡绊懞艽?。在塑料成型生產(chǎn)中，利用聚合物的取向來提高塑件的性能。例如:吹塑薄膜就是利用聚合物雙軸取向原理來提高其性能的。聚合物取向?qū)λ芗阅懿皇蔷幸嫣?，對厚度較大的塑件時，需消除應(yīng)力取向現(xiàn)象，使塑件不致發(fā)生翹曲變形或裂紋，從而保證塑件質(zhì)量。7/12/2023熱塑性樹脂在未加填料時，大多數(shù)沒有毒性及刺激性。當(dāng)樹脂加熱到Tf以上或在高溫下長期受熱時→降解或分解，分解產(chǎn)物中：有毒性、刺激性和腐蝕性的物(主要是氣體)。如：聚甲醛→刺激性氣體甲醛；氯乙烯及其衍生物或共聚物→刺激性又有腐蝕性的氣體氯化氫等。必須嚴(yán)格掌握工藝規(guī)程，防止產(chǎn)生有害氣體危害人體和腐蝕加工設(shè)備、模具等。9、毒性、刺激性、腐蝕性

加工性能還有:吸氣性，發(fā)氣性，粘模性，可塑性，均勻性和交聯(lián)傾。7/12/20231.收縮性2.流動性3.結(jié)晶性4.吸濕性5.熱敏性/水敏性6.相溶性7.應(yīng)力開裂及熔體破裂8.分子定向(取向)9.毒性、刺激性、腐蝕性總結(jié)：7/12/2023熱固性塑料收縮的表現(xiàn)形式、影響因素和計算方法與熱塑性塑料基本相同。二、熱固性塑料的工藝性能1.收縮性熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示，數(shù)值大則流動性好。2.流動性7/12/2023每一品種的熱固性塑料通常分三個不同等級的流動性：二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性拉西格流動值為100-130mm：適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑件；拉西格流動值為131-150mm：用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件；拉西格流動值為151-180mm：可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。7/12/2023二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性影響流動性的因素：⑴塑料品種

⑵模具結(jié)構(gòu)

⑶成型工藝

一般樹脂分子量小,填料顆粒細(xì)且呈球狀,水、增塑劑、潤滑劑含量高的，流動性大。模具成型表面光滑、型腔形狀簡單，有利于改善流動性。采用預(yù)壓錠及先預(yù)熱，提高成型壓力，提高成型溫度（在低于塑料硬化溫度的條件下）等都能提高塑料的流動性。7/12/2023二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性流動性對成型的影響：流動性過小則填充不足，不易成型，成型壓力增大。流動性過大溢料過多，填充不密實，塑件組織疏松，樹脂與填料混合不均，易粘模，脫模和清理困難及早硬化等缺陷；7/12/20232.5塑料的工藝性能二、熱固性塑料的工藝性能3.比容和壓縮率

比容——壓縮率——每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。

塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）。在熱固性塑料的成型過程中，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，塑料由既可熔又可溶變?yōu)榧炔蝗塾植蝗艿臓顟B(tài)，在成型工藝中把這一過程稱為固化（熟化）。4.固化特性

7/12/20232.5塑料的工藝性能二、熱固性塑料的工藝性能5.水分及揮發(fā)物含量⑴塑料生產(chǎn)過