《塑料模工藝與設(shè)計》課件-項目1 任務(wù)一 塑料概述

學無常師，道在則是。

——晉·潘岳<歸田賦>單元一塑料概論問題：什么是模具？什么是塑料模具？2023/9/8基本內(nèi)容：理解塑料的概念、分類、成份；2.理解熱塑性、熱固性兩個概念，二者的區(qū)別；3.了解塑料的特性及用途。1.重點：熱塑性、熱固性的概念；塑料的熱力學性能。2.難點：對概念的理解重點難點：2023/9/8

塑料的概念

——以樹脂為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，加工過程中在一定溫度和壓力的作用下能流動成型的高分子聚合物(高分子有機材料)。塑料一、塑料的組成及分類1．塑料和樹脂的概念2023/9/8——指受熱時通常有熔融范圍，受外力作用具有流動性，常溫下呈固態(tài)或液態(tài)的高分子聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。樹脂

樹脂的概念一、塑料的組成及分類1．塑料和樹脂的概念2023/9/8——是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲膠等?！侵赣傻头肿踊衔锝?jīng)化學合成或者某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。天然樹脂合成樹脂

樹脂的分類一、塑料的組成及分類1．塑料和樹脂的概念2023/9/8塑料

——樹脂＋添加劑（1）樹脂作用：塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能膠粘其它成分材料賦予塑料可塑性和流動性一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8（2）添加劑1）填充劑（填料）（20~50%）重要的但非必不可少的成分作用：減少樹脂用量，降低塑料成本；例如：酚醛壓縮粉若無填充劑，則既不能進行成型加工又無實用價值；PE、PVC+CaCO3=廉價的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料；玻璃纖維提高塑料的力學性能；石棉提高耐熱性；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁等。改善塑料某些性能，擴大塑料的應(yīng)用范圍。一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8分類：按形狀可分為：粉狀：木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等纖維狀：棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等層狀（片狀）：紙張、棉布、麻布、玻璃布等（2）添加劑1）填充劑（填料）（20~50%）一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8

能夠增加塑料的塑性、流動性、柔韌性，改善成型性能，降低剛性和脆性；它是能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點有機化合物。

常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點固體有機物。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氯化石蠟等。（2）添加劑2）增塑劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8作用：提高塑性、流動性和柔軟性；降低剛性和脆性；改善塑料的工藝性能和使用性能。例如：硝化纖維素若無增塑劑，則既不能進行成型加工又無實用價值；硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。（2）添加劑2）增塑劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成目的：2023/9/8凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。可分為以下三種：

它的主要作用就是抑制或防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。如PVC

它的主要作用是阻止樹脂在光的作用下降解（塑料變色、力學性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC

延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS熱穩(wěn)定劑：光穩(wěn)定劑：抗氧化劑：３）穩(wěn)定劑（0.3~0.5%）（2）添加劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8

為防止塑料在成型過程中粘模，減少塑料對模具的摩擦，改善塑料的流動性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。４）潤滑劑（<1%）如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS（2）添加劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8起裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。分類顏料染料有機顏料無機顏料５）著色劑（0.01~0.02%）（2）添加劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8特點：無機顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光型、耐熱性、化學穩(wěn)定性較好，不易褪色。染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與無機顏料相反。５）著色劑（0.01~0.02%）（2）添加劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8有機顏料的特性介于無機顏料和染料之間。還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料５）著色劑（0.01~0.02%）（2）添加劑一、塑料的組成及分類2．塑料的組成2023/9/8

——在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶性物質(zhì)的塑料，其分子結(jié)構(gòu)最終為體型結(jié)構(gòu)。（變化過程不可逆）1）按樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分：

——

指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈線型結(jié)構(gòu)。(變化過程可逆)熱塑性塑料熱固性塑料熱塑性塑料的可逆過程和熱固性塑料的不可逆過程.swf塑料破碎機.swf一、塑料的組成及分類３．塑料的分類2023/9/8——一般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等）、應(yīng)用于特殊要求的塑料。——一般指能承受一定的外力作用，并有良好的力學性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。——一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。2）按塑料的用途分：特種塑料工程塑料通用塑料一、塑料的組成及分類３．塑料的分類2023/9/8質(zhì)輕、比強度高。優(yōu)異的電絕緣性能。優(yōu)良的化學穩(wěn)定性能。減摩、耐磨、減震、消音性能優(yōu)良。透光及防護性能。成型和著色性能好。一、塑料的組成及分類４．塑料的特性2023/9/8一、塑料的組成及分類４．塑料的特性2023/9/8５．塑料的缺點及使用局限

耐熱性較差，一般塑料的工作溫度僅100°C左右，否則會降解、老化。導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場合，不能用塑料件。吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。

易老化，所以對于使用壽命較長的場合，一般還是用金屬件。

這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是，隨著新品種塑料的問世以及改性技術(shù)的發(fā)展，塑料的這些不足都將會得到改進。一、塑料的組成及分類2023/9/81．塑料的熱力學性能熱力學曲線：線型無定形聚合物和線型結(jié)晶型聚合物受恒定壓力時的變形程度與溫度的關(guān)系曲線。二、塑料的熱力學性能2023/9/8各物理狀態(tài)：高彈態(tài)：粘流態(tài)：玻璃態(tài)：線型無定形聚合物的熱力學性能1．塑料的熱力學性能二、塑料的熱力學性能2023/9/8各溫度點含義：θb

：脆化溫度g

：玻璃化溫度θf

：粘流溫度θd

：熱分解溫度θ線型無定形聚合物的熱力學性能1．塑料的熱力學性能二、塑料的熱力學性能2023/9/8θm：熔點線型結(jié)晶型聚合物的熱力學性能1．塑料的熱力學性能二、塑料的熱力學性能2023/9/8體型聚合物的熱力學性能：由于分子運動阻力很大，一般隨溫度發(fā)生的力學狀態(tài)變化很小，所以通常不存在粘流態(tài)或高彈態(tài)，即遇熱不熔，高溫時則分解。1．塑料的熱力學性能二、塑料的熱力學性能2023/9/8玻璃態(tài):車、銑、刨、鋸、鉆、銼高彈態(tài):

沖壓、鍛造、壓延、氣動成型粘流態(tài):注射、壓縮、壓注、擠出等2．塑料的加工工藝性二、塑料的熱力學性能2023/9/81.影響聚合物粘度的因素

聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響分子結(jié)構(gòu)相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量分布溫度對粘度的影響提高溫度----降低粘度----改善流動性壓力對粘度的影響增大注射壓力----提高熔體的剪切速率---提高充模能力●●●PMMA、PC、PA66PE、PP、POM三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/82.成型過程中的流動狀態(tài)分析

三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8在聚合物成型過程中，由于受剪切力和拉伸力的作用，聚合物的分子和填料會發(fā)生取向作用?！袢∠蚍诸悾毫鲃尤∠蚝屠烊∠颉?.聚合物在成型過程中的取向作用流動取向：聚合物及其添加劑在剪切流動過程中沿著運動方向排列。三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8橫直沖擊試驗3.聚合物在成型過程中的取向作用拉伸取向：在拉伸力的作用下，聚合物分子鏈或微晶等結(jié)構(gòu)沿著受力方向排列。三、塑料在成型過程中的物理化學變化各向異性2023/9/84.聚合物在成型過程中的結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)分為：結(jié)晶型和無定形兩種●結(jié)晶度：結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶程度，結(jié)晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分比?！窠Y(jié)晶型聚合物在成型過程中能否結(jié)晶，取決于成型時的冷卻速率?！窆I(yè)上常采用熱處理的方法（烘若干時間）使結(jié)晶型聚合物達到設(shè)計要求的結(jié)晶度，從而改變具有結(jié)晶傾向的聚合物所成型的塑件性能?！袢?、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8聚合物成型塑件是在高溫和應(yīng)力作用下進行的，因此，聚合物分子可能由于受到熱和應(yīng)力的作用或由于高溫下聚合物中微量水分、酸、堿等雜質(zhì)及空氣中氧的作用而導(dǎo)致其相對分子質(zhì)量降低，使聚合物的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學變化。通常把相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為降解?！?.聚合物在成型過程中的降解三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8加工過程中減少和避免聚合物降解的措施：●1)嚴禁控制原材料的技術(shù)指標和使用合格的原材料;2)使用前對聚合物進行嚴格的干燥;3)確定合理的加工工藝和加工條件;4)使用附加劑（抗氧化劑、穩(wěn)定劑）。5.聚合物在成型過程中的降解三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8聚合物的交聯(lián)反應(yīng)也叫固化反應(yīng)，只發(fā)生在熱固性塑料中●6.聚合物在成型過程中的交聯(lián)三、塑料在成型過程中的物理化學變化2023/9/8

謝謝大家！再見！Thankyou.Seeyoulater.2023/9/8熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工藝性能狀

態(tài)玻

璃

態(tài)