塑料成型工藝1.2

第一章塑料

1.理解塑料的概念、成份、分類；

2.了解塑料的特性及用途。目的和要求：重點難點：

重點：塑料的概念、成份、分類難點：對概念的理解§1.1塑料的基本組成一、樹脂

塑料是以合成樹脂為基體，在其中添加了某些特定用途的添加劑，并在加工中為制品的某階段可流動成型的材料。

合成樹脂是塑料最基本、最重要的組成部分，決定塑料的類型和基本性能。作用:膠粘其它成分材料;賦予塑料可塑性和流動性

——指受熱時通常有轉(zhuǎn)化或熔融范圍，轉(zhuǎn)化時受外力作用具有流動性，常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)或液態(tài)的有機聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。膠粘其它成分材料賦予塑料可塑性和流動性2、合成樹脂

定義：人們模仿天然樹脂的成分用化學方法人工制取的樹脂。特點：合成樹脂不能直接使用，需通過一定的加工工藝將它轉(zhuǎn)化為塑料或塑件后才能使用。1、天然樹脂

定義：是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質(zhì)。

特點：無明顯的熔點，受熱后逐漸軟化，可溶解于有機溶劑，而不溶解于水。定義：凡添加到聚合物中能使聚合物的塑性增加的物質(zhì)。作用：削弱聚合物分子間的作用力；為高分子鏈的運動起了潤滑作用；能改進樹脂的柔順性、延伸性和可塑性等；降低其熔融粘度和熔融溫度；改善其加工性能。二、塑料添加劑1、增塑劑(1)苯二甲酸脂類可以使材料保持良好的絕緣性和耐寒性。(2)磷酸脂類可以使材料保持較好的耐熱性，但耐寒性較差，有毒性。(3)二辛脂類可以使材料具有較好的耐寒性，但耐油性較差。常用的增塑劑有以下幾種：定義：填料一般是對聚合物呈惰性的粉末物質(zhì)。優(yōu)點：可以改善塑料的某些物理性能；可以減少樹脂的用量，降低塑料的成本。2、填料3、穩(wěn)定劑常用的填充劑有玻璃纖維、碳酸鈣(CaCO3)、滑石粉、木粉等。定義:減緩或阻止塑料在加工和使用過程中分解變質(zhì)的添加劑.穩(wěn)定劑的選擇：要求和樹脂相容性好，對樹脂的穩(wěn)定效果好；其次要求在成型過程中最好不分解，揮發(fā)性小，無色、耐油、耐化學藥品及耐水等。分類：(1)光穩(wěn)定劑能改善塑料的耐日光性。(2)熱穩(wěn)定劑抑制其熱降解、熱分解。定義：以改進高聚物的流動性、減少摩擦、降低界面黏附力為目的而在樹脂中使用的一種添加劑。分類：潤滑劑分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種。作用：同一種潤滑劑在不同的聚合物或不同的加工條件下會表現(xiàn)出不同的潤滑作用，多數(shù)潤滑劑兼有內(nèi)、外潤滑劑的雙重功能。4、潤滑劑(1)脂肪酸及其脂類(2)脂肪酸酰胺類(3)金屬皂類(4)烴類(5)硅有機化合物潤滑劑的用量一般為0.5%～1%(質(zhì)量分數(shù))。常用的塑料潤滑劑種類有：定義：能使塑件具有各種顏色的物質(zhì)。分類：無機顏料有機顏料有機著色劑染料5、著色劑一般來說，理想的著色劑應色彩鮮艷，著色力大；有良好的分散性；具有良好的熱穩(wěn)定性，不變色、不分解，能長期耐熱；良好的光穩(wěn)定性、耐溶劑性、化學穩(wěn)定性；不影響塑料的加工性能和使用性能；價格便宜。指標無機顏料有機顏料染料色相不鮮明鮮明鮮明著色力大大大遮蓋力大小小分散力好好好耐光性差差差耐熱性好差差耐遷移性好差差耐溶劑性好差差耐藥品性好差差§1.2塑料的分類一、按塑料的使用特性分類1、通用塑料特點：產(chǎn)量大、用途廣、成形性好、價格低、性能普通、主要用于制造日用品的塑料。2、工程塑料特點：產(chǎn)量小，價格較高，具有優(yōu)異的力學性能、電性能、化學性能、耐磨耐熱性能、耐腐蝕性能、自潤滑性能及尺寸穩(wěn)定性，可代替一些金屬材料用于制造結(jié)構(gòu)零部件。特點：產(chǎn)量小，價格較高，性能優(yōu)異。3、功能塑料2、熱固性塑料——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）二、按塑料受熱后呈現(xiàn)的基本特性分類1、熱塑性塑料——指在特定溫度范圍內(nèi)能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。(變化過程可逆)1塑料一般由哪些成分組成？2在塑料中加入填料的作用是什么？對填料有何要求？3增塑劑的作用是什么？對增塑劑有何要求？4穩(wěn)定劑有幾類？它們的作用是什么？5著色劑的作用是什么？對它的要求是什么？6塑料是如何進行分類的？熱塑性塑料和熱固性塑料有什么區(qū)別？

1.了解塑料的基本性能、用途及加工方法；2.掌握熱塑性與熱固性塑料的性能及加工方法。目的和要求：重點難點：

重點：塑料的性能、用途及加工方法難點：如何選用塑料及確定加工方法第二章塑料的性能與加工一、塑料的基本性能1、可塑性2、彈性3、強度4、耐腐蝕性5、絕緣性6、透光及防護性能7、減振、消音性能8、質(zhì)輕不足之處：耐熱性比金屬等材料差；容易受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性；易發(fā)生蠕變現(xiàn)象；易發(fā)生老化。二、塑料的用途1、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)：塑料在農(nóng)業(yè)方面常用的材料有薄膜、管道、片板、繩索和編織袋等。塑料溫室，農(nóng)作物、肥料和藥物等的包裝,農(nóng)田水利工程多選用塑料管，農(nóng)舍建筑、畜牧保護、農(nóng)業(yè)機械及器具、魚網(wǎng)、2、包裝：塑料作為一種新型包裝材料，在包裝領(lǐng)域中已獲得廣泛應用．例如各種中空容器、注塑容器(周轉(zhuǎn)箱、集裝箱、桶等)．包裝膜、編織袋、泡沫塑料、捆扎繩和打包帶等。3、交通運輸：汽車、火車、輪船等交通工具及相應的附屬設(shè)施所用的塑料，按每輛或每艘計，逐年增加。品種有：燃油箱、保險杠、遮陽板、車座、門把手、方向盤、儀表板等。4、電氣工業(yè)：電線、電纜、絕緣體、家用電器、計算機及各種通訊設(shè)備等。5、化學工業(yè)：塑料耐腐蝕性使塑料化工設(shè)備方面得以廣泛應用，如制作塔器、貯槽、貯罐、反應器、電鍍電解槽、熱交換器、煙囪、管道、閥門、泵、襯里等。6、儀器儀表：制造各種部件。7、建筑工業(yè)：給水管系統(tǒng)，排水管系統(tǒng)，雨水管、槽系統(tǒng)，電氣護套管系統(tǒng)，熱收縮管系統(tǒng)，塑料門窗系統(tǒng)，板材，壁紙，地板卷材，地板氈，披疊板系統(tǒng)，平托盤，發(fā)泡與實芯硬PVC多種異型材，防水材料，堵水材料，裝飾裝修材料，建筑涂料，外加劑，粘接劑，衛(wèi)生潔具，家具等等。8、航空工業(yè)：飛機用各種增強塑料作結(jié)構(gòu)和覆面材料，常規(guī)武器中各種零部件。9、國防和尖端工業(yè)：各種燒蝕材料、耐腐材料、增強材料等。工業(yè)10、家具：家用、機關(guān)、工廠、學校和公共場所用家具。11、體育用具：各種健身用品。12、日用品：在人們的日常生活中，塑料的應用更廣泛，如市場上銷售的塑料涼鞋、拖鞋、雨衣、手提包、兒童玩具、牙刷、肥皂盒、熱水瓶殼等等。目前在各種家用電器，如電視機、收錄機、電風扇、洗衣機、電冰箱等方面也獲得了廣泛的應用。塑料作為一種新型包裝材料，在包裝領(lǐng)域中已獲得廣泛應用，例如各種中空容器、注塑容器(周轉(zhuǎn)箱、集裝箱、桶等)，包裝薄膜，編織袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎繩和打包帶等。13、醫(yī)療：醫(yī)用高分子分人工臟器、修復人體缺陷和制作醫(yī)療器械三大類。如人工血管、心臟瓣膜、食道、氣管等；人工耳朵、人工皮膚、人工關(guān)節(jié)等；輸液器、輸血袋、注射器、插管、檢驗用品、病人用具、手術(shù)室用品等。

1、注射成型是采用注射成型機將粒狀塑料連續(xù)輸入到料筒中受熱熔融成黏性流動狀態(tài)，由螺桿或柱塞推至料筒端部，通過噴嘴和澆注系統(tǒng)將熔體注入閉合的模具中，經(jīng)保壓、冷卻后固化成型，然后開模取出塑件。三、塑料的主要成型方法注射成型特點：1)成型周期短2)對成型各種塑料的適應性強。3)生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。4)注射成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復雜，

制造成本高。2、壓縮成型是將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內(nèi)，再將模具閉合，塑料粒料在受熱和受壓的作用下充滿閉合的模具型腔，固化成型后得到塑件。壓縮成型與注射成型相比的特點：1)壓縮成型所使用的設(shè)備和模具以及生產(chǎn)過程的控制都比較簡單。2)壓縮成型的塑料制品耐熱性好，塑件的收縮率小、變形小，各項性能比較均勻。3)壓縮成型適宜成型流動性差的塑料，比較容易成型大、中型塑件。同時壓縮成型又有如下的特點：1)壓縮成型生產(chǎn)周期長，效率低，不易實現(xiàn)自動化，勞動條件較差。2)不能模壓對尺寸精度要求較高的塑件。3)帶有深孔、開頭有精細嵌件的塑件難以成型。4)對模具材料要求較高。一般壓塑模具使用壽命僅20～30萬次。

3、壓注成型在改進壓縮成型缺點，吸收注射模具經(jīng)驗基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成型方法，又稱傳遞成型、擠膠成型。壓注成型特點：1)壓注成型能生產(chǎn)帶有精細嵌件，較深的孔和外形復雜、薄壁或壁厚變化很大的塑件。2)壓注成型周期短，生產(chǎn)效率高。3)壓注成型塑件的物理力學性能較高；塑件的飛邊很薄，容易修除；在塑件的合模方向上有較高的尺寸精度;表面粗糙度值較小。4）壓注成型安放嵌件方便。缺點：模具結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高，塑料浪費較大，塑件修整工作量大，工藝條件較壓縮成型嚴格，操作難度大。4、擠出成型將熔融的塑料自模具內(nèi)以擠壓的方式往外推出，而得到與?？谙嗤瑤缀涡螤畹牧黧w，冷卻固化后，得到所要的零件。4、擠出成型特點：

1)擠出成型所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、占地面積少、環(huán)境清潔。

2)可以連續(xù)化生產(chǎn)，效率高、投資少、成本低。3)模具結(jié)構(gòu)也較簡單，制造維修方便。4)塑件的內(nèi)部組織均衡致密，尺寸比較穩(wěn)定。

5)擠出成型適應性強。5、中空成型（吹塑成型）是將熔融坯料放入吹塑模具內(nèi)，向坯料吹入壓縮空氣，使處于高彈態(tài)的融入塑料型坯發(fā)生膨脹變形，然后再經(jīng)冷卻定型，獲得中空容器它是制造中空件和管筒型薄膜的方法?！?.2常用熱塑性塑料的性能與加工一、聚乙烯聚乙烯(Polyethylene，PE)是由乙烯單體自由基聚合而成的聚合物。nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯鏈節(jié)：高分子化合物中重復出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，如聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元是－CH2—CH2—。單體：能合成高分子化合物的小分子物質(zhì)，如聚乙烯的單體是CH2=CH2。聚合度：聚乙烯分子結(jié)構(gòu)中的n值表示高分子化合物中鏈節(jié)的重復次數(shù)，n值越大，相對分子質(zhì)量越大。1、結(jié)構(gòu)性能聚乙烯是無臭、無味及無毒的可燃性白色粉末。耐腐蝕性、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，可以氯化、輻照改性，可用玻璃纖維增強。高密度聚乙烯（HDPE）熔點、剛性、硬度和強度較高，吸水性小，有突出的電性能和良好的耐輻射性。適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件。低密度聚乙烯（LDPE）柔軟性、伸長率、沖擊韌度和透明性好。適于制作薄膜等。密度：0.94～0.96g/cm3

成型收縮率：1.5%～3.6%

成型溫度：140～220℃。超高分子量聚乙烯沖擊韌度高，耐疲勞，耐磨，用冷壓燒結(jié)成型。適于制作減摩。耐磨及傳動零件。2、成型性能1、結(jié)晶型塑料、吸濕性小2、流動性極好，溢邊值0.02mm左右，流動性對壓力變化敏感3、可能發(fā)生熔融破裂，與有機溶劑接觸可發(fā)生開裂4、加熱時間長則發(fā)生分解、燒焦5、冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，宜設(shè)冷料穴，模具應有冷卻系統(tǒng)6、收縮率范圍大，收縮值大、定向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定7、宜高壓低溫注射，料溫均勻，填充速度應快，保壓充分8、不宜用直接進料口，否則易增大內(nèi)應力，或產(chǎn)生收縮不均，取向性明顯，變形增大，應注意選擇進料口位置與數(shù)量，防止產(chǎn)生縮孔、翹曲變形9、質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時可強行脫模3、加工方法聚乙烯可用擠出、注塑、吹塑等方法進行成型，但擠出方法用得較多。二、聚丙烯聚丙烯(Polypropylene，PP)是由丙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚合物。

1、結(jié)構(gòu)性能質(zhì)輕，密度小，剛硬有韌性，彎曲程度高，耐疲勞、耐應力開裂，屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度等力學性能均優(yōu)于低壓聚乙烯。耐熱性較好，具有良好的電性能和高頻絕緣性，基本上不吸水，有較好的化學穩(wěn)定性。0℃以下易變脆，熱變形溫度較低，耐候性差，不耐磨，易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。密度：0.9～0.91g/cm3

成型收縮率：1.0%～2.5%

成型溫度：160～220℃2、成型性能1、結(jié)晶型塑料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與金屬接觸易發(fā)生分解。2、流動性極好，溢邊值0.03mm左右、3、冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的散熱應適度。4、成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強。3、加工方法聚丙烯可以用擠出、注射和吹塑等加工方法成型。5、注意控制成型溫度，料溫低時取向性明顯，尤其低溫高壓是更明顯，模具溫度低于500C以下塑料無光澤，易產(chǎn)生熔接痕流痕；900C以上時易發(fā)生彎曲、變形。6、塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防止應力集中。三、聚氯乙烯聚氯乙烯(PolyvinylChloride，PVC)是由氯乙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚合物。1、結(jié)構(gòu)性能密度:1.38g/cm3

成型收縮率:0.6%～1.5%

成型溫度:160～190℃。軟聚氯乙烯(SPVC)伸長率大，力學強度、耐腐蝕性、電絕緣性均低于硬聚氯乙烯，且易老化。適于制作薄板、薄膜、電線絕緣層、密封件等。

硬聚氯乙烯（ROVC)樹脂是白色或淡黃色的堅硬粉末，力學強度高、電性能優(yōu)良，耐酸堿力極強，化學穩(wěn)定性好，但軟化點低。適于制造棒、管、板、焊條、輸油管及耐酸堿零件。

2、成型性能1、無定形料，吸濕性小，但為了提高流動性、防止發(fā)生氣泡，宜先干燥。2、流動性差，極易分解，特別在高溫下與鋼、銅接觸更易分解，分解溫度為2000C，分解時有腐蝕及刺激性氣體。3、成型溫度范圍小，必須嚴格控制料溫。3、加工方法聚氯乙烯常用的加工方法有擠出、注射、吹塑等成型方法。4、用螺桿式注塑機及直通噴嘴，孔徑宜大，以防止死角滯料，滯料必須及時處理清除。5、模具澆注系統(tǒng)應粗短，進料口截面宜大，不得有死角滯料，模具應冷卻，其表面應鍍鉻。四、聚苯乙烯聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應合成的聚合物。1、結(jié)構(gòu)性能電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機玻璃，著色性、耐水性、化學穩(wěn)定性好，機械強度一般，但性脆，易產(chǎn)生應力碎裂，耐熱性低，不耐苯、汽油等有機溶劑。適于制作絕緣透明件、裝飾件機化學儀器、光學儀器等零件。密度：