塑料成型工藝-1

1、注塑成型原理與工藝基本知識,塑料成型原理與成型工藝特性,1、注射生產(chǎn)一個最顯著的特點是它能進(jìn)行不間歇的連續(xù)性生產(chǎn)。 （ ） 2、精密注塑機器、精密注塑工藝和（ ）是精密塑料成型加工中心的三個基本因素。 A、精密注塑模具 B、精密加工中心 C、精密鉗制工藝 D、精密電加工,注射成型原理及其工藝特性 （一）注射成型原理、特點及應(yīng)用 1、注射成型原理,2、注射成型的特點及應(yīng)用 （1）特點： 可成型熱塑性和熱固性塑料； 間歇性操作，周期短、效率高； 能一次性成型形狀復(fù)雜、尺寸精確及帶嵌件的制品； 制品可大、可小，1g幾十kg； 自動化程度高； 成本高，不適合單件及批量較小的塑件生產(chǎn)。,（2）應(yīng)用： 熱

2、塑性塑料成型； 熱固性塑料成型； 反應(yīng)注射成型； 雙色注射成型； 中空塑料制品型坯的成型。,精密注射成型與模具,一、精密注射成型概念 精密注射成型是一種用來成型尺寸和形狀精度很高、表面粗糙度很小的塑件的一種方法。所用的注射模具即為精密注射模。 精密注射模的結(jié)構(gòu)與一般注射模相同，其特別之處在于進(jìn)行精密注射模設(shè)計時，著重考慮如何防止塑件出現(xiàn)變形；防止成型收縮率的波動；防止塑件發(fā)生脫模變形；保持模具精度等。,二、精密注射成型用塑料 可以用于精密注射成型用的材料除必須具有良好的流動性和成型性能之外，還必須要求成型出的塑件能夠具有形狀和尺寸方面的穩(wěn)定性，否則精度很難保證。 目前適用于精密注射成型的塑料品

3、種主要有聚碳酸酯、聚酯胺、聚甲醛及ABS等。,三、精密注射成型的工藝特點 精密注射成型的主要工藝特點： 1、塑料的注射壓力大 可降低收縮率的波動而提高塑件尺寸穩(wěn)定性；可使流動比增大而改善成型性能。 2、注射速度快 不僅可以成型形狀復(fù)雜的塑件，而且還能減小塑件的尺寸公差。 3、溫度控制精確,四、精密注射成型工藝對注射機的要求 注射機必須具有如下特點： 1、注射功率大 2、控制精度要高 3、液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度要快 4、合模系統(tǒng)要有足夠的剛性,五、精密注射模的設(shè)計要點 因塑件的精度高，所以進(jìn)行模具設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾點： 1、合理確定精密注射模的設(shè)計精度 設(shè)計時型腔和分型面精度要與塑件精度相適應(yīng)。

4、2、合理選擇精密模具的結(jié)構(gòu)和模具加工精度及加工方法,3、模具設(shè)計時的注意事項 （1）型腔的排列 通常采用圓形排列或一模四腔的H形排列。 （2）澆道與澆口的平衡 （3）型腔溫度單獨調(diào)節(jié) 水溫調(diào)節(jié)精度為0.5，入水口和出水口的溫差在2以內(nèi)。,4、防止注射模與塑件的脫模變形 1）注射模有足夠剛度，結(jié)構(gòu)還要適宜脫模。 2）因脫模斜度一般比較小，故常對塑模零件進(jìn)行鏡面拋光。 3）最好使用脫模板脫模。 39,1、塑件進(jìn)行后處理的目的主要是消除內(nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。（ ） 2、背壓的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力，給予一定的充型速率以及對熔體進(jìn)行壓實等。（ ）,普通注射成型工藝

5、 完整的注射工藝過程按先后順序包括：成型前的準(zhǔn)備、注射過程、塑件的后處理等。 1、成型前的準(zhǔn)備 原料外觀的檢驗和工藝性能的測定；染色、造粒；預(yù)熱、干燥；料筒的清洗；嵌件預(yù)熱及選用合適的脫模劑。 非親水性原料：PS、PE、PP 親水性原料：PA、PC、PMMA,2、 注射過程 包括加料、塑化、注射、冷卻、脫模等。 （1）加料 定量（定容）；加料要適量。 （2）塑化 料筒中的塑料在加熱下，由固體顆粒轉(zhuǎn)變成粘流態(tài)并具有良好的可塑性的過程。 決定塑化質(zhì)量的主要因素： 物料受熱，使分子鏈松弛，由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。 所受的剪切作用，強化混合和塑化過程；產(chǎn)生摩擦熱。,螺桿注射機對塑料的塑化為什么比柱塞式注射機

6、要好得多？ 塑化好；料量少，受熱時間短；壓力損失小。 對塑料塑化的要求： 塑料熔體進(jìn)入型腔之前要充分塑化，溫度合適并盡量均勻，分解物最小，有足夠的熔料來保證連續(xù)生產(chǎn)。,（3）注射 注射的過程可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻和脫模等幾個階段。 1）充模：塑化好的熔料填滿型腔的過程。 2）保壓：保持施壓狀態(tài)使其冷卻成型。 3）倒流：倒流的是否發(fā)生取決于保壓結(jié)束時澆口的是否凍結(jié)。 4）澆口凍結(jié)后的冷卻：對模具的冷卻。實際包括從充模完成、保壓到脫模前這一時間。 5）脫模,3、塑件的后處理 用退火處理和調(diào)濕處理消除內(nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。 （1）退火處理 過程：定溫加熱液體或熱空

7、氣循環(huán)烘箱靜置，后緩慢冷卻。 目的：減少塑件內(nèi)部內(nèi)應(yīng)力。尤其對有金屬嵌件的塑件。,A. 內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因： 塑化不均勻、冷卻速度不均勻、厚度不均勻、金屬嵌件 B. 要求進(jìn)行退火的情況： 分子鏈剛性大、壁厚大、帶金屬嵌件、使用溫度范圍寬、尺寸精度要求高、內(nèi)應(yīng)力大且不易自消。 C. 退火溫度： 高于使用溫度10-20或低于熱變形溫度10-20 。 時間取決于具體情況。速度不能太快。,（2）調(diào)濕處理 方法：放在熱水中隔絕空氣，防止對塑件的氧化，加快吸濕平衡。 目的：使制件顏色、性能及尺寸得到穩(wěn)定。 處理時間長短的選擇要依實際情況而定 典型：PA的調(diào)濕處理,（三）注射成型工藝參數(shù) 影響注射成型工藝的重

8、要參數(shù)有：塑化流動和冷卻的溫度、壓力以及相應(yīng)的各個作用時間。 1、溫度 需控制的溫度包括:影響塑料塑化、流動的溫度（料筒溫度、噴嘴溫度）和影響塑料流動、冷卻的溫度（模具溫度）。,（1）料筒溫度 最合適的范圍是在粘流溫度和熱分解溫度之間。不能過高，時間也不能過長。 對熱敏性塑料要嚴(yán)格控制其溫度，過高或時間過長易造成熱氧化分解。,影響溫度調(diào)整的因素： 分子量及分布： 填充和增強： 增塑和潤滑：,螺桿式注射機： 柱塞式注射機： 復(fù)雜、薄壁、帶金屬嵌件： 溫度分布： 從料斗一側(cè)到噴嘴逐步升高；對螺桿注射機，前端溫度可略低于中段。,（2）噴嘴溫度 一般略低于料筒最高溫度，因有摩擦熱補償；但不能過低，否則

9、易造成熔料早凝堵塞澆口，或凝料的注入影響塑件質(zhì)量。 料筒溫度和噴嘴的選擇與其他工藝條件的關(guān)系（壓力高、低）。 “對空注射法”等對料筒和噴嘴溫度的檢驗。,（3）模具溫度 對塑料熔體的充型能力及內(nèi)在性能和外觀都有很大影響。 模溫高低決定于塑料結(jié)晶性的有無、塑件的尺寸和結(jié)構(gòu)、性能要求以及其他工藝條件。 通常由循環(huán)冷卻介質(zhì)控制，或模具的自然升溫、自然散熱來保持。也有加熱保持定溫。但對熔體來說都是冷卻，其溫度都低于玻璃化溫度或熱變形溫度。,無定型熔料固化時不發(fā)生相變。模溫主要影響熔料的粘度，即充型速率。 對粘度較低或中等的無定型塑料，常采用較低模溫來提高生產(chǎn)率； 對粘度較高的塑料，應(yīng)采用較高的模溫。,結(jié)

10、晶型塑料，結(jié)晶速率受冷卻速率控制，亦即受模溫控制。模溫直接影響結(jié)晶度和晶形。 模溫高，冷卻速率小，結(jié)晶速率大；還有利于分子的松弛，減小取向作用。但生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)率不高，還會影響制件的質(zhì)量。 模溫低，冷卻速率大，結(jié)晶度小。 通常取模溫適中。要注意熔料在模內(nèi)冷卻速率的一致性。,2.壓力 包括塑化壓力和注射壓力，直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。 （1）塑化壓力 又稱背壓，指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。 通常，增加背壓會提高熔體溫度，并使熔體溫度均勻、色料混合均勻并排出氣體。但同時也會降低塑化速率、延長成型周期，甚至導(dǎo)致塑料的降解。 一般都是在保證質(zhì)量前提下越低越好

11、。,（2）注射壓力 注射機的壓力是指柱塞或螺桿頭部對塑料熔體所施加的壓力。 作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力，給予一定的充型速率以及對熔體進(jìn)行壓實等。,注射壓力的大小取決于注射機的類型、塑料的品種、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、壁厚及流程的大小等。 此外，還與塑料與模具澆注系統(tǒng)及型腔之間的磨擦系數(shù)的熔融粘度有關(guān)，與是否加有潤滑劑有關(guān)。 一般，柱塞式注射機注射壓力應(yīng)比螺桿式的大。,為保證塑件質(zhì)量，對注射速度有一定要求，直接的影響因素是注射壓力。 每種塑料都要最佳注射速度，是一范圍數(shù)值，其最主要的影響因素是塑件的厚度。厚壁用低速，薄壁用高速。 型腔充滿后，注射壓力的作用

12、在于對模內(nèi)熔料的壓實，壓實時的壓力等于或小于注射時所用的注射壓力（優(yōu)缺點）。,3.時間 成型周期：完成一次注射成型過程所需的時間。它包括：,在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各個階段的有關(guān)時間，提高勞動生產(chǎn)率與注射機使用率。 在整個成型周期中，注射時間與冷卻時間最重要，他們對塑件的質(zhì)量將均有決定性的影響。保壓時間的長短與塑件結(jié)構(gòu)尺寸、料溫、模溫以及主流道和澆口的大小有關(guān)（最佳值）。 冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等（原則，過長）。,注射塑料材料基礎(chǔ)知識,一、聚合物的分子結(jié)構(gòu) （一）樹脂與塑料 塑料主要成分是樹脂。 天然樹脂:無明顯的熔點，受熱后逐漸軟化，

13、可溶解于有機溶劑，而不溶于水等。 合成樹脂:具有優(yōu)良的成型工藝性，有些可以做塑料使用，有些則還需加入添加劑方能使用?？梢灾苯邮褂玫臉渲篜E、PS、PA等。要加添加劑：PF、 PVC 、氨基樹脂（UF、MF）等。,分子構(gòu)造,線性聚合物： 具有彈性和塑性，可溶脹或溶解，升溫熔化流動，反復(fù)成型。具有熱塑性。 體形聚合物： 脆性大、彈性較高和塑性很低；成型前可溶與可熔，成型后不溶不熔，不能再次成型。具有熱固性。 帶支鏈型聚合物: 短支鏈，長支鏈； 星型、梳型、無規(guī)支化,1、結(jié)晶度增大的話，通常會提高塑件的沖擊強度。 （ ） 2、聚合物根據(jù)凝聚態(tài)來分，可分為_ 。 A、固體，液體，氣體 B、晶態(tài)，液態(tài)

14、，氣態(tài) C、玻璃態(tài)，液態(tài)，氣態(tài),聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能,高分子的凝聚態(tài)指高分子鏈之間的幾何排列和堆砌狀態(tài)，包括固體和液體。 凝聚態(tài)：固體，液體，氣體（物理狀態(tài)） 相態(tài)：晶態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)（熱力學(xué)狀態(tài)） 固體聚合物分為結(jié)晶型和無定型。 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。 結(jié)晶只發(fā)生在線型聚合物和含交聯(lián)鏈不多的體型聚合物中。,結(jié)晶度：晶區(qū)所占的重量百分?jǐn)?shù)。 結(jié)晶對聚合物性能的影響： 結(jié)晶造成分子緊密集聚狀態(tài)，增強了分子間的作用力，所以聚合物的強度、硬度、剛度及熔點、耐熱性、氣密性和耐化學(xué)性能等性能都有所提高。而與鏈運動有關(guān)的性能，如

15、彈性、伸長率和沖擊強度則降低。 無定型聚合物：遠(yuǎn)程無序，近程有序,塑料使用的上限溫度是_，使用的下限溫度是_。 A、脆化溫度，玻璃化溫度 B、玻璃化溫度，脆化溫度 C、粘流溫度，脆化溫度,二、聚合物的熱力學(xué)性能與加工工藝性,（一）聚合物的熱力學(xué)性能 線性無定型聚合物：玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài),脆化溫度：塑料使用的下限溫度。 玻璃化溫度：聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的臨界溫度。塑料使用的上限溫度。 粘流溫度：聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的臨界溫度。聚合物成型加工的最低溫度。,bg：（使用角度）范圍越寬越好。 f d ：（加工角度）范圍越寬越好。 加熱和加入溶劑都可使聚合物達(dá)到粘流態(tài)。粘流溫度一般隨分子

16、質(zhì)量的增高而升高。 加增塑劑可降低粘流溫度。,體型聚合物： 分子阻力大，沒有粘流態(tài)和高彈態(tài)，遇熱不熔，高溫分解。 完全線性結(jié)晶型聚合物： 通常不存在高彈態(tài)。耐熱性好。使用溫度范圍寬。 熔點m熔融凝固的臨界溫度。 完全線型結(jié)晶型聚合物難以成型，但耐熱性好，可在脆化溫度至熔點之間應(yīng)用，溫度使用的范圍寬。,（二）聚合物的加工工藝性,聚合物流變方程應(yīng)用,一、牛頓流體及其流變方程 層流液體流動按許多彼此平行的流層進(jìn)行；同一流層各點速度相同。 湍流各點速度大小和方向都隨時間變化。 牛頓粘度液體自身所固有的屬性，反應(yīng)液體的粘稠性，其大小表征液體抵抗外力形變的能力。 不同液體的粘度與分子結(jié)構(gòu)和所處溫度有關(guān)。

17、牛頓流體：液層單位表面上所加的切應(yīng)力與液層間的速度梯度（即切應(yīng)變）成正比。其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用時間線性增加，粘度不變，應(yīng)變有不可逆性。,通常，把不服從牛頓流動定律的流動稱為非牛頓型流動，具有這種流動行為的液體稱為非牛頓流體。 對非牛頓流體，我們將其粘度用表觀粘度表示。表征的是非牛頓流體在外力作用下抵抗剪切變形的能力。 它不僅與流體本身性質(zhì)及溫度有關(guān)，還受剪切速率的影響，即外力大小和作用時間也能改變流體的粘稠性。,應(yīng)當(dāng)指出的是，表觀粘度（相對牛頓流體的牛頓粘度）過大時，則塑料模的大小與設(shè)計就會受到較大的限制，同時壓縮塑件很容易出現(xiàn)缺陷；過小時，溢料的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，塑件質(zhì)量也會產(chǎn)生問題。,注塑制

18、品發(fā)生燒焦現(xiàn)象的主要原因是注塑壓力過大。（ ）,溫度和壓力對粘度的影響,影響粘度的主要因素：溫度、壓力、施加的應(yīng)力和應(yīng)變速率。 （一）溫度對剪切粘度的影響 =0ea(T。-T) 和0分別為T和T0時的粘度； a為溫度系數(shù)。 根據(jù)上公式，溫度增加，粘度（包括表觀粘度）減小，流動性變好。但是否僅靠增加溫度來改善流體的流動性要依據(jù)材料表觀粘度對溫度的敏感性來決定。,在成型工藝中，對一種表現(xiàn)粘度隨溫度變化不大的聚合物來說，如僅靠增加溫度來增加其流動性能以使他能夠成型是錯誤的，因為溫度幅度增加很大，而它的表現(xiàn)粘度卻降低有限（如聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛等。） 另一方面，這樣大幅度地增加溫度很可能使聚合物發(fā)生

19、降解，從對比度來看，在成型中利用增溫來降低聚甲基丙烯甲酯、聚碳酸酯和聚酰胺66等的表現(xiàn)粘度是可行的，因為增溫不多而它的表現(xiàn)粘度卻能下降不少。,（二）壓力對剪切速率的影響,液體的剪切粘度（包括表觀粘度）依賴于分子間的作用力，而作用力又與分子間的距離有關(guān)，因而當(dāng)液體隨壓力而使分子間的距離減小，液體的剪切粘度總是趨于增大。 單純通過增大壓力來提高聚合物熔體的流量不恰當(dāng)。因為，一種聚合物在正常加工溫度范圍內(nèi)，增加壓力對溫度的影響和降低溫度的影響有相似性。 壓力-溫度等效性：在加工過程中通過改壓力或溫度，都能獲得同樣的粘度變化的效應(yīng)。,對于聚甲醛、尼龍66等，用增加壓力來改善流動性是可取的，因為壓力增大

20、，它的粘度上升并不大。,熱塑性和熱固性聚合物流變行為的比較,熱塑性聚合物在加工過程中加熱是一種物理作用，材料的粘度等在加工條件下基本沒有發(fā)生不可逆的改變。 對熱固性聚合物來說，加熱不僅可使材料熔融，能在壓力下產(chǎn)生流動、變形和獲得所需形狀等物理作用；并且還能使具有活性基團(tuán)的組分在足夠的溫度下產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，使得粘度變得無限大，并最終完成硬化等化學(xué)反應(yīng)。,熱固性塑料注射成型中注射機與模具分別采用不同的溫度，可使聚合物組分在交聯(lián)之前完成流動過程，而澆口和模具的溫度則應(yīng)是有利于迅速硬化的溫度。,在注射成型過程中，影響體積流量的因素有哪些？,流體在流道中的狀態(tài),注射成型的基本要求是根據(jù)型腔體積將足量的塑料

21、熔體以較快的速度注入型腔，再配合其他各種條件，高效率地生產(chǎn)出外觀和內(nèi)部質(zhì)量均好的注射塑件。 對qv影響因素的分析： 1.澆口長度L 改短澆口長度，可使熔體流經(jīng)澆口的阻力減小，也使入、出口的壓力降減小，熔體在澆口的流速增大；同時，流速的提高，也可使熔體的表觀粘度相應(yīng)降低。從而增大了qv。故在設(shè)計澆口長度L時，總?cè)∽钚≈怠?2.澆口斷面尺寸 一對矛盾：斷面面積的增大與熔體流速的減慢（表觀粘度的增大）。所以澆口斷面的增大有極限值。 “剪切速率效應(yīng)”剪切速率超過一極限值，表觀粘度不再降低。 3.選擇合理的剪切速率 剪切速率提高表觀粘度下降。,4.表觀粘度 模具充不滿措施：增大注射量和注射速度，降低表觀

22、粘度。 降低表觀粘度的辦法：升溫、提高剪切速率。 提高剪切速率方法：采用小澆口尺寸或增大注射壓力。 一般來說，增大澆道R或澆口寬厚積Wh及P，減小澆口長度L，均有利于提高qv。,在成型加工過程中，聚合物會發(fā)生物理和化學(xué)變化有_等物理和化學(xué)變化。 A、結(jié)晶、取向 B、降解、交聯(lián) C、以上皆是,聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化,在成型加工過程中，聚合物會發(fā)生物理和化學(xué)變化，如結(jié)晶、取向、降解和交聯(lián)等物理和化學(xué)變化。這些物理和化學(xué)變化會影響到產(chǎn)品的性能和用途，因此必須對它們進(jìn)行研究并加以控制。 一、聚合物的結(jié)晶 結(jié)晶型，無定型；結(jié)晶度 結(jié)晶過程發(fā)生在gm區(qū)間，分晶核生成和晶體生長兩步。,晶坯聚合物

23、主體的某一局部有序的、能夠使晶體自發(fā)地生長的分子鏈段。 溫度高于熔點時時結(jié)時散，處于動態(tài)平衡。 接近熔點乃至剛剛冷至熔點以下時，有些晶坯會長大，以致達(dá)到臨界穩(wěn)定尺寸，即變成晶核。 0，晶核生成速率為零； 變大，晶核生成的速率很快上升，并達(dá)到一個最大值，最有利形成晶核。 繼續(xù)增大，分子鏈運動阻力增大，晶核的生成速率降低，直至接近玻璃化溫度時又降為零。,結(jié)晶速度,高分子物理： 晶核生成（熱力學(xué)問題）涉及核的生成和穩(wěn)定。 晶粒生長（動力學(xué)問題）取決于鏈段向晶核擴散和規(guī)整堆砌的速度。 均相成核熔體中的高分子鏈段依靠熱運動形成有序排列的鏈?zhǔn)Ｓ袝r間依賴性。 異相成核以外來雜質(zhì)、未完全熔融的殘余結(jié)晶聚合物

24、、分散的小顆粒固體或容器的器壁為中心，吸附熔體中的高分子鏈有序排列而形成晶核。瞬時成核，與時間無關(guān)。,聚合物結(jié)晶的總速率，受晶核生長和晶體生長總速率的共同制約：開始慢，很快達(dá)到最大值，而后又逐漸減慢至零。 具結(jié)晶傾向的聚合物，可用冷卻速率來決定其會否出現(xiàn)晶形結(jié)構(gòu)。而對其結(jié)晶度的控制及各部分結(jié)晶情況是否一致，很大程度上取決于對冷卻控制的情況。 關(guān)于改變結(jié)晶度對塑件性能的影響，常采用熱處理的方法進(jìn)行。但必須注意熱處理后避免晶粒過分粗大，反而影響了聚合物的性能。,2. 成型加工中對結(jié)晶的影響因素 冷卻速度,熔融溫度和熔融時間,設(shè)計模具時，澆口的開設(shè)與塑件在模具上的位置布置，應(yīng)使其在使用時的受力方向與

25、塑料在模內(nèi)的流動方向_ ，以保證填料的取向與受力方向一致。 A、垂直 B、相同 C、沒有要求,塑料制件中如果存在分子取向現(xiàn)象，則順著分子取向方向（即塑料在成型中的流動方向）上的力學(xué)性能要比其他方向_，收縮率縱向_橫向(流動方向)。 A、好，小于 B、好，大于 C、差，大于,二、成型過程中的取向作用,聚合物的取向結(jié)構(gòu)是指在某種外力的作用下，分子鏈或其他結(jié)構(gòu)單元沿著外力作用方向擇優(yōu)排列的結(jié)構(gòu)。 取向的客體：A. 聚合物取向：分子鏈、鏈段 B. 添加物取向：纖維、填料 受力的類型：A. 剪切力：流動取向 B. 拉伸力：拉伸取向 取向的方向：A. 單軸取向 B. 雙軸取向、平面取向,聚合物的取向一般有

26、兩種方式： 單軸取向：在一個軸向上施以外力，使分子鏈沿一個方向取向。 如纖維紡絲：,再如薄膜的單軸拉伸：,雙軸取向：一般在兩個垂直方向施加外力。如薄膜雙軸拉伸，使分子鏈取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面與平面之間易剝離。,薄膜的雙軸拉伸取向：,1、注射、壓注成型塑件中纖維狀填料的取向,扇形試件在切線方向上的機械強度總是大于徑向，而在切線方向上的收縮率（試件在存放期間的收縮）又往往又小于徑向。,這就要求我們在設(shè)計模具時，澆口的開設(shè)與塑件在模具上的位置布置，應(yīng)使其在使用時的受力方向與塑料在模內(nèi)的流動方向相同，以保證填料的取向與受力方向一致。 同時要注意，填料在熱固

27、性塑料制件中的取向時無法在制品成型后消除的。,2、注射、壓注成型塑件中聚合物分子的取向,沿試件軸向：先增加，后減弱。 沿試件截面：中心區(qū)域小，兩側(cè)高。,聚合物的結(jié)構(gòu)影響,影響聚合物分子取向的原因： 1）隨成型溫度、塑件高度，塑料填充時溫度的增加，分子取向程度有減弱的趨勢。 2）增加澆口長度、壓力和成型時間，分子取向程度增加。 3）取向程度還與澆口開設(shè)的位置形狀有關(guān)。為減小分子取向程度，應(yīng)開設(shè)在型腔深度較大的部位。,總的說來，塑料制件中如果存在分子取向現(xiàn)象，則順著分子取向方向（即塑料在成型中的流動方向）上的力學(xué)性能總是優(yōu)于其他方向。收縮率也是縱向大于橫向。,三、聚合物的降解,聚合物分子可能由于受

28、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(xué)變化。 通常把相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為降解（或裂解）。 降解反應(yīng)包括： 斷鏈、交聯(lián)、分子鏈結(jié)構(gòu)變化、側(cè)基改變。 塑料降解的后果： 強度下降； 發(fā)脆； 發(fā)粘； 變色； 出現(xiàn)氣泡和花紋等。,對成型來說，熱降解是主要的，由力、氧和水等引起的降解次之。 減小或避免降解的措施： 嚴(yán)格控制原料的技術(shù)指標(biāo)，使用合格原料； 使用前對樹脂和其它原料嚴(yán)格干燥； 制定合理的成型工藝條件； 合理的配方。,聚合物的交聯(lián)程度可以達(dá)到100，但硬化程度不可以達(dá)到100 。 （ ）,四、聚合物的交聯(lián),交

29、聯(lián)：聚合物在加工過程中，形成三維結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。 通過交聯(lián)作用，聚合物的機械強度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和塑件的形狀穩(wěn)定性等均有所提高。 熱固性塑料和熱塑性塑料中線型聚合物的不同點：熱固性塑料中的線型聚合物的分子鏈中都帶在反應(yīng)基團(tuán)或反應(yīng)點。,交聯(lián)反應(yīng)：成型時，熱固性塑料通過分子鏈中自帶的反應(yīng)基團(tuán)的作用或自帶反應(yīng)活點與交聯(lián)劑的作用而交聯(lián)在一起的化學(xué)反應(yīng)。 交聯(lián)度：已經(jīng)發(fā)生作用的基團(tuán)和活點對原有反應(yīng)基團(tuán)或活點的比值。 交聯(lián)反應(yīng)很難進(jìn)行完全的原因： 反應(yīng)點接觸機會的減少； 雜質(zhì)的影響。,工業(yè)上的硬化、熟化。 “硬化得好”或“硬化得完全”并不意味著交聯(lián)作用的完全，而是指交聯(lián)作用發(fā)展到一種最為適宜的程

30、度，以致塑料制件的物理-力學(xué)性能等達(dá)到最佳狀況。 顯然，交聯(lián)程度是不會達(dá)到100的，但硬化程度卻可以。一般硬化程度大于100的為“過熟”，反之稱為“欠熟”。,硬化不足時：對塑件性能的影響；使塑件產(chǎn)生裂紋，進(jìn)一步惡化，吸水量增加。 過度硬化或過熟時：機械強度不高，發(fā)脆，變色，表面出現(xiàn)密集的小泡等；焦化和裂解。 過熟和欠熟可發(fā)生在同一塑件上：成型溫度過高，上下模溫不同，塑件過大或過厚。,塑料的組成及工藝特性,1、塑料的主要組成成分是填充劑。（ ） 2、塑料按應(yīng)用范圍可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。 （ ）,塑料的組成,一、塑料的組成 （一）樹脂 樹脂是塑料的主要成分，它起著橋梁的作用，并決定塑料的類

31、型和性能，賦予塑料可塑性或流動性。 （二）填充劑 填充劑又稱填料。作用： 增量：降低成本； 改性：顯著地改善塑料的性能，對塑料的推廣和應(yīng)用起了促進(jìn)的作用。,（三）增塑劑 增塑劑：為了降低樹脂的熔融粘度和熔融溫度，改善其成型加工性能，改進(jìn)塑料的柔軟性以及其他各種必要的性能，而加入能與樹脂相溶的不易揮發(fā)的高沸點有機化合物。 作用機理：加大分子間距離，削弱分子間力。 適量原則：過量會顯著降低樹脂的某些性能。 對增塑劑的要求。,（四）穩(wěn)定劑 作用：提高樹脂在熱、光氧和霉菌等外界因素作用時的穩(wěn)定性，阻緩塑料變質(zhì)。 包括熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑等。 對穩(wěn)定劑的要求。 （五）潤滑劑 改進(jìn)塑料熔體的流動性，減少摩擦

32、，降低塑件表面粗糙度。,（六）著色劑 給生活添加色彩。 有機顏料、無機顏料和染料。 對著色劑的要求。 （七）固化劑 又稱硬化劑。 它的作用在于通過交聯(lián)使樹脂具有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為較堅硬和穩(wěn)定的塑料制件。,除上述幾種添加劑外，還有發(fā)泡劑、阻燃劑、防靜電劑、導(dǎo)電劑和導(dǎo)磁劑等。 添加劑的添加原則：適需、適度。 塑料“合金”：把不同性能和塑料溶合起來，或者將不同單體通過化學(xué)共聚或接枝等方法結(jié)合起來，組成改性品種。,塑料的分類,（一）按照合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其特性分類 1、熱塑性塑料 在整個特征溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化和反復(fù)冷卻硬化，且可在流動狀態(tài)下能反復(fù)模塑為制品的一類塑料。 這類塑料的合成樹脂都是

33、線型或帶有支鏈型結(jié)構(gòu)的聚合物。具有可塑性，冷卻穩(wěn)定性，反復(fù)成型性。屬物理變化。 代表：PE, PP, PS, PVC, PA, POM, ABS, PC， PSU等等.,2、熱固性塑料 經(jīng)加熱或其他方法如輻射、催化等固化后，變成基本不溶不熔的一類塑料。 這類塑料的合成樹脂是帶有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物。加熱前可溶可熔；固化后，不溶不熔。不具有反復(fù)成型性。成型過程中有物理變化，亦有化學(xué)變化。 代表：PF, 氨基塑料（UF、MF），EP,有機硅塑料等。,（二）按塑料的應(yīng)用范圍分類 1、通用塑料 產(chǎn)量大，用途廣，成型性好，價廉的一類塑料。占塑料總產(chǎn)量的一大半以上。 六大品種： PE, PVC, PS,

34、PP, PA, 氨基塑料 。,2、工程塑料 廣義上講指凡是可以作為工程材料的塑料或者說凡是可以作為結(jié)構(gòu)材料的塑料； 但從狹義上講一般指具有某些金屬性能，能承受一定的外力作用，并有良好力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性以及在高、低溫下仍具有優(yōu)良性能的塑料。 包括：PA, POM, PC, ABS, PSU, PPO, PTFE等。,3、特殊塑料 指具有某些特殊性能（如耐熱性或高的電絕緣性及耐腐性等）的，可用于特殊要求的塑料。 如：EP，氟塑料，有機硅塑料等。,塑料的工藝特性,1、塑料收縮率是材料固有的屬性，它與注塑成型工藝、塑料制品設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計無關(guān)。（ ） 2、在其他條件相同的情況下，塑料收縮率會隨著注

35、塑壓力的增大而增大。（ ） 3、注塑模的進(jìn)料口大則塑件的收縮大，進(jìn)料口小則收縮也小。（ ）,塑料的成型工藝性能,（一）熱塑性塑料的工藝性 除熱力學(xué)性能，結(jié)晶性，取向性外；還包括收縮性，流動性，相容性，吸濕性及熱穩(wěn)定性等。 1、收縮性：一定量的塑料在熔融狀態(tài)下的體積總比其固態(tài)的體積大的性質(zhì)。 收縮率：以單位長度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)。,根據(jù)成型模具材料與塑料的線脹系數(shù)不同，收縮率分為實際收縮率和計算收縮率。 實際收縮率表示模具或塑件在成型時的尺寸與塑件在室溫時的尺寸之間的差別。 計算收縮率則表示室溫時模具尺寸與塑件尺寸的差別。 實際收縮率表示塑料實際所發(fā)生的收縮，在大型、精密模具成型零件尺寸計算時常

36、用。 計算收縮率在普通中、小型模具成型零件尺寸計算時常用。,影響塑件成型收縮的因素主要有： （1）塑料品種 不同的塑料有不同的收縮率。 （2）塑件結(jié)構(gòu) 對於成形件壁厚來說，一般由於厚壁的冷卻時間較長，因而收縮率也較大。 從熔料流動距離來看，遠(yuǎn)離澆口部分的壓力損失大，因而該處的收縮率也比近澆口部位大。 因加強筋、孔、凸臺和雕刻等形狀具有收縮抗力，因而這些部位的收縮率較小。,（3）模具結(jié)構(gòu) 澆口形式對收縮率有影響。用小澆口時，因保壓結(jié)束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻回路結(jié)構(gòu)也是模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵。冷卻回路設(shè)計得不適當(dāng)，則因塑件各處溫度不均衡而產(chǎn)生收縮差，其結(jié)果是使塑件尺寸超

37、差或變形。 在薄壁部分，模具溫度分布對收縮率的影響則更為明顯。,（4）成型工藝條件 模具溫度高，熔料冷卻慢，則密度低，收縮大。對結(jié)晶料尤是。但對於薄壁塑件，模具溫度高則熔料的流動阻抗小，而收縮率反而較小。 成型壓力高，保壓時間長的收縮小，但方向性大。同時，壓力高，粘度小，層間切應(yīng)力小，脫模后彈性回跳大，收縮也會相應(yīng)減小。 料溫高，收縮大，但方向性小。,2、流動性 塑料的流動性：在成型過程中，塑料熔體在一定的溫度與壓力作用下，充填模腔的能力。 從分子結(jié)構(gòu)來講，流動的產(chǎn)生實質(zhì)是分子間相對滑移的結(jié)果。聚合物熔體的滑移是通過分子鏈段運動來實現(xiàn)的。 流動性的好壞主要取決于分子組成、相對分子質(zhì)量大小及其結(jié)構(gòu)。 流動性不好，易產(chǎn)生缺料、熔接痕；流動性太好容易產(chǎn)生流涎、溢料飛邊。,塑料流動性好壞的測定方法：熔融指數(shù)法（g/10min）和螺旋線長度法(cm)。 影響流動性的因素主要有： 1）溫度 對溫度變化影響大的塑料，料溫高，則流動性大。 2）壓力 注射壓力增大，熔料受剪切作用大，流動性也增大。 3