项目1导论选择与分析塑料原料.ppt

导论,一、塑料成型在塑料工业中的重要地位,二、塑料成型方法简介,三、塑料成型技术发展趋势,一、,四、课程任务与学习目标,一、塑料成型在塑料工业中的重要地位,塑料-属合成高分子材料,塑料工业-包括塑料生产和塑料制品(塑件)生产,原料,树 脂,塑料的制造,助 剂,塑料,塑料制品,单体的制造,树脂的制造,成型加工,树脂的生产,塑料的生产,塑件的生产,成型-机械加工-修饰-装配,二、塑料成型方法简介,三、塑料成型技术发展趋势,CAD/CAE/CAM技术的快速发展和推广应用 快速原型制造技术 (RPM-rapid prototype manufacture ) 研究和应用模具的快速测量技术和逆向（反求）工程 实物 CAD CAM（ RPM ） 逆向工程 各种模具新材料的研制和使用 塑料制件的复杂化、微型化、超大型化和精密化 模具的标准化 高速数控切削技术（410万/min）,四、课程任务与学习目标,能力目标 能应用学过的设计知识通过查阅和使用有关设计手册和参考资料，设计简单的模具，为设计、制造复杂塑料模打下基础。,四、课程任务与学习目标,知识目标 1）塑料知识：熟悉塑料的组成与分类，明确塑料成型方法。 2）塑料成型设备知识：掌握塑料成型设备的基本原理，会选择塑料成型设备的规格。 3）塑料模塑工艺知识：掌握塑料成型工艺条件对塑件成型及质量的影响；合理确定成型工艺；掌握塑件设计基本知识。 4）塑料模具结构设计：掌握注射模的设计方法，熟悉各种典型模具结构。 5）其它模塑成型知识：对压缩成型、压注成型、挤出成型、中空成型、真空（或压缩空气）成型等模具的成型原理和模具特征做一般性了解。,项目1 选择与分析塑料原料,一、 项目引入,某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑件的模具。通过本项目，完成对塑件材料的选择及对材料使用性能和成型工艺性能的分析。,图1-1 灯座二维图形,图1-2 灯座三维图形,二、相关知识,塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂其它在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被模塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40 100%）和添加剂,天然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等 1）树脂 合成树脂 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等,聚合反应、缩聚反应,2）添加剂（辅助材料） 填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、流动性）、润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、发泡剂、增强材料。,1. 塑料的组成,图1-3 塑料原料,(一) 塑料的组成及性能,2塑料的通用性能,(一) 塑料的组成及性能,（1） 塑料的优良性能 1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高 2）多种优良的机械性能 3）耐化学作用好 4）电绝缘、绝热、隔声性能好 5）成型和着色能力好 6）加工性能好 7）自润滑性好 （2）塑料的不足性能 1）机械强度低、2）尺寸精度低、3）耐热温度低 另外，高温下容易降解和老化；导热性能较差；吸湿性大，容易发生水解老化；使用寿命短。,1高聚物的结构特点,（二）高聚物的结构,单个高分子结构,线型 支链型 网状,2聚合物分子链的聚集状态,（二）高聚物的结构,结晶型塑料 非结晶型塑料（线性无定型),结构,结晶造成分子的紧密聚集状态，增强了分子间的作用力，使聚合物的抗拉强度、硬度、熔点、耐热性和耐化学性提高；弹性模量、伸长率和冲击强度则降低，表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降低甚至丧失。,2. 按塑料的成型性能分类,（三）塑料的分类,（1） 热塑性塑料 成型受热前呈线型分子链或支链型结构，成型后转变为 具有线型分子链或支链型结构，加热变软，冷却固化 可逆的 聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、 尼龙（聚酰胺）PA （2） 热固性塑料 网状分子链结构，固化后： 不可逆. 电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂 EP 表1-1 常用塑料名称及英文代号,2. 按塑料的应用范围分类,（三）塑料的分类,（2）按用途 1） 通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60% 2）工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚甲醛，ABS 3）特种塑料：环氧树脂、光敏塑料、导磁塑料、耐高温塑料等。 （3）按聚集状态 结晶型塑料和非结晶型塑料（线性无定性型塑料） 结晶度,（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性,塑料在恒定压力下，随着加工温度的变化，存在三种状态：,高聚物形变温度曲线,g: 玻璃化温度,f: 粘流化温度,b ：称脆化温度,d: 热分解温度,非结晶型塑料（无定形),1聚合物熔体在模内的流动现象,（五）聚合物的黏性流动, 入口效应, 离模膨胀效应,聚合物熔体在管道入口区和出口区的流动,（1）端末效应,1聚合物熔体在模内的流动现象,（五）聚合物的黏性流动,图1-12 聚合物熔体绕不同断面形状 障碍物时的速度变化与流动情况,（2）聚合物熔体的充模流动,1聚合物熔体在模内的流动现象,（五）聚合物的黏性流动,图1-11 熔体充模速度不同时的表现,（2）聚合物熔体的充模流动,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,1）影响收缩的基本因素是： (1)塑料种类 (2)化学结构的变化 热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料 (3)热收缩 塑料的热膨胀系数比钢大 (4)塑料制品结构 制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。 (5)成型工艺 有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长 的，收缩率较小。 (6)浇口的型式、尺寸及位置,（1）收缩性,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（1）收缩性,实际收缩率 2）收缩率 计算收缩率 a-模具型腔成型温度下尺寸 b -室温下塑件尺寸 c -室温下模具尺寸 注意: *收缩率是一个范围值(查手册可得Sman Smin)，设计时收缩率一般取 平均值，但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（3）相容性 两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生分离现象的能力。,（4）吸湿性 塑料对水分的亲疏程度。,（5）流动性 成型过程中，塑料熔体在一定温度、压力下充填型腔的能力。,（6）降解和热敏性 在某些特定条件下发生的大分子链断裂及相对分子质量降低的现象。,2热固性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（1）收缩性,同热塑性塑料的收缩性,同热塑性塑料的收缩性,（2） 流动性,2热固性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（3）交联与硬化速度(固化特征),硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。 硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示此值越小，硬化速度越快。,PE（聚乙烯）,（七）不同塑料的用途,塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件； 瓶类、薄膜、软管、医用塑料等；（无毒） 电缆外皮等。,无毒、无味，呈白色或乳白色， 柔软、绝缘，吸湿性小。,PVC（聚氯乙烯）,（七）不同塑料的用途,防腐管道、管件、鼓风机等； 建筑用材，门窗结构、墙壁装饰物等； 插座、插头、开关、电缆； 拖鞋、雨衣、玩具、人造革等。,透明类似明矾，化学稳定性高， 较好的绝缘性，热稳定性差（15C55C）,PP（聚丙烯）,（七）不同塑料的用途,法兰、接头、叶轮泵、汽车零件、自行车零件等； 管道（输送水、蒸汽、酸碱等）； 化工容器的衬里或涂层； 可用于医药行业。,无色、无味、无毒，不吸水、光泽好，易着色， 耐热性好。,PS（聚苯丙烯）,（七）不同塑料的用途,仪表外壳、灯罩、模型等； 化学仪器零件； 接线盒、电池盒等； 包装材料、容器、玩具等。,无色、无味、无毒，光泽好，着色能力优良， 化学稳定性好，耐酸、碱、油等， 耐热性低，绝缘。,ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）,（七）不同塑料的用途,产量最大、应用最广，价格便宜 无毒、无味，微黄色或白色，制件光泽性好 尺寸稳定性好，良好的介电性能， 耐热性不高70C，紫外线作用下易老化。,PC（聚碳酸酯）,（七）不同塑料的用途,齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、凸轮等机械零件； 冷冻和冷却装置的零件； 电机零件、风扇部件等； 照明灯、透镜、防护玻璃等光学零件。,无毒、无色透明，韧而刚（优良的工程塑料）， 抗冲击性好，抗疲劳强度差，塑件内应力较大， 抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒（-100 C120C ）,某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，选择该零件的原料。,图1-1 灯座二维图形,图1-2 灯座三维图形,三、项目实施,三、项目实施,灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表1-4及表1-5对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（PC）。,（一）选择制件材料,（二）分析制件材料使用性能,无毒、无色透明