常用塑料基础知识.doc

一、 常用塑料基础知识一 塑胶的定义塑胶在日常生活中的应用越来越广泛，已经逐渐取代了部份的金属、纸、木质品。所谓塑胶，是由分子量非常大的有机化合物组成或由以其为基本成分的各种材料，以热压力等使之具有流动性而成形为最终的固体状态者，称之为塑胶。二 塑胶的通性1. 比重轻（比重为0.92）。2. 坚固耐用。3. 是良好的绝缘体。4. 耐蚀性强，且不生锈。5. 成形容易、生产率高。6. 原料丰富、价格低。7. 色彩鲜明，着色容易。8. 主要原料为煤、石油等化工产品。三 塑胶的分类1. 热塑性塑胶（thermo Plasties）是指可以多次重复加热变软、冷却结硬成形的塑料，其耐热性较差它又可分为结晶形与非结晶形，结晶是指分子规则地排列集成。2. 热固性塑胶（thermosething Plasties）在加热时起初会被软化而具有一定的可塑性，但随着加热的进行，塑胶中的分子不断化合，最后固化成型，也不熔于熔剂的物质。按用途又可分为通用塑料，工程塑料，热塑性弹体。通用塑料：指具备了下列某些性质的聚合物：高强度、刚韧、耐磨、抗化学药品及耐高温，一般指：PA、POM、PC、PPO。工程塑料：泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。其机械性能、电气性能，对化学环境的耐受性，对高温、低温耐受性等方面都具有较优异的特点，能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部份合金钢或其他材料使用，常见的有ABS、PA、PC、POM、PMMA、PU、PSU、PPO、PTFE等，其中前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。热塑性弹体即指橡胶。为满足某些特别的塑料，加强现有的性能，降低成本等需要，近年来产生的一些掺混工程聚合物，PC/ABS、PC/PBT、PPO/PS。四 常用塑胶的性质及用途（见附表）塑胶名称特性用途电 气机 械建 筑日 用 品其 他PE比水轻、柔软、不耐热、耐药品、耐水性、电气绝缘性，接着印刷差。电波机器零件、电线被复。挡泥板、近紧。可挠性水管。包装材料、食器、容器药瓶、水筒、塑胶袋玩具、杂货POM强韧、耐久力大、耐热、耐药品，类似尼龙，耐磨耗，类似PC、耐冲击。高级绝缘材料。金属代用品、齿轮、弹性凸轮。窗帘滑动器、各种手把。容器类。各种成形品、玩具。PC高低温之机械性良、特别耐冲击，低温安定性好、透明性好。计算机零件、电气零件。精密机械零件、螺帽、齿轮、轴承等塗料家庭用品、软片、果汁机、吹发机、奶瓶接着剂、安全帽ABS浅象牙色，耐冲击性比PS好，流动性佳，化学电镀密着力佳。电气零件、收音机外壳。机械之构造体、金属化用品、汽车仪表板。陈列橱、管类。文具、容器、吸尘机零件。安全帽、电池箱PVC强度、电气绝缘性、耐药品性、加可塑剂会软化、耐热性不很好。电线被覆、电线管，绝缘材料、胶带。 车用座垫、化学工场配管、汽车零件。水管、塑胶地板、屋顶材料、隔热材料。手提袋、皮带、塑胶鞋、桌巾、透明瓶子、电话机。玩具、农业用薄皮、塗料、药碇包装。PMMA无色透明、光学性良、强韧、绝缘性良、加工性好。照明器具零件、透明板。防风玻璃、车尾灯。广告灯、灯座、广告牌。钮扣及其他装饰品。眼镜、假牙、光学零件、医疗用品。七.塑料的成形收缩率： 塑料名称类型收缩率%PEHDPE、LDPE1.53.0、1.53.5PP1.03.0PS通用型 、耐热型、增韧性0.20.8、0.20.8、0.20.6ABS搞冲型、耐热型、30%玻纤型0.50.7、0.40.5、0.10.15PA66、6、610、10100.12.5、0.71.5、1.02.5、54.0PC0.50.7注：收缩率计算式： S=AB/B*100%（S收缩率，A模具尺寸，B制件尺寸）八.常用塑料的密度塑料名称PPCDPEHDPEABSPS相对密度0.900.910.910.9250.9410.9651.041.071.041.06塑料名称PMMAPCPA1010PVC(软)PVC(硬)相对密度1.171.201.201.041.061.161.351.351.45九.常用热塑性塑料的性能；1. 聚苯乙烯（POLYSTYRENE），简称聚苯、PS、GPS、硬胶，是一种通用的透光性材料，特点如下：（1）.光学性能好，其透光率达88%92%。（2）.电气性能优良,其体积电阻达1018。（3）.着色性能好。（4）.热膨胀系数大，易产生内应力，宜用高料温、模温、低压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止 缩孔，变形（尤其对壁厚塑件），但料温高易出银线，料温低则透明度差。（5）.最大的缺点是脆性，其抗冲击强度低：83.398Mpa。（6）.耐热温度低，其制品的最高连续使用温度6080。（7）.耐酸性能较差。2. 改性聚苯乙烯（HIPS），俗称不碎胶，比PS有较强的韧性和耐冲击强度，较大的弹性。3. ABS，综合性能如下：ABS塑料属于一种高强度改性聚苯乙烯，由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯三种化合物以一定配比组成，带浅象牙色，不透明，无毒无味ABS的特性及用途（1）机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；具有质硬，坚韧，刚性等特性（2）ABS塑件的表面可电镀；还可喷油,印刷；（3）ABS可与其他塑料和橡胶共混熔，改进其性能，如(ABS +PC)（4） 缺口敏感性较优；产品有良好的质感.（5） 有一定的表面硬度,抗抓伤,耐磨性好,摩擦系数低.（6） 电气性能好,受温度、湿度、频率变化影响小.（7） 耐酸、碱、盐、耐油耐水。（8） 不易燃着.（3）能与其它许多热塑性或热固性塑料共混,改进这些塑料的加工和使用性能.ABS的成型特性 （1）ABS 极易吸湿，成型前必须干燥 （2）ABS的熔体粘度强烈的依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用点浇口，一般用高压成型； （3）ABS为非结晶性高聚物，成型收缩小； (4) ABS熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型ABS的注塑工艺要点: 1) 干燥条件70-90，1-2H以内(如要求胶件表面光泽, 更需长时间干燥)； 2) 温度参数: 料筒温度180-250(一般不宜超过250, 因过高温度会引致橡胶成份分解反而使流动性降低),模温40-80正常, 若要求外观光亮则模温取较高. 3) 注射压力一般取70-100Mpa, 保压取第一压的30-60%, 注射速度取中、低速.ABS的共混改性塑料: 1) ABS + PC提高ABS耐热性和抗冲击强度; (充电器手机的外壳) 2) ABS + PVC提高ABS的韧性 耐热性及抗老化能力.4.聚乙烯(POLYETHEREN)，简称PE、马力士、是产量最大,使用最普遍的一种塑料,其特点是:(1) 软性、无毒、价廉、加工方便.(2) 收缩率比其他塑料大(1.53.5%),且方向性明显,易变形、翘曲.(3) 结晶倾向比其他塑料大(结晶料).(4) 流动性极好,且流动性对压力变化敏感.(5) 宜用高压注射,射速要快,保压要充分,料温应均匀.5.聚丙烯(POLYPROPYLENE),简称PP,俗称百折胶,其性能如下:(1) 结晶料，流动性极好,成形性能好,制件的表面光泽,染色效果,外伤留痕等方面优于聚乙烯.(2) 是通用塑料中耐热最高的一种(100).(3) 抗位强度大,在100时仍保留常温时抗拉强度的一半(4) 屈服强度高,有较高的弯曲疲劳寿命.(5) 收缩率小于HDPE,产品的翘曲、扭弯等变形程度也相对小些，(6) 冷却速度快。(7) 表面硬度比HDPE高，耐刮性、耐磨性也较之为好。(8) 有良好的耐应力开裂性，制件在嵌入配件后或在螺丝拧紧后不致于太容易开裂。(9) 密度小（0.900.91）,是目前使用的塑料中最轻品种之一.(10) 有较好的抗化学药品浸蚀性,能耐80以下的无机酸、碱液、盐类及很多有机溶剂的浸泡，吸水性也很小。(11) 电气性能好，介电常数低（2.22.6）.(12) 耐冲击强度随温度变化而变化,比PE低温脆化温度高.(13) 不适宜制造尺寸精度要求高或容易出现变形缺陷的产品,模具结构要特别讲究结构的合理安排.(14) 刚性不足,不适宜作受力机械构件。(15) 装饰性和装配性受到限制。(16) 防火安全性差。(17) 耐候性较差。6尼龙（NYLON、POLYARHIDE）简写PA、属结晶料尼龙是一种工程塑胶，是由聚酰胺类树脂构成的塑料，简称PA.有PA6 PA66 PA610 PA1010等PA的性能如下(1) 机械强度高,韧性好,有较高的抗拉,抗压强度。(2) 耐疲劳性能突出，经受多次反复屈折仍能保持原有机械强度。(3) 表面光滑，摩擦系数小，耐磨。(4) 耐腐蚀，耐碱和大多数盐液，还耐弱酸，机油、汽油。(5) 无毒，对生物侵蚀呈惰性，有良好抗菌、抗毒能力。(6) 尼龙具有很高的结晶性，机械强度高，韧性好，有较高的抗拉，抗压强度；有优良电气性能，具有较好的绝缘性。(7) 制件重量轻，易染色，易成形。尼龙的成型特性：（1）尼龙易吸湿，成型前需充分干燥；（2）尼龙的熔点很高，却熔融温度范围小，喷嘴需加热以免堵塞；（3）熔体粘度低，流动性好，有利于成型强度特别高的薄壁塑件。需控制温度，模具间隙；（4）熔融状态的尼龙热稳定性差，易发生降解，不可在高温料筒内停留时间过长；（5）为减小缩孔，凹痕等现象，应适当增大模具浇道及浇口截面尺寸；（6）尼龙成型收缩率范围大，方向性明显，易产生缩孔，凹痕，变形等。（7）耐热，使用温度范围宽，可在45-100下长期使用，短时耐热温度达120-150。缺点：(1) 易吸水。(2) 耐光性较差。(3) 不耐强酸、氧化剂。(4) 设计技术要求较严。加工要求：一般宜取低模温、低料温、时间长、注射压力大的成形条件。7有机玻璃（POLYMETHY LMETH ACRYLATE）简称PMMA，又称亚加力（ACRYLICS）或PERSPEX，PMMA塑胶特性及用途如下：(1) 透明性最好(初期透光率92%)，属非结晶型塑料，主要应用在需要光学特性的场合；(2) 吸水性低，表面硬度高；(3) 耐气候性能非常优异,适合制作各种户外用具。(4) 绝缘性能优异，表面电阻比大多数塑料高。(5) 宜用高压注射，在不出现缺陷的条件下宜取高料温、模温以增加流动性，降低内应力、方向性、改善透明度及强度。(6) 缺点：质地较脆。PMMA的成型特性 (1) 有机玻璃的韧性不及工程塑料,有切口敏感性,在制程中必须避免有切口或应力集中现象； (2) 其加工要求较严格,对水分和加工温度很敏感,注塑困难,易变质变色,收缩变化大,尺寸不稳定； (3) 防止浇口及流道的早期冷却,且浇口及流道要开得足够大； (4) 模面保持高度光洁；(5) 原料必须经过严格干燥, 干燥条件: 95-100, 时间6H以上, 料斗应持续保温以免回潮; (6) 流动性稍差, 宜高压成型(80-10Mpa), 宜适当增加注射时间及足够保压压力(注射压力的80%)补缩; (7) 注塑速度不能太快以免气泡明显, 但速度太慢会使熔合线变粗;(8) 料温、模温需取高, 以提高流动性, 减少内应力, 改善透明性及机械强度. 料温参数: 前200-230, 中 215-235, 后140-160; 模温: 30-70;8聚碳酸脂（POLYCARBONATE），简称PC，俗称防弹胶，其综合性能如下：(1) 机械强度是所有热塑性塑料中最好。(2) 耐热性和耐气候性高，热变形温度为135143，长期工作温度达120130。(3) 成形精度高，尺寸稳定性好。(4) 光学性能好，透光率达75%89%。(5) 着色性好。(6) 冷却速度快。(7) 吸水性低，有优良的电绝缘性。(8) 耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐类、油、脂肪。(9) 缺点：加工要求高，对模具设计要求高。PC 的注塑工艺要点: 1）高温下PC对微量水份即敏感, 必须充分干燥原料, 使含水量降低到0.02%以下, 干燥条件: 120-130, 时间4-8小时以内;2） PC对温度很敏感, 熔体粘度随温度升高而明显下降. 料筒温度:250-320, (不超过350), 适当提高后料筒温度对塑化有利;3） 模温控制: 85-120,模温宜高以减少模温 及料温的差异从而降低胶件内应力,模温高虽然降低了内应力, 但过高会易粘模, 且使成型周期长;4） 流动性差, 需用高压注射, 但需顾及胶件残留大的内应力(可能导至开裂), 注射速度: 壁厚取中速, 壁薄取高速;5） 必要时内应力退火:烘炉温度125-135, 时间2H,自然冷却到常温;PC 的共混改性塑料: 1） PC + ABS随着ABS的增加, 加工性能得到改善, 成型温度有所下降, 流动性变好, 内应力有改善, 但机械强度随之下 降;6） PC + POM可直接任何比例混和, 其中比例在 PC:POM=50-70:50-30在很大程度上保持了PC优良的机械性能, 而且防应力开裂能力显著提高;7） PC + PE目的是降低熔体粘度, 提高流动性, 也可使PC的冲击强度、拉伸强度、断裂强度得到一定程度改善;8） PC + PMMA可使胶件呈现珠光效果.9聚甲醛（POLYFORMALDEHYDE），简称POM，俗称赛钢POM性能与用途如下：（1）聚甲醛有一种高度的晶体结构，具有优异的机械性能，弹性模量很高，刚性和表面硬度也很高，号称“金属的竞争者”；（2）摩擦系数小，具有卓越的耐磨性和自润滑性，仅次于尼龙，但比尼龙便宜；（3）良好的耐溶剂性，尤其是有机溶剂，但不耐强酸，强碱及氧化剂；（4）尺寸稳定性好，可制造精密零件；（5） 成型收缩率大，热稳定性差，加热易分解POM的成型特性（1）聚甲醛的吸湿性小，可以不干燥；（2）熔融温度范围小，热稳定性差，过热或长时间受热易分解，对人体或设备有害；（3）聚甲醛的熔融和凝固速度快；（4）温度对聚甲醛的熔体粘度影响不大，要减小粘度，最好增加成型压力或螺杆转速；（5）聚甲醛的摩擦系数小，弹性高，浅侧凹槽的塑件可强行脱模；但易产生表面缺陷，如折皱，夹线，缩孔，凹痕等弊病。（6）喷嘴孔径宜大，并采用直通式喷嘴；模具浇注系统宜大，模具应加热POM的注塑工艺要点: 1）结晶性塑料, 熔融范围很窄,熔融或固化速度快,结晶速度快,料温稍低于熔融温度即发生结晶化,流动性下降原料一般不干燥或短时间干燥(100,1-2H); 2）流动性中等, 且对温度变化不敏感，但对注射压力变化敏感。注射速度宜用中、高速; 3） 料筒温度: 170-220, 注意料温不可太高, 240以上会使熔料颜色变暗, 使胶件性能变差 及腐蚀模腔，200时滞留30分钟以上也会发生分解，产生刺激性、腐蚀性气体。料温一般不宜超过200，冷却时间可短，模温稍高（75120）对改善制品外观有帮助。 4）压力参数: 注射压力100Mpa, 背压0.5Mpa, 正常注射压力宜采用较高的注射压力, 因流体流动性对剪切速率敏感, 不宜单靠提高料筒温度来提高流动性, 否则有害无益; 5）结晶度高，结晶化时体积变化大，成形收缩范围大， 须尽量延长保压时间来补缩改善缩水现象.10聚氯乙烯（PVC）原料来源丰富，价格低廉，其成形特性如下：(1) 吸湿性小,但为了提高流动性,防止发生气泡则宜先干燥。(2) 流动性差，极易分解，特别在高温下与钢、铜等金属接触更易分解，分解温度为200，分解时发出刺激性、腐蚀性气体。(3) 成形温度范围小，必须严格控制料温。(4) 射嘴孔径、模具浇口截面宜大，不得有死角滞料，模具表面应镀铬。 注塑工艺技术 一制件残余应力 1.模具和注塑条件对残余应力的影响：序号条件增大应力减小应力12345678料简温度模温制件冷却速度注射速度注射压力注射时间制件厚度浇口大小低低快慢高长薄大高高慢快低短厚小 2. 制件残余应力开裂检查 带有残余应力的制件是否会在使用环境中开裂,有几个方法可以进行预先诊断: 对于聚苯乙烯,在室温下用煤油; 对于高密度聚乙烯,在80下用2%的洗涤剂溶液; 对于聚丙烯,在80下用63%(重量百分比)的三氧化铬与水的混合物。 3.退火处理 某些有开裂倾向的制件,可以用退火热处理方法来消除内应力,从而减少裂纹的形成。首先，将 成形品加热（通常是在玻璃化温度附近）并保持一定时间，然后再让其缓慢地自然冷却，使发生裂 纹处的大分子能自由活动、回复原来状态。这种退火热处理法一般在成形后立即进行。 4.调湿处理 对于尼龙塑件,为了改善内应力分布状况及塑料内的晶体结构，提高制件韧性，保持尺寸相对稳 定， 可以进行调湿处理，其效果比退火处理更佳。方法是将制件浸入沸水或醋酸钾水溶液（比例为 1.25:100, 沸点121）中,浸泡时间视制件最大壁厚而定,从2小时至16小时不等。 二塑料的粘度1.定义： 熔融塑料流动时大分子之间相互磨擦的性质称为塑料的粘性，这种粘性大小的系数即为粘度，粘度是熔融塑料流动性高低的直接反映。2.粘度受哪些条件影响（1） 分子量的影响 同一种塑料可以有不同的分子和分子量分布，分子量愈大，分子间作用力愈强，反映出来的粘度愈大，（2） 低分子添加剂的影响 低分子添加剂可以降低大分子链之间的作用力，因而使粘度减小，使之易于充模成形。（3） 外界温度的影响 不同塑料对温度的敏感性不尽相同，PC、PA、PS等，在温度升高时粘度显著下降，加工时采用高温来达到降低粘度量有效的，但是象PE、PP就不应该着重采取升温的办法来达到降低粘度的目的。（4） 剪切速度的影响 有效地增加塑料的剪切速度可使塑料熔体粘度下降，但不同的塑料受剪切速度的影响也不尽相同，如PC其粘度几乎不受螺杆转速的影响，而PS受的影响则很大。（5） 压力的影响 虽然高的注射压力在注射过程能提高注射速度而获得大的剪切作用，似乎对降低粘度有利，但从压力的物理意义来说，增压反而会令熔融塑料粘度增大，原因很简单，塑料大分子链与链之间本身保持着岩距离，那是分子间作用力使然，压力的增加意味着分子距离的缩小，因而分子链间的错动显得更为困难，整体的流动粘度也就增大了，下表列举出几种塑料在1372Mpa压力和在17228Mpa压力下粘度增值的倍数:塑料名称两种压力下粘度增值倍数PEPPPS4-97.3100 表中看出PE、PP 粘度受压力的影响虽然不算太大，但对PS影响却十分可观，所以当注射成形PS时，压力对粘度的影响实在不容忽视，应注意发挥高速注射即高剪切速度的作用，而不应盲目将压力提高。三透明制件缺陷处理1 银纹（裂纹、烁斑）（1）消除污染(包括水份)。（2）降低料温。 (3). 增大注射压力。 (4). 增大或减小背压，减小回料速度。 (5). 改善流道及型腔排气状况。 (6). 清理射嘴、流道和浇口可能的堵塞。 (7). 缩短成形周期。 (8). 用退火法消除银纹：对聚苯乙烯在78时保持15分钟，或在50时保持1小时。对聚碳 酸脂在160或以上保持3-10分钟。 2. 气泡（真空泡） (1). 提高注射能量:压力、速度、时间、计量，使充模饱满。 (2). 调整料温（升高料温使流动顺畅，降低料温使收缩减小）。 (3). 缩短冷却时间，必要时将制品放进热水中缓慢冷却。 (4). 改进模具排气状况。 (5). 将浇口设置在制件壁厚部位，改善射嘴、流道和浇口的流动状况。 3. 低光洁度,表面光泽差 (1). 升高料温、注射压力、注射速度。 (2). 升高模温。 (3). 延长冷却时间。 (4). 改善浇口的设置。 4. 震纹（波纹） (1). 升高料温，特别是射嘴温度。 (2). 增大注射压力、速度。 (3). 升高模温。 (4). 改善流道、浇口尺寸，抛光射嘴孔及流道。 (5). 改善模具排气状况，设置足够大的冷料井。 5. 泛白、雾罩 (1). 清除包括水汽在内的污染。 (2). 升高料温。 (3). 增大注射压力、背压。 (4). 升高模温。 6. 白烟、黑斑 (1). 降低料温。 (2). 筛除料粉，因其热敏性大，很容易发生氧化降解。 (3). 清除料筒及原料中的不同塑料污染。 四 注塑产品产生缺陷的主要原因及解决方法异常现象产生原因解决办法缺胶1.料筒及喷嘴温度偏低2.模温过低3.计量过小4.注射压力、速度过小5.注射时间过短6.模具排气不良7.杂物堵塞射嘴或浇口8.浇口过小1.提高料筒及射嘴温度2.提高模温3.加大计量4.提高注射压力、速度5.加长注射时间6.模具加排气7.清理射嘴或浇口8.正确设计浇注系统披锋1.注射压力太大、速度太快2.锁模力过小或单向受力3.保压切换位置太小4.料温太高5.模具间落入杂物6.模具变形或分型而不平1.降低注射压力、速度2.调节锁模力3.提前保压4.降低料温5.擦净模具6.调整模具或磨平