塑料第二章(精)PPT课件

03.05.2020,第二章塑料,03.05.2020,提出问题：,1.什么是塑料？塑料分为那几类？,2.常用塑料的性能及应用场合？,3.如何提高塑料性能？,第二章塑料,03.05.2020,03.05.2020,-,4,基本内容：,1.理解塑料成份及组成；,2.塑料特性及用途；,1.重点：塑料的概念、成份,重点难点：,2.难点：对概念的理解,03.05.2020,-,5,一、塑料,以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。,A.树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。,二、塑料的主要成分,1树脂,塑料,03.05.2020,-,6,B树脂的作用,塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能,胶粘其它成分材料赋予塑料可塑性和流动性,二、塑料的主要成分,C树脂的分类,是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。,天然树脂,03.05.2020,-,7,是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,合成树脂,二、塑料的主要成分,2.添加剂,A填充剂（填料）（2050%）,重要的但非必不可少的成分,a作用：,减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。,例如：酚醛压缩粉若无填充剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；PE、PVC+CaCO3=廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料；玻璃纤维提高塑料的力学性能；石棉提高耐热性；导电、导热、导磁等。,03.05.2020,-,8,b分类：,按化学性能可分为,有机填料,无机填料,按形状可分为：,A填充剂（填料）（2050%）,二、塑料的主要成分,粉状：木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等纤维状：棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等层状（片状）：纸张、棉布、麻布、玻璃布等,03.05.2020,-,9,2.添加剂,B增塑剂,能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。,常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。,二、塑料的主要成分,a概念,03.05.2020,-,10,b作用：,B增塑剂,提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。,2.添加剂,二、塑料的主要成分,例如：硝化纤维素若无增塑剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；硝酸纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。,03.05.2020,-,11,2.添加剂,C稳定剂（0.30.5%）,凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。,分类：,它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。,它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。,延缓或抑制塑料氧化速度。,热稳定剂,光稳定剂,抗氧化剂,二、塑料的主要成分,03.05.2020,-,12,2.添加剂,D润滑剂（1%）,为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。,二、塑料的主要成分,例如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS,E着色剂（0.010.02%）,a作用起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。,03.05.2020,-,13,2.添加剂,b分类,颜料,染料,有机颜料,无机颜料,二、塑料的主要成分,无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。,染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。,c特点：,03.05.2020,-,14,2.添加剂,E着色剂,有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。,在塑料工业中着色剂多采用颜料,二、塑料的主要成分,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等,并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂,注:,03.05.2020,-,15,三、塑料的特性及用途,1.优点1.质轻、比强度高。,2.优异的电绝缘性能。,3.优良的化学稳定性能。,4.减摩、耐磨性能好。,5.透光及防护性能。,6.减震、消音性能优良。,03.05.2020,-,16,2.缺点,1、耐热性较差，一般塑料的工作温度仅100C左右，否则会降解、老化。2、导热性较差，所以在要求导热性好的场合，不能用塑料件。3、吸湿性大，容易发生水解老化。4、易老化，所以对于使用寿命较长的场合，一般还是用金属件。,三、塑料的特性及用途,这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是，随着新品种塑料的问世以及改性技术的发展，塑料的这些不足都将会得到改进。,03.05.2020,-,17,在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）,一、按塑料的物理化学性能分：,指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆),热塑性塑料,热固性塑料,03.05.2020,-,18,一般指塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料,改善塑料力学、电气性能。,一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。,一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。,二、按塑料的用途分：,增强塑料,工程塑料,通用塑料,03.05.2020,-,19,思考与练习：,1、什么是塑料,塑料的主要成分有哪些?2、塑料各组成部分的作用是哪些?3、塑料有那些特性?及有何优缺点?4.合成树脂与天然树脂的区别？,2.2塑料的分类,思考与练习：,1、塑料按物理化学成分分成那几类，各有何特点？2、塑料按用途分成那几类，各类有向特点?,03.05.2020,-,20,1.什么是塑料的收缩性？影响收缩率的因素有哪些？,2.什么是塑料的流动性？影响流动性的因素有哪些？,3.什么是塑料的相容性？用在什么地方？,提出问题：,03.05.2020,-,21,目的和要求：,1.掌握热塑性塑料的工艺特性；,重点难点：,收缩性流动性,2.了解热固性塑料的工艺特性。,03.05.2020,-,22,一、塑料的使用性能,A.物理性能,B.化学性能,C.力学性能,D.热性能,F.电性能,03.05.2020,-,23,热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。,1.收缩性,热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。,2.流动性,二、热固性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,24,二、热固性塑料的工艺性能,每一品种的热固性塑料通常分三个不同等级的流动性：,拉西格流动值为100-130mm：适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；,拉西格流动值为131-150mm：用于压制中等复杂程度的塑件；,拉西格流动值为151-180mm：可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。,2.流动性,03.05.2020,-,25,二、热固性塑料的工艺性能,影响流动性的因素：,塑料品种,模具结构,成型工艺,一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。,模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。,采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。,2.流动性,03.05.2020,-,26,3.比容和压缩率,比容,压缩率,每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。,塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。,在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。,4.固化特性,二、热固性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,27,5.水分及挥发物含量,塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。,是成型过程中化学反应的副产物。,（流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等）,（预热干燥，开排气槽，加排气工步）,处理方法：,产生的影响：,来源：,二、热固性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,28,6.热固性塑料受热时的物理状态,热固性塑料：,化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。,加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；,二、热固性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,29,1.收缩性,塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。,A.成型收缩的形式：,塑件的线尺寸收缩,收缩方向性,后收缩,后处理收缩,三、热塑性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,30,B.影响收缩的基本因素：,三、热塑性塑料的工艺性能,1.收缩性,塑料品种：塑料品种不同，收缩率也不同。,塑件结构：塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量多且对称分布，其收缩率小。,模具结构：浇口大，收缩小，各向异性大，沿料流方向收缩小，垂直料流方向收缩大。浇口小，浇口凝结收缩得不到补充，收缩大。,成型条件：模温高，熔体冷却慢，则塑件密度低，收缩大。压力高，时间长则收缩小，方向性大。料温高，收缩大，方向性小。,03.05.2020,-,31,三、热塑性塑料的工艺性能,2.流动性,塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。塑料流动性可以用熔体指数来衡量.,流动性好：如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。,常用塑料根据它的流动性可分为三类：,流动性中等：如改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等。,流动性差：如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。,03.05.2020,-,32,三、热塑性塑料的工艺性能,2.流动性,凡促使熔体降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。,影响流动性的主要因素：,模具结构,压力,温度,料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。PS、PA、PMMA、ABS、PC,注射压力增大则熔体受剪切作用大，流动性也增大。PE、PP、POM,03.05.2020,-,33,3.吸水性,吸水性,据此，塑料大致可分为以下两种：,不吸水也不易粘附水分,吸湿、粘附水分,聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜,聚乙烯、聚丙烯,塑料对水分的亲疏程度,三、热塑性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,34,4.结晶性,结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:（1）塑化时需要更多的热量，应选择塑化能力强的设备。（2）冷凝结晶时放出的热量多，模具应加强冷却。（3）成型收缩大，易发生缩孔和气泡。（4）制品各向异性显著，内应力大，易产生翘曲变形，成型后应进行适当的热处理。,三、热塑性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,35,对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯、尼龙等。,5.热敏性,热敏性,三、热塑性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,36,是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。,是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。,应力开裂,6.应力开裂,熔体破裂,7.及熔体破裂,三、热塑性塑料的工艺性能,03.05.2020,-,37,思考与练习：,1.什么是热塑性塑料的收缩性？影响热塑性塑料的收缩性的因素有哪些？2.什么是热塑性塑料的流动性？影响热塑性塑料的流动性的因素有哪些？,03.05.2020,-,38,1.什么是ABS？它的成型性能如何？主要用途有哪些？,2.什么是PA？它的成型性能如何？主要用途有哪些？,提出问题：,3.什么是PE？它的成型性能如何？主要用途有哪些？,03.05.2020,-,39,目的和要求：,重点难点：,1.了解常用塑料的特性、用途及成型性能。,1.重点：常用的热塑性塑料,2.难点：,03.05.2020,-,40,一、热塑性塑料,1聚氯乙烯（PVC）,1）基本特性：产量第二，其树脂为白色或浅黄色粉末。分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。有较好的电气绝缘性能，可以用做低频绝缘材料，其化学稳定性也较好；热稳定性较差，使用温度一般在-1555之间。,2）主要用途：防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等；瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等；插座、插头、开关和电缆。凉鞋、雨衣、玩具和人造革等。,3）成型特点：流动性差，过热时极易分解，加稳定剂和润滑剂，控制成型温度及熔体的滞留时间。成型温度范围小，必须严格控制料温，模具应有冷却装置；模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大。,03.05.2020,-,41,一、热塑性塑料,2聚苯乙烯（PS）,1）基本特性：第三大塑料品种，无色、透明、有光泽、无毒无味，是目前最理想的高频绝缘材料，化学稳定性良好，透明性很好，透光率很高，它的着色能力强，但耐热性低，质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。,2）主要用途：工业上用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等；电气方面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等；日用品用于包装材料、容器、玩具等。,3）成型特点：性脆易裂，易出现裂纹，塑件脱模斜度不宜过小，推出要受力均匀；热胀系数大，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者热胀系数相差太大而导致开裂；流动性好，常采用点浇口形式。,03.05.2020,-,42,一、热塑性塑料,3聚乙烯（PE）,1）基本特性：产量最大；无毒、无味，呈白色或乳白色；结晶型塑料；吸水性极小，介电性能好。因此，聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料。,2）主要用途：塑料管、塑料板、塑料绳、齿轮、轴承等；包装用的塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电线电缆外皮等。,3）成型特点：成形收缩率范围及收缩值大，方向性明显，容易变形、翘曲。流动性好且对压力变化敏感，宜用高压注射；模具应设有冷却系统；质软易脱模，塑件有浅的侧向凸凹时可强行脱模。,03.05.2020,-,43,一、热塑性塑料,4聚丙烯（PP）,1）基本特性：无色、无味、无毒。不吸水，光泽好，易着色。卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性、高频绝缘性能；定向拉伸后抗弯曲疲劳强度特别高；耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌；易老化。,2）主要用途：各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件；各种输送管道、化工容器；盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。,3）成型特点：成型收缩范围及收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；流动性极好，易于成型；模具必须设计冷却系统，控制成型温度80左右，太低则光泽差或熔接痕等缺陷；塑件有浅侧向凸凹时可强行脱模。,03.05.2020,-,44,一、热塑性塑料,5聚酰胺（PA）,1）基本特性：通称尼龙（Nylon）。有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。结晶性很高，表面硬度大，摩擦系数小，故具有十分突出的耐磨性和自润滑性。缺点是吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。,2）主要用途：用于制作轴承、齿轮、滑轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、绳索、传动带、电池箱、线圈骨架等零件，还可将粉状聚酰胺热喷到金属零件表面上，以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用。,3）成型特点：易吸湿，成型加工前必须进行干燥处理。熔融粘度低，流动性好，容易产生飞边，故模具必须选用最小间隙；热稳定性较差；成型收缩范围及收缩率大，方向性明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷。,03.05.2020,-,45,一、热塑性塑料,6聚甲醛（POM）,1）基本特性：有较高的抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度；聚甲醛尺寸稳定、吸水率小，具有优良的减摩、耐磨性能；能耐扭变，有突出的回弹能力。缺点是成型收缩率大，在成型温度下的热稳定性较差。,2）主要用途：特别适合于制作轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨传动零件，还可用于制造汽车仪表盘、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。,3）成型特点：收缩率大；熔融温度范围小，热稳定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，熔融速度快有利于成型，缩短成型周期，但塑件容易产生熔接痕等表面缺陷。浅的侧向凸凹可采用强制脱出。,03.05.2020,-,46,一、热塑性塑料,7聚碳酸酯（PC）,1）基本特性：无色透明，韧而刚，抗冲击性好；成型零件尺寸精度高并稳定；抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒；缺点是耐疲劳强度较差，成型后塑件的内应力较大，易开裂，用玻璃纤维增强可克服上述缺点。,2）主要用途：各种齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、凸轮、轴承、各种外壳、容器；电机零件、风扇部件、接线板等；照明灯、高温透镜、视孔镜、防护玻璃等光学零件。,3）成型特点：高温时对水分比较敏感，会出现银丝、气泡及强度下降现象，加工前必须干燥处理；熔融温度高，熔体粘度大，流动性差，粘度对温度十分敏感，所以成型时要求有较高的温度和压力。,03.05.2020,-,47,一、热塑性塑料,8丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,1）基本特性：无毒、无味，微黄色或白色不透明，塑件光泽较好，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，可配成任何颜色。缺点是耐热性不高，不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。,2）主要用途：用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机电器外壳、仪表盘、汽车挡泥板、扶手、纺织器材、电器零件、文体用品、玩具、食品包装容器、家具等。,3）成型特点：易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，成型加工前应进行干燥处理；比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；粘度对剪切速率敏感，模具大都采用点浇口。,03.05.2020,-,48,一、热塑性塑料,9聚砜（PSF）,1）基本特性：无定形塑料，具有突出的耐热、耐氧化性能，很高的力学性能、抗蠕变性能，很好的刚性，尺寸稳定性较好，还能进行一般机械加工和电镀，但其耐气候性较差。,2）主要用途：用于制造断路元件、开关、绝缘电刷、电视机元件、整流器插座、线圈骨架、电动机罩、飞机导管、电池箱、汽车零件、齿轮和凸轮等。,3）成型特点：易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂，加工前原料应充分干燥；熔融塑料流动性差，对温度变化敏感，冷却速度快，所以模具浇口的阻力要小，模具需加热；热稳定性比聚碳酸酯差，可能发生熔融破裂。,03.05.2020,-,49,一、热塑性塑料,10聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,1）基本特性：具有高度的透明性和优异的透光性，它轻而坚韧，容易着色，有较好的电气绝缘性能；化学性能稳定，能耐一般的化学腐蚀；在一般条件下尺寸较稳定。其最大缺点是表面硬度低，容易被硬物擦伤拉毛。,2）主要用途：主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方面的零件，如飞机和汽车的窗玻璃、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩等。,3）成型特点：为了防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷，原料要干燥；为防止塑件表面出现流动痕迹、熔接痕和气泡等不良现象，一般采用尽可能低的注射速度；模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小。,03.05.2020,-,50,一、热塑性塑料,11氟塑料聚四氟乙烯（PTFE）,1）基本特性：线型结晶型塑料，是最重的一种塑料。具有卓越的性能，有“塑料王”之称。化学稳定性最优越，耐热耐寒性能优良，摩擦系数最低。缺点是热膨胀大，而且不耐磨、机械强度差、刚性不足，成型困难。,2）主要用途：用于制造机械设备中传动轴油封、轴承、活塞杆、活塞环；电子设备中的高频和超高频绝缘材料；化工设备中的衬里、管道、阀门、泵体等；作为防腐、介电、防潮、防火等涂料及医疗器械中的结构零件。,3）成型特点：成型困难，是热敏性塑料，极易分解，分解时产生腐蚀性气体，有毒，必须严格控制成型温度。流动性差，熔融温度高，成型温度范围小，要高温、高压成型。模具要有足够的强度和刚度，应镀铬。,03.05.2020,-,51,二、热固性塑料,1酚醛塑料（PF）,1）基本特性：刚性好，变形小，耐热耐磨，能在150200的温度范围内长期使用；在水润滑条件下，有极低的摩擦系数；其电绝缘性能优良。酚醛塑料的缺点是质脆，抗冲击强度差。,2）主要用途：可用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及用于电工结构材料和电气绝缘材料、各种线圈骨架、接线板、电动工具外壳、风扇叶片、耐酸泵叶轮、齿轮和凸轮等。,3）成型特点：成型性能好，特别适用于压缩成型；模温对流动性影响较大，一般当温度超过160时流动性迅速下降；硬化时放出大量热，厚壁大型塑件内部温度易过高，发生硬化不均及过热现象。,03.05.2020,-,52,二、热固性塑料,2氨基塑料（UF、MF）,1）基本特性：染色能力强，UF表面硬度较高，耐电弧性能好，耐矿物油、耐霉菌，但耐水性较差。MF可制成耐光、耐电弧、无毒的塑件，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性强的