第二章 塑料成型技术基础

1、第二章 塑料成型技术基础 塑料：是以树脂为主要成分的高分子聚合物,在一定的温度和压力条件下, 具有流动性,可以模塑成一定的几何形状和尺寸,并在固化后保持其形 状不变. 树脂：天然树脂、合成树脂 天然树脂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。 合成树脂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。 1.塑料定义：塑料定义： 一、塑料的组成和特性 2. 聚合物的分子结构聚合物的分子结构： 聚合物大分子基本上都属于长链状结构，按结构不同可分为：聚合物大分子基本上都属于长链状结构，按结构不同可分为： a) a) 线型聚合物线型聚合物 b)b)带

2、有支链的线型聚合物带有支链的线型聚合物c)c)体型聚合物体型聚合物 一、塑料的组成和特性 3.塑料组成：塑料组成： 主要：合成树脂（主要）、填充剂（改善性能、 降低成本）、 增塑剂、稳定剂（防止老化：由于紫外线、氧气作用）、润 滑剂（脱模）、固化剂（影响硬度）、着色剂、发泡剂、阻 燃剂等。 主要组成：聚合物合成树脂（40-100%） 辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。 辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵） 一、塑料的组成和特性 4.塑料特点：塑料特点： 密度小、质量轻：密度 0.92.3g /cm3，大多数在1.01.4， （钢的1/

3、6,铝的1/2），发泡塑料 0.189g/cm3 （大多数在 0.010.5 ）， 汽车、飞机的内饰件:以塑代钢，减轻重量、降低油耗。 比强度高：单位质量计算材料抗拉强度。 钢材：160MPA、玻璃纤维增强塑料：400MPA 耐腐蚀强：聚四氟乙稀（塑料王） 减摩、抗震：汽车、飞机内饰件 另外:电气绝缘性能优良 、绝热性好 易成型加工性，比金属易 优点： 一、塑料的组成和特性 缺点： 钢性差、耐热性差； 热膨胀系数大（10-5， 一般金属10-6）； 散热差； 易蠕变、老化； 蠕变:塑料长期在载荷的作用下,即使温度不升高,也易产生 塑性流动的现象。 老化（降解）:聚合物在高温、应力、氧气、水分等

4、外部 条件的作用下发生化学反应,导致分子链断裂,从而发 生弹性消失、强度降低、使用寿命简短等现象。 一、塑料的组成和特性 1.塑料分类：塑料分类： 二、塑料的分类和应用 （1）按制造方法分: 加聚反应和缩聚反应: nCH2CH2CHCH2 2CHCH2 2n n 乙烯聚乙烯 C2H5OC2H5H2O 反应前后分子数相同； 由单体变成聚合物是化学键作用； 反应中分子没有附属产物产生； 加聚反应可得的是线形高聚物。 二、塑料的分类和应用 C2H5OC2H5 反应前后分子个数不同； 由单体变为聚合物是由于官能团的作用； 反应中分子有附属产物产生； 缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物。

5、 二、塑料的分类和应用 （2）按成型工艺分: 热塑性塑料：由加聚反应制成、具有线型分子链结构;加热变软,冷却硬 化、可以反复成型。 在成型过程中,只发生物理变化（冷却定型）,而无化学变化;并且过程可 逆. 热固性塑料：以缩聚反应制成、以缩聚树脂为主、另加入固化剂,具有 网状分子链结构；一旦固化成型,加热不软化,不可以反复成型。 在成型过程中,当温度达到固化剂产生交联化学反应的温度时,其分子 结构从链状结构变为网状结构,而固化,再加热也不再变化. 成型过程中既有物理变化,又有交联化学反应,变化过程不可逆. 二、塑料的分类和应用 （3）按应用范围分: 通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料

6、。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% 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，聚碳酸脂，聚甲醛。 以塑代钢 特种塑料：经过特殊处理后的通用塑料或工程塑料，具有某种特殊 功能，如导电，导热，导磁等 二、塑料的分类和应用 一、热塑性塑料 (一)聚乙烯(PE)（HDPE:高密度聚乙烯、LDPE：低密度聚乙烯） 1基本特性：无毒，无味呈乳白色，密度为0.910.96g/cm3 为结晶型塑料，使用温度-70100 2主要用途：电绝缘塑件、耐腐蚀管道、薄膜、医疗瓶子、垫圈 3成型特点：(1)成型收缩率大 (2)冷却速度慢 (二)聚丙烯(P

7、P) 基本特性：无色，无味，无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明 更轻，密度0.900.91/g/cm3，使用温度-15100 2主要用途：法兰、泵叶轮、机械零件，耐酸碱容器，绝缘零件 3成型特点：(1)成型收缩率大 (2)热容量大，冷却要求高，须充分冷却。 2.常用塑料常用塑料 二、塑料的分类和应用 (三)聚氯乙烯(PVC) 1基本特性：白色或浅黄色粉末，密度1.4/g/cm3，使用温度-1555 2主要用途：防腐管道、线槽、插头、玩具、人造革 3成型特点：(1)成型温度下易分解放出氯化氢 (2)应采用带预塑化装置的螺杆式注射机 (3)模具应有冷却装置 （HPVC:硬聚氯乙烯、SPVC:软聚

8、氯乙烯 (四)聚苯乙烯(PS) 1基本特性：无色透明，无毒无味，密度1.054g/cm3，使用温度70 2主要用途：仪表外壳、灯罩、透明模型、绝缘材料、容器、玩具 3成型特点：(1)流动性好、成品率高 (2)热膨胀系数高 (3)宜用高料温、高模温、低注射压力成型 二、塑料的分类和应用 (五)聚碳酸酯(PC) 1基本特性：本色微黄，透明，韧而刚，密度1.2g/cm3， 使用温度120 2主要用途：各种机械零件、透镜 3成型特点：(1)成型前须干燥 (2)成型温度高，压力高 (六)丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS) 1基本特性：无毒，无味，呈微黄色，密度1.021.05g/cm3，使 用温度7

9、0 2主要用途：广泛应用工业产品设计中 3成型特点：(1)成型压力较高，脱模斜度大 (2)易吸水，成型前须干燥 (3)成型模温5060 二、塑料的分类和应用 （七）苯乙烯丙烯睛共聚物(AS) 1基本特性：无毒，无味，呈透明而稍带黄色， 密度1.021.05g/cm3，使用温度70 2主要用途：广泛应用于家电、照明器材、常与ABS掺合使用。 3成型特点：(1)成型压力较高，脱模斜度大 (2)易吸水，成型前须干燥 (3)成型模温5060 （八）聚丙醚（PPO) 1基本特性：无毒，耐污染，透明，呈琥珀色，密度1.07g/cm3，使 用温度170121 2主要用途：广泛应用在较高温度下工作的齿轮、轴承

10、、泵也轮、食具。 3成型特点：(1)流动性差 (2)易吸水，成型前须干燥 (3)成型模温6070 二、塑料的分类和应用 (九)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 1基本特性：俗称有机玻璃，透明，抗冲击性好，密度1.18g/cm3 2主要用途：飞机、汽车窗玻璃、灯罩 3成型特点：(1)成型前，原料要干燥 (2)低压注射 (十)聚砜(PSU) 1基本特性：琥珀色，透明，耐热，耐氧化性，使用温度-100150 2主要用途：精密性，热稳性好的电视件 3成型特点：(1)成型前应干燥(2)模具需加热(3)非结晶料，收缩小 (十一)聚酰胺(PA) 1基本特性：俗称尼龙，抗拉，抗压，抗冲击经济计划好，无毒， 无味，

11、使用温度80100 2主要用途：机械，电气零部件 3成型特点：(1)流动性好，易产生飞边(2)模具冷却应充分冷却 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 对方三分 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 PPOPPO、尼龙（、尼龙（PA)PA) 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 常见的热塑性塑料：阻燃常见的热塑性塑料：阻燃ABSABS 二、塑料的分类和应用 二、塑料的分类和应用 (一)酚醛塑料(PF) 1基本特性：刚性好，变形小，耐热耐磨，使用温度200，质脆，冲击 强度差 2主要用途：各种板材，齿轮等 3成型

12、特点：适于压缩成型 (二)氨基塑料（UF、MF)电玉粉 1基本特性：耐光，耐电弧，无毒，使用温度-20100 2主要用途：餐具，电器开关，灭弧罩 3成型特点：(1)适于压缩成型，传递成型(2)流动性好，硬化速度快 (三)环氧树脂(EP) 1基本特性：粘结能力强，“万能胶”的主要成分 2主要用途：电子元件封装 3成型特点：(1)流动性好，硬化速度快(2)脱模斜度大 （2 2）热固性塑料）热固性塑料: : 二、塑料的分类和应用 热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别 成型前，成型前， 塑塑 料中树脂料中树脂 分分 子结构子结构 使制品固使制品固 化定型的化

13、定型的 模具温度模具温度 条件条件 成型后，成型后， 塑料中树塑料中树 脂分子结脂分子结 构构 成型过程成型过程 中树脂所中树脂所 发生的变发生的变 化化 制品的熔制品的熔 化，溶解化，溶解 性能性能 塑料的使塑料的使 用性用性 常采用的常采用的 成型方法成型方法 热热 塑塑 性性 塑塑 料料 线型或支线型或支 链状线型链状线型 聚合物分聚合物分 子子 冷却冷却 基本与成基本与成 型前的相型前的相 同同 物理变化物理变化 （可能有（可能有 少少 量分解或量分解或 交链现象交链现象 发生）发生） 可熔化可熔化 可溶解可溶解 反复多次反复多次 使用（可使用（可 回收废料）回收废料） 注射、挤注射、

14、挤 出、吹塑出、吹塑 等等 热热 固固 性性 塑塑 料料 线型聚合线型聚合 物分子物分子 加热（提加热（提 供交联反供交联反 应温度应温度 转变为体转变为体 型分子型分子 既有物理既有物理 变化，又变化，又 有有 化学变化。化学变化。 有低分子有低分子 析出析出 既不可熔既不可熔 化，也不化，也不 可溶解可溶解 一次性使一次性使 用，因成用，因成 型过程不型过程不 可逆可逆 压缩或压压缩或压 注。有的注。有的 品种可以品种可以 采用注射采用注射 二、塑料的分类和应用 三、塑料成型的工艺性能 1）聚合物的物理状态： 定义：聚合物在不同温度下所表现出来的分子热运动特 征称为聚合物的物理状态。 分类

15、： 玻璃态（结晶态） 高弹态 粘流态 1.聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能 2.聚合物的热力学曲线：聚合物的热力学曲线： 1线型无定形聚合物；2线型结晶聚合物 玻璃态 高弹态粘流态 1 2 b T g T f T d T m T （脆化温度）（脆化温度） （玻璃化温度）（玻璃化温度） （粘流温度）（粘流温度） （热分解温度）（热分解温度） （熔点）（熔点） 三、塑料成型的工艺性能 玻璃态： 塑料处于温度 以下的状态，为坚硬的固体， 是大多数塑件的使用状态。 称为玻璃化温度，是 多数塑料使用温度的上限。 高弹态： 塑料处于温度 和 之间的状态，类似橡胶 状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。

16、g T f T g T g T 三、塑料成型的工艺性能 粘流态： 当塑料受热温度超过 时，由于分子链的整体运 动，塑料开始有明显的流动，塑料开始进入粘流态变成 粘流液体，通常我们也称之为熔体。塑料在这种状态下 的变形不具可逆性质，一经成型和冷却后，其形状永远 保持下来。 称为粘流化温度，是聚合物从高弹态转 变为粘流态（或粘流态转变为高弹态）的临界温度。当 塑料继续加热，温度至 时，聚合物开始分解变色， 称为热分解温度，是聚合物在高温下开始分解的临界温 度。 d T d T f T f T 三、塑料成型的工艺性能 3.聚合物的加工工艺聚合物的加工工艺 三、塑料成型的工艺性能 三、塑料成型的工艺性

17、能 4.热塑性塑料成型的工艺性能热塑性塑料成型的工艺性能 1.收缩性 4） 后处理收缩 （1）概念：）概念：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。 （2 2）成型收缩的形式）成型收缩的形式： 1） 塑件的线尺寸收缩 2）收缩方向性 3） 后收缩 （3）影响收缩的基本因素：）影响收缩的基本因素： 1）塑料品种 2）塑件特性 （或说塑件的结构） 3）模具的结构（如：分型面的位置，进料口的形式、尺寸和分布 4）成型工艺条件（时间、温度、压力） 三、塑料成型的工艺性能 （4）收缩率的计算：）收缩率的计算： 塑件的成型收缩值可用以下公式来表

18、示。 %100S L LLM 式中： S 计算收缩率（%） Lm 模具在室温下的型腔尺寸（mm） L 塑料在室温时尺寸（mm） 三、塑料成型的工艺性能 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。 流动性好、流动性中等、流动性差流动性好、流动性中等、流动性差 分子量小、分子量分布宽、分子结构规整性差、熔融 指数高、流动比大的塑料流动性就好。 常用塑料根据它的流动性可分为三类： 三、塑料成型的工艺性能 凡促使熔融料降低温度，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：影响流动性的主要因素： 模具结构模具结构 压力压力 温度温度 料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异

19、。 注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，融体粘度降低，流动性也 增大。 三、塑料成型的工艺性能 3.吸湿性 吸湿性 据此，塑料大致可分为以下两种： 不吸水也不易粘附水分不吸水也不易粘附水分 吸湿、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、塑料成型的工艺性能 热稳定性 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。这种性能称为热稳定性。 4.热稳定性 相容性 指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下 不产生相分离现象的能力。 5.相容性(共混性) 三、塑料成型的工艺性能 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（以毫米计）来表示， 数值大则流动性好。 2.流动性 4.热固性塑料成型的工艺性能热固性塑料成型的工艺