002第二章 塑料

1、2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-1什么是塑料？ l塑料首先是一种人工材料，是从石油或煤炭中 提取的高分子聚合物；其次塑料还是一种合成 树脂加添加剂得到的一种混合物。 l合成树脂 合成树脂是由低分子有机化合物经 聚合反应或缩聚反应，所获得的高分子化合物， 又称聚合物或高聚物。 它是以原低分子物结构为基本单元，按照一定 方式重复排列，相对分子量几万至几百万，分 子长度是原低分子长度几万至十几万倍。 l合成树脂的性能决定了塑料的基本性能。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-1-2 塑料的组成 塑料是一种混合物：合成树脂添加剂 添加剂的作用:调整塑料

2、的物理化学性能，提高材料强度， 扩大使用范围，以及减少合成树脂的用量，降低塑料的成本， 包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等 。 l1. 增塑剂 增塑剂用来提高塑料的可塑性和柔软性。增塑剂的加入会降 低塑料的稳定性、介电性能和机械强度。因此在塑料中应尽 可能地减少增塑剂的含量。大多数塑料一般不添加增塑剂。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2.稳定剂 为了抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受 热、光及氧等作用而分解变质，以使加工顺利 并保证塑件具有一定的使用寿命，常在塑件中 加入稳定剂。 l 3.固化剂 固化剂又称硬化剂，它的作用是促使合成树脂进行

3、交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度， 一般多用在热固性塑料中使用。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 4.填充剂 又称填料；是塑料中一种重要但并非必要的成 分。在塑料中加入填充剂可减少贵重树脂含量， 降低成本 。 l 5.着色剂 在塑料中加入有机颜料、无机颜料或有机染料时， 可以使塑料制件获得美丽的色泽，美观宜人，提高 塑件的使用品质。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-1-3 塑料的特性(重点） 1、塑料的优点： (1)质量轻 塑料是一种轻质材料。普通塑料的密度约在 0.832.3g/cm，大约是铝材的1/2，钢材的1/

4、5。如 果用发泡法得到的泡沫塑料，其密度可以小到0.01 0.5g/cm ，特别适合制造轻巧的日用品和家用电器零 件。 l (2)电气绝缘性能好 塑料具有优良的电气绝缘性能，无论是在高频、还是在低 频；在高压、还是在低压下，绝缘性能都十分优良。且耐电弧 性好，介电损耗极小，所以被广泛用于电机、电器、电子工业 中。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 (3)比强度比刚度高 塑料的力学性能相对金属要差。塑件的刚度与木 材相近，拉伸强度一般为10500MPa。但由于塑料的 密度小，所以按单位质量计算的强度和刚度，即比强 度和比刚度(强度与密度之比称为比强度；弹性模量与 密度

5、之比称为比刚度)较高。通常，塑料的比强度接近 或超过普通的金属材料，因此可用于制造受力不大的 一般性结构件。 l (4)化学稳定性能好 一般塑料均具有一定的抗酸、碱、盐等化学腐蚀的能力。 有些塑料除此而外还能抗潮湿空气、蒸汽的腐蚀作用，在这方 面它们大大地超过了金属，常用作耐腐蚀材料。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 (5)减摩、耐磨性能优良，减振消声性好 塑料的摩擦系数小，具有良好的减摩、耐磨性能。 一般塑料的柔韧性比金属要大得多，当其受到频繁机 械力冲击与振动时，因阻尼较大而具有良好的吸振与 消声性能。 l (6)导热率低，一些塑料具有良好的光学性能 一些塑料

6、具有良好的光学性能，塑料的导热系数比金属低 得多,塑料可以用来制作需要保温和绝热的器皿或零件。有些塑 料具有良好的透明性，可用于制造光学透镜、航空玻璃、透明 灯罩、光导纤维材料等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2、塑料的缺点： (1)制品精度较低：成型时收缩率较高，有的高达3%以上， 并且影响塑料成型收缩率的因素很多，这使得塑料制件 要获得高的精度难度很大； (2)塑料制件的使用温度范围较窄，容易老化； (3)难以分解，环保性差； (4)不耐热； (5)刚性差，不耐压。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-2 塑料的分类与应用 2

7、-2-1 塑料的分类 （一）按照合成树脂的分子结构和受热的行为分类 1.热塑性塑料 合成树脂分子结构：线型或带有支链线型。 受热变软进而成为可流动的粘稠液体，具有可塑性，可塑制 成一定形状塑件，并可经冷却定型；再加热可重新变软可塑， 在受热过程中只发生物理变化。 即：可反复加热塑化成型。 常用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 （一）按照合成树脂的分子结构和受热的行为分类 2.热固性塑料 合成树脂分子结构：体型网状结构。 初次加热之初，分子呈线型结构，加热时可软化具有可塑性， 继续加热，线型结构分子相互交联成体型网状结构，使形状

8、 固定下来，如再加热不再软化，不再具有可塑性。 受热过程中既有物理变化又有化学变化，其变化过程不可逆。 常用塑料：酚醛塑料（PF）、氨基塑料 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 (二)按塑料的应用范围分类 通用塑料 一种非结构用塑料。它的产量大，价格低，性能 一般，如PE、PP、PVC、PS等。 工程塑料 可作为结构材料。和通用塑料相比，它们产量较小， 价格较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能以及 耐热性、耐磨性和尺寸稳定性等 如；ABS、PC、POM、PA等。 特殊塑料 具有某些特殊性能的塑料。这类塑料有高的耐热性 或高的电绝缘性及耐腐蚀性等。 第二章 塑料

9、 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-2-2 常用塑料 (一)常用热塑性塑料（重点） 1.聚苯乙烯（PS，俗称硬胶） 基本特性 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。聚苯 乙烯无色透明、无毒无味，落地时发出清脆类似金属的声音，密度为 1.054 g/cm3。热变形温度7098，只能在不高的温度下使用。质地硬 而脆，有较高的热膨胀系数，因此，限制了它在工程上的应用 ； 成型特点 流动性和成型性优良，着色性能好。具有非常好的化学稳定性， 热稳定性，透光性（透光率8892%），电绝缘特性以及很微小的吸湿倾 向。缺点：脆。 主要用途 仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等

10、。绝缘材料、接线 盒、电池盒等。包装材料、各种容器、玩具等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2.HIPS2.HIPS（改性聚苯乙烯，俗称不碎胶）（改性聚苯乙烯，俗称不碎胶） 为了改善PS脆这样一个缺点，在PS中加入520% 的橡胶(一般用顺丁橡胶或丁苯橡胶)，得到的塑 料叫改性聚苯乙烯，又称耐冲击聚苯乙烯。 基本特性基本特性: : 改性聚苯乙烯除具有PS的易加工易着 色外，其韧性是PS的四倍，冲击强度和弹性也大 大得到了改善。但流动性比PS稍差，也不透明。 用途:HIPS透明树脂具有优良的透光率，可用于制 造秀明制品，如仪表盘、透明管材、透明型材、 装饰品等包装

11、材料，HIPS透明树脂是一种公认的 无毒树脂，符合FDA（美国食品和药物管理局）标 准，因而可用作食品，医药等包装材料。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 3.聚丙烯（PP，俗称百折软胶） 基本特性 聚丙烯无味、无色、无毒。比聚乙烯更透明；质轻、韧 性好、耐化学性好；耐磨性好；密度为0.900.91 g/cm3。熔点为 164170，耐热性好。表面刚度和抗划痕特性很好。PP料流动性 好，成型性能好，适合遍平大型胶件。延伸性和屈服强度高。缺点： 尺寸精度低、刚性不足、具有后收缩现象，装饰性和装配性都差， 表面涂漆，粘贴，电镀加工相当困难。 成型特点 成型收缩范围大，易

12、发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容 量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路； 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。输送管道，化工容器和其它设备的衬里、表面涂层。盖和本 体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 4.聚氯乙烯（PVC,俗称软胶） 基本特性 透明, 着色容易；有不易燃性、高强度、耐气侯 变化性以及优良的几何稳定性。缺点：流动特性相当差，受 热会分解出一种对人体有毒,对模具有腐蚀性的气体。 成型特点 聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。所 以必须加入稳定剂和润滑剂，并严格

13、控制温度及熔料的滞留 时间。 主要用途 防腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风机等。 板材广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦 楞板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材。插座、插头、开 关、电缆、凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 5.聚乙烯（PE） 聚乙烯按聚合时所采用压力的不同，可分为高压聚乙烯LDPE （俗称软胶，又称花料）和低压聚乙烯HDPE（俗称硬性软胶， 又称孖力士）。 基本特性 密度为0.91 0.96g/cm3。PE料的特点是软性，无毒， 价廉，加工方便，吸水性小,可不用干燥，流动性好等。 成型特点制件成型收缩率大,

14、易产生缩水和变形。LDPE模温尽量前 后一致，水道离型腔不要太近，用PE料的塑件可强行脱模。在 流动方向与垂直方向上的收缩差异较大，注射方向的收缩率大 于垂直方向的收缩率。 主要用途 低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及 承载不高的零件，如齿轮、轴承等；高压聚乙烯常用于制作塑 料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 6.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS，俗称超不碎胶） 基本特性 具有良好的综合力学性能，有良好的耐化学腐蚀及表 面硬度。 无毒、无味、呈微黄色，塑件光泽好。密度为1.02 1.05g/cm

15、3。ABS有优良的成型加工性，尺寸稳定性好，着色性能， 电镀性能都好。缺点：不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下 易老化。 成型特点 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高。 主要用途 齿轮、泵叶轮、轴承、电机外壳、仪表壳等。 汽 车工业上制造汽车挡泥板、热空气调节导管、加热器、小轿车车 身等。ABS还可用来制作水表壳、电器零件、玩具、电子琴及收 录机壳体等。 注：将ABS中的丙烯睛换成甲基丙烯酸甲脂，得到MBS， 即俗称的 透明透明ABS.ABS. 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 7. PAPA（聚酰胺，俗称尼龙）（聚酰胺，俗称尼龙） 基本特性 机械强度高、韧

16、性好、耐疲劳、表面硬且光滑、摩擦系 数小、耐磨、具有自润滑性、耐热（100摄氏度内可长期使用）、 耐腐蚀、制件重量轻、易染色、流动性好，易成型。冲击强度高 (高过ABS、POM，但比PC低), 冲击强度随温度、湿度增加而显著增 加(吸水后其它强度如拉升强度, 硬度, 刚度会有下降。 缺点主要 有：热变形温度低, 吸湿性大（加工前要充分干燥，加工后要进行 调湿处理）、注塑技术要求较严、尺寸稳定性较差。 主要用途 常用于齿轮、凸轮、齿条、联轴节、辊子、轴承类传动 零件等零件。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 8. PC8. PC（聚碳酸脂，俗称防弹玻璃胶）（聚碳酸脂，

17、俗称防弹玻璃胶） 基本特性 机械强度高，耐冲击性是塑料之冠，弹性模量高，受温 度影响小，抗蠕变性突出；耐热性好，热变形温度135-143， 长期工作温度达120-130；耐气候性好，任由风吹雨打，三年 不会变色；成型精度高，尺寸稳定性好；透光性好，着色性好；吸 水率低，浸泡24H后增重0.13%。但对水分及敏感，易产生应力开裂 现象; 耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐类、油脂等，但不耐碱、酮等 有机溶剂； PC料最大缺点是流动特性较差。 主要用途 计算机元件、连接器等；器具：食品加工机、电冰箱抽 屉等；交通运输行业：车辆的前后灯、仪表板等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维

18、合 9. POMPOM（聚甲醛，俗称赛钢）（聚甲醛，俗称赛钢） 基本特性 POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很 好的抗蠕变特性、化学稳定性和抗冲击特性。POM制品硬度高， 刚性好，耐磨、强度高；POM的耐疲劳性是所有塑料中最好的。 耐磨性及自润滑性仅次于尼龙, 并具有较好韧性, 温度、湿度 对其性能影响不大，加工前不用烘料。 POM热变形温度很高， 约172。收缩率对注塑参数反应敏感，尺寸难控制。对模具腐 蚀性大。 主要用途 齿轮、轴承、凸轮、齿条、联轴节、和辊子等;管道 器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 10.P

19、MMA10.PMMA（聚甲基丙稀酸脂，俗称有机玻璃）（聚甲基丙稀酸脂，俗称有机玻璃） 基本特性 PMMA具有最优秀的透明度,较高的机械强度，抗蠕变特 性及较好的抗冲击特性。PMMA收缩率较小，在0.30.4%之间。耐 热性较好,变形温度98，表面硬度低,易被刮伤而留下痕迹，故 包装要求很高。 PMMA最大的缺点是脆（但比PS好）。对水分和温度敏感,加工前 要烘料。 PMMA流动性较差， 主要用途 信号灯设备、仪表盘等；医药行业：储血容器等；工 业应用：影碟、灯光散射器；日用消费品：饮料杯、文具等。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 (二)常用热固性塑料 1.酚醛树脂

20、（PF） 基本特性 以酚醛树脂为基础而制得。通常由酚类化合物和醛类化合物 缩聚而成。本身很脆，呈琥珀玻璃态。加入各种纤维或粉末状填料后 才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。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。缺点是质脆，冲击强度差。 主要用途 制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及电工结构材料 和电气绝缘材料。木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮 等。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。各种线圈架、接线 板、电动工具外壳、风扇叶子、耐酸泵叶轮、齿轮、凸轮等。 成型特点 成型性能好，特别适用于压缩成

21、型； 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2.氨基塑料 氨基塑料是由氨基化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而制得的塑料， 主要包括脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛等 主要用途 脲-甲醛塑料(UF) 是脲-甲醛树脂和漂白纸浆等制成的压塑粉。 可染成各种鲜艳的色彩，外观光亮，部分透明，表面硬度较高，耐电弧性能 好，有耐矿物油、耐霉菌的作用。但耐水性较差，在水中长期浸泡后电气绝 缘性能下降。大量用于压制日用品及电气照明用设备的零件、电话机、收录 机、钟表外壳、开关插座及电气绝缘零件。 三聚氰胺-甲醛塑料(MF) 由三聚氰胺-甲醛树脂与石棉滑石粉等制成。可制 成各种色彩，耐光、耐电

22、弧、无毒的塑件，在-20100的温度范围内性能 变化小，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性强的物质。能像陶瓷一样方便地 去掉茶渍一类污染物，且有重量轻、不易碎的特点。主要用作餐具、航空茶 杯及电器开关、灭弧罩及防爆电器的配件。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-2-3 热塑性增强塑料(重点） 1.热塑性增强塑料一般由树脂及增强材料组成。 2.常用的树脂主要为尼龙、聚苯 乙烯、ABS、AS，聚碳酸酯、 线型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。 3.增强材料一般为无碱玻璃纤维。玻纤含量一般为 20%40%。 4.4.成型工艺特性成型工艺特性 (1)流动性差： (2)成型收缩

23、小、异向性明显：成型收缩比未增强料小，但异向 性增大沿料流方向的收缩小，垂直方向大，近进料口处小，远 处大，塑件易发生翘曲、变形。 (3)脱模不良、磨损大、不易脱模，并对模具磨损大，在注射时 料流对浇注系统，型芯等磨损也大。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-2-4 透明塑料（重点）透明塑料（重点） 1.透光率在88以上的透明塑料有PMMA、PS、PC、Z-聚酯等;透光率在88以下的透明 塑料有：PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等. 2.大多数透明塑料多为熔点高、流动性差。 3.3.在制品的设计方面在制品的设计方面 壁厚应尽量均匀一致，脱模斜度要

24、足够大。 过渡部分应平缓圆滑过渡，防止有尖角、锐边产生，特别是PC产品一定不要有缺 口。 除 PET外， 壁厚不要太薄，一般不得小于lmm。 2 2、在模具设计方面、在模具设计方面 浇口、流道尽可能宽大、粗短，且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置，必要时应加 冷料井。浇口设计不合理，啤塑时会有蛇纹、黑点黑斑等缺陷。 布置顶针时不能影响外观，任何顶针都会留下顶出痕迹。 尽量少用镶件，任何镶拼都会留下镶拼痕迹。 模具表面应光洁，粗糙度一般应低于0.2。 排气孔、槽必须足够，以及时排出空气和熔体中的气体。 尽量不用斜顶。斜顶侧向运动时易将胶件表面刮花，或留下察痕。 内模镶件（包括型芯、侧抽芯等）应选用抛

25、光性好的钢材，如S136H，NAK80等， 进行镜面抛光。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-2-5 塑料的选用（重点） 1.一般结构零件用塑料 性能要求：具有较低的强度和耐热性能，有时还要求外观漂亮 。 工艺要求：有较高的生产率和低廉的成本 。 常用塑料： ABS、聚丙烯PP、聚乙烯PE、改性聚苯乙烯HIPS。 2.耐磨损传动零件用塑料 性能要求： 有较高的强度、刚度、韧性、耐 磨损和耐疲劳性，并有较高的热变形温度 。 常用塑料：优先选用的塑料有尼龙PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC； 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 3减摩自润滑零

26、件用塑料 性能要求：减摩自润滑零件一般受力较小，对强度要求往往不高， 但运动速度较高，要求具有低的摩擦系数 。 常用塑料：聚四氟乙烯（俗称塑料王）和各种填充的聚四氟乙烯 4.耐腐蚀零、部件用塑料 性能要求：既要求耐强酸或强氧化性酸，同时又要求耐碱 常用塑料：氟塑料如聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 5耐高温零件用塑料 性能要求：耐热 常用塑料：氟塑料 6光学用塑料 性能要求：良好光学性能，即透射率、折射率、散射 及对光的稳定性 常用塑料：聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸酯PC、聚 苯乙烯PS 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 2-3-2 塑料成型工艺性 （一）热塑性塑料成型工艺性 1.流动性（重点）：塑料熔体在一定温度与压力作用 下充填模腔的能力。 对成型工艺过程影响：成型温度、压力、浇注系统 尺寸。 流动性的影响因素：相对分子量、填料与增塑剂和 润滑剂的含量。 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博学院 张维合 热塑性塑料流动性表示：熔体流动速 率指数，简称熔融指数。 设计模具时常用反映塑料的流动性参 数：溢料间隙数值大小 溢料间隙(重点）：指塑料熔体在成型 压力下不得溢出的最大间隙值 第二章 塑料 2021年8月5日注塑模具设计南博