塑料的组成与性能学习教案

1、塑料的组成塑料的组成(z chn)与性能与性能第一页，共48页。聚乙烯分子(fnz)模型第1页/共48页第二页，共48页。第2页/共48页第三页，共48页。第3页/共48页第四页，共48页。第4页/共48页第五页，共48页。 聚合物物理状态主要与温度有关聚合物物理状态主要与温度有关(yugun),其物理状态分为玻璃态其物理状态分为玻璃态（结晶聚合物亦称结晶态）、高弹态和（结晶聚合物亦称结晶态）、高弹态和粘流态三种，。粘流态三种，。 第5页/共48页第六页，共48页。热塑性塑料的温度力学热塑性塑料的温度力学(l xu)状态及成型加工的关系状态及成型加工的关系第6页/共48页第七页，共48页。 聚

2、合物成型时，当温度达到成型固化温度，其分子结构由线型或支链型结构变为空间网状体型结构的反应(fnyng)称为交联。 交联反应(fnyng)主要发生在热固性聚合物成型过程中，采用压缩、压注等成型方法。 在热塑性聚合物成型时，由于(yuy)成型条件或其他原因（如原料不纯）等也可能引起交联反应，使聚合物的性能变坏，这在成型过程中应尽量避免。交联交联第7页/共48页第八页，共48页。 聚合物分子受到热应力、微量水、酸、碱等杂质以及空气中氧的作用，导致聚聚合物分子受到热应力、微量水、酸、碱等杂质以及空气中氧的作用，导致聚合物分子链断裂、分子变小合物分子链断裂、分子变小(bin xio)、相对分子质量降低

3、的现象称为聚合物降解、相对分子质量降低的现象称为聚合物降解（裂解）。（裂解）。轻度的降解聚合物变色 减少和消除降解的办法是依据降解产生原因采取相应措施中等程度降解聚合物分解出低分子物质，制品出现气泡和流纹弊病，削弱制品各项物理、力学性能严重的降解聚合物焦化、变黑并产生大量的分解物质降解第8页/共48页第九页，共48页。第9页/共48页第十页，共48页。 塑料塑料(slio)(slio)是以合成树脂为主要成分，加入是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂而组成的混合物。适量的添加剂而组成的混合物。第10页/共48页第十一页，共48页。 树脂树脂(shzh)(shzh)决定着塑料的性质和类别，约决

4、定着塑料的性质和类别，约占塑料质量分数的占塑料质量分数的4040-100-100。注意注意(zh y)(zh y)区别：区别：塑料的名称通常采用对应的树脂名称来表示，所以，塑料的名称通常采用对应的树脂名称来表示，所以，很容易混淆塑料就是树脂！很容易混淆塑料就是树脂！第11页/共48页第十二页，共48页。1）填充剂/填料 与塑料中的其它成份机械混合，不起化学反应(huxu fnyng)，目的为了减少树脂用量降低成本或改善塑料某些性能。第12页/共48页第十三页，共48页。作用：改善(gishn)塑料的可塑性及改善(gishn)塑料的流动性。常用常用(chn yn)(chn yn)的增塑剂有邻苯二

5、甲酸酯类，癸二酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。的增塑剂有邻苯二甲酸酯类，癸二酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。 2）增塑剂 加入增塑剂以后，树脂(shzh)分子间距变大，也就削弱了树脂(shzh)分子间的作用力，使树脂(shzh)分子容易滑动，即改善了树脂(shzh)的成型加工性能。第13页/共48页第十四页，共48页。着色着色(zhu s)(zhu s)要求：要求： 着色着色(zhu s)(zhu s)容易与其它组份不起化学反应成型中不因温度压力变化而变容易与其它组份不起化学反应成型中不因温度压力变化而变色分解长期使用过程中能够保持稳定。色分解长期使用过程中能够保持稳定。根据根据(gnj)(gnj

6、)着色要求和颜料及染料的区别，着色要求和颜料及染料的区别，所以工业上一般采用颜料。所以工业上一般采用颜料。3）着色剂 塑料着色，主要起到装饰美观的作用(zuyng)，同时还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐气候性。包括无机颜料、有机颜料和染料三类，第14页/共48页第十五页，共48页。4）稳定(wndng)剂 为了防止塑料“老化”，需要添加一些能稳定(wndng)塑料化学性能的物质，称为稳定(wndng)剂。老化：老化： 塑料在成型、储存或使用过程中，因受外界塑料在成型、储存或使用过程中，因受外界(wiji)(wiji)因素（热、光、氧、射线等）作因素（热、光、氧、射线等）作用而引起的性能变化

7、称为老化。用而引起的性能变化称为老化。根据稳定剂的作用可分为(fn wi)热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂三类。第15页/共48页第十六页，共48页。5）润滑剂 防止粘模和减少塑料对设备(shbi)的摩擦，同时提高塑料的流动性和塑件表面光泽度。常用常用(chn yn)(chn yn)的润滑剂有：的润滑剂有：烃类、酯类、脂肪酸类、脂肪酸酰、金属皂类。烃类、酯类、脂肪酸类、脂肪酸酰、金属皂类。塑料光亮润滑剂 润滑剂EBS 第16页/共48页第十七页，共48页。6）固化剂 也叫硬化剂、交联剂，它的作用是促使合成树脂进行交联反应(fnyng)而形成体型网状结构，或加快交联反应(fnyng)速度。固化剂一般

8、多用在热固性塑料中。在环氧树脂中加入在环氧树脂中加入(jir)(jir)乙二胺；乙二胺；在酚醛树脂中加入在酚醛树脂中加入(jir)(jir)六亚甲六亚甲基四胺。基四胺。例如(lr)：第17页/共48页第十八页，共48页。7）发泡剂 在制作泡沫塑料制品时，预先将发泡剂加入塑料中，在塑料成型时放出气体(qt)，从而形成具有一定孔型的泡沫塑料制品。石油醚、碳酸石油醚、碳酸(tn (tn sun)sun)胺等。胺等。常用常用(chn yn)(chn yn)的发泡剂：的发泡剂：ADC发泡剂第18页/共48页第十九页，共48页。8）阻燃剂、防霉剂、导电(dodin)剂、导磁剂、防静电剂等。阻燃塑料防静电剂

9、防霉剂导电剂第19页/共48页第二十页，共48页。1 1）热塑性塑料）热塑性塑料(slio)(slio) 分子是线性结构或支链型结构，加热时软化并熔融，成为可以流动的黏稠液体，分子是线性结构或支链型结构，加热时软化并熔融，成为可以流动的黏稠液体，于是可以塑制成一定的形状，冷却后得到既定的形状，成型过程只有物理变化而无化于是可以塑制成一定的形状，冷却后得到既定的形状，成型过程只有物理变化而无化学反应，塑料可以回收利用。学反应，塑料可以回收利用。第20页/共48页第二十一页，共48页。很多凉鞋穿几天就坏了，其原因就是很多凉鞋穿几天就坏了，其原因就是(jish)(jish)其塑料已其塑料已经超过了最

10、大回收利用次数。经超过了最大回收利用次数。可以回收利用，不是可以无限次地回收利用，可以回收利用，不是可以无限次地回收利用，因为存在因为存在“老化老化”问题，所以，次数是有限问题，所以，次数是有限的。的。7次第21页/共48页第二十二页，共48页。2)2)热固性塑料热固性塑料(slio)(slio) 分子刚开始是线型或支链型结构，其添加剂中加入固化剂，加热到固化剂发生分子刚开始是线型或支链型结构，其添加剂中加入固化剂，加热到固化剂发生化学反应（交联反应）时，分子结构变为网状体型结构，即转变为固体，成为不溶化学反应（交联反应）时，分子结构变为网状体型结构，即转变为固体，成为不溶不熔的物质不熔的物质

11、(wzh)(wzh)，其过程是不可逆的。，其过程是不可逆的。 成型成型(chngxng)(chngxng)过程是不可逆的化学反应（化学反应肯定伴随着物理变化）过程，过程是不可逆的化学反应（化学反应肯定伴随着物理变化）过程，塑料不能再回收利用！塑料不能再回收利用！第22页/共48页第二十三页，共48页。 常见的热固性塑料常见的热固性塑料(slio)(slio)有：酚醛塑料有：酚醛塑料(slio)(slio)、氨基塑料、氨基塑料(slio)(slio)、环氧树脂、脲醛塑料环氧树脂、脲醛塑料(slio)(slio)、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等。、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等。酚醛塑件环氧树脂塑件第23

12、页/共48页第二十四页，共48页。1）通用(tngyng)塑料顾名思义，就是指产量大、用途广、价格低、易于成型顾名思义，就是指产量大、用途广、价格低、易于成型(chngxng)(chngxng)的塑料。的塑料。其主要包括六大品种： 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。第24页/共48页第二十五页，共48页。通用塑料产量(chnling)占塑料总产量(chnling)的一半以上！聚乙烯管聚丙烯纱线聚乙烯绳第25页/共48页第二十六页，共48页。2 2） 工程塑料工程塑料 可成型可成型(chngxng)(chngxng)工程结构件一类的塑料。较之通用工程结构件一类的塑料。较之通

13、用塑料它具有强度高、尺寸稳定、在高低温下变形小、能保持塑料它具有强度高、尺寸稳定、在高低温下变形小、能保持良好性能的特点，如良好性能的特点，如ABSABS、尼龙、聚甲醛、聚砜等。、尼龙、聚甲醛、聚砜等。 ABS管材聚砜尼龙螺拴聚甲醛零件第26页/共48页第二十七页，共48页。3 3） 特种塑料特种塑料 具有特种功能的塑料。如耐高温、低温具有特种功能的塑料。如耐高温、低温(dwn)(dwn)、高冲击、具、高冲击、具有高强度的塑料；具有导电或超导功能的塑料（即导磁、吸波、有高强度的塑料；具有导电或超导功能的塑料（即导磁、吸波、光敏、记忆性及超导功能）等。光敏、记忆性及超导功能）等。 导热塑料cpu

14、风扇耐热塑料高强度塑料笔记本外壳第27页/共48页第二十八页，共48页。塑料成型(chngxng)的工艺特性第28页/共48页第二十九页，共48页。 塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生(fshng)收缩变小，这种性质称为收缩性。第29页/共48页第三十页，共48页。实际收缩率计算收缩率实际收缩率=（成型温度下的型腔尺寸制品室温下的尺寸）制品室温下的尺寸100计算收缩率=（室温下的型腔尺寸制品室温下的尺寸）制品室温下的尺寸100在用于大型、精密模具成型件尺寸计算时常用普通中、小型模具成型尺寸计算时使用实际上两者相差甚小， 故一般均用计算收缩率进行计算 由于成型模具与塑料的

15、线膨胀系数不同，收缩由于成型模具与塑料的线膨胀系数不同，收缩(shu su)(shu su)分为实际收缩分为实际收缩(shu su)(shu su)率和计率和计算收缩算收缩(shu su)(shu su)率。率。 塑件的收缩不仅仅是热胀冷缩的结果，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形也会引起塑塑件的收缩不仅仅是热胀冷缩的结果，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形也会引起塑件尺寸的线性收缩，另外，塑料的品种、塑件的结构、成型工艺件尺寸的线性收缩，另外，塑料的品种、塑件的结构、成型工艺(gngy)(gngy)、模具结构等对、模具结构等对塑件的收缩都会产生影响。塑件的收缩都会产生影响。 收缩性的大小以塑件收缩尺

16、寸的单位长度收缩性的大小以塑件收缩尺寸的单位长度(chngd)(chngd)百分比来表示，称为收缩率。百分比来表示，称为收缩率。第30页/共48页第三十一页，共48页。 塑料塑料(slio)(slio)在一定的温度、压力作用下充填模在一定的温度、压力作用下充填模具型腔的能力，称为塑料具型腔的能力，称为塑料(slio)(slio)的流动性。的流动性。 u塑料的流动性差，就不容易充满型腔，塑料的流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料易产生缺料( (即短射即短射) )或熔接痕等缺陷或熔接痕等缺陷(quxin)(quxin)，因此需要较大的成型压力，因此需要较大的成型压力才能成型。才能成型。短射u塑料

17、塑料(slio)(slio)的流动性好，可的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔。以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生但流动性太好，会在成型时产生严重的溢边。严重的溢边。 第31页/共48页第三十二页，共48页。影响塑料(slio)流动性的因素： 温度温度 料温高，则流动性大。但不同塑料也各有差异。料温高，则流动性大。但不同塑料也各有差异。压力压力 注射压力增大，则熔体受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚注射压力增大，则熔体受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛对注射压力较为敏感。乙烯和聚甲醛对注射压力较为敏感。模具结构模具结构 浇注系统的结构及尺寸、冷却系统的

18、设计、熔体的流动阻力、排浇注系统的结构及尺寸、冷却系统的设计、熔体的流动阻力、排气是否顺利等都对流动性有直接的影响。凡能促使气是否顺利等都对流动性有直接的影响。凡能促使(csh)(csh)料温降低、料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。 第32页/共48页第三十三页，共48页。相容性又称为共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要条件相容性又称为共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要条件(tiojin)(tiojin)和重要途和重要途径。径。例如：例如：ABSABS与聚碳酸酯共混后性能大为改善。与聚碳酸酯共混后性能大为改善。 两种或两种以上不同品

19、种的塑料熔融后能融两种或两种以上不同品种的塑料熔融后能融合到一起而不产生分离、起层现象的性能称为相合到一起而不产生分离、起层现象的性能称为相容性。容性。 相容性的优劣与其分子结构的相似程度有相容性的优劣与其分子结构的相似程度有关关(yugun)(yugun)。分子结构相似则易于相容，反之则。分子结构相似则易于相容，反之则难于相容（即难于相容（即“相似者相容相似者相容”原则）。原则）。 第33页/共48页第三十四页，共48页。 即塑料对水分的吸附性能。按吸湿或即塑料对水分的吸附性能。按吸湿或黏附水分能力黏附水分能力(nngl)(nngl)的大小，可将塑料的大小，可将塑料分为吸湿性塑料和不吸湿性塑

20、料两大类。分为吸湿性塑料和不吸湿性塑料两大类。 吸湿性塑料在注射成型过程中比较容吸湿性塑料在注射成型过程中比较容易发生降解，成型后塑件上出现气泡、银易发生降解，成型后塑件上出现气泡、银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理，使水分含量不超过行干燥处理，使水分含量不超过0.5%0.5%。第34页/共48页第三十五页，共48页。 即某些热稳定性差的塑料，遇高温或在即某些热稳定性差的塑料，遇高温或在高温中时间较长时发生高温中时间较长时发生(fshng)(fshng)降解，出现降解，出现变色等影响塑件性能的现象。变色等影响塑件性能的现象。 必要时可在塑料中添

21、加热稳定剂。必要时可在塑料中添加热稳定剂。 第35页/共48页第三十六页，共48页。注意(zh y)：一般，结晶型塑料一般，结晶型塑料(slio)(slio)是不透明或半透明的，非结晶型塑料是不透明或半透明的，非结晶型塑料(slio)(slio)是透明的。是透明的。 日常生活中，常见的晶体日常生活中，常见的晶体是透明的，而非晶体通常是不是透明的，而非晶体通常是不透明的，对于塑料制品，正好透明的，对于塑料制品，正好相反，请勿相反，请勿(qn w)(qn w)混淆！混淆！ 塑料在成型后的冷凝过程中，有的具有结晶性，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟塑料在成型后的冷凝过程中，有的具有结晶性，如聚乙烯、

22、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等，而有的则属于非结晶型的塑料，如聚苯乙烯、乙烯等，而有的则属于非结晶型的塑料，如聚苯乙烯、ABSABS、聚碳酸酯、聚砜等。、聚碳酸酯、聚砜等。第36页/共48页第三十七页，共48页。其中(qzhng)：结晶型塑料结晶型塑料(slio)(slio)：聚：聚4 4甲基戊烯甲基戊烯1 1，有高透明度；，有高透明度；非结晶型塑料非结晶型塑料(slio)(slio)：ABSABS，不透明。，不透明。聚4甲基戊烯1ABS 结晶度大的塑料密度结晶度大的塑料密度(md)(md)大，强度、硬度高，耐磨性及刚度好，耐化学腐蚀，大，强度、硬度高，耐磨性及刚度好，耐化学腐蚀，电性能也好。结

23、晶度小的塑料柔软性、伸长率、抗冲击强度较大。电性能也好。结晶度小的塑料柔软性、伸长率、抗冲击强度较大。第37页/共48页第三十八页，共48页。 有的塑料性质较脆，成型时易产生内应力，有的塑料性质较脆，成型时易产生内应力，在外力作用下易产生应力开裂，如聚乙烯、聚碳在外力作用下易产生应力开裂，如聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜等。酸酯、聚砜等。 在设计在设计(shj)(shj)塑件结构、模具结构及成型塑件结构、模具结构及成型的工艺条件时都要加以注意，必要时还可添加稳的工艺条件时都要加以注意，必要时还可添加稳定剂。定剂。第38页/共48页第三十九页，共48页。1. 1. 收缩性收缩性 与热塑性塑料的情况与热塑

24、性塑料的情况(qngkung)(qngkung)近似。近似。 热收缩热收缩 结构变化引起的收缩结构变化引起的收缩 弹性恢复弹性恢复 塑性变形塑性变形 第39页/共48页第四十页，共48页。2. 2. 流动性流动性 与热塑性塑料的情况与热塑性塑料的情况(qngkung)(qngkung)近似。近似。 影响流动性的主要因素影响流动性的主要因素(yn s)有塑料有塑料品种、模具结构和成型条件等。品种、模具结构和成型条件等。第40页/共48页第四十一页，共48页。3. 比容和压缩率 比容：指单位重量的松散塑料所占的体积（cm3/g）压缩率：塑料体积与成型(chngxng)后塑件体积之比， 其比值恒大于1 比容和压缩率要适当。值太大，模具加料腔则大，模具也大，成本高，比容和压缩率要适当。值太大，模具加料腔则大，模具也大，成本高， 而且而且料太松散，成型时气体太多，排气困难料太松散，成型时气体太多，排气困难(kn nn)(kn nn)，成型周期变长，成型周期变长, ,不利于成型。不利于成型。第41页/共48页第四十二页，共48页。4. 硬化速