高分子加工学-热固性塑料

1、第第6章章 热固性塑料的主要成型加工技热固性塑料的主要成型加工技术术6.1 模压成型模压成型( (压缩模塑压缩模塑 ) ) 模压成型：模压成型：在闭合型腔内借助加压的成型方法，将在闭合型腔内借助加压的成型方法，将粉状、粒状、碎屑或纤维状的塑料放入加热阴模槽粉状、粒状、碎屑或纤维状的塑料放入加热阴模槽中，合上阳模并加热加压，使塑料在密闭的模槽中中，合上阳模并加热加压，使塑料在密闭的模槽中塑化流动充满整个型腔，再将模具加热（对热固性塑化流动充满整个型腔，再将模具加热（对热固性塑料，在加热下使其进一步发生交联反应而硬化）塑料，在加热下使其进一步发生交联反应而硬化）或冷却（对热塑性塑料，冷却使其硬化）

2、使塑料硬或冷却（对热塑性塑料，冷却使其硬化）使塑料硬化脱模而得制品。化脱模而得制品。 热固性塑料生产热固性塑料生产酚醛塑料、氨基塑料、环氧树酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、有机硅树脂等脂、有机硅树脂等6.1 模压成型模压成型 优点：优点：n 间歇操作，工艺成熟，生产控制方便间歇操作，工艺成熟，生产控制方便n 成型设备和模具较简单成型设备和模具较简单n 制品内应力小，不易变形，稳定性较好。制品内应力小，不易变形，稳定性较好。 缺点：缺点：n 生产周期长，效率低，较难实现生产自动化生产周期长，效率低，较难实现生产自动化n 不能成型形状复杂和较厚制品。不能成型形状复杂和较厚制品。 6.1.1 6.1.

3、1 热固性塑料的加工性能热固性塑料的加工性能n 流动性：流动性：在受热和受压作用下充满模具型腔的能力在受热和受压作用下充满模具型腔的能力 n 固化速率：固化速率：塑料固化时的化学反应速度塑料固化时的化学反应速度 n 成型收缩率成型收缩率 ：脱模冷至室温，制品会收缩脱模冷至室温，制品会收缩 n 压缩率：压缩率：表观相对密度与制品的相对密度比值表观相对密度与制品的相对密度比值 6.1.2 模压成型设备模压成型设备6.1.2.1 6.1.2.1 压机压机 压机通过模具对塑料施压，有时还可开启模具压机通过模具对塑料施压，有时还可开启模具或顶出制品。或顶出制品。 压机压机 上压式上压式 （常用）（常用）

4、 下压式下压式阳模（凸模）阳模（凸模）构成内部形状的成型零件构成内部形状的成型零件阴模（凹模）阴模（凹模）构成制品外形的成型零件构成制品外形的成型零件6.1.2.1 6.1.2.1 压机压机上压式液压机上压式液压机 油缸设在压机的上方，栓塞由上往油缸设在压机的上方，栓塞由上往下压，下压板是固定的。模具的阳模下压，下压板是固定的。模具的阳模和阴模可以分别固定在上下压板上，和阴模可以分别固定在上下压板上，靠上压板的升降来完成模具的启闭靠上压板的升降来完成模具的启闭和对塑料施加压力。和对塑料施加压力。液压机工作原理液压机工作原理2-2DXX104Lpp巴斯加定律：巴斯加定律：行程决定模具高度，制品厚

5、度行程决定模具高度，制品厚度6.1.2.2 模具模具n溢式：溢式：用于压制扁平盘状或蝶状制品，压缩率较用于压制扁平盘状或蝶状制品，压缩率较 小，厚度、强度难一致小，厚度、强度难一致 n不溢式：不溢式：用于流动性较差和压缩率较大的塑料，牵用于流动性较差和压缩率较大的塑料，牵 引度较长的制品引度较长的制品n半溢式：半溢式：有支承面与溢式相似，有装料室，用于小嵌件制品有支承面与溢式相似，有装料室，用于小嵌件制品 无支承面与不溢式模具很相似，阴模向外倾斜无支承面与不溢式模具很相似，阴模向外倾斜3, 阴模阳间有溢料槽阴模阳间有溢料槽 溢式模具溢式模具不溢式模具不溢式模具图图6-5 半溢式模具示意图半溢式

6、模具示意图（a）有支承面）有支承面 （b）无支承面）无支承面6.1.3 模压成型过程及操作模压成型过程及操作6.1.3.1 模压成型过程模压成型过程成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段模压成型原理模压成型原理 热固性塑料在整个成型过程中有化学反应，加热固性塑料在整个成型过程中有化学反应，加热初期呈低分子热初期呈低分子粘流态粘流态，流动性好；随着官能团，流动性好；随着官能团相互反应，部分分子交联，物料流动性变小，并相互反应，部分分子交联，物料流动性变小，并开始产生一定的弹性，此时物料处于开始产生一定的弹性，此时物料处于胶凝状态胶凝状态；再继续加热，分子

7、交联反应趋于完善，交联度增再继续加热，分子交联反应趋于完善，交联度增大，树脂由胶凝态变为大，树脂由胶凝态变为玻璃态玻璃态，此时树脂呈体形，此时树脂呈体形结构，成型完成。结构，成型完成。成型前的准备工作成型前的准备工作n 塑料的贮存塑料的贮存 吸湿性吸湿性 多数热固性塑料易吸湿多数热固性塑料易吸湿 H70 贮存温度贮存温度 25， T过高过高反应反应 贮存时间贮存时间 脲甲醛树脂贮存最好脲甲醛树脂贮存最好T模模, VE点卸压，点卸压， P常压常压F点脱模点脱模6.1.4 模压成型工艺控制模压成型工艺控制6.1.4.1 模压压力模压压力PmPm 指成型时压机对塑指成型时压机对塑料所施加的压力料所施

8、加的压力 24mgmDppA 模压模压P对流动固化曲线的影响对流动固化曲线的影响 a50MPa b20MPa c10MPa PmPm与塑料种类、模温、与塑料种类、模温、制品形状有关制品形状有关6.1.4.1 模压压力模压压力PmPm PmPm主要受物料在模腔内的流动情况制约主要受物料在模腔内的流动情况制约 塑料的流动性愈小，固化速度愈大，压缩率愈塑料的流动性愈小，固化速度愈大，压缩率愈大，模温愈高，及压制深度大、形状复杂或薄壁大，模温愈高，及压制深度大、形状复杂或薄壁和面积大的制品时所需的模压压力就高。和面积大的制品时所需的模压压力就高。 PmPm流动性流动性, ,制品密实，成型收缩率制品密实

9、，成型收缩率 PmPm对模具寿命有影响对模具寿命有影响 PmPm不足以克服交联反应放出的低分子物不足以克服交联反应放出的低分子物 膨胀，制品质量下降膨胀，制品质量下降6.1.4.2 模压温度模压温度T T T(模具温度模具温度)对塑料的熔融、流动和树脂的交联反对塑料的熔融、流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响。应速度有决定性的影响。 n T T越高，越高，t t越短，固化速度加快，保持越短，固化速度加快，保持t t越短；越短；n T T升高，流动性下降，需提高压力使塑料在完全固升高，流动性下降，需提高压力使塑料在完全固化前充满膜腔。化前充满膜腔。n 相同保持相同保持t t内，内，T T越高，

10、固化越好，力学强度越高越高，固化越好，力学强度越高模压温度的提高是有一定限度的？模压温度的提高是有一定限度的？n T T过高过高物质分解，塑料外层很快硬化，等内层开物质分解，塑料外层很快硬化，等内层开始硬化，产生的水分和低分子物排除困难始硬化，产生的水分和低分子物排除困难制品制品有内应力，开模后肿胀，开裂、变形有内应力，开模后肿胀，开裂、变形; ;n T T过高过高流动性流动性，塑料不能顺利充满整个型腔，塑料不能顺利充满整个型腔n T T过高过高色料变质色料变质n T T过低过低流动性差，固化速度慢，会造成制品强度流动性差，固化速度慢，会造成制品强度低，无光泽，制品表面出现肿胀低，无光泽，制品

11、表面出现肿胀。n 模压较厚制品时，不是模压较厚制品时，不是T，而是，而是T，t6.1.4.3 模压时间模压时间t tt t：塑料从充模加压到完全固化为止的这段时：塑料从充模加压到完全固化为止的这段时间。间。nt t与塑料种类、制品形状及厚度、与塑料种类、制品形状及厚度、T T和和P P，以，以及是否预热和预压等有关。及是否预热和预压等有关。nt t短短固化不够固化不够“欠熟欠熟”，易变形和翘曲，易变形和翘曲nt t适当适当制品收缩率制品收缩率，耐热性，耐热性nt t过分过分“过熟过熟”，制品性能和生产率，制品性能和生产率， 在不影响性能，尽量在不影响性能，尽量t t短短6.2 传递成型传递成型

12、n 传递成型是将热固性压塑料或预压料片加入在压传递成型是将热固性压塑料或预压料片加入在压模上的加料室，使其受热软化，然后在压力作用模上的加料室，使其受热软化，然后在压力作用下，使熔化的塑料通过加料室底部的浇口和模具下，使熔化的塑料通过加料室底部的浇口和模具的流道进入加热的闭合模胶内，经过一定时间固的流道进入加热的闭合模胶内，经过一定时间固化，即可脱模得制品。化，即可脱模得制品。n 传递成型与模压成型的区别传递成型与模压成型的区别: :前者模具在成型模腔前者模具在成型模腔之外另有一加料室，物料的熔融在加料室完成，之外另有一加料室，物料的熔融在加料室完成，成型是在模腔内完成。成型是在模腔内完成。n

13、 传送成型与注射成型的区别传送成型与注射成型的区别: :塑料在压模上的加料塑料在压模上的加料室内受热熔融，而注射成型时物料是在注射机料室内受热熔融，而注射成型时物料是在注射机料简内塑化。简内塑化。6.3 热固性塑料的挤出成型热固性塑料的挤出成型 (1) 热固性塑料挤出成型的基本原理热固性塑料挤出成型的基本原理 不能采用连续螺杆挤出技术来挤出热固性塑料不能采用连续螺杆挤出技术来挤出热固性塑料 热固性塑料挤出通常采用往复式液压机热固性塑料挤出通常采用往复式液压机 (2)热固性与热塑性塑料挤出比较热固性与热塑性塑料挤出比较 n不像热塑性挤出制品可由薄膜到固定截面的型材不像热塑性挤出制品可由薄膜到固定

14、截面的型材 。n热固性塑料制品的形状在离开模头后不变热固性塑料制品的形状在离开模头后不变 ，热塑性热塑性 挤出适应性和灵活性大挤出适应性和灵活性大 。n挤出生产率有较大差别挤出生产率有较大差别 6.4 热固性塑料的注射成型热固性塑料的注射成型 (1) 热固性塑料注射成型原理热固性塑料注射成型原理n关键是流动性和热稳定性，即在料简温度下关键是流动性和热稳定性，即在料简温度下加热不会过早发生交联固化，有流动性和较加热不会过早发生交联固化，有流动性和较稳定的粘度，且能保持一定的时间。稳定的粘度，且能保持一定的时间。 n热固性与热塑性塑料注射成型操作顺序基本热固性与热塑性塑料注射成型操作顺序基本相同相

15、同. .n在热固性塑料中，酚醛塑料，邻苯二甲酸二在热固性塑料中，酚醛塑料，邻苯二甲酸二烯丙酯塑料、不饱和聚酯和三聚氰胺塑料，烯丙酯塑料、不饱和聚酯和三聚氰胺塑料，最适合注射成型；最适合注射成型；(2) 热固性与热塑性塑料注射成型不同点热固性与热塑性塑料注射成型不同点n热固性塑料在料筒内的塑化（料筒温度）热固性塑料在料筒内的塑化（料筒温度）n热固性塑料熔体在充模过程的流动（剪切热固性塑料熔体在充模过程的流动（剪切应力和充模速度）应力和充模速度）n热固性塑料在模腔内的固化（模具温度）热固性塑料在模腔内的固化（模具温度）6.4.2 热固性塑料注射成型机热固性塑料注射成型机 (1)注射装置注射装置 n

16、 作用：作用：将塑料均匀地塑化成熔融状态，将熔料注射到模腔内将塑料均匀地塑化成熔融状态，将熔料注射到模腔内n 基本形式：基本形式：螺杆式和柱塞式，主要采用往复式单螺杆注射螺杆式和柱塞式，主要采用往复式单螺杆注射机机n 螺杆螺杆与热塑性塑料注射机区别大与热塑性塑料注射机区别大(2) (2) 螺杆驱动装置螺杆驱动装置( (低转速大扭矩油马达驱动螺杆旋转低转速大扭矩油马达驱动螺杆旋转) )(3) (3) 合模装置合模装置( (由模板由模板, ,拉杆拉杆, ,合模油缸等组成合模油缸等组成, ,合模力大合模力大) )(4) (4) 控制系统控制系统(5) (5) 特殊注射机特殊注射机图图6-21 多工位

17、注塑机多工位注塑机 图图6-22 柱塞式聚酯料团注塑机柱塞式聚酯料团注塑机 双柱塞式注射机双柱塞式注射机6.4.3 热固性塑料注射成型工艺热固性塑料注射成型工艺 图图6-23 热固性塑料注塑成型工艺过程热固性塑料注塑成型工艺过程 热固性塑料注射成型工艺条件热固性塑料注射成型工艺条件（1）料筒温度控制）料筒温度控制 热固性较热塑性塑料成热固性较热塑性塑料成型的料筒型的料筒T低，需精确控制低，需精确控制 图图6-24 料筒温度分布状况料筒温度分布状况 （2）料筒加热方式）料筒加热方式 n 介质循环加热介质循环加热n 电加热水冷却方式电加热水冷却方式n 工频感应加热方式工频感应加热方式热固性塑料注射

18、成型工艺条件热固性塑料注射成型工艺条件（3 3）模具温度）模具温度 模具温度低，塑件外观和电性能好；模具温度低，塑件外观和电性能好； 模具温度高，固化快，物理性能好，成型收缩大。模具温度高，固化快，物理性能好，成型收缩大。（4 4）螺杆转速）螺杆转速 每分钟每分钟4060转转（5）注射压力注射压力 热固性塑料含填料多热固性塑料含填料多(约占约占40%)，粘度大，注射压，粘度大，注射压力比热塑件要高。力比热塑件要高。 （6）合模力合模力 热固性塑料注射压力较高，流动性好，易引起热固性塑料注射压力较高，流动性好，易引起分型面的飞边。增加合模力可减少飞边。分型面的飞边。增加合模力可减少飞边。热固性塑料注射成型工艺条件热固性塑料注射成型工艺条件（7）背压）背压 预塑计量时，加在模塑材料上的压力叫背压。与热塑性塑料预塑计量时，加在模塑材料上的压力叫背压。与热塑性塑料加工相反，为减少摩擦热，选较低背压，如加工相反，为减少摩擦热，选较低背压，如35Kg/cm2。（8）注射速度注射速度 注射速度快，粘度低，流动性好，摩擦热较多，固化时间短；注射速度快，粘度低，流动性