塑料的性能与应用培训课件

塑料的性能与应用浙江中榜进出口有限公司鲁迪明2016年4月塑料概述

一、塑料相关的基本概念

1.高分子：一般指聚合物，是由许多重复单元由共价键结合在一起的分子量很大的分子。通常添加一个或减少一个重复单元并不影响高分子的性质。

2.树脂：指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固体、半固体，有时也是液体的有机聚合物。

3.塑料：指以树脂（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、润滑剂等为主要成分，在加工过程中能流动成型的材料。

4.通用塑料：一般指产量大，用途广、成型性好、价格便宜的塑料。

5.工程塑料：一般指能够承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高低温，尺寸稳定性好，可以用做工程结构的塑料。

6.可塑性：是指象黏土那样,加力就变形,而撤除外力之后不恢复原状的性质。

7.弹性(弹力)：是指施加一定程度的力就变形,但撤去所施加的力则恢复原状,这种性质叫弹性。二、塑料的来源

塑料是由低分子有机化合物(如乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯醇等)在一定条件下聚合而成的高分子有机化合物(聚合物)。构成塑料的分子的分子量都在10000以上的高分子，所以说塑料是高分子化合物(高聚物)。一般塑料分子中都含有碳(C)原子和氢(H)原子，有的塑料分子结构中含有少量氧(O)、硫(S)原子、硅（SI)原子等。塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物，它是从石油、天然气或煤裂解物中提炼和合成出来的。塑料的分类目前,塑料已发展到300多种,最常用的塑料有十几种.一、按塑料的应用领域分类

一般分为通用塑料和工程塑料

通用塑料只可作为一般非结构性材料使用,其产量大、价格相对低廉、性能一般，多用于制做日用品。(如PE、PP、ABS、PVC、PS、EVA等)

工程塑料是指具有较高力学性能及耐高温、耐腐蚀，可以作为结构性材料，具有优异的综合性能(包括机械性能、电性能、耐热性能、耐化学性能等)，并在较宽阔的温度范围内和较长的时间内能良好地保持这种性能，能在承受机械应力和较为苛刻的化学、物理环境中长期使用。被公认的五大工程塑料为：PC、POM、PA、（PET、PBT）、PPO，工程塑料的产量相对较少，价格较贵。

二.按塑料的结晶形态分类一般分为结晶性塑料和无定形塑料

结晶性塑料是指在适当的条件下,高分子链段能按某种方式规则排列的塑料(如PE、PP、PA、POM、PBT等)，一般情况其结晶度在30％～60％。结晶性塑料呈现各向异性的特点。

无定形塑料是指高分子链段呈无规则状态排列的塑料，如ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、AS，非结晶性塑料在各个方向上表现的的力学特性是相同的，具有各向同性的性质。三.按其受热时所呈现的基本行为分类

一般分为热塑性塑料和热固性塑料

热塑性塑料是指在特定的温度范围内,能反复加热软化和冷却变硬的塑料，如ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等，它可以再回收利用。

热固性塑料是指受热后成为不熔的物质,再次受热不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料，如酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯等。四.按塑料的透光性分类一般分为透明塑料半透明塑料和不透明塑料

透光率在88％以上的塑料称为透明塑料，如PMMA、PS、PC、等，常用的半透明塑料有PP、PVC、PE、PET、MBS、等，不透明的塑料主要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等.五.按塑料的硬度分类一般分为硬质塑料、半硬质塑料、和软质塑料

硬质塑料有：ABS、POM、PA、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等。

半硬质塑料有：PP、PE、PVC等。

软质塑料有：软PVC、K胶(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU等。塑料的物理性能1.密度

塑料的密度（ISO1183）塑料在规定温度下，单位体积物质的质量；单位常用g/cm3表示。

2.吸水性★

塑料的吸水性（ISO62）是指规定尺寸的试样浸入一定温度(25±2)℃的蒸馏水中,经过24小时后所吸收的水份量；吸收水份后影响其尺寸及形状,吸水率常以重量％表达。

3.灰分

灰分（ISO3451）是指塑料经灼烧灰化后的固体残余物用质量百分数％表示。一般塑料的灼烧温度在600℃

。

4.拉伸强度

拉伸强度（ISO527）是指在规定的试验温度、湿度和拉伸速度下，沿试样的纵轴方向施加拉伸载荷，测定试样断裂为止所承受的最大拉伸应力。单位常用Mpa表示。5.拉伸模量

拉伸模量（ISO527）是指在拉伸实验过程中，在弹性变形区域，应力和应变成正比例关系，单位应力和对应的应变的比值就是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性，常用单位MPa。6.断裂伸长率

断裂伸长率（ISO527）是指在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比；单位常用％表示。※根据应力应变关系我们一般把材料分为五类

1.软而弱：拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大。

2.硬而脆：拉伸强度和弹性模量大，断裂伸长率小。

3.硬而强：拉伸模量和弹性模量大，且有适当的断裂伸长率。

4.软而韧：断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低。

5.硬而韧：弹性模量大，拉伸强度和断裂伸长率也大。7.弯曲强度度弯曲强度度(ISO178)是用来检检验材料料抵抗弯弯曲负荷荷作用时时的性能能，在三三点式加加载负荷荷的条件件下，试试样在达达到规定定挠度时时或之前前，负荷荷达到最最大值时时的弯曲曲应力，，常用单单位MPa表示。8.弯曲模量量弯曲模量量(ISO178)是是指在弯弯曲实验验过程中中，在弹弹性变形形区域，，应力和和应变成成正比例例关系，，单位应应力和对对应的应应变的比比值就是是弯曲弹弹性模量量值，它它代表材材料的刚刚性，常常用单位位MPa。9.压缩强度度压缩强度度(ISO604)是指在试试样上施施加压缩缩载荷至至破裂或或产生屈屈服的实实验过程程中，试试样所承承受的最最大压缩缩应力，，常用单单位MPa。※应力&应变应力：试试样在计计量标距距范围内内，单位位初始横横截面上上承受的的负荷应变：试试样在应应力作用用下，产产生的尺尺寸变化化与原始始尺寸之之比10.冲击强度度：冲击强度度是指试样样受冲击击破断时时,单位截面面积上所所消耗的的能量,对于某些些塑料,要考察其其对缺口口的敏感感性，常常在试样样中间开开有规定定尺寸之之缺口。。冲击强强度表征征材料的的韧性。。常用的的实验方方法有：：1.简支梁Charpy（缺口））冲击强强度(ISO179)：2.悬臂梁Izod（缺口））冲击强强度(ISO180)：图一简简支梁冲冲击试验验图图二悬悬臂梁冲冲击试验验11.硬度塑料的硬硬度是指指材料抵抵抗其他他硬物压压入其表表面的能能力,硬度值的的大小表表示材料料软硬程程度的有有条件的的定量反反映，它它是由材材料的弹弹性、塑塑性、韧韧性等一一系列力力学性能能组成的的综合性性指标。。塑料常用用的硬度度有邵氏氏硬度、、球压痕痕硬度和和洛氏硬硬度。邵氏硬度度（ISO868)是指将规规定形状状的压针针在标准准的弹簧簧压力下下，在规规定的时时间内下下压针压压入的深深度的表表征。※邵氏硬度度计压针针分为两两类，即即A型和D型，A型适用于于软质塑塑料，D型适用于于半硬质质塑料。。当用A型测出的的硬度超超过95%量程时，，应改用用D型；当D型测出的的硬度超超过95%量程时，，则需要要改用球球压痕硬硬度。球压痕硬硬度&洛氏硬度度（ISO2039)球压痕硬硬度是以规定定直径的的钢球在在试验负负荷作用用下垂直直压入试试样表面面，经过过一规定定的时间间后，以以单位压压痕面积积所承受受的压力力表示该该试样的的硬度，，单位为为Mpa。洛氏硬度度是指用规规定的压压头对试试样先施施加初实实验力，，接着再再施加主主试验力力，然后后卸除主主试验力力只保留留初实验验力，用用前后两两次初实实验力作作用下压压头压入入试样的的深度差差计算硬硬度值。。12.摩擦性能能摩擦性能能主要指指材料的的摩擦系数数（IS08295)分静摩擦擦系数μ和动摩擦擦系数μD静摩擦系系数μ是指当两两个相互互接触的的物体之之间具有有相对滑滑动趋势势时，其其接触表表面上所所产生的的阻碍其其相对运运动的最最大摩擦擦力与接接触表面面上的法法向力之之比。动摩擦系系数μD是指正压压力与两两物体之之间产生生相对滑滑动时的的摩擦力力之比。。μD和μ对一定的的摩擦副副来说是是常数，，与接触触面积和和滑动速速度无关关。但在在实际应应用中摩摩擦系数数是与材材料对偶偶面和载载荷、速速度有关关系的。。13.磨耗磨耗是指指物体在在相互摩摩擦的过过程中，，其接触触表面上上的物质质不断断损失的的现象。。磨耗的测测定一般般有两种种方法：：Taber磨耗实验验机（滚动和和滑动的的综合磨磨损ISO9352)和M-200型磨耗实实验机（滑动磨磨损GB3960)。Taber磨耗实验验机：测测试时将将经过状状态调节节的试样样通过中中心孔放放在一个个按规定定速度转转动的支支持盘上上，并在在试样上上放两个个能自由由转动的的施加一一定负荷荷的磨轮轮，开动动实验机机，支持持盘带动动试样以以一定速速度旋转转，并与与磨轮摩摩擦，当当达到规规定旋转转次数或或达到规规定磨耗耗时停止止支持盘盘转动，，取下试试样，并并按规定定方法表表示试样样的磨耗耗。M-200型磨耗实实验：将将标准试试样放在在夹具上上并以196.2N的压力压压上金属属磨轮，，开动实实验机，，磨轮以以200r/min的速度转转动，对对磨2小时后取取下试样样称量或或以精度度不低于于0.02mm的量具测测量磨痕痕宽度。。14.高分子材材料的热热转变温温度(玻璃化温温度Tg、粘流温温度Tf、熔融温温度Tm、分解温温度Td)高弹态玻璃态黏流态温度形变TgTf

图6-1线形非晶态聚合物的形变－温度曲线高分子材材料的三三态两区区：玻璃璃态、玻玻璃化转转变区、、高弹态态、粘弹弹转变区区、粘流流态(一)玻璃态：高分分子链段处于于被冻结状态态。只有侧基基、链节、短短支链等小运运动单元的局局部振动及键键长，键角的的变化，因此此弹性模量很很高，形变小小，具有虎克克弹性行为，，质硬而脆，，类似玻璃，，因而称为玻玻璃态。(二)玻璃化转变区区：这是一个个对温度Tg十分敏感的区区域，在3～5℃范围内几乎所所有性质都发发生突变(如热膨膨胀系系数、、模量量、介介电常常数等等)。从分分子运运动机机理看看，此此温度度链段段已开开始解解冻。。弹性性模量量迅速速下降降3～4个数量量级，，形变变迅速速增加加。(三)高弹态态：受受较小小的力力就可可以发发生很很大的的形变变(100～1000%)，而且且当除除去外外力后后，形形变可可以恢恢复。。高弹弹形变变是链链段运运动使使链分分子发发生伸伸展卷卷曲运运动的的宏观观表现现，因因此高高弹性性是一一种熵熵弹性性，高高弹态态的弹弹性模模量106Pa。(四)粘弹转转变区区：这这也是是一个个对温温度敏敏感的的转变变区，，由于于温度度的进进一步步升高高，链链段的的热运运动逐逐渐剧剧烈，，链段段沿作作用力力方向向的协协同运运动，，不仅仅使分分子链链的形形态改改变而而且导导致大大分子子的重重心发发生相相对位位移，，聚合合物开开始呈呈现流流动性性，弹弹性模模量下下降，，形变变迅速速增加加，因因而称称为粘粘弹转转变区区，此此转变变温度度称为为流动动温度度，计计作Tf。(五)粘流态态：温温度高高于Tf以后，，由于于链段段的剧剧烈运运动，，整个个链分分子重重心发发生相相对位位移，，即产产生不不可递递形变变，聚聚合物物呈现现粘弹弹性液液体状状，因因而称称为粘粘流态态。粘粘性流流动，，形变变不可可恢复复。15.熔融指指数熔融指指数(ISO1133)MI是指热热塑性性塑料料在一一定温温度和和压力力下,熔体在在10分钟时时间内内通过过标准准口模模的质质量，，单位位为g/10min。MI表征聚聚合物物熔体体在低低剪切切速率率下的的流变变性能能，可可作为为加工工工艺艺的重重要参参数。。16.热变形形温度度热变形形温度度（ISO75)是衡量量塑料料耐热热性的的主要要指标标之一一，它它是指指把规规定尺尺寸的的试样样施加加规定定的负负荷，，形成成三点点式简简支梁梁式净净负荷荷，受受负荷荷的试试样浸浸在导导热液液体介介质中中以2℃/min的速率率升温温，当当试样样中点点的变变形量量达到到相应应的规规定值值时的的温度度。17.成型收收缩率率成型收收缩(ISO2557)是指热热塑性性塑料料在模模具中中成型型模塑塑试样样与模模具型型腔的的尺寸寸的变变化率率，其其表达达为收缩率率％＝＝100*（型腔腔尺寸寸－试试样尺尺寸））/型腔尺尺寸一、塑塑料的的优点点:1.易于加加工、、易于于成型型即使制制品的的几何何形状状相当当复杂杂，只只要能能从模模具中中脱模模，都都比较较容易易制作作。因因而其其效率率远胜胜于金金属加加工，，特别别是注注塑成成型制制品，，经过过一道道工序序，即即可制制造出出很复复杂的的成品品。2.可根据据需要要随意意着色色，或或制成成透明明制品品利用塑塑料可可制作作五光光十色色、透透明美美丽的的制品品，尚尚可任任意着着色的的特性性，可可提高高其商商品价价值，，并给给人一一种明明快的的感觉觉。3.可制做做轻质质高强强度的的产品品与金属属、陶陶瓷制制品相相比，，质量量轻、、机械械性能能好，，比强强度(强度与与密度度的比比值)高，故故可制制做轻轻质高高强度度制品品。特特别是是填充充玻璃璃纤维维后，，更可可提高高其强强度。。另外，，由于于塑料料质量量轻，，可节节约能能源，，故其其制品品亦日日趋轻轻量化化。塑料的的特性性4.不生锈锈、不不易腐腐蚀塑料一一般耐耐各种种化学学药品品的腐腐蚀，，不会会象金金属那那样易易生锈锈或受受到腐腐蚀。。使用用时不不必担担心酸酸、碱碱、盐盐、油油类、、药品品、潮潮湿及及霉菌菌等的的侵蚀蚀。5.不易传传热、、保温温性能能好由于塑塑料比比热大大，热热导率率小，，不易易传热热，故故其保保温及及隔热热效果果良好好。6.既能制制做导导电部部件,又能制制作绝绝缘产产品塑料本本身是是很好好的绝绝缘物物质，，目前前可以以说没没有哪哪一种种电气气制品品不使使用塑塑料的的。但但如果果在塑塑料中中填充充金属属粉末末或碎碎屑加加以成成型,也可制制成导导电良良好的的产品品。7.减震、消音音性能优良良，透光性性好塑料具有优优良的减震震、消音性性能；透明明塑料，如如PMMA、PS、PC等可制作透透明的塑料料制品，如如镜片、标标牌、罩板板等。8.产品制造成成本低塑料原料本本身虽然不不那么便宜宜，但如前前所述，由由于塑料易易于加工，，设备费用用比较低廉廉，所以能能降低产品品成本。二、塑料的的缺点1.耐热性差、、易于燃烧烧这是塑料最最大的缺点点，与金属属和玻璃制制品相比，，其耐热性性远为低劣劣，温度稍稍高，就会会变形，而而且易于燃燃烧。燃烧烧时多数塑塑料能产生生大量的热热、烟和有有毒气体；；即使是热热固性树脂脂，超过200摄氏度也会会冒烟，并并产生剥落落。2.随着温度的的变化,性质也会大大大改变高温自不待待言，即使使遇到低温温，各种性性质也会大大大改变。。3.机械强度较较低与同样体积积的金属相相比，机械械强度低得得多，特别别是薄型制制品，这种种差别尤为为明显。4.易于受特殊殊溶剂及药药品的腐蚀蚀一般来说，，塑料比较较不容易受受化学药品品的腐蚀，，但有些塑塑料，如PC、ABS、PS等这方面的的性质特别别差；在一一般情况下下热固性树树脂耐腐蚀蚀性相当强强。5.耐久性差,易老化无论是强度度、表面光光泽或透明明度。都不不耐久。受受负荷有蠕蠕变现象、、另外。所所有的塑料料均怕紫外外线及太阳阳光照射,在光、氧、、热、水及及大气环境境作用下会会老化。6.易受损伤、、也容易沾沾染灰尘及及污物塑料的表面面硬度都比比较低，容容易受损伤伤；另外，，由于是绝绝缘体,故带有静电电，因此容容易沾染灰灰尘。7.尺寸稳定性性差与金属相比比，塑料收收缩率很高高，故难于于保证尺寸寸精度。在在使用期间间受潮、吸吸湿或温度度发生变化化时，尺寸寸易随时间间发生变化化。塑料的物理理化学性质质一、塑料的的热力学三三态在自然界中中,我们把物质质在常温中中的聚集状状态分成三三种:即气态、液液态、和固固态.以非晶态线线型高聚物物为代表的的高分子聚聚合物,由于分子结结构的连续续性,以及其巨大大分子量,所以它们的的聚集状态态不同于一一般低分子子化合物,而是在不同同的热力条条件下,以其独特的的三种形态态存在:即玻璃态、、高弹态、、和粘流态态.高分子聚合合物是不存存在气态的的,在受热而可可能气化之之前,分子结构已已受到彻底底的破坏,成为低分子子的气化物物质或碳化化物.高分子聚合合物的玻璃璃态实际上上是固态的的一种表现现形式,特点是在一一定的温度度范围内,呈现出固态态物质普遍遍具有的性性质,在某些力学学特性上类类似于普通通的玻璃.高分子聚合合物的粘流流态是一种种独特的“液态”,在某个温度度范围内,具有既可以以流动又有有别于普通通低分子液液体的力学学性质.高分子聚合合物的高弹弹态是介乎乎玻璃态和和粘流态温温度范围的的独有的形形态。当外界温度度、压力发发生变化并并达到某种种水平时,高分子聚合合物将改变变原有的状状态而转变变成另外的的状态。注注塑加工厂厂的任务就就是提供这这些变化的的条件，在在加工过程程中,塑料原料受受温度、压压力、剪切切作用时，，其粘度、、物理结构构、形态等等等都会出出现变化，，其中以温温度影响最最大，这是是塑料热成成型的理论论依据。二、塑料三三态的微观观结构和工工艺特性1.玻璃态处于玻璃态态下的塑料料分子,链段运动基基本上处于于停止的状状态,分子在自身身的位置上上振动,分子链缠绕绕成团状或或卷曲状,相互交错,紊乱无序.在玻璃态时时分子的聚聚集状态如如下图所示示:当受到外力力作用时，，处于玻璃璃态的分子子链段将作作瞬间微小小伸缩和键键角改变。。整个塑料料形体具有有一定的刚刚性和强度度。在这种种形态下，，塑胶件可可以被使用用或进行机机械加工一般非结晶晶形塑料，，如聚苯乙乙烯、有机机玻璃、聚聚碳酸酯等等，其玻璃璃化温度高高于室温，，我们可以以将原料颗颗粒、成型型了的制件件视为玻璃璃态。至于于聚乙烯、、聚丙烯等等“软”的结晶性塑塑料，其中中的非结晶晶部分，玻玻璃态温度度比室温低低很多(－123～85℃)，室温下处处于高弹态态，表现为为柔性，而而结晶部分分熔点又比比室温高，，因晶格能能的束缚，，链段不能能自由活动动，表现为为刚性，所所以也能作作为具有固固定形状的的塑料使用用。2.高弹态处于高弹态态下的塑料料分子，动动能增加，，链段展开开成无规线线团状，但但分子的运运动仍维持持在链段的的旋转，链链与链之间间不发生位位置移动。。受外力作作用时可产产生缓慢形形变，当外外力除去后后，又是慢慢慢恢复原原状。在这这种状态下下，塑料具具有一种类类似橡胶的的弹性，所所以又称橡橡胶态。通通常称为弹弹性体或橡橡胶体的高高聚物，便便是在室温温下处于高高弹态的高高聚物。高弹态有两两个特点:1.在较小作用用力下可产产生较大变变形，外力力解除后能能恢复原状状。2.高弹形变并并非瞬间发发生，而是是随时间逐逐渐发展。。与普通的的弹性形变变不同，在在同样外力力作用下，，形变要延延迟一段时时间才能完完成，而且且形变量大大，松弛性性也较明显显。塑料的高弹弹态其实只只有在热加加工过程中中才出现。。3.粘流态处于粘流态态下的聚合合物分子，，网状结构构已经解体体，大分子子链与链之之间，链段段与链段之之间都有能能够自由移移动。可以以说，这是是塑料的“液体”存在的形式式，只是粘粘性大，物物理构成不不同，力学学性质不同同。当给予予外力时，，分子间很很容易相互互滑动，造造成塑性体体的变形，，除去外力力便不再恢恢复原状。。塑料热成型型过程可以以这样描述述：通过热热和力的作作用，让塑塑料从室温温的玻璃态态，经历程程高弹态转转变为粘流流态，注射射入具有一一定形状的的封闭模腔腔，然后在在模腔内逐逐渐冷却，，从粘流态态转回玻璃璃态，最后后形成与模模腔形状一一致的制品品。塑料只能在在粘流态下下才能注射射充填成型型，即是说说，塑料的的加工温度度范围只能能是从粘流流温度(或结晶型塑塑料的熔点点)到分解温度度之间。如如果这个范范围宽，加加工将比较较容易，如如果这个范范围窄，可可选择的加加工温度限限制就大，，加工就较较为困难。。前者以聚聚乙烯为代代表，后者者以聚氯乙乙烯为代表表。经常应应用的聚苯苯乙烯、ABS等亦属于范范围宽的一一类，所以以在设定注注塑机料筒筒温度时，，能够比较较随意，如如果不需考考虑色粉对对高温的敏敏感性，温温度调高些些或调低些些，对生产产影响不大大。塑料在加热热料筒中经经历的热力力学变化如如图C所示从图C中可以看出出1.在热的作用用下,塑料是从玻玻璃态经历历高弹态转转化为粘流流态。正常常的加工温温度应保证证这种转化化顺利进行行，从进料料段往前到到射嘴段，，温度逐渐渐递增，如如若破坏了了这种递增增，将使操操作不稳定定。即使有有时在实际际生产中，，调校的射射嘴温度比比其前段料料筒温度略略低，但前前段料筒位位置内的料料事实上已已完全进入入粘流态，，稍低温度度的射嘴起起着保温及及出料均匀匀的作用。。2.塑料的粘流流态温度范范围有一定定极限，超超过了这种种极限，即即超过了分分解温度，，塑料产生生分解，会会破坏原来来的化学结结构，成为为低分子化化合物，甚甚至碳化。。有时喷嘴嘴对空注射射发生爆鸣鸣声，就是是由于气态态低分子生生成物从料料筒内的高高压突然转转变为低压压进入大气气，瞬间膨膨胀造成。。这种现象象的出现，，可能是料料筒内部分分塑料不堪堪高温或长长时间受热热而发生了了分解。3.正常生产过过程中的塑塑料，不般般不会超过过分解温度度，但如果果料筒内壁壁或螺杆损损伤后有死死角，造成成长时间停停滞或受到到剧烈的挤挤压剪切，，就有可能能发生分解解，注塑出出来的制件件，往往带带有焰火状状黄斑。三、塑料分分子的取向向塑料成型加加工过程中中,有一个取向向现象值得得注意.我们先看一一下塑料实实际上是如如何流入成成型模具的的,这将有助于于了解塑胶胶表面和芯芯部方向性性的产生生原因.如下图所示示:取向对注塑塑制品性能能的影响1.非晶态高聚聚物的玻璃璃态、高弹弹态和粘流流态以及结结晶型高聚聚物的非晶晶态部分，，在一定条条件下，会会存在分子子取向。当当液体状态态下的塑料料在注塑机机中受力的的作用下，，高速通过过喷嘴及模模具的流道道时，长线线形的高分分子会顺着着流动方向向作相互平平行的排列列，一旦这这些排列在在塑料冷却却固化之前前来不及消消除而留在在了固态塑塑料制件之之中，分子子的取向及及因此而形形成的取向向效应便保保持下来。。2.一般来说，，取向作用用会使制件件的整体性性遭受削弱弱，表现为为塑件内部部各处的物物理机械性性能不均衡衡。由于分分子排列的的结果，与与分子链相相垂直的方方向，强度度将差于平平行方向。。显然，当当这种取向向强烈时，，制件很可可能出现翘翘曲变形或或开裂。下表列举了了几种常用用塑料分子子取向后其其横、直两两个方向上上的抗张强强度及伸长长率的比较较：塑料抗张强度(Mpa)伸长率(%)横向直向横向直向聚苯乙烯25.544.10.91.6高冲击聚苯乙烯20.622.53.017.0ABS33.870.61.02.2低压聚乙烯28.429.430.072.0聚碳酸酯63.764.2──取向对材料料力学性能能的影响分子取向对对注塑工艺艺的影响塑料的取向向作用在有有些制品上上是比较容容易注意到到的.如图D中的透明聚聚苯乙烯圆圆形面盖制制品,粗的直浇口口设在中央央,由于注塑时时起始射压压不高,后来的塑料料在较大的的压力梯度度下缓慢进进入模腔,造成分子辐辐射状的取取向排列,加上冷却过过程太快,定向作用便便被保留下下来.结果,经过一段不不长时间的的使用或静静置,机械强度的的差异便以以应力破坏坏的方式暴暴露出来,从中央开始始沿辐射方方向出现众众多裂纹.图E是黑色的改改性聚苯乙乙烯及聚苯苯乙烯共混混料制件,在料流方向向上出现一一个弯曲位位A,由于通道突突然收缩变变窄,塑料充盈时时压力梯度度大,分子取向作作用大,当注射接近近结束发生生轻微胀模模时,热熔料挤开开基本冷固固了的排列列有序的分分子链,于是出现了了A位置应力发发白的缺陷陷.注塑过程分分子取向示示例图F1-注塑机料筒筒2-树脂浇注系系统3-模具型腔4-中心料流（（流速较快快的部分））5-表层料流（（流速极慢慢的部分））6-取向而拉伸伸展开的聚聚合物分子子7-缠绕在一起起的高聚物物分子克服取向作作用一个途途径是采用用较充分的的注射条件件，如加快快注射速度度、提高料料温和模温温，必要时时让制件在在接近塑料料软化温度度下进行“退火”。退火是指在低于于Tm而高于Tg的温度下(一般是在热热变形形温度以下下20～30℃)进行的热处处理方法。。通过退火火，高分子子链段可以以在小范围围内运动，，释放由于于急速冷却却冻结的内内应力，对对结晶性高高分子，通通过退火可可以让分子子链段运动动排入晶格格，使结晶晶更完善，，避免后结结晶引起的的翘曲，对对于非晶材材料，退火火可使高分分子链段完完成解取向向过程，使使制品性能能均一。四、熔体粘粘度熔体粘度是是反映塑料料熔体流动动难易程度度的特性，，是熔体流流动阻力的的度量，粘粘度越高，，流动阻力力越大，流流动越困难难，高分子子分子形状状及其分子子量分布不不同，其熔熔体粘度将将有不同的的表现。当当熔融温度度或施加的的压力变化化时，将对对聚合物的的熔融粘度度产生影响响。图1-1和图图1-2为各各种种树树脂脂的的熔熔融融粘粘度度和和温温度度、、压压力力的的关关系系。。从图图1-1可以以看看出出，，乙乙酸酸纤纤维维素素、、聚聚苯苯乙乙烯烯、、聚聚甲甲基基丙丙烯烯甲甲酯酯、、尼尼龙龙及及聚聚碳碳酸酸酯酯等等树树脂脂，，它它们们都都是是随随着着温温度度的的增增加加粘粘度度急急剧剧下下降降的的，，因因此此曲曲线线的的斜斜率率较较大大，，而而聚聚乙乙烯烯及及聚聚甲甲醛醛树树脂脂则则对对温温度度不不敏敏感感。。图1-2表示示测测定定时时因因加加压压引引起起速速度度(称之之为为剪剪切切速速度度)变化化时时，，各各树树脂脂熔熔体体粘粘度度的的变变化化情情况况。。从从图图1-2可知知,聚苯苯乙乙烯烯及及各各种种聚聚乙乙烯烯树树脂脂的的熔熔体体粘粘随随速速度度的的增增加加表表现现出出急急剧剧下下降降的的倾倾向向，，而而尼尼龙龙、、聚聚甲甲醛醛、、聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸酸甲甲酯酯及及聚聚碳碳酸酸酯酯的的熔熔体体粘粘度度则则对对速速度度不不敏敏感感。。热塑塑性性树树脂脂存存在在这这样样一一种种倾倾向向,如果果其其熔熔体体粘粘度度对对温温度度敏敏感感的的话话对对剪剪切切速速度度就就表表现现得得不不敏敏感感;相反反,对剪剪切切速速度度敏敏感感的的话话对对温温度度就就不不敏敏感感.唯一一例例外外的的树树脂脂是是聚聚苯苯乙乙烯烯,它的的熔熔体体粘粘度度不不仅仅对对温温度度敏敏感感而而且且对对剪剪切切速速度度也也敏敏感感.压力对塑料熔体粘度的影响序号名称熔点温度(℃)压力变化范围/Mpa粘度增大倍数1PS131～1650～126.61342ABS130～16014～175.81003PE105～1360～126.6144HDPE105～13714～175.84.15LDPE105～12514～175.85.66MDPE110～12014～175.86.87PP160～17614～175.87.3聚苯苯乙乙烯烯(PS)之所所以以是是最最容容易易成成型型加加工工的的树树脂脂，，就就是是因因为为能能简简单单地地通通过过提提高高熔熔融融温温度度，，或或通通过过提提高高熔熔融融树树脂脂注注入入到到模模具具时时的的速速度度(注射射速速度度)的方方法法来来降降低低其其树树脂脂粘粘度度。。象象尼尼龙龙含含有有官官能能团团的的树树脂脂其其最最佳佳成成型型温温度度(实际际的的注注射射温温度度)都在在熔熔融融温温度度附附近近，，而而且且其其温温度度可可调调范范围围较较小小。。由由于于活活泼泼原原子子团团组组成成的的加加聚聚物物，，其其最最佳佳成成型型温温度度高高得得多多，，温温度度可可调调范范围围大大，，通通过过提提高高注注射射速速度度的的方方法法等等都都可可降降低低其其熔熔体体粘粘度度，，加加聚聚物物树树脂脂的的特特性性通通过过多多级级注注射射速速度度的的注注塑塑机机会会得得到到更更好好的的发发挥挥。。塑料熔体粘度对剪切速率的敏感度序号塑料敏感度1ABS(最敏感)

对剪切的敏感度依次降低

2PC3PMMA4PVC5PA6PP7PS8LDPE(最不敏感)常用塑料改进流动性能的方式序号塑料代号俗名改进方式1PE聚乙烯提高螺杆速度2PP聚丙烯提高螺杆速度3PA尼龙(聚酰胺)提高温度4POM聚甲醛提高螺杆速度5PC聚碳酸酯提高温度6PS聚苯乙烯两者都行7ABS─提高温度8PVC聚氯乙烯提高温度9PMMA聚甲基丙酸甲酯提高温度五、结晶晶度热塑性树树脂固体体中的分分子聚集集状态有有疏（无无规则））有密（（规则）），可以以把有规规则的部部分称为为结晶部部分，而而把无规规则的部部分称为为非晶部部分，大大多数的的聚合物物都会有有某种程程度的结结晶部分分，因此此我们把把结晶部部分的比比率称为为结晶度度。但一一般而论论，像尼尼龙、热热塑性聚聚酯那样样具有官官能基的的聚合物物，或像像聚丙烯烯、聚乙乙烯等分分子排列列较规整整的聚合合物，它它们的结结晶度较较高，而而共聚物物或混合合的聚合合物等其其结晶度度较低。。一般聚聚合物的的实际结结晶度比比其理论论的结晶晶度要低低，因此此，其结结晶度可可以通过过热处理理或提高高模温的的方法得得到提高高。结晶度高高的聚合合物其强强度增加加、伸长长率下降降、体积积减小。。塑料的的结晶度度越高，，其密度度就大，，熔融温温度(熔点)也越高，，而且强强度大，，透明性性低，伸伸长率小小。可见见结晶度度和物性性有着紧紧密的关关系，各各种树脂脂在拉伸伸特性上上的变化化和该树树脂在成成型加工工过程中中产生的的结晶化化的差异异有关。。而且结结晶度的的差异越越大，聚聚合物其其拉伸特特性的变变化幅度度也越大大。结晶性较较好的聚聚合物会会因其结结晶化的的进行而而产生体体积收缩缩，进而而影响其其制品的的尺寸稳稳定性。。因此，，必须设设法在加加工时尽尽可能使使其结晶晶度提高高到固有有的结晶晶度，以以防止后后结晶引引起制品品的尺寸寸稳定性性。现实实上为了了改善制制品的尺尺寸稳定定性，常常在树脂脂中添加加一些能能起结晶晶化的促促进剂(成核剂)。六、玻璃璃化温度度在热塑性性树脂中中有一个个玻璃化化的现象象，即聚聚合物在在随温度度增高的的过程中中，在其其熔融前前会在某某一温度度范围内内处于既既非固体体又非粘粘性液体体的橡胶胶态，我我们把出出现橡胶胶态度的的开始温温度称为为其玻璃璃化温度度(Tg)。在这个个温度范范围里聚聚合物的的热膨胀胀会突然然变大，，而且所所发生的的形变和和橡胶不不同，是是不可逆逆的形变变。玻璃化转转变特性性对使用用聚合物物制品时时是非常常重要的的，例如如把制品品放置在在玻璃化化温度以以上的温温度条件件下时，，会招致致意想不不到的变变形。反反之，如如果想对对制品进进行改变变形状加加工处理理等，则则可以在在玻璃化化温度以以上进行行实施。。此外，，希望提提高制品品的结晶晶度时，，也可以以在这个个温度范范围中进进行处理理。七、蠕变变及应力力松弛如果把一一个由热热塑性树树脂制成成的细长长板的一一端挂上上重物，，在放置置了一个个较长的的时间后后，就会会发现板板的长度度在随着着时间一一点一点点地增大大，而且且即使把把重物取取下来，，板的长长度也不不会再恢恢复，我我们把这这种现象象称为蠕蠕变。如果在板板的两端端加上拉拉应力或或者压应应力并使使之保持持在一定定的长度度，同样样在放置置了一个个较长的的时间后后，就会会发现所所加的应应力在逐逐渐变小小甚至变变为零，，我们把把这种现现象叫做做应力松松弛。当然，这这种现象象在作用用力施加加较短的的瞬间是是见不到到的，只只有在长长时间受受力的情情况下才才能发生生。这种种现象在在钢铁、、陶瓷或或热固性性树脂中中是见不不到的。。热塑性性树脂之之所以发发生这种种现象，，与线状状巨大分分子随时时间顺其其应力方方向滑移移有关。。因此，为为了防止止这种现现象的发发生，就就应该增增加大分分子和大大分子之之间的横横向束缚缚力。这这其中的的一个方方法就是是提高其其结晶度度，如尼尼龙、聚聚酯及聚聚丙烯等等树脂，，本来其其结晶度度就较高高，但为为了更好好地防止止以上现现象的发发生，必必须在进进行纤维维加工时时，用热热处理或或拉伸来来最大限限度地提提高它们们的结晶晶性。另另一个方方法就是是使用某某些化学学药品，，使之形形成三维维网状结结构，如如热固性性树脂就就属于此此类。塑料蠕蠕变现现象的的预防防塑料的的蠕变变现象象或应应力松松弛现现象常常引起起一些些意外外的事事故。。如把把一个个是凹凹形，，一个个是凸凸形的的两个个制品品，强强制压压在一一个组组合成成的子子母扣扣配合合的形形式时时，由由于是是强制制压入入，在在接合合部两两制品品必然然要分分别受受到压压应力力和拉拉应力力的作作用，，时间间一长长接合合部就就会松松动而而影响响装配配品的的继续续使用用。此此外，，在制制品的的贮存存或搬搬运过过程中中，必必须注注意不不要使使之受受到很很大的的应力力，否否则会会引起起制品品的变变形、、破损损等问问题。。八、热膨胀胀热塑性树脂脂的缺点之之一是其热热膨胀和热热收缩比较较大，有时时会因此影影响其使用用。例如，，在其他种种类的树脂脂表面上用用热塑性树树脂涂覆时时，或把金金属和热塑塑性树脂组组合在一起起使用时，，由于各自自膨胀系数数的不同，，有时会造造成弯曲、、龟裂、松松弛等问题题。而且，，把其制品品作为机械械零部件使使用时，也也会因发生生热膨胀等等引起尺寸寸变化，造造成配合不不良等问题题。一般各种材材料都有随随温度升高高其热膨胀胀系数增大大的倾向，，树脂的热热膨胀系数数对温度的的变化及树树脂的比容容(单位质量所所具有的体体积)和温度的关关系如下图图所示：从上图中可可知，树脂脂在一定的的温度范围围内其热膨膨胀系数是是以一定的的速率变化化的，而一一旦到了玻玻璃化温度度就会有急急剧的增大大，最后导导致熔融。。根据对树树脂内部的的观察，在在低温下保保持不变的的自由体积积一旦进入入玻璃化温温度后就会会随温度升升高而急剧剧增大。塑塑件变形加加工必须在在Tg温度以上进进行，正是是因为自由由体积增大大后分子易易于运动，，所以有利利于改变其其形状的加加工。热塑塑性树脂的的热膨胀系系数一般比比其他材料料要大5～10倍。九、塑料的的流动方向向和熔料的的冷却过程程塑料熔体在在注塑加工工过程的流流动形式及及冷却过程程对制品的的成型和性性能有着很很大的关系系。塑料的加工工温度就是是塑料达到到粘流态的的温度，加加工温度不不是一个点点而是一个个范围（从从熔点到分分解温度之之间）。在在对塑料进进行热成型型时应根据据制件的大大小、复杂杂程度、厚厚薄、嵌件件情况、所所用着色剂剂对温度的的耐受性、、机台性能能等因素选选择适当的的加工温度度。为何在注塑塑生产中温温度计所反反映温度常常可改变，，而且同一一制品（同同一模具））放到不同同机台生产产时所设定定的温度可可能不相同同？实际上塑料料的热成型型温度是相相对固定的的，只是由由于采用的的测温方法法、测温点点布局及温温度感应器器的性能差差别才造成成上述差异异。温度指指示控制仪仪上显示的的温度并非非料筒内熔熔料的实际际温度，而而是间接的的、局部性性的温度常用塑料的的注塑加工工温度常用塑料的加工温度范围塑料名称玻璃化温度熔点加工温度范围分解温度(空气中)聚苯乙烯85～110℃165℃180～260℃260℃ABS90～120℃160℃180～250℃250℃高压聚乙烯－125℃

110℃160～240℃280℃低压聚乙烯－125℃130℃200～280℃280℃聚丙烯－20℃164℃200～300℃300℃尼龙6650℃225℃260～290℃300℃尼龙650℃265℃260～290℃300℃有机玻璃90～105℃180℃180～250℃260℃聚碳酸酯140～150℃250℃280～310℃330℃常用塑料的的性能及工工艺特点聚苯乙烯(PS)PS的性能：PS是无定型聚聚合物，密密度为1.04g/cm3左右，称为为标准塑料料，流动性性好，吸水水率低(小于0.02%)，是一种易易于成型加加工的透明明塑料。其其制品透光光率达88～91%，着色力强强，硬度高高。但PS制品脆性较较大，易产产生内应力力开裂(可有煤油浸浸擦来检验验)，耐热性较较差(60～80℃)，无味无毒毒。PS的应用：装饰品、照照明指示牌牌、灯罩、、文具、透透明玩具、、日用品、、厨房用品品、水杯、、餐盒、镜镜片、冷藏藏库和冰箱箱内绝热层层(发泡后)、建材、EPS包装材料等等。PS的工艺特点点：PS的软化点为为166℃，加工温度度一般在185～220℃为宜，分解解温度约为为280℃，故其加工工温度范围围较宽。PS料在加工前前，可不用用干燥，由由于其流动动性好，流流动阻力小小，故其注注射压力可可低些，因因PS比热低，其其制件一经经模具散热热即能很快快冷凝固化化，其冷却却速度比一一般原料要要快，开模模时间可早早一些，其其塑化时间间和冷却时时间都较短短，成型周周期时间会会短一些，，PS制品的光泽泽随模温增增加而变好好，带有内内应力的胶胶件可在65～80℃水槽内浸1～2小时，然后后缓慢冷却却至室温，，便能消除除内应力。。PS的加工条件件:PS的模具制作作:干燥温度(℃)60～75干燥时间约(hr)1小时(一般不用干燥)模具温度(℃)20～60残料量(mm)3～12熔胶温度(℃)180～220背压(Mpa)5～10注射压力(Mpa)70～120锁模力约(ton/in2)2注塑速度快速回料转速(rpm)60～100螺杆类别标准螺杆(直通式喷嘴)停机处理不需要清机碎料翻用(%)0合适壁厚(mm)1.5～3浇口设计扁侧入水、直接入水、扇形入水、圆形披风式入水收缩率(%)0.4～0.6高抗冲击聚聚苯乙烯(HIPS)HIPS的性能:HIPS为PS的改性材料料，密度1.04g/cm3左右，分子子中含有5～15%橡胶成份，，其韧性比比PS提高了四倍倍左右，冲冲击强度大大大提高，，可做结构构性材料使使用，如制制品上可做做扣位、柱柱位，但易易老化。它它也具有PS易于成型加加工、着色色力强的优优点，HIPS制品为不透透明性，HIPS吸水性低，，加工时可可不需预先先干燥。HIPS的应用:各类家庭电电器外壳、、电子零件件、电子仪仪表壳、冷冷藏库和冰冰箱内壳、、电话壳、、文具、玩玩具、建材材、包装材材料等。HIPS的工艺特点点:因HIPS分子含有5～15%的橡胶成分，，在一定程度度上影响了其其流动性，注注射压力和成成型温度都宜宜高一些。其其冷却速度比比PS慢，故需足够够的保压压力力、保压时间间和冷却时间间。成型周期期会比PS稍长一点，其其加工温度一一般在175～230℃为宜。HIPS制件中存在一一个特殊的“白边”问题，可通过过提高模温和和锁模力、减减少保压压力力及保压时间间等办法来改改善，产品中中夹水纹会比比较明显。4、HIPS的加工条件:5、HIPS的模具制作干燥温度(℃)60～80干燥时间约(hr)1小时(一般不用干燥)模具温度(℃)30～75残料量(mm)4～10熔胶温度(℃)175～230背压(Mpa)5～10注射压力(Mpa)60～110锁模具力约(ton/in2)2注塑速度中等回料转速(rpm)60～100螺杆类别标准螺杆(直通式喷嘴)停机处理不用洗机，射完即可碎料翻用(%)15～30合适壁厚(mm)2～3浇口设计大多数入水均可采用,如扁侧入水、直接入水、扇形入水、潜水、薄膜入水、细水口收缩率(%)0.4～0.7苯乙烯-丙烯腈共聚物物(AS或AN)AS的性能：AS为丙烯-苯乙烯的共聚聚体，也称作作SAN，密度1.07g/cm3左右，它不易易产生内应力力开裂，透明明度较高，其其软化温度和和抗冲击强度度比PS高，耐疲劳性性差。AS的应用：托盘类、杯、、餐具、冰箱箱内格、旋钮钮、灯饰配件件、饰物、仪仪表镜、包装装盒、文具、、气体打火机机、牙刷柄等等。AS的加工条件：：AS加工温度一般般在210～250℃为宜。该料较较易吸湿，加加工前需干燥燥一小时以上上，其流动性性比PS稍差一点，故故注射压力亦亦略高一些，，模温控制在在45～75℃较好。AS的加工条件AS的模具制作干燥温度(℃)70～85干燥时间约(hr)1～2模具温度(℃)40～80残料量(mm)3～10熔胶温度(℃)210～250背压(Mpa)5～15注射压力(Mpa)100～140锁模力约(ton/in2)2～2.5注塑速度中等回料转速(rpm)70～100螺杆类别标准螺杆(直通式喷嘴)停机处理关料闸射清即可碎料翻用(%)0合适壁厚(mm)1.5～3浇口设计可采用任何形式的浇口,亦可用热流道收缩率(%)0.4～0.4%丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物物(ABS)ABS的性能:ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共共聚物，它是是无定型聚合合物，密度为为1.05g/cm3左右，具有较较高的机械强强度和良好“竖、韧、钢”的综合性能。。ABS是一种应用广广的工程塑料料，其品种多多样，用途广广泛，也称通通用工程塑料料，(MBS称为透明ABS)，易于成型加工工，耐化学腐腐蚀性差，制制品易电镀。。ABS的应用:泵叶轮、轴承承、把手、管管道、电器外外壳、电子产产品零件、玩玩具、表壳、、仪表壳、水箱外壳、冷冷藏库和冰箱箱内壳。ABS的工艺特点:(1)ABS的吸湿性较大大和耐温性较较差，在成型型加工前必须须进行充分干干燥和预热，，将水分含量控控制在0.03%以下。(2)ABS树脂的熔融粘粘度对温度的的敏感性较低低(与其它无定型型树脂不同)。ABS的注射温度虽然比比PS稍高，但不能能像PS那样有较宽松松的升温范围围，不能用盲盲目升温的办法来降低其其粘度，可用用增加螺杆转转速或提升注注射压力/速度的办法来来提高其流动性。一般加加工温度在190～235℃为宜。(3)ABS的熔融粘度属属中等，比PS、HIPS、AS均较高，流动动性较差，需需采用较高的注射压力注注塑。(4)ABS采用中等到注注射速度注塑塑效果好(除非形状复杂杂、薄辟制件件需用较高的的注射速度)，产品水口位位易产生气纹纹。(5)ABS成型温度较高高，其模温一一般调节在45～80℃。生产较大产产品时，定模模(前模)温度一般比动动模(后模)略高5℃左右为为宜。。(6)ABS在高温温炮筒筒内停停留时时间不不宜过过长(应小于于30分钟)，否则则易分分解发发黄。。ABS的加工工条件件:ABS的模具具制作作干燥温度(℃)70～80

干燥时间约(hr)1.5模具温度(℃)45～80残料量(mm)2～8熔胶温度(℃)190～235背压(Mpa)9～18注射压力(Mpa)90～140锁模力约(ton/in2)2～2.5注塑速度中等回料转速(rpm)70～100螺杆类别标准螺杆(直通式喷嘴)停机处理关料闸射清即可碎料回用(%)20～30合适壁厚(mm)1.8～3浇口设计大多数入水均可采用；可扁侧入水、直接入水、扇形入水、潜水、薄膜入水、点水口可减少蛇纹。收缩率(%)0.4～0.7有机玻玻璃(PMMA)PMMA的性能能:PMMA为无定定型聚聚合物物，俗俗称有有机玻玻璃(亚加力力)，密度度为1.18g/cm3左右。。透明明度极极好，，透光光率为为92%，它是是很好好的光光学材材料，，耐热热性较较好(热变形形温度度为98℃℃)，其产产品机机械强强度中中等表表面硬硬度低低、易易被硬硬物划划伤而而留下下痕迹迹，与与PS相比不不易脆脆裂。。PMMA的应用用:仪表镜镜片、、光学学制品品、电电器、、医疗疗器材材、透透明模模型、、装饰饰品、、太阳阳镜片片、假假牙、、广告告牌、、钟表表面板板、汽汽车尾尾灯、、挡风风玻璃璃等。。PMMA的工艺艺特点点:PMMA的加工工要求求较严严格，，它对对水份份和温温度很很敏感感，加加工前前要充充分干干燥,其熔体体粘度度较大大，需需在较较高温温度(219～240℃)和压力力下成成型，，模温温在65～80℃℃较好。。PMMA热稳定定性不不太好好，受受高温温或在在较高高温度度下停停留时时间过过长都都会造造成降降解。。螺杆杆转速速不宜宜过大大(60rpm左右即即可)，较厚厚的PM