选择与分析塑料原料重庆科创学院

学无常师,道在则是

——晋·潘岳<归田赋>能力目标：1.会分析并选择塑料种类；2.会分析给定塑料的使用性能和工艺性能别；1.了解塑料的热学性能与成型加工方法之间的关系2.掌握塑料的概念和常用塑料的基本性能素质目标：1.培养综合运用专业理论知识分析问题、2.解决问题的能力和严谨、科学的工作态度、方法；知识目标：3.熟悉常用塑料的代号、性能和用途一任务引入长期、大批量足够强度和耐磨性中精度外表无瑕疵美观、可靠二、相关知识（一）塑料的组成及性能1．塑料的组成

——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、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。塑料塑料

——树脂＋添加剂1.树脂作用：塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能胶粘其它成分材料赋予塑料可塑性和流动性——指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。

树脂酚醛树脂树脂的分类

——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。

——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。天然树脂合成树脂丙烯酸树脂树脂的结构及其特点链节：高分子化合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是－CH2—CH2—。nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯2.添加剂⑴填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分作用：减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。2.添加剂⑴填充剂（填料）-20%～30%分类：按化学性能可分为有机填料无机填料按形状可分为：粉状纤维状层状（片状）⑵增塑剂能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性；能与树脂相溶、不易挥发的高沸点有机化合物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。加入增塑剂后，增塑剂分子插入到树脂高分子链之间，增大了高分子链间的距离，削弱了高分子间的作用力，使树脂高分子易产生相对滑移，从而使塑料能在较低温度下具有良好的可塑性和柔软性。苯甲酸脂类

加入增塑剂在改善塑料成型加工性能的同时，有时也会降低树脂的某些性能，如硬度、抗拉强度等，因此添加增塑剂要适量。对增塑剂的要求是：与树脂有良好的相溶性；挥发性小，不易从塑件中析出；无毒、无色、无臭味；对光和热比较稳定；不吸湿。2.添加剂⑶稳定剂-0.3%～0.5%凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。延缓或抑制塑料氧化速度。热稳定剂：光稳定剂：抗氧化剂：2.添加剂⑷润滑剂(0.5%～1%)

为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。2.添加剂⑸着色剂(0.01%～0.02%）起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。分类颜料染料有机颜料无机颜料有机颜料无机颜料特点：无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。此外，还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等等。并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂在塑料工业中着色剂多采用颜料1）质轻、比强度高和比刚度高。2）多种优良的力学性能。3）优良的化学稳定性能。4）电绝缘、绝热、减摩、耐磨性能好。5）成型和着色能力强。6）加工性能好。2．塑料的通用性能(1）优良性能7）自滑性能好。（2）塑料的不足之处1）机械强度低2）尺寸精度低3）耐热温度低4）回收利用时，分类十分困难，经济上不合算。

5）易燃烧，燃烧时产生有毒气体。就是高温环境，会导致塑料分解出有毒成分，例如苯环等。

6）塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

高聚物分子结构的特点：长链分子分子长链具有柔性高分子链间一旦有交联结构存在将不溶高聚物存在晶态和非晶态两种具有取向性（二）高聚物的结构由一种或几种简单化合物通过聚合反应而生成的一种高分子化合物。合成树脂就是一种聚合物，简称高聚物或聚合物。（1）含原子数量多，几千、几万、甚至几百万个原子。（2）分子量大，几万至几十万、几百万甚至上千万。例如:尼龙分子的分子量为二万三千左右，天然橡胶的为四十万。（3）分子长度相对于低分子长，例如低分子乙烯的长度约为0.0005μm，而高分子聚乙烯的长度则为6.8μm，是前者的13600倍。聚合物的分类:聚合物大分子基本上都属于长链状结构,按结构不同可分为线型聚合物带有支链线型聚合物体型聚合物聚合物的分子结构不同,性质也不同。线型聚合物的物理性质具有弹性和塑性，习惯称这种材料具有热塑性。体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶与可熔融的，成型硬化后，成为既不溶解也不熔融的固态，所以不能再次成型，称这种材料具有热固性。——在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）1．按塑料的物理化学性能分：——指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆)

热塑性塑料热固性塑料（三）塑料的分类——一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。2．按塑料的用途分：通用塑料特种塑料

——一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。——一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。工程塑料3.按树脂的分子物理结构分：结晶型聚合物特征：分子排列整齐有规律，力学强度、刚性和韧性好但透明性差，制件的光学和力学性能不好。b)无定形聚合物（远程无序，近程有序）特征：分子排列规整形差，力学强度低、脆性较大耐热性较低，但透明度好，制件的光学和力学性能好。1—线型无定形聚合物；2—线型结晶聚合物（脆化温度）（玻璃化温度）（粘流温度）（热分解温度）（熔点）（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性高弹态：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。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。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。1.塑料与树脂的关系？2.塑料的成分有哪些，各自作用如何3.塑料按物理化学性质可分为几种？4.塑料按性能及用途可分为？一、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性塑件从模具中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在模具中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。⑴塑件的尺寸收缩⑵收缩方向性⑶后收缩⑷后处理收缩（六）塑料的工艺性影响收缩的基本因素：⑴塑料品种：塑料品种不同，收缩率也不同。同种塑料如各种组分的比例不同，分子量大小不同，则收缩率也不相同。树脂的相对分子质量高、含量多、含有机填料，则收缩率大。1.收缩性⑵塑件结构

：塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及其分布均影响收缩率的大小。塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量多且对称分布，其收缩率小。⑶模具结构：模具的分型面、浇口形式及尺寸等因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。浇口大，收缩小，各向异性大，沿料流方向收缩小，垂直料流方向收缩大。浇口小，浇口凝结收缩得不到补充，收缩大。⑷成型条件：模温高，熔体冷却慢，则塑件密度低，收缩大。压力高，时间长则收缩小，方向性大。料温高，收缩大，方向性小。式中：S实──实际收缩率（%）S计──计算收缩率（%）a──塑件在成型温度时的尺寸（mm）b——塑件在室温下的尺寸（mm）c——塑模在室温下的尺寸（mm）收缩率的计算：1.收缩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：如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。常用塑料根据它的流动性可分为三类：流动性中等：如改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等。流动性差：如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。（六）塑料的加工工艺性一、热塑性塑料的工艺性能2.流动性聚乙烯PE聚丙烯PP聚苯乙烯PSABS凡促使熔体降低温度，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：模具结构压力

温度

料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。PS、PA、PMMA、ABS、PC注射压力增大则熔体受剪切作用大，流动性也增大。PE、PP、POM（六）塑料的加工工艺性一、热塑性塑料的工艺性能2.流动性所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。结晶型塑料

非结晶型（又称无定形）塑料

（六）塑料的加工工艺性一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性无定形料为透明（如有机玻璃等）

一般结晶性塑料为不透明或半透明

例外：聚甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性

结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:冷凝时放出热量大，要充分冷却。料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。——对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小而致剪切作用增大使料温增高，易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。如PVC、POM等热敏性水敏性（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能4.热敏性及水敏性吸湿性据此，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、PS、PTFE——塑料对水分的亲疏程度（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能5.吸湿性——是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时，当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。——是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。应力开裂熔体破裂（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能6.应力开裂及熔体破裂——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。相容性（六）塑料的工艺特性一、热塑性塑料的工艺性能7.相容性(共混性)分子结构相似则较易相容，如PE、PP分子结构不同时较难相容，如PE、PS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。热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。2.流动性（六）塑料的工艺特性二、热固性塑料的工艺性能1.收缩性影响流动性的因素：⑴塑料品种

⑵模具结构

⑶成型工艺

一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。2.流动性流动性对成型的影响：流动性过小

则填充不足，不易成型，成型压力增大。流动性过大溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；2.流动性比容——压缩率——每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。

塑料与塑件两者体积之比值（其值恒大于1）。在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。4.固化特性3.比容和压缩率比容和压缩率都表示粉状或短纤维状塑料的松散性，它们可以用来确定模具加料室的大小。⑴塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。⑵是成型过程中化学反应的副产物。（流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等）（预热干燥，开排气槽，加排气工步）处理方法：产生的影响：来源：5.水分及挥发物含量化学作用使分子结构由线型变为体型，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；6.热固性塑料受热时的物理状态五、常用塑料1、聚乙烯(PE)——是塑料工业中产量最大的品种。

1）物理形态无毒、无味，白色或乳白色，柔软、半透明颗粒状。使用温度范围-70℃～180℃；吸水性极小，且介电性能好，是最理想的高频电绝缘材料。高压PE（低密度）：强度、耐热性低，介电性、柔软性、耐冲击性、透明性高中压PE低压PE（高密度）：强度、耐热性高，介电性、柔软性、耐冲击性、透明性低。2）用途低压聚乙烯：塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件；中压聚乙烯：适宜高速吹塑成形．制造瓶类、包装用的薄膜及各种注射成形制品和旋转成形制品；高压聚乙烯：塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电缆外皮等。3）成形特点a）无定形料，吸水性小，不易分解，性脆易断，收缩率范围及收缩值大，易产生应力开裂；b）流动性好；c）塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件（如有嵌件应预热），缺口，尖角等各面应圆滑连接；2、聚丙稀（PP）1）物理特性无色、无味、无毒。比聚乙烯更透明、更轻。它不吸水，光泽好，易着色。介电性、耐水性、化学稳定性好，易于加工成形。能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌，其最低使用温度-35℃。与PE相比较：收缩率大力学性能好，特别抗弯曲疲劳强度高，定向拉伸后聚丙烯可制作铰链.2）用途

制作各种机械零件，如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件水蒸汽、各种酸碱等的输送管道、化工容器和其他设备的衬里、表面涂层盖和本体合一的箱壳、各种绝缘零件。3）成形特点成形收缩范围及收缩率大、易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；流动性极好,易于成形；注射成形模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路，并注意控制成形温度。3、丙烯腈-丁二烯-苯乙