塑料材料与注塑加工技术

1、工程塑料加工技术,苑会林 北京化工大学材料科学与工程学院,制品的安全保证,材料设计 制品设计 模具设计及其制造 试模与生产 后处理及装配与修饰,1.材料的改性,脆性的塑料： PVC PS PP PA6,66,610,1010,12 POM,塑料脆性的测定与评价,冲击性能测试方法 简支梁测试（Sharp） 无缺口（常温、低温） 有缺口（常温、低温） 悬臂梁测试（Izod） 无缺口（常温、低温） 有缺口（常温、低温）,简支梁测试（Sharp）,GB 104379,悬臂梁测试（Izod）,GB 184380,不同塑料的抗冲击强度,2.抗冲击改性的理论,抗冲改性剂的定义： 能把脆性塑料转变为韧性塑料的

2、高分子添加剂 抗冲改性的方法： 共混改性 共聚改性,抗冲击吸收的能量（kJ/m2）,弹性能断裂应力（聚合物的弹性模量） 形变能分子链滑移吸收的能量,冲击脆裂机理,制品受振动和冲击应力传入的机械能被连续的基体硬相所吸收，如果要防止脆裂，能量必须传到封闭的高弹性中。,Fracture of polymers,Ductile and brittle fractures,Thermosetting polymers,Crazing,Fibrillar bridges,Mircovoids,Crack,聚合物的拉伸应力应变曲线,1 刚性材料 2 弹性材料 3 增韧改性后的聚合物材料,PVC的抗冲改性,网

3、络型 PE-C和EVA在改性PVC时，在加工过程中形成了蜂窝状的网络。,弹性核壳结构 MBS和PAE(ACR)在改性PVC时，在加工过程中形成了单个球形高弹粒子。,网络型抗冲改性剂对剪切的依赖性,在加工过程中，剪切力必须正好满足以形成网络状结构，过多的剪切往往会破坏网络，由此会导致冲击强度的降低。 当温度超过185190度时也会产生同样效应,相同条件下EVA网状结构的破坏，EVA于是以球状粒子形式存在。（发生相反转）,氯化聚乙烯抗冲改性剂（CPE）,装饰线型材中CPE135A含量对冲击强度的影响 CaCO3含量50份,氯化聚乙烯抗冲改性剂的优缺点,优点： 价格低廉 加工容易,缺点： 刚性下降

4、弯曲强度下降 降低耐热性 降低表面硬度 光泽性下降,聚丙烯酸酯抗冲改性剂（ACR）,聚丙烯酸丁酯（Tg56度） 聚丙烯酸2乙基己酯（Tg70度）,悬浮聚合接枝PVC 接枝共聚丙烯酸衍生物，如丙烯酸丁酯（BA）与甲基丙烯酸甲酯（ACR）,“核-壳”结构ACR抗冲改性剂简介,“核壳”结构ACR抗冲改性剂结构图,橡胶核（PBA）,较高Tg壳（PMMA）,常见的ACR抗冲改性剂,1 国外开发的主要产品 美国Rohm Haas公司 的KM系列 韩国LG公司的IM系列 日本吴羽公司的FM系列 2 国内开发的主要产品 山西省化工研究院的ACR-JG-501 北京化工研究院的BKM-323B,聚丙烯酸酯类改性

5、剂的应用,UPVC窗型材聚丙烯酸丁酯(ACR)含量对冲击强度的影响,聚丙烯酸酯类改性剂的优点,无故障加工 光亮且持久 能获得很高的缺口抗冲击强度 很好的外观 良好的耐老化性能,ABS,三元贡献图,ABS的增强特点,光洁度高 刚性和韧性同时提高 ABS改性时可提高材料的耐热性,MBS Methyl methacrylate,三元贡献图,Butadiene,Styrene,MBS改性PVC,冲击强度与温度的关系,聚丙烯的抗冲改性剂,顺丁胶 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Mischpolymere) EPR

6、(Ethylene-Propylene Rubber) POE弹性体(Polyolefin Elastomer) SEI弹性体(Styrene Ethylene Interpolymer),PP共混物随着EPDM的变化,PP抗冲击改性,抗冲改性的PP与EPDM含量的关系的,改性PP在汽车上的应用,汽车保险杠 前后挡板 仪表板 车轮挡板 门板衬里,聚苯乙烯及其共聚物的抗冲改性,丁二烯接枝聚苯乙烯 用SBS改性PS 用EPDM改性PS可用于户外,聚酰胺的抗冲改性,需要接枝改性的弹性体 g-EPDM g-EPR g-POE 接枝马来酸酐、丙烯酸（酯）,改性与非改性的聚酰胺物理性能比较,接枝EPDM、

7、EPR和POE弹性体改性PA66,PA66的性能,GF-PA66在三种湿度下的拉伸应力应变曲线（23）,PA66在两种温度和湿度下的 应力应变曲线,PA66在拉伸和压缩下的应力应变曲线，23,不同湿度下PA66的拉伸强度随温度的变化（拉伸速率5mm/min）,不同湿度下PA66的拉伸强度随玻纤含量的变化（23）,不同湿度下PA66的屈服强度随温度的变化,不同湿度下PA66的弯曲模量随温度的变化,不同湿度下PA66的弯曲模量随玻纤含量的变化,120干燥条件下，两种应力下，PA66应变随时间的变化,23，50%湿度，PA66等时应力应变曲线,60，50%湿度，PA66等时应力应变曲线,23，6.9

8、MPa，循环加载,23，13.8MPa，循环加载,短时间下，PA66绝缘强度随厚度的变化,PA66的绝缘强度与温度的关系,不同牌号PA66体积电阻系数与温度的关系（干燥环境）,两种牌号PA66体积电阻系数与湿度含量的关系,环境的影响-在不同温度下PA66的拉伸强度与暴晒时间的关系,二、PA的加工性能,应力应变的三种类型,PA66拉伸应力应变（23）,50%湿度，四种温度下PA66应力应变曲线,不同湿度下屈服强度与温度的关系,23,Minlon拉伸强度与相对湿度的关系,93，Minlon拉伸强度与相对湿度的关系,PA66三种温度下的应力应变曲线,不同湿度下，PA66拉伸强度与温度的关系,不同湿度下，拉伸强度与玻纤含量的关系,三种牌号PA66剪切强度与温度的关系,三种牌号PA66剪切强度与相对湿度的关系,三、工程塑料的应用,四、结构设计,结构设计,弯角设计错误 正确,壁厚均匀设计错误 正确,错误 正确,厚度均匀设计错误 正确,错误 正确,厚度均匀设计错误 正确,厚度均匀设计,厚度均匀设计错误 正确,厚度均匀设计错误 正确,壁厚均匀设计错误 正确,镶嵌设计错误 正确,加强肋设计错误 正确,螺纹座设计错