塑料成型工艺完全ppt课件.ppt

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1、第1章 塑料,本章主要介绍塑料组成、分类、塑料的各种使用性能和工艺性能，还介绍了常用塑料的基本特性、主要应用和成型特点。通过本章的学习，要求掌握常用塑料的特性、分类与工艺性能；熟悉塑料的组成与用途；了解高分子聚合物的结构、特点及结晶、降解、交联等概念。,1.1塑料组成1.2塑料分类1.3塑料性能1.4常用塑料简介 习题,1.1 塑料的组成,塑料由合成树脂和添加剂组成。 1.1.1 合成树脂 由许多小分子链经聚合反应所获的高分子聚合物称为合成树脂。树脂是一种高分子聚合物，它由许多相对分子质量高达104106的高分子链聚集而成，它的几何结构有线型、支链型和网状型，如图1 -1所示。天然的高分子聚合

2、物称为天然树脂.,图1 -1 树脂的几何结构示意图,1.1.2 添加剂,在合成树脂中加入某些添加剂，则可以得到各种性能的塑料品种，一般添加剂在塑料中所占比例较小。添加剂主要有：填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、固化剂、润滑剂、发泡剂等。,1.填充剂,填充剂又称填料。加入填充剂的目的:一是增量;二是改性。如酚醛树脂中加入木粉后，克服了脆性，提高了弹性;聚乙烯中加入钙质填料，提高了耐热性和刚度等。用玻璃纤维作为填充剂，能使塑料的机械性能大幅度提高。填充剂的形状一般为粉状，也有纤维状和层状。常用的填充剂有:木粉、滑石 粉、石墨、金属粉、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维等。,增塑剂可改进塑料的可塑性。如聚氯乙

3、烯树脂中加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯后，变为如同橡胶一样柔软的塑料。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、磷酸三苯酯等。,2.增塑剂,为防止塑件较快变质变性，需在塑料中加入某些物质，这些物质称为稳定剂。稳定剂分为光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂等。常用的稳定剂有硬脂酸盐、环氧化合物等。,3.稳定剂,着色剂又称色料，主要起美观和装饰作用。着色剂还兼有其他作用:炭黑着色剂有助于防止塑料受光变脆老化;二盐基性亚磷酸酯能防止紫外线射入;在塑料中加入珠光色 料、萤光色料，可使之具有特殊的光学性能。,4.着色剂,热固性塑料在成型时，使其原来的线型分子结构变为网状型分子结构，

4、硬化过程加速，故又称为硬化剂。在环氧树脂中加入乙二胺，在酚醛树脂中加入六甲基四胺，就是这个道理。,5.固化剂,润滑剂对塑料的表面起润滑作用，防止塑料在成型过程中黏附在成型设备或模具上，同时还能改善塑料熔体的流动性以及提高塑件表面的光亮度。常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡、金属皂类（硬脂酸钙、硬脂酸锌）等。,6.润滑剂,为了制成泡沫塑料，在树脂中加入某种物质，如石油醚等，使树脂膨胀，这些物质就称为发泡剂。,7.发泡剂,1.2 塑料的分类,按塑料受热成型后所表现出的不同分子几何结构和性能，可将塑料分为：1、热塑性塑料2、热固性塑料,1.2.1 按成型结构和性能分类,1.热塑性塑料,热塑性塑料是指在一定温

5、度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料。这类塑料分子链呈线型或支链型，因而受热后会软化或熔融，成为可流动的黏稠液体，从而可在模具型腔内成型加工成一定形状的塑件，冷却后固化成型。在成型过程中只有物理变化而无化学变化，因此热塑性塑料可以反复回收使用。,热塑性塑料可分为：结晶型、非结晶型结晶型塑料分子链排列整齐、稳定、紧密，其具有较高的强度、硬度、刚度，较耐热、耐化学腐蚀，不透明，但与链运动有关的弹性、伸长率和冲击强度不是很高.常用结晶型塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚酰胺（尼龙PA）等;非结晶型塑料分子链排列则杂乱无章，相关性能与结晶型塑料正好相反。常用非结晶型塑料有聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯

6、（PVC）和丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物（ABS）等。,2.热固性塑料,热固性塑料是指初次可加热到一定的温度后变软成型，一旦固化定型后不可再软化的塑料。加热前，分子链是线型或支链型结构，加热初期具有可熔性和可塑性，但加热到一定温度后，分子的链与链之间产生了化学反应，分子链逐渐变成网状型结构（称之为交联反应），成为既不熔化又不溶解的物质，再次加热不能塑化成型。因此，热固性塑料不能反复成型和回收再利用。,1.2.2 按使用性能和用途分类,按照使用性能和用途，塑料可分为：1、通用塑料2、工程塑料3、特种塑料,1通用塑料,通用塑料广泛应用于日常生活用品、包装材料以及一些小型的机械零件，其产量约占世

7、界塑料总产量的80。通用塑料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛塑料和氨基塑料六大类。,2工程塑料,工程塑料是指可用作工程结构材料的塑料，力学性能优良，能在较广温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学及物理环境中使用。工程塑料与通用塑料相比，产量小，价格较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、自润滑性及尺寸稳定性，即具有某些金属的性能，因而可代替一些金属材料用于制造结构零部件和传动件等，故在机械制造、轻工、电子、日用品、宇航、导弹、原子能等工业领域得到广泛应用。,目前工程上使用较多的工程塑料有主要有聚酰胺(尼龙PA)、聚

8、碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、ABS、聚苯醚(PPO)、聚砜（PSF）及各种增强塑料。,3特殊塑料,特殊塑料是指用于特种环境中，具有某一方面的特殊性能的塑料，又称为功能塑料。如医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、导热塑料、超导电塑料、耐辐射塑料、耐高温塑料等。这类塑料产量小，价格较贵，性能优异。,1.3 塑料的性能,塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能和电性能等。,塑料的性能包括使用性能和工艺性能。,1.3.1 塑料的使用性能,1塑料的物理性能,塑料的物理性能主要有密度、透气性、透湿性、吸水性、透明性、透光率等。透湿性是指塑料透过蒸汽的性质。吸水性是指塑料吸收水分的性质。它可用

9、吸水率表示。透明性是指塑料透过可见光的性质，它可用透光率来表示。,2塑料的化学性能,塑料的化学性能有耐化学性、耐老化性、抗霉性等。耐化学性是指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。耐老化性是指塑料暴露于自然环境中或人工条件下，随着时间推移而不产生化学结构变化，从而保持其性能的能力。抗霉性是指塑料对霉菌的抵抗能力。,3塑料的力学性能,塑料的力学性能主要有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、伸长率、冲击韧度、疲劳强度、蠕变与耐蠕变性、应力松弛、磨耗、硬度等。与金属相比，塑料的强度和刚度绝对值都比较小。通用塑料的抗拉强度一般约2050MPa，工程塑料一般约5080MPa，很少有超过100MPa的品种

10、。经玻璃纤维增强后，许多工程塑料的抗拉强度可以达到或超过150MPa。由于塑料密度小，若采用比强度和比刚度(分别为强度和刚度的绝对值与密度之比)与金属比较，塑料却不一定低于金属，某些塑料比刚度甚至超过金属。,4塑料的热性能,塑料的热性能主要是耐热性、热稳定性、耐燃性等。耐热性是指塑料在外力作用下，受热而不变形的性质。热稳定性是指高分子化合物在加工或使用过程中受热而不分解变质的性质。耐燃性是指塑料接触火焰时抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。,5塑料的电性能,塑料的电性能主要有介电常数、介电强度、耐电弧性等。介电常数是以绝缘材料(塑料)为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器的电容量之比；介电

11、强度是指塑料抵抗电击穿能力的量度，其值为塑料击穿电压值与试样厚度之比。耐电弧性是塑料抵抗由于高压电弧作用引起变质的能力。,1.3.2 塑料的工艺性能,（1）收缩性 塑件通常在高温熔融状态下成型，从模具中取出，其尺寸或体积发生收缩的现象，称为收缩性。收缩性的大小可用成型收缩率 S表示: S=(a-b)/b100% （1 -1） 式中 a模具或塑件在室温时的型腔尺寸; b塑件在室温时的尺寸。,1.热塑性塑料的工艺性能,热收缩 弹性恢复 结晶收缩 收缩的方向性 塑件结构 、形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及其分布。模具结构 、分型面、浇口形式及尺寸。成型的工艺性影响。常用热塑性塑料的收缩率见表1

12、 -2,影响塑件成型收缩的因素有:,塑料在一定的温度和压力下充满模具型腔的能力称为流动性。流动性过小，则不易成型，成型压力大，易产生缺料和熔接痕等缺陷;流动性过大，成型容易，成型压力低，易造成溢边严重，填充不密实，塑件收缩严重等不良现象。表1 -3列出的是常用热塑性塑料的流动性情况。,（2）流动性,表1-3 常用热塑性塑料的流动性,塑料流动性的大小通常用熔融指数和螺旋流动试验值表示。熔融指数（MI）是指热塑 性树脂在一定温度和压力下，其熔体在10 min内通过图1-2所示的标准测试装置的质量， 单位为g。熔融指数越大，流动性越好。,图1 -2 熔融指数标准测试装置示意图,螺旋流动试验值是将被测

13、塑料在一定的温度和压力下注入图1-3所示的标准阿基米德螺旋线模具流道中，测量所能达到的流动长度，单位为 cm。流动长度越长，代表该塑料熔体流动性越好。,图1 -3 标准阿基米德螺旋线模具流道示意图,线型分子结构的塑料流动性好。塑料加入填充剂，会降低流动性;加入增塑剂和润滑剂，会提高流动性。 塑料熔体的温度越高，注射压力越大，流动性越好。常用塑料对温度压力的敏感性见表1 -4。 模具结构 浇注系统的形式、尺寸、结构布置（如型腔表面粗糙度、浇口截面厚度、型腔形式、排气形式）、冷却系统的设计和熔料流动阻力等因素都会直接影响到流动性。,影响流动性的因素有:,（3）取向与结晶,分子取向存在于塑件时，塑件

14、的力学性能和收缩率产生各向异性，一般平行于取向方向的力学性能较高，收缩率较大，而垂直于取向方向的力学性能较低，收缩率较小。在注射成型中，主要以流动取向为主，分子链在剪切力的作用下，沿熔体流动方向取向，如图14所示流动取向。影响流动取向的因素很多，熔体温度和模具温度越高，取向程度越小；注射压力和保压压力越大，取向程度越大；采用大浇口，取向作用更明显，尤其在浇口处。,图1-4 流动取向,结晶是指塑料由熔融状态到冷却固化的过程中，分子发生有规则排列的现象。结晶使聚合物的强度、硬度、刚度及熔点、耐热性和耐化学性等性能有所提高，但与链运动有关的性能如弹性、伸长率和冲击强度等则有所降低。热塑性塑料有结晶现

15、象，结晶型塑料一般为不透明或半透明的，非结晶型塑料是透明的。但也有例外的情况，如聚甲基戊烯为结晶型塑料，却有高透明性，而 ABS 是非结晶型塑料但不透明。,结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时应注意以下几点：,料温上升到成型温度所需要的热量多，要选用塑化能力大的设备。冷却时放出的热量大，模具要加强冷却。塑件成型后收缩大，易发生缩孔、气孔。结晶度与冷却速度密切相关，冷却速度快，结晶度低，收缩小；冷却速度慢，结晶度高，收缩大，为此应合理控制模具温度。塑料各向异性明显，内应力大，脱模后塑件易发生变形翘曲。,吸湿性是指塑料对水的亲和性。吸湿性强的塑料在成型过程中，由于高温高压使水分变成气体或发生水解作用

16、，使塑件产生气泡等缺陷，并影响其电气性能，所以凡是吸湿性强，或具有粘附水分倾向的塑料，在成型前，必须进行干燥处理，以除去其中水分。吸湿性强的常用塑料有：有机玻璃、尼龙、聚碳酸脂、ABS、聚矾等；而吸湿性差有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氟塑料等。,（4）吸湿性,热敏性是指某些塑料对热较为敏感，在温高和受热时间长的情况下就会产生变色、降解、分解的特性。常见的热敏性塑料有硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等。,（5）热敏性,在热敏性塑料中加入热稳定剂。应选择合适的成型设备，控制成型温度和成型周期。及时消除模具和设备中的分解产物。设备和模具采取防腐蚀措施，比如表面镀铬。,防止热

17、敏性塑料发生分解现象的措施：,塑料的水敏性是指它在高温下对水降解的敏感性。水敏性塑料即使含有少量水分，在高温高压下也容易发生分解，因此，成型前必须进行干燥处理，以严格控制水分含量，保证原料的绝对干燥。聚碳酸酯就属于水敏性塑料。,（6）水敏性,有些塑料对应力敏感，成型时易产生内应力且质脆易裂，塑件在外力作用下会发生开裂现象。如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜等都属于这类材料。,（7）应力开裂,防止塑料开裂措施：,在原料内加入增强填料（如玻璃纤维），提高抗裂性。合理设计塑件和模具结构，选用有利的成型条件，以减少内应力和增加抗裂性。应选择合理的塑件形状,不宜设置嵌件等尽量减少应力集中；模具设计时应增大脱模斜

18、度,选用合理的进料口及顶出机构；成型时应适当的调节料温、模温、注射压力及冷却时间,尽量避免塑件过于冷脆时脱模,减少内应力。在塑件成型后要进行热处理，消除内应力，以提高抗裂性。,（8）熔体破裂,当一定熔融指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时，其流速超过某一值时，出来的熔体表面发生明显的横向裂纹称为熔体破裂。产生熔体破裂的原因是剪切应力和剪切速率过大引起，如图15所示。熔体破裂会造成塑件的缺陷，严重影响塑件的外观质量和性能，在生产成型中要注意避免熔体破裂的发生。如若需选择熔融指数高的聚合物，在模具设计时应增大喷嘴、流道、浇口的截面积，降低喷嘴注射速度，提高料温，可减缓或消除熔体破裂现象。,图1-

19、5 不同切应力和剪切速率下的200C的聚氯乙稀挤出熔体变化,（9）热性能,各种塑料有不同比热容、热导率、热变形温度等热性能。比热容高的塑料，塑化时需要热量大,应选用塑化能力大的注射机。热导率低的塑料，冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢），必须充分冷却,要加强模具冷却效果。热变形温度高的塑料，意味着可以在较高的温度下脱模，因而所需冷却时间短,生产率高,但脱模后要防止冷却变形。热流道模具适用于比热容低,热导率高的塑料。,2热固性塑料的工艺性能,（1）收缩率（2）流动性（3）硬化速度 （4）比体积及压缩率（5）水分及挥发物含量（6）颗粒度和均匀性,1.4 常用塑料简介,1聚乙烯(PE)2聚氯乙烯

20、（PVC）3聚丙稀（PP）4聚苯乙稀（PS）5丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物（ABS） 6聚酰胺（尼龙）（PA） 7聚甲醛（POM ） 8 聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）（PMMA） 9聚碳酸酯（PC）10聚砜（PSF）11聚苯醚（PPO）,141 常用热塑性塑料,1聚乙烯(PE),（1）基本特性聚乙稀是塑料工业中产量最大、用途最广的通用塑料品种，占世界塑料总产量的30左右，其中高压聚乙烯的产量最大。聚乙烯树脂无毒、无味、可燃，手触似蜡，为结晶型塑料，原料供给状态为白色或乳白色粉末或白色半透明粒料。,高压聚乙烯（LDPE） 又称为低密度聚乙烯。它的分子结构不是单纯的线型，而是带有许多支链的树枝

21、状分子，因此它的结晶度不高（为60% 70%）相对分子质量较小，密度较低（为 0.910g/cm3 0.925g/cm3）。高压聚乙烯具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，有好的介电性能，耐寒（60时仍有较好的机械性能和柔软性），成型加工性能也较好。缺点是它的耐热性、硬度、机械强度等都较低，不耐光和氧，易老化。低压聚乙烯（HDPE） 又称为高密度聚乙烯。它的分子结构是支链很少的线型分子，其结晶度高（高达87% 95% ），相对分子质量大，密度大（0.941g/cm3 0.965g/cm3）。与低密度聚乙烯（LDPE）相比，它的耐热性、硬度、机械强度较高，但柔软性、耐冲击性及透明性、成型加工性能较

22、差。,高压聚乙烯适于制作塑料薄膜（理想的包装材料）、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电缆外皮等。低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等，广泛用于生产各种瓶、罐、盆、桶、鱼网、捆扎带及管材、异型材等产品。,（2）主要用途,工艺性能好，可用注射、挤出及吹塑成型结晶型塑料，吸湿性小，成型前不干燥。成型收缩范围及收缩大，取向明显，容易变形、翘曲。控制模温，冷却均匀、稳定。流动性好，对压力变化敏感。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。冷却速度慢，必须充分冷却，模具设计应设有冷料穴和冷却系统；加热时间不宜长，容易发生分解和烧伤。不易采用直接浇口注射

23、，应注意选择浇口位置，防止缩孔和变形。质软易脱模，可强行脱模。,（3）成型性能,2聚氯乙烯（PVC）,（1）基本特性聚氯乙烯产量仅次于聚乙烯的塑料。原料来源丰富，产量大且价廉，性能优良，应用广泛，是世界上耗能和生产成本最低的热塑性通用塑料。聚氯乙烯是非结晶热塑性聚合物，具热敏性，其分解温度低于熔化温度，加工较困难；必须加入热稳定剂和增塑剂才能成为塑料。其原料供给状态为形如面粉的白色或浅黄色粉末，造粒后为透明块状，类似明矾。,聚氯乙烯的化学稳定性高，可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等；聚氯乙烯的硬板用于化学工业上制作各种贮槽的衬里、建筑物的瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑用材；

24、由于介电性能好，可在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关和电缆；由于具有较好的机械性能，用于制造要求不太高的机械零件、家具、唱片基材等。而软聚氯烯乙广泛用于民用制件，用于制造农用及包装薄膜、雨衣、窗帘、台布、人造革、凉鞋、玩具、软质泡沫塑料等；电线电缆的绝缘保护层；挤出成型各种软管和软带。,（2）主要用途,可用注射、挤出、压延和吹塑等多种成型方法。极易分解，成型温度范围小，应严格控制料温，易采用带预塑化装置螺杆式注射机，低温高压注射，模具型腔表面应镀铬。流动性差，成型时需加入润滑剂和热稳定剂。模具浇注系统应短粗，浇口截面积要大，防止死角滞料。模具要有冷却装置。,（3）成型性能,3聚丙稀（P

25、P）,（1）基本特性聚丙稀是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大通用塑料品种，由于其原料易得，价格低廉，性能优良，应用广泛，发展速度极快。聚丙烯原料为无色、无味、无毒、可燃的白色透明腊状，为结晶型塑料，塑料外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更轻。密度仅为0.900.91g/cm3，是最轻通用塑料。它不吸水，光泽好，易着色。,聚丙烯可用做各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车结构零件；可作为热水、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；可制造盖和本体合一的箱壳；各种绝缘零件，电线电缆保护层；用来制作家电部件，如洗衣机、电冰箱、电风扇及吸尘器；日常生活用的包装和食品用薄

26、膜及容器。,（2）主要用途,（3）成型性能,成型加工性好，可用注射、挤出、吹塑和真空成型等多种方法加工。成型收缩范围及收缩率大，易发生取向、缩孔、凹痕、变形。 流动性极好（比聚乙烯好），易于成型，溢边值为0.03，压力对流动性的影响比温度对流动性的影响敏感，宜采用高压成型。热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路。低温、高压时取向更明显，注意控制模温。由于取向明显，不易采用直浇口，否则浇口附近残余应力大，引起翘曲和变形。,4聚苯乙稀（PS）,（1）基本特性聚苯乙烯是第四大通用热塑性塑料品种。聚苯乙烯为非结晶聚合物，无色、透明、无毒无味，有光泽易着色，落地时发出清脆的类似金属的声音

27、，密度为 1.054 g/cm3，塑料原料为无色透明粒状或珠状，易燃，燃烧时有黑烟并伴有特殊气味。,（2）主要用途,聚苯乙烯在工业上可用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等；在电气方面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等；在日用品方面，由于聚苯乙烯具有良好的卫生性能，广泛用于食品包装材料、各种容器、玩具等；发泡型的聚苯乙烯塑料用于防震、隔音材料及电冰箱衬里等。,（3）成型性能,成型加工性好，可用注射、挤出、真空成型和模压成型等多种方法加工。聚苯乙烯性脆易裂，易出现裂纹，所以成型塑件脱模斜度宜取 2以上，顶出均匀以防止脱模不良发生开裂。塑件中不宜有嵌件（如有嵌件应预热），缺口，尖角，各面应

28、圆滑连接，塑件壁厚应均匀。由于流动性好，溢边值 0.03mm 左右，应注意模具间隙，防止成型飞边。模具设计中大多采用点浇口形式，防止除去浇口时损坏塑件，也可用热流道系统。宜用高料温、高模温、低注射压力成型并延长注射时间。,5丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物（ABS）,（1）基本特性 ABS 是聚苯乙烯的改性产品，由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体组成的共聚物，它综合了三种组分的特性，具有良好的综合性能，其中丙烯腈使 ABS 具有良好的表面硬度、耐热性及耐化学腐蚀性，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有优良的成型加工性和着色性能。加上ABS原料易得，价格低廉，因此，ABS是目前产量最大、应用最广的

29、工程塑料。ABS是不透明非结晶聚合物，无毒、无味，密度为 1.02 1.05 g/cm3，供给原料为呈微黄色或白色不透明粒料，可燃烧，但燃烧缓慢且伴有特殊味道。,（2）主要用途,ABS在家电行业用得非常多，用于制造电视机、录音机、电冰箱、洗衣机、电风扇、电话等外壳和零部件；机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机外壳、仪表壳等；汽车工业上，用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还可用 ABS 夹层板制作小轿车车身；日常生活中，ABS还可用来制作食品包装容器、玩具、文教体育用品、家具等。,（3）成型性能,可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型等成型方法。ABS 易吸水

30、，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。流动性中等，溢边值 0.04mm 左右。壁厚、熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。ABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，成型周期短。ABS 的表观黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取20以上。易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。易采用高料温、高模温、高注射压力成型。,6聚酰胺（尼龙）（PA）,（1）基本特性 聚酰胺通称尼龙（Nylon），是一类大分子上含有聚酰基的线型热塑性聚合物总称。聚酰胺是使用得最早，改性品种最

31、多的工程塑料，现有几十种系列产品。根据所用原料的不同，常见的尼龙品种有尼龙 1010、尼龙 610、尼龙 66、尼龙 6、尼龙 9、尼龙 11 等。聚酰胺为高结晶聚合物，无毒、无味、易染色，吸水性强，密度为1.14g/cm3左右，供给原料为白色或淡黄色颗粒。,（2）主要用途,尼龙广泛用于工业上制作各种机械、化学和电器零件，如轴承、齿轮、滚子、辊轴、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、传动带、电池箱、电器线圈等零件，还可将粉状尼龙热喷到金属零件表面上，以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用。,（3）成型特点,可用注射、挤出、模压及烧结等方法成型。吸水性强，

32、成型前须干燥处理，由于其热稳定性差，干燥时为避免材料在高温氧化，最好采用真空干燥法。流动性好，溢边值为0.02mm，有利于制成强度高的薄壁件，易产生飞边，模具须选用最小间隙，设置排气机构。熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使塑件性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留过长时间。成型收缩率范围及收缩率大，取向明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，因此应严格控制成型工艺条件。塑件壁厚应均匀不易取厚，脱模斜度不易太小。冷却速度对结晶度和塑件性能影响大，应根据壁厚控制好模温，模温不宜过低。可采用各种形式的浇口，流道和浇口的截面尺寸大一些，可以减少凹痕、缩孔现象。,7聚甲醛（POM ）,（1）基本特性

33、 聚甲醛是继尼龙之后发展起来的一种性能优良的工程塑料，其性能不亚于尼龙，而价格却比尼龙低廉。聚甲醛为高结晶热塑性高聚物，密度为1.42g/cm3左右，塑料原料为白色粉末，经造粒后为淡黄或白色半透明有光泽的硬粒。,（2）主要用途,聚甲醛塑料广泛用于精密齿轮、轴承、凸轮、轴套、滚轮、辊子等耐磨传动零件制造，还可用于制造汽车仪表板、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、泵叶轮、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧、塑料拉链等。,（3）成型特点,可以用注射、挤出及吹塑等成型加工方法。吸湿性小，可不必干燥处理。流动性中等，溢边值约0.04mm，流动性对温度变化不敏感，对压力变化十分敏感

34、，可通过适当增加压力提高熔体流动性。结晶度高，体积变化大，收缩值大且收缩范围大，缓慢冷却会使塑件成型后收缩减少。熔融温度范围窄，热稳定性差，易分解，所以要严格控制成型温度和熔体在料筒的时间，防止过热和长时间受热。在熔点附近的熔融或凝固十分迅速，注射速度要快。其摩擦系数低、弹性高，浅侧凹槽可采用强制脱出。浇注系统流动阻力应尽量小，浇口截面宜取大些；有嵌件必须预热；模具应加热，改善流动性；成型零件的模具应选耐磨及耐腐材料，并淬硬及镀铬，应排气。,8 聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）（PMMA）,（1）基本特性 聚甲基丙烯酸甲酯俗称“有机玻璃”，是一种透光塑料，具有高度的透明性和优异的透光性是有机玻璃的

35、特性，透光率达 92% ，优于普通无机硅玻璃。PMMA是透明非结晶性热塑性聚合物，密度为 1.18 g/cm3，比普通硅玻璃轻一半，PMMA原料为无色透明颗粒，也可制成粉末状。,（2）主要用途,有机玻璃主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方面的零件，如飞机和汽车的窗玻璃、摩托车的安全玻璃、仪表罩、光学镜片、透明模型、透明管道、灯罩及各种仪器零件，也可用做绝缘材料、广告铭牌、工艺美术品、文教用品、假牙等。,（3）成型特点,可以采用注射、挤出、压注等热成型方法流动性差，需在较高温度（2252450C）和压力下成型，模温在65800C较好。热稳定性差，在较高温度下停留时间过长都会

36、造成降解，螺杆转速不宜过大，控制好料温。原料在成型前要很好地干燥，防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷，影响塑件质量。为了得到良好的外观质量，防止塑件表面出现流动痕迹、熔接线痕和气泡等不良现象，一般采用尽可能低的注射速度。模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小，较厚的PMMA制件内易出现缩孔，需采取大浇口，拔模斜度不宜过小。,9聚碳酸酯（PC）,（1）基本特性 聚碳酸酯是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。聚碳酸酯为非结晶聚合物，透明性好，密度为 1.021.05 g/cm3，塑料原料为无色透明粒料。,（2）主要用途,在机械上主要用做各种齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、凸轮、轴承、各种外壳、盖板、容器、

37、冷冻和冷却装置零件等；在电气方面，用做电机零件、风扇部件、拨号盘、仪表壳、接线板等；聚碳酸酯还可制作照明灯、高温透镜、视孔镜、防护玻璃等光学零件。,（3）成型特点,可采用注射、挤出、吹塑和真空成型等加工方法。虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，会出现银丝、气泡及强度下降现象，所以加工前必须干燥处理，而且最好采用真空干燥法。收缩率小，热稳定性好，成型温度范围宽。流动性差，溢边值为0.06左右，流动性对温度变化敏感，对压力不敏感，一般用提高温度的方法来增加熔融塑料的流动性。宜采用高料温、高模温和高压慢速的条件下成型。模温控制在801100C左右较好，成型温度在2803200C为宜。内部残留应力较

38、大，易开裂，要严格控制成型加工条件。塑件壁厚要均匀，不易过厚，避免尖角、缺口，有金属嵌件应预热，脱模斜度取20以上。,10聚砜（PSF）,（1）基本特性聚砜是一种具有良好综合性能的工程塑料，它是非结晶性聚合物，密度为1.24 g/cm3,难燃，离火后自息，塑料原料为颜色呈透明状而微带琥珀色的粒料，也有些是象牙色的不透明的。,（2）主要用途,聚砜可用于制造精密度高、热稳定性强、刚性好及良好电绝缘性的电气和电子零件，如电路元件、恒温容器、开关、绝缘电刷、电视机元件、整流器插座、线圈骨架、仪器仪表零件等；聚砜还可制造需要具备热性能、耐化学性、持久性和刚性之零件，如转向轴环、电动机罩、飞机导管、电池箱

39、、汽车零件、齿轮和凸轮等。,（3）成型特点,可用注射、挤出、吸塑及模压等成型加工方法易吸湿，易发生银丝、云母斑、气泡其至开裂，成型前必须干燥处理。聚砜的成型性能与聚碳酸酯相似，热稳定性比聚碳酸酯差，流动性差，有热敏性，冷却速度快，有可能熔体破裂。塑件易产生应力开裂，模具需加热，且成型后塑件应退火处理。成型宜用较高成型温度和压力。压力低时易产生波纹、气泡及凹陷等缺陷，压力高脱模困难。非结晶型塑料，因而收缩率小。浇注系统流动阻力应尽量小，尺寸应粗大，要求散热慢，不宜用点浇口，宜用直通式喷嘴。,11聚苯醚（PPO）,（1）基本特性聚苯醚是一种综合性能极佳的工程塑料。它是非结晶热塑性聚合物，无毒无味，

40、难燃，密度为1.061.10 g/cm3,塑料原料为呈琥珀色透明的粒状。,（2）主要用途,聚苯醚特别适用于制造潮湿、高温、力学性能要求高的零部件的制造。在较高温度下工作的齿轮、轴承、运输机械零件、泵叶轮、鼓风机叶片、水泵零件、化工用管道及各种紧固件、连接件等；聚苯醚还可用于线圈架、高频印刷电路板、电机转子、机壳及外科手术用具以及食具等需要进行反复蒸煮消毒的器件。,（3）成型特点,可采用注射、挤出、吹塑和压制等成型加工方法。吸湿性小，但为提高塑件表面质量，成型前仍须进行干燥处理。流动性差，熔体粘度对剪切速率敏感性小，但对温度敏感性大。宜用高料温（2703200C）、高模温（75950C）、高压和

41、高速注射，提高流动性。冷却速度快，收缩率小，保压和冷却时间不宜过长。模具上应加粗主流道直径，主流道锥度宜取较大值，并采用拉料杆，浇注系统流动阻力尽量小，尽量缩短浇道长度，充分抛光浇口及浇道,采用直接浇口、平缝浇口和扇形浇口等，也可采用热流道。为消除塑件的内应力，防止开裂，应对塑件进行退火处理。,1.4.2 常用热固性塑料,1.酚醛塑料（PF）2.氨基塑料 脲-甲醛（UF）三聚氰胺-甲醛（MF）3.环氧树脂（EP）,1酚醛塑料（PF）,（1）基本特性与用途 酚醛塑料是一种产量较大的热固性塑料，应用广泛，它是以酚醛树脂为基础而制得的。纯净的酚醛树脂可以是粘稠黄色半透明液体，也可以是酷似松香的固体，

42、它们几乎没有单独的使用价值，必须加入各种纤维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。酚醛塑料与一般热塑性塑料相比，刚性好，变形小，耐热耐磨，能在 150 200 的温度范围内长期使用；在水润滑条件下，有极低的摩擦系数；其电绝缘性能优良。酚醛塑料的缺点是质脆，抗冲击强度差。,（2）成型特点,成型性能好，特别适用于压缩成型，部分适用于压注成型，少数适用于注射成型。含有水分挥发物，成型前要预热干燥，成型过程中应注意排气。模温对流动性影响较大，一般当温度超过160时，流动性迅速下降。硬化速度比氨基塑料慢，硬化时放出的热量大，大型厚壁塑件内部温度易过高，容易发生硬化不均及过热现象。收缩率和取向

43、程度较大，比氨基塑料大。,2氨基塑料,（1）基本特性及用途 氨基树脂是由氨基化合物与醛基（主要是甲醛）经缩聚反应而制得的塑料，氨基树脂的主要品种有脲甲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂。以氨基树脂为基础添加填充剂、固化剂、润滑剂、着色剂等可制成各种氨基塑料。,脲甲醛塑料（UF）,脲甲醛塑料是脲甲醛树脂和漂白纸浆等制成的压塑粉，俗称电玉粉。纯净的脲甲醛树脂无色透明，无毒无味，但其着色性能特别优异，可染成各种鲜艳的色彩，外观光亮，部分透明，制件型同玉石；脲 -甲醛塑料表面硬度较高，耐电弧性能好，能耐弱碱、矿物油、霉菌，但耐水性差，在水中长期浸泡后电气绝缘性能下降；长期使用温度为80，价格比酚醛塑料低。脲甲醛

44、塑料大量用来制造电子绝缘零件，电气照明用设备的零件、电话机、收录机、钟表外壳、开关、插座、旋钮等；它还可作为木材的粘结剂，制造胶合板。,三聚氰胺甲醛塑料（MF）,由三聚氰胺甲醛树脂与石棉滑石粉等制成的压塑粉，又称密胺塑料。无毒无味，着色性能好，塑件外观可与瓷器媲美，硬度、耐热性均比脲甲醛塑料好，耐电弧性较好，耐酸、碱，其在 -20 100 的温度范围内性能变化小，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性强的物质，能像陶瓷一样方便地去除茶渍一类的污染物，且有重量轻、不易碎的特点。但价格较贵。它目前主要用于制作塑料餐具、航空茶杯和桌面装饰层压塑料板，也广泛用于制造电子绝缘零件。,（2）成型特点,常用压缩、压

45、注，少数也可注射成型。但压注成型，收缩率大，大型塑件不易用压注成型。含水分及挥发物多，成型前需预热干燥，成型时要注意排气。流动性好，硬化速度快，因此预热及成型时温度要适当，加料、合模及加工速度要快。性脆，嵌件周围易产生应力集中，故尺寸稳定性差。物料颗粒细，比体积大，压缩比大，料中充气多，用预压锭成型大型塑件易发生波纹和流痕，故一般不易采用。,3环氧树脂（EP）,（1）基本特性环氧树脂是含有环氧基的高分子化合物。未硬化之前，它是线型的热塑性树脂，在加入硬化剂（如胺类和酸酐等化合物）后，发生交联反应成不溶不熔的网状结构的高聚物，才有使用价值，成型过程中不产生气泡，塑件可低压成型。,（2）主要用途,

46、环氧树脂可用做金属和非金属材料的黏合剂；主要制件包括电气开关装置、仪表盘、印刷电路板、耐压容器等，还广泛用于无线电元件的密封、绝缘、浇铸、防腐涂层和油漆涂料。,（3）成型特点,流动性好，硬化速度快。环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，不易脱模，浇注前应加脱模剂。硬化时不析出任何副产物，成型时不需排气。,本章小结,本章主要介绍塑料组成、分类、塑料的各种使用性能和工艺性能，还介绍了常用塑料的基本特性、主要应用和成型特点。通过本章的学习，要求掌握常用塑料的特性、分类与工艺性能；熟悉塑料的组成与用途；了解高分子聚合物的结构、特点及结晶、降解、交联等概念。,习 题,1-1 什么是塑料？塑料的主要成分是什么？各

47、成分的作用是什么？1-2 热塑性塑料和热固性塑料的有什么区别？常用的热塑性塑料和热固性塑料有哪些？1-3 塑料主要有哪些使用性能？1-4什么是塑料的收缩性？影响塑件成型收缩的因素有那些? 1-5什么是塑料的流动性? 塑料的流动性用哪些指标衡量？影响流动性好坏的因素有哪些?1-6何为聚合物取向？取向对塑料的性能有何影响？在塑料加工过程中有哪些因素影响取向？1-7什么是结晶？结晶对塑料性能有何影响？在塑料加工过程中有哪些因素影响结晶？1-8 什么是热敏性、水敏性？成型加工热敏性、水敏性塑料，分别应采取什么措施?1-9 什么是熔体破裂？如何克服？,第2章 塑料成型工艺,本章重点讲述了注射、压缩、压注

48、与挤出塑料成型工艺的原理与特点，并详细介绍了它们的工艺过程与成型工艺参数的选择；还介绍了中空吹塑成型工艺的基本知识，通过本章的学习，要求掌握各种塑料成型方法的原理、工艺过程和特点，重点掌握注射成型工艺制定和工艺参数的选择。,2.1 注射成型工艺 2.2 压缩成型工艺2.3压注成型工艺2.4 挤出成型工艺2.5吹塑成型工艺习题,2.1 注射成型工艺,2.1.1 注射成型原理与特点1注射成型原理 加料塑化 合模注射保压冷却 开模取制品。,注塑成型原理示意图,图2-1 螺杆式注射机成型原理1-料斗；2-传动装置；3-注射油缸；4-螺杆；5-料筒加热器；6-喷嘴；7-模具,图2-2 柱塞式注射机成型原

49、理1-柱塞；2-料斗；3-分流梭；4-加热器；5-喷嘴；6-定模板；7-塑件；8-动模板,2注射成型特点,优点：(1)注射成型的生产率高。 (2)生产适应性强。 (3)塑件的尺寸精度容易保证。 (4)除了氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料 都可采用注射成型，一些流动性好的热 固性塑料也可用注射成型。缺点：(1)注射设备昂贵。 (2)模具结构复杂，制造周期长，成本高。 (3)浇注系统废料虽可回收再用，但需增加 破碎、造粒等辅助设备。,2.1.2 注射成型过程,1、成型前准备 (1)原料外观检验和工艺性测定 (2)物料的预热和干燥 (3)料筒的清洗 (4)嵌件的预热 (5)脱模剂的使用,2、注射过程

50、加料加热塑化 充模保压冷却定型 脱模,3、塑件的后处理 目的：改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。 （1）退火处理：将塑件放在加热介质或烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却，以减少或消除内应力。温度：使用温度以上1020。 （2）调湿处理 在热水中退火，达到吸湿平衡，使塑件颜色、性能、尺寸稳定。 温度：100121、时间：29h。,1、温度（1）料筒温度（2）喷嘴温度（3）模具温度2、压力（1）塑化压力（背压）（2）注射压力,.1.3 注射成型的工艺参数选择,3、时间： 注射时间 保压时间 冷却时间 开模取制品时间 合模时间等。,2. 2 压缩成型工艺,2. 2.1 压缩成型原理与特点1、压缩成型原