常用塑料的性能与应用剖析

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1、了解塑料的性 能与生产过程 塑料成型工艺与注射模具设计 学习情境 了解塑料的性能及其应用 学习情境二学习情境二 项目内容项目内容 塑料的性能与生产过程 了解常用塑料的性能与应用 学习目标学习目标 了解塑料的生产过程 了解塑料的改性 上一页下一页目录 学习情境二学习情境二 通过查阅手册，查明常用塑料 的性能参数及应用范围 能力目标能力目标 塑料的性能 主要知识点主要知识点 塑料的生产过程 塑料的改性 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 1. 塑料的概念及组成 u塑料是以树脂为主要成分， 其他材料为辅助成分所组成的 高分子聚合物，在加热、加压 等条件下具有可塑性，在常温 下

2、为柔韧的固体。 u树脂是塑料的主要成分，有 天然树脂和合成树脂之分。 u在合成树脂中加入某些添加 剂，如填充剂、增塑剂和着色 剂等，可以得到各种性能的塑 料品种。由于添加剂所占的比 例较小且是塑料的辅助成分， 因而塑料的性能主要取决于合 成树脂的性能。 u高分子聚合物是指由许许多 多结构相同的普通分子组成的 大分子。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 u高分子聚合物在受热时不像 一般低分子物质那样有明显的 熔点，从长链的一端加热到另 一端需要时间，即需要经历一 段软化的过程，因此塑料便具 有可塑性。 u高分子聚合物与低分子物质 的重要区别还在于高分子聚合 物没有精确、

3、固定的相对分子 质量。 u同一种高分子聚合物所含相 对分子质量的大小并不一样， 因此只能采用平均相对分子质 量来描述。 u例如：低密度聚乙烯的平均相对 分子质量为1.5万3.5万，高密度 聚乙烯的平均相对分子质量为8万 14万等。高分子聚合物常用来制 造合成树脂、合成橡胶和合成纤维 。这三大合成材料成为目前材料工 业的一个重要支柱。其中，合成树 脂的产量最大，应用也最广。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 2. 塑料的命名及分类 塑料的命名 u单体的名字前加上一个“聚”字 ，例如单体乙烯、丙烯、氯乙烯、 苯乙烯等，聚合物称聚乙烯、聚丙 烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。 u由

4、两种单体缩聚而得的聚合物， 取其单体简名，后加“树脂”。例 如单体苯酚和甲醛，聚合物称为酚 醛树脂；单体尿素和甲醛聚合物称 为脲醛树脂等。 u以聚合物的结构特征来命名，例 如大分子内含特征基团酰胺基、 塑料的命名 u酯基、氨酯基，聚合物名称为聚 酰胺、聚酯、聚氨酯等。 u塑料除了以学名来表示外，还常 用英文名称的缩写代号来表示，例 如聚酰胺英文名polyamide代号 是PA，聚乙烯（polyethylene） 的代号是PE等。也有用“俗称”表 示，例如聚酰胺（PA）俗称“尼 龙”，聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）俗称“有机玻璃”，酚 醛树脂（PF）俗称“电木”等。 u不同的厂家（公司）的树脂牌

5、号 也不同，同一种名称的树脂可以有 许多牌号（树脂产品型号）。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 塑料的分类 u按合成树脂的分子结构及其 特性分类 热塑性塑料 热塑性塑料的合成树脂都是线形或 带有支链形结构的聚合物，如图（a） 、（ b）所示。其特点是受热变软或熔 化，成为可流动的稳定粘稠液体，在此 状态具有可塑性，可塑制成一定形状的 塑件；冷却后保持既得的形状；再加热 ，又可变软并可制成另一形状。在该过 程中一般只有物理变化，其变化过程可 逆。 热塑性塑料是由可以多次反复加 热而仍具有可塑性的合成树脂制得的 塑料。 常见的热塑性塑料有： 非结晶型塑料，如聚氯乙烯（P

6、VC ）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯 （ PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物（ ABS）和聚砜 （PSU）等； 结晶型塑料，如聚乙烯（PE）、聚 丙烯（PP）、聚甲醛（POM）、聚酰 胺 （PA）、饱和聚酯（SP）和聚四 氟乙烯（PTFE）等。 热固性塑料 热固性塑料的合成树脂是带有体 形网状结构的聚合物，如图（c）所示 。 热固性塑料是由加热硬化的合成 树脂制得的塑料。在加热之初，分子 呈线形结构，具有可溶性和可塑性， 可塑制成一定形状的塑件；继续加热 时，温度达到一定程度后， 分子呈现网 状结构，树脂变 成不溶或不熔的 体型结构，使形 状固定下来不再 变化

7、；再加热时 ，也不再软化、 不再具有可塑性 。 其在加热变化过程中既有物理变 化，又有化学变化，因而这一变化过 程是不可逆的。简而言之，热固性塑 料是经加热硬化而得到塑料制品的合 成树脂制得的塑料。 常见的热固性塑料有酚醛塑料（ PF）、环氧塑料（EP）、不饱和聚酯 （UP）、氨基塑料、有机硅塑料、脲 醛塑料等。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 塑料的分类 u按塑料的应用范围分类 通用塑料 通用塑料是指产量最大、用途最 广、价格最低廉的一类塑料。目前， 公认的通用塑料为聚乙烯（PE）、聚 氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、 聚丙烯（PP）、酚醛塑料（PF）和 氨基

8、塑料六大类。其产量占塑料总产 量的80以上，构成了塑料工业的主 体。 工程塑料 工程塑料是指用于工程技术中的 结构材料的塑料。它具有较高的机械 强度、良好的耐磨性、耐腐蚀性、自 润滑性及尺寸稳定性等，即具有某些 金属性能，因而可以代替金属作某些 机械构件。 常用的工程塑料主要有聚酰胺（ PA）、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯 （PC）、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯（ ABS）、聚砜（PSU）、聚苯醚（ PPO）、聚四氟乙烯 （PTFE）以及 各种增强塑料。 特殊塑料 特殊塑料是指具有某些特殊性能 的塑料。这些特殊性能包括高的耐热 性、高的电绝缘性和高的耐腐蚀性等 。 常见特殊塑料包括氟塑料、聚酰 亚胺塑

9、料、有机硅树脂、环氧树脂以 及为某些专门用途而改性制得的塑料 如导磁塑料、导热塑料等。另外还有 用于特殊场合的医用塑料、光敏塑料 、珠光塑料、导磁塑料和等离子塑料 等。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 塑料的分类 u按塑料的树脂制造分类 加聚型塑料 加聚型塑料是指由通过加聚反应 制得的树脂组成的塑料。所谓加聚反 应是指在一定条件下，单体分子的活 性链发生相互作用，加聚成一条大分 子链的过程。 缩聚型塑料 缩聚型塑料是指由通过缩聚反应 制得的树脂组成的塑料。所谓缩聚反 应是靠单体中的可反应基团等来反应 的，反应过程是逐步缩合的，并伴随 某种小分子物质（氯化氢、氨、水和

10、 甲醇等）析出。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 塑料的分类 u按加工方法分类 膜压塑料 膜压塑料多为物性的加工性能与 一般固性塑料相类似的塑料。 层压塑料 层压塑料是指浸有树脂的纤维织物 ，经叠合、热压而结合成为整体的材料 。 注射、挤出、吹塑 注射、挤出和吹塑多为物性和加工 性能与一般热塑性塑料相类似的塑料。 浇铸塑料 浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的 情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状 制品的液态树脂混合料，如MC尼龙等。 反应注射塑料 反应注射塑料是用液态原材料，加 压注入膜腔内，使其反应固化成一定形 状制品的塑料，如聚氨酯等。 上一页下一页目录 塑料的性

11、能及其应用塑料的性能及其应用 1 .塑料的特性与用途 1 1）密度小）密度小 2 2）比强度和比刚度高）比强度和比刚度高 3 3）优异的化学稳定性）优异的化学稳定性 4 4）理想的绝缘性能）理想的绝缘性能 5 5）突出的耐磨性和自润滑性）突出的耐磨性和自润滑性 6 6）多种防护性能）多种防护性能 7 7）卓越的成型性能）卓越的成型性能 .塑料的组成树脂与助剂 u组成塑料的最基本成分是合成树脂，称 为基质材料。按实际需要，塑料材料中一 般还含有许多其他成分，称为助剂（添加 剂）。这些助剂用以改善材料的使用性能 或工艺性能。 u塑料材料所使用的助剂品种很多，包括 填充剂、增强剂、增塑剂、润滑剂、抗

12、氧 剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、着色 剂、抗静电剂、固化剂、发泡剂和其他某 些助剂。 u对助剂的基本要求是功能上有效，在塑 料加工使用条件下稳定，与树脂结合稳固 ，不渗析和喷霜，无毒无味，价格适宜。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 .塑料的成型工艺性能 流动性 u在成型过程中，塑料熔体在一定 的温度与压力作用下充填型腔的能 力称为塑料的流动性。其流动性的 好坏，在很大程度上直接影响着许 多成型工艺参数的选择，如成型温 度、压力、浇注系统类型和尺寸以 及生产周期等。 流动性 u从分子结构来看，产生流动的实 质是由于分子间产生相互滑移，而 熔体分子间的滑移又是通过分

13、子链 段运动来实现的。所以，熔体的流 动性主要取决于分子组成、相对分 子质量大小及其结构。 u当塑料的流动性差时，在注射成 型过程中，就不易充满型腔而缺料 。相反，若熔体流动性太好，则成 型时容易产生流涎而在分型面、活 动成型零件、推杆等处造成滋料飞 边和毛刺。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 流动性 u塑料流动性的好坏用统一的 测定与表征方法。对热塑性塑 料，常用熔融流动指数测定法 和螺旋线长度试验法。 u熔融指数测定是在如图2-2 所示的标准装置内进行。将被 测塑料装入其中，在一定的温 度和压力下，通过测定熔体在 10min内通过小孔的塑料质量 来表征其流动性，

14、也称熔融指 数。单位为g/10min，通常以 MI代表。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 u螺旋线试验法是在螺旋线模 具中进行的。其模具结构为： 从中央进料，由里往外按阿基 米德螺旋线方向将模腔线逐层 延伸（盘式蚊香式），每转一 周半径增大12.5mm, 槽断面 是半圆形，直径为4.9mm，螺 旋线槽总长为1925mm，如图 2-3所示。将塑料熔体注射入 螺旋形槽中央，制成蚊香形状 的试品，测定其螺旋线的总长 度即为被测塑料的流动距离， 并以此来表征其流动性。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 热塑性塑料的流 动性分为三类： 流动性好的：聚

15、乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋 酸纤维等。 流动性中等的：改性聚苯乙烯、ABS、AS、有 机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等。 流动性差的：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚 、聚砜、氟塑料等。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 u对热固性塑料通常是以拉西格流动值来 表征其流动性。其测定原理如图2-4所示 。测定方法是： u称取7.5g塑料粉，在 200C50C温 度下并以50MPa的压力下在内径为 28mm的模子内预压成圆锭（片）； u将拉西格模具加热至1500C50C， 并保温5min； u将圆锭放入拉西格模的加料室，并在 20s左右将压模增至30MPa，保压3min ； u压好后

16、，卸掉压板，顶出锥形组合模 ，取出试样，测其长度L即为其流动值， 数值越大则表明流动性越好。 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 每种热固性塑料 又可分为三个不同 的等级，其中： I级：L=100130，适用于压制无嵌件、形状 简单且壁厚一般的塑件 级：L=131150mm，适用于压制中等复杂 程度的塑件 级：L=151180mm，适用于压制结构复杂 、型腔很深、嵌件多的薄壁塑件或用于压注成 型 上一页下一页目录 塑料的性能及其应用塑料的性能及其应用 1 收缩性 u塑件从模具中取出冷却到室 温后1624h，塑件各部分尺 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 。因为这种收缩是在成型过程 中受到各种因素的影响而造成 的，所以又称为成型收缩。 上一页下一页