生产工艺技术塑胶材料的特性加工工艺设计要点

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1、生产工艺技术塑胶 材料的特性加工工艺 设计要点 生产工艺技术塑胶 材料的特性加工工艺 设计要点 第一章塑料及其成型性能 1-1 塑料的组成1-1 塑料的组成：塑料是以合成树脂为主要成分， 加入或不加入其它添加剂而形成的一种人工材料。 1、合成树脂：即高分子聚合物，作用是起粘接 作用， 使塑料具有流动性和可塑性 ； 决定塑料的基本 性能（热性能，物理及化学性能，力学性能） 。 2、添加剂：包括稳定剂，填充剂，增强剂，增塑 剂（用于 PVC） ，润滑剂，着色剂，固化剂（交联剂） ， 阻燃剂，发泡剂等。 （1）稳定剂分为热稳定剂（如聚氯乙烯） ，抗氧化剂 （酚类及胺类有机物） ，紫外线吸收剂（羟基类

2、衍生 物、苯甲酸酯类及炭黑） ；一般用量在 0.3%0.5% （2） 填充剂：加填充剂目的是降低成本或改进塑料性 能（碳酸钙、硫酸钙、硅酸盐、木粉、石棉） ，用量 在 40%以下。 （3）增强剂：增强剂是一种强度很高纤维组织材料， 加入的目的是增大拉伸强度和弯曲强度。品种有玻 璃纤维、棉、麻、纸筋、碳纤维、陶瓷纤维、硼纤 维等用量在 40%以下。 （4） 增塑剂：作用是提高可塑性和柔软性，常为 高沸点液态有机化合物或低熔点固态有机化合物。一 般一不用或尽量减少含量。只有软聚氯乙烯软聚氯乙烯 PVC 增塑 剂含量可达 100% （5） 润滑剂：作用是防止熔胶粘附在成形设备和 型腔上，改进熔胶流动

3、性及提高制品表光亮度。常用 的有硬脂酸及盐类。用量小于 1% （6） 着色剂：用来增加制品颜色（合成树脂本色 是白色半透明或无色透明） 。常用的有颜色钠猩红、黄 光硫靛红棕、颜料蓝、炭黑等有机颜料和铬黄、绛红 镉、氧化铬、铝粉末等矿物颜料。 （7） 固化剂（交联剂）：作用是使热固性塑料在 完成交联而固化，使其强度、耐热性、化学稳定性有 所提高. 1-2 塑料的分类1-2 塑料的分类 1、按制造方法分：分聚合树脂和缩聚树脂 聚合反应和缩聚反应：将从煤或石油中得到的相同或 不相同的低分子单体化合成高分子聚合物的反应。 聚合反应没有低分子物质析出，缩聚反应有水、氨、氯 化氢等低分子物质析出。 2按成

4、型性能分为： 1）热塑性塑料：可再利用，如聚丙烯 PP，PC，ABS，聚 苯乙烯 PS，聚乙烯 PE，聚氯乙烯 PVC，聚酰胺 PA（尼龙 Nylon）等。常采用注射、挤出、吹 塑成形。 2)热固性塑料：不可再利用，如酚醛 PF，脲醛（UF） ， 三聚甲氰胺甲醛（MF） ，不饱和聚脂等。常采用 压缩、压注成形。 3按用途分为： 1）通用塑料：产量大，用途广，价廉。如聚乙烯 PE， 聚丙烯 PP，聚氯乙烯 PVC，聚苯乙烯 PS，聚甲基丙酸 甲酯（有机玻璃 PMMA） ，酚醛 PF 塑料和氨基塑料等； 2)工程塑料：力学性能好，耐磨，耐腐蚀，尺寸稳定 性好。 如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 AB

5、S， 聚酰胺 PA （尼龙 Nylon） ，聚碳酸脂 PC，聚甲醛 POM，聚砜 PSF， 聚苯醚 PPO，PET，PBT 等。 1-3 塑料的性能1-3 塑料的性能 1密度小质量轻；密度与水相近，为钢密度的 1/6。 2、抗拉强度好，如工程塑料、碳纤维增强塑料抗拉强 度远超金属等； 3化学稳定性好；耐酸、碱、盐的腐蚀。 4电绝缘性能好；可制电线，电笔，螺丝刀等 5.部份塑料透光性能好，可制玻璃窗，灯罩，薄膜 6成型及着色性能好；可制不同形状及颜色塑制品 7防潮，防震，防辐射，防透气； 8.缺点是不耐热，热稳定性差，刚性差，不耐压，在 阳光、大气及压力下易老化。导热系 数低，不利散热。 1-4

6、 成型方法成型方法 1热塑性塑料的成型方法 ： 包括注射成型，挤出成型， 中空成型（吹塑成型） ，真空成型及压 缩空气成型等 2热固性塑料的成型方法：包括压注成型和压缩成型 等。 1-5 塑料的流变性1-5 塑料的流变性 1.牛顿流体与非牛顿流体：流体以切变方式流动时， 其切应力与剪切速率存在线性关系的为牛顿流体，否 则为非牛顿流体。 2熔胶的流动属非牛顿流体。 1-6 塑料成型工艺性能1-6 塑料成型工艺性能 一、流动性：一、流动性： 1在成型过程中，塑料熔体在一定的温度和压力下充 填型腔的能力称为塑料的流动性。 2 流动性的好坏， 直接影响注塑工艺参数 （成型温度， 压力和周期）的选择，以

7、及模具浇注系统的类型和尺 寸的确定。 3流动性太好则易产生披锋，流涎等现象，太差则不 易充满型腔，造成缺料。 4热塑性塑料流动性分三类：（1）流动性好的：PE、 PP、PS、PA，醋酸纤维等。 （2）流动性中等的：HIPS、ABS、AS(丙稀腈、苯乙 烯)，PMMA、POM、氯化聚醚等。 （3）流动性差的：PC、硬 PVC、PPO、PSF。 二、收缩性（Shrinkage）二、收缩性（Shrinkage） 1、两种计算方法： S 实=(a-b)/bS 计=(c-b)/bS 实=(a-b)/bS 计=(c-b)/b 其中：S 实实际收缩率（%） ；S 计计算收缩率（%） ；a 塑件在成型温度时单

8、向 尺寸（mm） ；b 塑件在常温下的单向尺寸（mm） ；c 模具 型腔在常温下的单向尺（mm） 。 2.造成收缩的原因： (1）热胀冷缩：出模温度高于常温。(2）因弹性回复 而收缩：出模后阻止收缩的力消失。(3） 结晶收缩（对 结晶性塑料）：伴随着结晶而引起的收缩。(4）定向 收缩（流动时分子拉长，冷却后恢复原态） 3.影响收缩率变化的因素： （1）塑料品种（2）塑件特征：一般来说，形状越复 杂、尺寸越小，壁厚越薄，多孔时收缩率越小。 （3）模具结构：如点浇口则收缩率小。 （4）成型工艺 参数。 三.结晶性：三.结晶性： 1塑料分子链（结构形态）在高温熔体向低温熔体转 变过程中如果能得到稳定

9、规整的排列，则为结晶性塑 料，否则为非结晶性塑料。2 结晶性塑料 ： PE、 PP、 POM、 PA、聚四氟乙烯、氯化聚醚等；非结晶性塑料：PS、 PVC、PMMA、PC、ABS、PSF 等。3一般来说，结晶性 塑料不透明或半透明；而非结晶性塑料是透明的。 （但 ABS 不透明，MBS 透明-透明 ABS 料） 。 四热敏性四热敏性： 1.塑料对热的敏感程度。具体表现在：在高温下 或因剪切作用大而摩擦生热时，发生变色和分解的倾 向。2.热敏性塑料包括：PVC，POM，PVDF（聚偏氯乙 烯） ，EVA（醋酸乙烯） ，PCTFE（聚三氟氯乙烯） 。3.热 敏性塑料分解时产生气体，对人、设备及模具

10、都有刺 激、腐蚀作用或有毒性。模具镶件材料必须防腐蚀， 如 S136H，PAK90 等。 五吸湿性五吸湿性：指塑料对水分子的亲疏程度。 1吸湿倾向大的塑料有：PA，PC，ABS，PPO， PSF 等。2。吸湿倾向小的塑料有：PE，PP 等。 六塑料成型过程中的化学反应：降解和交联六塑料成型过程中的化学反应：降解和交联 一降解：1。概念一降解：1。概念：塑料在高温、应力、氧气 和水分等外部条件作用下，发生化学反应，导致 聚合物分子链断裂，使弹性消失，强度降低，制 品表面粗糙，使用寿命减短。 2。避免发生降解的措施：2。避免发生降解的措施：（1） 控制塑料质 量；（2）烘料，严格控制水分含量；（3

11、）控制 注射工艺参数；（温度、时间、压力）(4)对热、 氧稳定性差的塑料加稳定剂；（5） 、良好的成形 设备及模具构。 二、交联：（硬化、熟化）1、概念：二、交联：（硬化、熟化）1、概念：聚合物由 线性结构转变为体型结构的化学反应过程， 称为 交联。交联后，聚合物的强度、耐热性、化学稳 定性和尺寸稳定性性能均比原来有所提高。 2、应用：2、应用：主要应在热固性聚合物的成形过程 中。对热塑性聚合物一般对流动性和成型不利 交联不足：欠熟（硬化不足）主因是时间短， 会产生强度、耐热性、化学稳定性和绝缘性差， 制品表面少光泽、裂纹、形状翘曲。交联时间过 长：过熟、硬化程度过大，会产生变脆。变色表 面产

12、生小泡。主因是成形温高，模温不均、制件 过大过厚 常用热固性塑料常用热固性塑料 常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛 树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧 树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。 酚醛树脂（PF）酚醛树脂（PF） 酚醛树脂是历史上最长的塑料品种之一， 俗称胶木或电木电木，外观呈黄褐色或黑色，是热 固性塑料的典型代表。酚醛树脂成型时常使用 各种填充材料，根据所用填充材料的不同，成 品性能也有所不同，酚醛树脂作为成型材料， 主要用在需要耐热性的领域，但也作为粘接剂 用于胶合板、砂轮和刹车片。 脲醛树脂（UF）脲醛树脂（UF） 脲醛树脂是可用作模压料、粘接剂等的无 色塑料，由尿素和甲醛制备

13、。脲醛树脂模压料 填加有纤维素。而且硬度、机械强度优良。另 一方面，有发脆、具有吸水性、尺寸稳定性不 良的缺点，甚至静置也往往产生裂纹。脲醛树 脂可制造餐具、瓶盖餐具、瓶盖等日用品和机械零部件， 还可做粘接剂。 三聚氰胺甲醛树脂（MF）三聚氰胺甲醛树脂（MF） 耐电弧性和电绝缘性良好，耐水、耐热性 较好，适于压缩成型.适于制作耐电弧的电工零 件和防爆电器绝缘件 适于制作耐电弧的电工零 件和防爆电器绝缘件 三聚氰胺甲醛树脂又称蜜胺甲醛树 脂这种塑料弥补了脲醛树脂不耐水的缺点，但 价格比脲醛树脂高。由于三聚氰胺甲醛树脂 与脲醛树脂一样无色透明，成型色彩鲜艳，又 由于具有耐热性、表面硬度大、机械特性

14、、电 学性能良好、耐水性、耐溶剂性和耐化学药剂 性优越，所以可用于餐具、各种日用品（包括 家具） 、工业用品的领域。 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯树脂是具有不同粘度的淡黄或 琥珀色的透明液体。 因为不饱和聚酯树脂强度 不高，故常加入玻璃纤维等增强材料使用，产 品俗称玻璃钢。 不饱和聚酯树脂固化前呈液 体状，而且不加压也可成型，甚至可在常温下 固化，因而可用各种加工方法加工成制品。 环氧树脂（EP）环氧树脂（EP） 环氧树脂是用固化剂固化的热固性塑料。 它的粘接性极好， 电学性质优良， 机械性质也 良好。 环氧树脂的主要用途是作金属防蚀涂料 和粘接剂， 常用于印刷线路板和电子元件的封

15、 铸。 有机硅树脂（SI）有机硅树脂（SI） 与前述的各树脂不同， 主要成分不是碳， 而是硅， 因此价格高。 但是有机硅树脂耐热 180 ，经特殊处理可耐 500，耐寒性良好，物 理性质不随温度变化，是一种耐化学药品性、 耐水性和耐候性优良的热固性塑料， 它的耐热 制品是生产电子工业元器件的材料。 聚氨酯（PU）聚氨酯（PU） 聚氨酯品种很多，可制成从轻质热塑性 弹性体至硬质泡沫塑料 轻质热塑性 弹性体至硬质泡沫塑料。 聚氨酯软质泡沫塑料 的密度为 0.0150.15 克/厘米 3，软质泡沫 塑料成型为块状， 便于切割作家具和包装材料。 硬质泡沫塑料可制成各种型式， 主要用途是在 温度低， 要

16、求绝缘性能好， 如低温运输车辆作 保冷层，还可用于建材，家具等。聚氨酯弹性 体是一种合成橡胶，具有优异的性能。 氟树脂氟树脂 氟树脂是分子结构中含氟原子塑料的总 称。代表性的氟树脂为聚四氟乙烯。它具有优 异的耐热性（260） 、耐冷性（260） 、摩 擦系数低、自润滑性 e 很好，且具有极好的耐 化学药品性， 能在王水（硝酸与盐酸混合物） 中煮沸，有塑料王之美称。但不能用通常的 加工方法加工， 价格高。 氟塑料主要用作防腐、 耐热、绝缘、耐磨、自润滑材料，还可用作医 用材料。 工程塑料工程塑料 聚醯胺(PA、尼龙 Nylon) 结 构 式 NH(CH2)mNHCO(CH2)n-2CO 性质 结晶性热可塑性塑料，有明显熔点，Nylon6Tm 为 220230 ，Nylon66 则为 260270，Nylon 本身具吸水基故有吸 水性，成形前须干燥，温度过高干燥则尼龙粒变色 优点 1、具高抗张强度 2、耐韧、耐冲击性特优 3、自润性、耐磨性佳、耐药品性优 4、低温特性佳 5、具自熄性 缺点 尼龙吸湿性高、长期尺寸精密度及物性受影响。 用途 电子电器：连接器、