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1、塑料与加工工艺 轻巧、艳丽、优雅,1,2020/10/14,本章主要内容,第一节 常用工程塑料及其性质 第二节 工程塑料的成型技术与工艺 第三节 表面处理与装饰技术,2,2020/10/14,第一节 常用工程塑料及其性质,3,2020/10/14,塑料概念 以天然树脂或合成树脂（也称合成高分子化合物，因外观似天然树脂如琥珀、松香、虫胶等而得名）为原料，在一定温度和压力条件下，可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色料或润化剂等。,塑料的特点 比重小，比强度大； 耐腐蚀，耐磨，绝缘
2、，减磨，消声，减震； 易成型，易复合等优良的综合性能。,易老化 耐热性差 刚性差 尺寸稳定性差,4,2020/10/14,塑料生产 （树脂或半制品生产） 塑料制品的生产 （塑料成型工业 or 加工工业）,塑料工业,5,2020/10/14,塑料制品的简单生产流程,塑料制品生产系统组成 成型、机械加工、修饰三个过程组成。,原料,树脂,塑料生产,塑料制品,塑料,塑料制品生产,6,2020/10/14,1 合成树脂（高聚物） 是由低分子化合物通过缩聚或加聚反应合成的高分子化合物,如酚醛树脂、聚乙烯等,是塑料的主要组成,也起粘接剂作用。合成树脂在塑料中的含量约占40%100%，对塑料的性能起决定性作用
3、。,塑料的组成,7,2020/10/14,2添加剂 为改善性能而加入的其他组分,主要有以下几种： (1)填料或增强材料 填料在塑料中主要起增强作用。有时也可改善或提高塑料的某些特殊性能,以扩大其应用范围。填料的用量可达20%50%, 是塑料改性最重要的组成。 例如： 加入石墨、石棉纤维或玻璃纤维等,可以改善塑料的机械性能； 加人石棉粉可提高塑料的耐热性； 加入云母粉可提高塑料的电绝缘性； 加入二硫化钼等可提高塑料的自润滑性； 加入铝粉可提高塑料对光的反射能力等。,塑料的组成,8,2020/10/14,2添加剂 (2)固化剂 它的作用在于通过交联使树脂具有体型网状结构,成为较坚硬和稳定的塑料制品
4、。 例如： 在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺； 在环氧树脂中加入乙二氨、顺丁烯二酸酐等。,塑料的组成,9,2020/10/14,2添加剂 (3) 增塑剂 用以提高树脂可塑性和柔性的添加剂。常用的为液态或低熔点的固体有机化合物。 例如：聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯,可变为橡胶一样的软塑料。,塑料的组成,10,2020/10/14,2添加剂 (4)稳定剂 为了防止受热、光等的作用使塑料过早老化,加入少量能起稳定化作用的物质。 例如： 能抗氧的物质有酚类和胺类等有机物; 炭黑则可作紫外线吸收剂。 其他一些添加剂,如润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂和发泡剂等。,塑料的组成,11,2020/10/14
5、,塑料的特性,塑料能自由成型并易加工。虽然塑料制品的性能,根据其种类、成型条件及使用环境等变化较大,但与其它材料相比较,塑料具有良好的综合特性。 1 多数塑料制品有透明性,并富有光泽,能着鲜艳色彩。,12,2020/10/14,2 质轻,耐振动与冲击,比强度高（按单位质量计算的强度） 塑料比金属轻,一般塑料比重在0.92.3之间(各种泡沫塑料的比重在0.010.5之间)； 强度较高，有些增强塑料的比强度接近甚至超过钢材。例如合金钢材，其单位质量的拉伸强度为160兆帕，而用玻璃纤维增强的塑料可达到170 400兆帕。 大多数塑料具有优良的减摩、耐磨和自润滑特性。如工程塑料制造的耐摩擦零件；在耐磨
6、塑料中加入某些固体润滑剂和填料时，可降低其摩擦系数或进一步提高其耐磨性能。 减震消音，具有柔韧性和弹性,塑料的特性,13,2020/10/14,3 塑料电绝缘性、热物理性能好。 几乎所有塑料都具有优异的电绝缘性能，如极小的介电损耗和优良的耐电弧特性，可与陶瓷媲美 导热率极小,只有金属的1/6001/200,泡沫塑料的导热率与静态空气相当,因此被广泛用作绝热保温材料或建筑节能、冷藏等绝热装置材料。,塑料的特性,14,2020/10/14,4 优良的化学稳定性能 一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力 特别的如，聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐王水等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称
7、为塑料王。,塑料的特性,15,2020/10/14,5 塑料成型容易、加工方便,能大批量生产 容易进行切削、焊接、表面处理等二次加工,精加工成本低,用塑料制品代替金属制品,可以节约大量金属材料。,塑料的特性,16,2020/10/14,塑料与金属及其它工业材料相比较有如下缺点： 1 塑料不耐高温,低温容易发脆 多数塑料虽不易燃烧,但在300以上发生变形,燃烧时放出有毒气体。由于耐热性较差,使塑料的用途受到限制,塑料的缺点,17,2020/10/14,2 塑料制品易变形 温度变化时尺寸稳定性较差,成型收缩较大,即使在常温负荷下也容易变形。 3 塑料有“老化”现象 塑料在长时间使用或贮藏过程中,质
8、量会逐渐下降。这是由于受周围环境如氧气、光、热、辐射、它是塑料制品性能的一个严重缺陷。,塑料的缺点,18,2020/10/14,塑料的分类,塑料的分类体系比较复杂，各种分类方法也有所交叉，按常规分类主要有以下三种： 一是按使用特性分类； 二是按理化特性分类； 三是按加工方法分类。,19,2020/10/14,通常分通用塑料、工程塑料和特种塑料三种。,1）通用塑料 一般是指原料来源丰富、产量大、应用面广、成型性好、价格便宜的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等,塑料的分类1、按使用特性分类,20,2020/10/14,2) 工程塑料 一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳
9、定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 分为以下两大类。 通用工程塑料：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等 特种工程塑料：交联型：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等 具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域,塑料的分类1、按使用特性分类,21,2020/10/14,3) 特种塑料 一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。 如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用 增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性
10、等特殊性能,塑料的分类1、按使用特性分类,22,2020/10/14,4) 增强塑料 在外形上可分为 粒状（如钙塑增强塑料） 纤维状（如玻璃纤维或玻璃布增强塑料） 片状（如云母增强塑料） 按材质可分为 布基增强塑料（如碎布增强或石棉增强塑料） 无机矿物填充塑料（如石英或云母填充塑料） 纤维增强塑料（如碳纤维增强塑料）,塑料的分类1、按使用特性分类,23,2020/10/14,5) 泡沫塑料 可分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。 硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达到一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状； 软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很容易变形，应力解除后能恢复原状，
11、残余变形较小； 半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质他软质泡沫塑料之间,塑料的分类1、按使用特性分类,24,2020/10/14,1) 热固性塑料 指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。又分两种： 甲醛交联型：包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲甲醛三聚氰胺甲醛） 其他交联型：包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等 2) 热塑料性塑料 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等 又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型,塑料的分类2、按按理化特性分类,25,2020/10/14,热固性塑料和热塑料性塑
12、料的温度依赖性,26,2020/10/14,根据不同成型方法，分膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等 膜压塑料 多为物性和加工性能与一般热固性塑料相类似的塑料； 层压塑料 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 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 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,塑料的分类3、按加工方法分类,27,2020/10/14,塑料的分类4、其他分类方法
13、,28,2020/10/14,常用塑料及其应用,热塑性塑料 五大品种：PE、PVC、PS、PP、ABS 氟塑料 高分子复合材料：玻璃钢、碳纤维增强塑料,29,2020/10/14,1聚乙烯（PE塑料）,由乙烯聚合而成，分子式：（CH2CH2）n 其原料充足，产量一直是世界塑料产量的首位，在我国具第二位，仅次于PVC塑料，属易加工塑料 分类： 第一类：PE-HD 对于密度为0.91-0.925g/cm3，为第一类型PE-HD； 对于密度为0.926-0.94g/cm3，为第二类型PE-HD； 对于密度为0.94-0.965g/cm3，为第三类型PE-HD。 第二类：PE-LD 特点：在所有塑料中
14、密度较低,30,2020/10/14,PE-HD是高结晶材料，高结晶度导致了它的高密度、抗张力强度、高扭曲温度，粘性以及化学稳定性 PE-HD比PE-LD抗渗透性强、但抗冲击强度较低PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制 PE-LD是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。 分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。,1聚乙烯（PE塑料）,31,2020/10/14,性能： 由于其在密度、结晶度、分子量方面的差异其性能差异是较大的。 一般，低密度聚乙烯的机械性能较高密度聚乙烯稍差，制品较高密度聚乙烯软。 无毒。 电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐低温性能和流动
15、性能优良。 柔顺性、热塑性、弹性、透气性好；透水性差。,1聚乙烯（PE塑料）,32,2020/10/14,性状：白色或浅白色腊状半透明固体。薄膜状聚乙烯几乎透明。 常用方面： 薄膜 线型低密度聚乙烯地膜覆盖用薄膜（应用最多）、农用大棚薄膜、包装用薄膜、果品保鲜用薄膜、防化膜、其他吹塑超薄薄膜等,1聚乙烯（PE塑料）,33,2020/10/14,常用方面： 管材 线性低密度聚乙烯软管用于电线、电缆绝缘护管、套；管可用于煤气管、自来水上下水管、农用暗管、60以下耐蚀性输液管道等。 塑料容器 高密度聚乙烯可制作中空容器如周转箱、瓦楞箱、桶、瓶、大型储槽等 机械零件 超高分子量聚乙烯具有良好的耐磨性，
16、用于各种机械零部件做不粘、耐磨、低噪音的润滑部件，如密封圈、轴承、低载的齿轮、人体关节等。用火焰法或静电法喷覆于金属表面，已提高耐磨性及耐腐蚀性，如家电外壳。,1聚乙烯（PE塑料）,34,2020/10/14,常用方面： 日用品 皂合（常用着色剂：荧光黄、透明红、荧光绿）塑料袋、药品瓶、油桶、餐具、玩具、花、日用杂品等。 其他 板材（即出版材、片材） 人造革 单丝 泡沫塑料及其制品,1聚乙烯（PE塑料）,35,2020/10/14,36,2020/10/14,37,2020/10/14,2聚丙烯（PP）,属易加工塑料。 分子式：,38,2020/10/14,特点： 由于分子链上挂有侧基CH3,不利于分子排列的规整度和柔性，使刚性增大。 相对密度在塑料里最小，仅为0.900.91/cm3。时塑料中最轻的塑料。 性状： 制品表面低透明度、低光泽度，透明好于聚乙烯，易着色。,2聚丙烯（PP）,39,2020/10/14,性能： 机械性能(强度、硬度、和弹性等)均高于聚乙烯。 拉伸强度为32
