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1、2019/4/21,第二章 塑料及模塑成型工艺,心灵纯洁的人， 生活充满甜蜜和喜悦 列夫托尔斯泰,2019/4/21,复习上节问题：,2.塑料的组成是什么？各组成成分特性？,1.合成树脂与天然树脂的区别？,3.塑料按性能（分子结构特性）及用途分可分为？,.掌握热塑性塑料的成型特性；,注射成型的工艺性能指标.,2.2热塑性塑料的工艺性能,思考新问题,影响注塑成型工艺性能指标的因素艺.,2019/4/21,目的和要求：,1.掌握热固性塑料和热塑性塑料的成型特性；,2.掌握常用塑料的牌号，性能。,重点难点：,固化特性 结晶性,2019/4/21,一、热塑性塑料的工艺性能,1.收缩性,（1）概念：塑件
2、从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。,（2）成型收缩的形式：,1） 塑件的线尺寸收缩,2）收缩方向性,3） 后收缩,4） 后处理收缩,2019/4/21,（3）影响收缩的基本因素：,1）塑料品种 2）塑件特性 （或说塑件的结构） 3）模具的结构（如：分型面的位置，进料口的形式、尺寸和分布 4）成型工艺条件（时间、温度、压力）,一、热塑性塑料的工艺性能,1.收缩性,2019/4/21,一、热塑性塑料的工艺性能,式中：, 实际收缩率（%） 计算收缩率（%） a 塑件在成型温度时的单向尺寸（mm） b 塑件在室温下的单向尺寸（mm） c 塑模
3、在室温下的单向尺寸（mm）,(2-4),（4）收缩率的计算： 塑件的成型收缩值可用以下公式24来表示。,2019/4/21,一、热塑性塑料的工艺性能,2.流动性,塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。,流动性好、流动性中等、流动性差,分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。,常用塑料根据它的流动性可分为三类：,2019/4/21,凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。,一、热塑性塑料的工艺性能,2.流动性,影响流动性的主要因素：,模具结构,压力,温度,料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。,注塑压力
4、增大则熔融料受剪切作用大，融体粘度降低，流动性也增大。,2019/4/21,1）结晶聚合物： 聚合物在从高温熔体向低温固态转 变的过程中，若其分子链构型（结构 形态）能够得到规整排列，则该聚合 物为结晶聚合物,即:结晶型聚合物由 “晶区”(分子作有规则紧密排列的区 域)和“非晶区”(分子处于无序状态 的区域)所组成，如图:（如：PE、 PTFE、POM等）。 熔融状态的塑料冷凝时能否结 晶的性质称为结晶性。,3.结晶性,图2-2 结晶型聚合物结构示意图 1-晶区 2-非晶区,Tm 结晶型塑料熔融温度,2019/4/21,3. 结晶性,2)结晶度： 结晶型聚合物的结晶区在聚合物中所占的重量百分数
5、。（大多数聚合物的结晶度约为10%60%，但有些也可能达到很高的数值，如PP的结晶度达到70%95%，HDPE和PTFE的也能超过90%）。,2019/4/21,结晶型塑料有：PE、PP、PTFE、POM、PA、CPT等，结晶型塑料是不透明的或半透明的。 非结晶型塑料有：PS、PMMA、PC、ABS、PSU等，一般来说，非结晶型塑料是透明的. 特例： 聚4-甲基戊烯-1为结晶型塑料高度透明性； ABS为非结晶型塑料却不透明。,3.结晶性,没有完全结晶的塑料，习惯上： 结晶度高的材料 结晶型塑料； 结晶度低的材料 非结晶型塑料 或无定形塑料。,2019/4/21,结晶条件成型工艺（充分条件）,成
6、型工艺,成型温度、冷却 速度,熔体冷却速度,塑件壁厚 料筒温度 模具温度,塑件结晶度,结晶型塑料的性能与成型时的冷却速度有很大关系。 调节冷却速度控制塑件性能。,2019/4/21,结晶度 密度 透明性 柔软性 耐折性 伸长率 冲击强度,结晶度与材料性能,结晶度 密度 透明性 柔软性 耐折性 伸长率 冲击强度,3) 结晶度与材料性能,2019/4/21,4.吸湿性,一、热塑性塑料的工艺性能,吸湿性,据此，塑料大致可分为以下两种：,不吸水也不易粘附水分,吸湿、粘附水分,聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜,聚乙烯、聚丙烯, 塑料对水分的亲疏程度,2019/4/21, 有的塑料（如聚碳酸酯）即使
7、含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。, 对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。,5.热敏性及水敏性,热敏性,一、热塑性塑料的工艺性能,水敏性,5.热敏性、水敏性、降解,2019/4/21,防治 严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料。 使用前对聚合物进行严格的干燥。 确定合理的加工工艺和加工条件。 使用添加剂。 注：聚合物降解通常是有害的。,指聚合物在某些特定条件下发生的大分子链断裂及相对分子质量降低的现象或大分子结构改变等化学变化的现象叫降解或裂解。 （由于聚合物大分子受热和应
8、力的作用，或由于在高温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用）,降解概念：,5.热敏性、水敏性、降解,（1）降解,2019/4/21, 是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。, 是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。,应力开裂,一、热塑性塑料的工艺性能,6.应力开裂及熔体破裂,熔体破裂,2019/4/21,一、热塑性塑料的工艺性能, 指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。,7.相容性(共混性
9、),相容性,2019/4/21,8、分子定向(取向),a中心层定向 最小 ； b内层定向较大； c外层定向最大； d表层未定向。,（8）取向（分子定向）的概念 聚合物大多分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下形成的有序排列叫做取向结构。 （简单说：在应力作用下，聚合物分子链或纤维填料顺着应力方向作平行排列的现象，即高分子物料中的分子排列从多向性改变成单向性。）,2019/4/21,聚合物熔体从浇口流入模腔时，料流呈辐射状，所以形成平面取向结构。熔体与型腔表壁接触后，开始实现充模过程. 先与型腔表壁接触熔体迅速冷却，形成一个来不及取向的薄壳; 以后的熔体将在薄壳内流动。由于薄壳对熔体的摩
10、擦作用，其附近的熔体流动阻力很大，熔体内会产生很大的切应力，大分子能在此处高度取向。 中部熔体所受摩擦最小，切应力也不太大，大分子取向程度中等。,定向原因：,d未取向区 c高度取向区 b中等取向区 a轻度取向区,2019/4/21,温度梯度物层之间的剪切取向被冻结内应力,内应力严重,翘曲变形（软制品）,应力开裂（硬制品）,冻结分子取向,定向: 在成型加工中聚合物在某方向的压力作用下，由于剪应力造成的速度梯度的诱导，聚合物分子在很大程度上会顺着流动的方向整齐地作平行的排列，这就是分子取向的一种情况。,d未取向区 c高度取向区 b中等取向区 a轻度取向区,2019/4/21,（2）分类 按应力性质
11、不同分为： 拉伸取向由拉应力引起，取向方向与拉伸方向一致; 流动取向在切应力作用下沿着熔体流动方向形成的. 按流动性质不同，取向结构可分为： 单轴取向结构单元均沿着一个流动方向有序排列(取向); 多轴取向结构单元可沿两个或两个以上流动方向有序排列; 按结晶与非结晶聚合物分为： 结晶取向 / 非结晶取向,（3）取向对塑件性能的影响 取向对塑件力学性能的影响 单轴取向:取向后在取向平行方向的抗拉强度增强,与取向轴垂直方向的抗拉强度则有所减弱； 双轴取向的薄片或薄膜在平面的任何方向上均有较高的抗拉强度、断裂伸长率和冲击韧度，抗撕裂能力也有所提高。 取向使塑件具有各向异性（在光、热、电等方面） 取向对
12、其它性能的影响:聚合物的玻璃化温度随取向程度的提高而上升；取向程度越大，回缩或热收缩越大。,2019/4/21,综上所述，聚合物的取向对塑件的性能影响很大。 在塑料成型生产中，利用聚合物的取向来提高塑件的性能。 例如:吹塑薄膜就是利用聚合物双轴取向原理来提高其性能的。 聚合物取向对塑件性能不是均有益处，对厚度较大的塑件时，需消除应力取向现象，使塑件不致发生翘曲变形或裂纹，从而保证塑件质量。,2019/4/21,热塑性树脂在未加填料时，大多数没有毒性及刺激性。 当树脂加热到Tf以上或在高温下长期受热时降解或分解，分解产物中：有毒性、刺激性和腐蚀性的物(主要是气体)。如： 聚甲醛刺激性气体甲醛；
13、氯乙烯及其衍生物或共聚物刺激性又有腐蚀性的气体氯化氢等。 必须严格掌握工艺规程，防止产生有害气体危害人体和腐蚀加工设备、模具等。,9、 毒性、刺激性、腐蚀性,加工性能还有:吸气性，发气性，粘模性，可塑性，均匀性和交联倾 。,2019/4/21,1.收缩性 2.流动性 3.结晶性 4.吸湿性 5.热敏性/水敏性 6.相溶性 7.应力开裂及熔体破裂 8.分子定向(取向) 9.毒性、刺激性、腐蚀性,总结：,2019/4/21,热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。,二、热固性塑料的工艺性能,1.收缩性,热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好
14、。,2.流动性,2019/4/21,每一品种的热固性塑料通常分三个不同等级的流动性：,二、热固性塑料的工艺性能,2.流动性,拉西格流动值为100-130mm：适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；,拉西格流动值为131-150mm：用于压制中等复杂程度的塑件；,拉西格流动值为151-180mm：可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。,2019/4/21,二、热固性塑料的工艺性能,2.流动性,影响流动性的因素：,塑料品种,模具结构,成型工艺,一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状, 水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。,模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流
15、动性。,采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。,2019/4/21,二、热固性塑料的工艺性能,2.流动性,流动性对成型的影响：,流动性过小 则填充不足，不易成型，成型压力增大。,流动性过大 溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；,2019/4/21,2.5塑料的工艺性能,二、热固性塑料的工艺性能,3.比容和压缩率,比容 ,压缩率 ,每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。,塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。,在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由
16、线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。,4.固化特性,2019/4/21,2.5塑料的工艺性能,二、热固性塑料的工艺性能,5.水分及挥发物含量,塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。,是成型过程中化学反应的副产物。,（流动、收缩、气泡、腐蚀、 气味等）,（预热干燥，开排气槽，加排气工步）,处理方法：,产生的影响：,来源：,2019/4/21,二、热固性塑料的工艺性能,6.热固性塑料受热时的物理状态,热固性塑料：,化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。,加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；,2019/4/21,1.热塑性塑料的工艺性能有哪些？ 2. 热固性塑料的工艺性能有哪些？ 3.,思考题：,
