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热成型常用塑料及性能

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热成型常用塑料及性能塑料按其受热行为,可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类用于热成型的材料多属于热塑性塑料 因其满足热成型工艺过程所需各方面要求,下面就热成型用塑料板(片)材和常用塑料的性能作一简单介绍第一节塑料板(片)材的工艺性能用于热成型加工的无论单层或多层复合塑料板(片)材,都必须具备下列工艺性能一、塑性记忆当用机械或气动的方法拉伸板(片)材时,它们既有紧缩反抗拉力的倾向,又有尽可能均匀拉伸的 倾向这些特性使得塑料板(片)材能在许多热成型方法所通常应用的模具上成型已经成型的制品,如果 重新加热到原来的成型温度.那么就产生“塑性记忆”,并使它回复到原来的形状(即变成平片)因此, 成型制件的外形误差往往可以用重新成型的办法加以改正二、热拉伸所有热塑性塑料板(片)材在加热时均可以拉伸,这一性能对于产品的形状和质量有很大影响某 些塑料可拉伸15%〜20%,而另一些塑料甚至可拉伸至500%-600%三、热强度某些塑料只要稍受压力,无论是气动还是机械压力就会在模具上形成清晰的轮廓反之,另一 些板(片)材却显示出较强的阻力,因此需要重型的设备和模具而热成型最常见的真空成型所提供的有限 压力差,可能在某些产品上还不足以显示出细微的花纹。

所以热成型用塑料板(片)材要具备满足设备、产 品质量要求所需的热强度的要求四、成型温度适合热成型用的塑料板(片)材,要求具备适宜的加工温度范围既在其受热软化温度,容易成型, 又与其熔融温度有一定距离,高弹态范围宽;不能出现在某一特定温度范围内可以很好的拉伸,不过温度 偏高或偏低成型时又容易撕裂等现象因此成型温度是热成型最重要的工艺参数之一一般热塑性无定型塑料加热至玻璃化温度 Tg 以上的高弹态,变形能力显著增大,在高弹态靠近黏 流温度附近,由于黏性大,可进行真空、压力成型、压延成型和弯曲成型表2-1常见塑料板(片)材热成型加工温度范围单位:C塑料固化温度热成型温度下限正常上限高密度聚乙烯82126146182ABS85126146182聚苯乙烯85126146182聚氯乙烯6693118149聚碳酸酯137168191204醋酸纤维素71126154182聚甲基丙烯酸甲酯85149177193第二节热成型常用塑料 用于热成型的塑料以氯乙烯类、烯烃类、丙烯酸酯类等居多,随着热成型制品品种的丰富和应用的广泛,工程塑料的数量也日益增多,现将常用的几种塑料特性分述如下一、聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)是我国发展较早、产量最大的塑料品种之一,也是世界上产量仅决于聚乙烯的塑料第二大品种。

聚氯乙烯原料易得、价格较为低廉、成型性能良好,在热塑性通用塑料中一直占有重要的地位,其化学结构式为 聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为主要成分的一类塑料聚氯乙烯树脂是以氯乙烯为单体经聚合而成的一 种高分子化合物,按照聚合方法的不同,可分为本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等品种,其中以悬浮聚合 法聚氯乙烯具有杂质含量较少、透明性较好、价格较低等优点,应用广泛聚氯乙烯是无定型大分子(结晶度5%左右,结晶度小且不完全)聚氯乙烯是无毒、无臭的白色粉末密度为1.40g/cm3,加入增塑剂和少量填料的聚氯乙烯塑料的密度为1.15〜2.00g/cm3聚氯乙烯大分子链上的氯原子稳定性较差,在未配入各种添加剂时,其熔融温度与分解温度十分 接近聚氯乙烯在65〜85°C开始软化,当加热至140°C时开始分解,170°C以上呈熔融状态,180°C时分解 加速,氯原子脱出并与其相邻碳原子上的氢原子相结合,生成氯化氢(HC1),氯化氢气体具有高度腐蚀性, 且会对聚氯乙烯产生催化分解的作用,因而非改性的聚氯乙烯是很难加工的因此要使聚氯乙烯在较高的 温度下稳定、具有良好的流动性而利于成型加工并适应使用性能上的需要,必须配入增塑剂、稳定剂、润 滑剂等多种助剂。

所以聚氯乙烯塑料的一大特征就是以聚氯乙烯树脂为主、多种组分为辅的复合物,聚氯 乙烯助剂是聚氯乙烯塑料必不可少的组成部分根据加入助剂计量的不同,聚氯乙烯可分为硬质、半硬质、 软质聚氯乙烯塑料三种聚氯乙烯的力学性能取决于聚合物的分子量、增塑剂及填料的含量未加增塑剂 的聚氯乙烯塑料是硬质塑料,加入增塑剂后即变软,其柔软程度随添加量的增加而增大通常以增塑剂含 量(质量份)来区分软硬塑料,增塑剂含量在0〜10份(以100份聚氯乙烯计)的称为硬质塑料;增塑剂含量 在10〜40份的为半硬质塑料;增塑剂含量在40份以上的称为软质塑料聚氯乙烯塑料具有物理机械性能优良,价格较为低廉,成型加工方便的综合优势,并具有良好的 介电性能、阻燃性和自熄性;优异的化学稳定性特别是硬质聚氯乙烯塑料良好而均衡的阻氧、防潮性能, 对食品、药物等商品的包装具有良好的保存效果聚氯乙烯的玻璃化温度Tg为80—85C,大多数聚氯乙烯塑料的长期使用温度是-15〜55°C,某些 特殊配方的塑料长期使用温度可以达到90C在聚氯乙烯中加入不同的增塑剂、稳定剂等助剂可制成各种 硬质、软质和透明制品.例如板(片)材、管件、单丝、薄膜、鞋、电线、电缆等,以及用于绝缘材料、化 工容器、通风管道、电器材料、日用材料等各种制品。

其中聚氯乙烯板、板(片)材同样具有优良的综合性 能,价格相对较为低廉的特点而且热成型性能突出,是各种塑料板(片)材中热成型性能最好的品种之一 由聚氯乙烯板(片)材可制得物美价廉的各种各样的热成型容器,例如杯、盘、碟、盒等聚氯乙烯可以进行挤出、注射、压延、热成型等成型加工,但鉴于聚氯乙烯性能及结构的特殊性, 在其成型加工过程中,需要添加各种添加剂以改善其成型性能及制品的使用性能对于硬质聚氯乙烯来 讲,不添加加工助剂实际上无法挤出成型,对于软质制品,缺少加工助剂也很难成型已工业化的添加剂 种类有很多,目前有几十种之多,具体品种更是成千上万聚氯乙烯塑料是应用助剂最多的一种塑料,常 用的助剂有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂等对于塑料助剂的使用,有如下一些要求① 所有的添加剂同树脂必须有良好的相容性,能长期、稳定地均匀分散在树脂中间,相容性不好, 添加剂容易在成型或使用过程中从塑料中分离出来,在树脂中的分散性较差,影响制品性能,也不能长久 保存② 各种添加剂在数值中的分散性要好,要易于分散均匀③ 各种添加剂的耐久性要好,不渗析、不迁移,不被萃取,能在树脂中长久起作用④ 添加剂作用效果要好,作用效果要高,以降低成本,减少树脂加入助剂后造成的副作用。

⑤ 所有添加剂要在树脂中呈化学惰性,即不与树脂发生化学作用,也不会同其他添加剂发生化学反应⑥ 所有添加剂要与树脂的加工条件相适应⑦ 添加剂加入树脂中,不会影响其他添加剂发挥应有的作用,反而会提高其他添加剂的作用⑧ 价格合理二、聚丙烯 聚丙烯(PP)是热塑性塑料中的后起之秀自1957年在意大利首次实现工业化生产以来,发展速度一直居于各种塑料之首由于聚丙烯来源丰富,价格便宜,性能优良,用途广泛,目前发展速度仍居热塑性塑料之首其化学结构式为 据外刊报道,聚丙烯是需求增长最快的通用聚烯烃,其增速快于线性低密度聚乙烯(LLDPE)2001〜2006年间,新增PP能力将达800万吨,每年需另增加360 万吨生产能力,才能保持全球需求年增长率 6.3%聚丙烯按照参加聚合的单体的组成,分为均聚级和共聚级两种均聚级由单一丙烯单体聚合而成, 因而有较高的机械强度和耐热性共聚级聚丙烯是在聚合时掺入少量乙烯单体共聚合而成具有较高的抗 冲击强度均聚级聚丙烯的化学结构中,由于有甲基存在,出现三种不同的分子结构,即等规聚丙烯、间规 聚丙烯和无规聚丙烯等规结构和间规结构的聚丙烯空间排列有序,属有规结构假定将聚丙烯的主链延长成平面锯齿 状。

等规聚丙烯分子中的甲基均处于平面的上侧或者下侧,而间规聚丙烯分子中的甲基则在平面的上、下 侧交替出现等规聚丙烯和间规聚丙烯因其分子结构的规整性较强,易于结晶,结晶度60%左右,有高刚 性和熔点(168〜170°C),有较好的物理机械性能等特点工业级聚丙烯均为等规聚丙烯无规分子中的甲 基随机排列无一定规律,不能结晶外观为无定型的,未硫化橡胶物质,强度很低,通常为聚丙烯产生过 程中的副产物,过去将它分离遗弃,现在被分离出来,作为填充母料的载体,用作聚丙烯编织袋与打包带 等塑料制品的辅助添加材料等规聚丙烯的主要特征如下1) 密度小聚丙烯无色、无臭、无味、无毒、可燃,外观为白色固体,是结晶型热塑性塑料密度 仅为0.90〜0.91g/cm3(比水轻,可浮于水面之上)由于密度小,单位质量的聚丙烯较其它塑料具有更大 的体积,因此在经济上与其他塑料的竞争较为有利2) 机械性能好聚丙烯的刚性、延伸性特别好,抗应力开裂性良好尤其是定向拉伸之后,聚丙烯 本身可以弯曲 1 万次不变白,柔韧性持久不变,耐疲劳弯曲性好,其强度可成倍提高因此可以拉伸把聚 丙烯容器做得很薄,以节约原料,降低成本聚丙烯刚性较大,制取相当刚性的制品,采用聚丙烯可以较 采用高密度聚乙烯壁厚降低 10%左右。

如果采用同样的壁厚,聚丙烯制件的刚性则明显的高于高密度聚乙 烯制品聚丙烯的缺点是低温冲击强度低,收缩率大,制品易于翘曲变形,厚壁制品易凹陷对于一些尺 寸精度较高的零件,难于达到要求3) 耐热性能较好聚丙烯在聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等常用贺料中,是耐热性比较突出的品种其熔点是164 一 170C其制品可在100〜120C下长期使用,在没有外力作用下,温度即使超过150C也 不变形所以聚丙烯可以经受100C以上的温度煮沸消毒,甚至在135C,100h的蒸汽中消毒而不被破坏 聚丙烯低温使用可达零下15C,它的脆化温度为零下35C,低于该温度的聚丙烯会发生脆裂4) 化学稳定性能好聚丙烯是一种非极性塑料,具有优良的化学稳定性,并且结晶度越高,化学稳 定性越好,在常温下不受无机酸、碱、盐及多种化学物质的腐蚀,也不易在化学制剂的作用下发生应力开 裂,因此聚丙烯容器可用于多种物质的包装5) 透明性、耐水防水性好聚丙烯具有良好的透明性、耐水性,不受水分的侵蚀,是一种比较理想 的防湿、防潮材料6) 加工成型和使用性聚丙烯在成型和使用中易受光、氧、热的作用而老化聚丙烯在大气中 12 天就老化变脆,室内放置4个月就会变质。

通常需添加紫外线吸收剂、抗氧剂、炭黑和氧化锌来提高聚丙 烯制品的耐候性聚丙烯熔融流动性较好,压力对熔融黏度的影响比温度显著,其成型加工适用性强,可 适用于挤出、注射、中空、吹塑、真空成型等多种成型方法用途相当广泛,可以制成各种工业部件、电 器用品、建筑材料和日用品,例如瓶子、包装薄膜、容器和医疗器皿;管子、阀门配件、脸盆、水槽、泵 的外壳、电视机壳;异型材、扁丝、纤维、绳索等三、聚乙烯聚乙烯(PE),其化学结构式I 是目前产量最大、应用最为广泛的塑料品种之 一,约占世界塑料总产量的 30%聚乙烯的工业化生产历史悠久,由于其性能优良,容易成型,原料来源 丰富,价格便宜,发展速度很快聚乙烯系由乙烯(CH2=CH2)单体聚合而成聚乙烯的合成方法可分为高压法、中压法、低压法三种 由于生产方法不同,聚乙烯的性能也不同通常用高压法生产的聚乙烯被称为低密度聚乙烯,缩写为LDPE; 用中压法和低压法生产的聚乙烯称为高密度聚乙烯,缩写为HDPE低密度聚乙烯是一种具有蜡感的白色树脂,其结构特点是非线性的其具有较低的结晶度和软化 点,有较好的柔软性、伸长率、电绝缘性、透明性,以及较高的抗冲击性但低密度聚乙烯机。

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