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1、本文由moseslOOOl贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第1讲塑料概述内容提要：1.1塑料的组成及分类1.1.1塑料的主要成分1.1.2塑料的几种物料形式1.1.3 塑料的分类1.2塑料的性能1.2.1塑料的使用性能1.2.2塑料的工艺性能1.3常用塑料11.1 塑料的组成与分类塑料一般由树脂和添加剂组成，树脂在塑料中起决定性作用。添加剂对塑料也有非常重要的影响。有些塑料（如聚四氟乙烯）在树脂中不加任何添加剂，树脂就是塑料。但大多数塑料若不加添加剂，就没有实用价值。可以根据塑料的不同用途和不同的性能要求，适当地在树脂中加入一定量的添加剂
2、，来获取某种性能的塑料。11.1.1 塑料的主要成分1. 树脂树脂属于高分子化合物，称为高聚物，是塑料中主要的、必不可少的成分。它决定塑料的类型，影响塑料的基本性能。树脂可分为天然树脂和合成树脂两种。天然树脂有的是从树木和昆虫中分泌出来的。合成树脂是用人工合成的方法按天然树脂的分子结构制成的树脂，在生产中，一般采用合成树脂。31.1.1 塑料的主要成分2. 添加剂常见的添加剂主要有：填充剂，增塑剂，着色剂，润滑剂，稳定剂等。此外还有阻燃剂，抗静电剂等。41.1.1 塑料的主要成分填充剂：又称填料，可分为有机填充剂和无机填充剂。填充剂在塑料中的作用有：（1）减少树脂的含量，降低塑料成本，起增量的
3、作用；（2）改善塑料性能，扩大塑料的应用范围。填充剂的形状有粉状、纤维状和层（片）状。51.1.1 塑料的主要成分增塑剂：对于一些可塑性小、柔软性差的树脂，加入增塑剂可以使塑料的塑性、流动性和柔韧性得到改善，并可降低刚性和脆性。增塑剂一般为高沸点液态和低溶点固态的有机化合物，要求与树脂相溶性好、不易挥发、化学稳定性好、耐热、无色、无臭、无毒、价廉。常用的增塑剂有樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。61.1.1 塑料的主要成分着色剂：主要是使塑料具有不同的颜色，起装饰美观作用，有的着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着色剂包括颜料和染料。颜料又分为无机颜料和有机
4、颜料。无机颜料是不溶性的固态有色物质，它在塑料中分散成微粒而着色，其着色彩能力、透明性和鲜艳性较差，但耐光性、耐热性和化学稳定性较好。染料可溶于树脂中，有强烈的着色能力，且色泽鲜艳，但耐光性、耐热性和化学稳定性较差。有机颜料的特性介于染料与无机颜料之间。71.1.1 塑料的主要成分润滑剂：润滑剂的作用是防止塑料在成型过程中发生粘模，同时还能改善塑料的流动性并提高塑件表面光泽度。常用的热塑性塑料中一般都要加入润滑剂。常用润滑剂有硬脂酸、石腊和金属皂类（硬脂酸钙、硬脂酸锌）等。81.1.1 塑料的主要成分稳定剂：高分子化合物在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子链或化学结构发生分解变化的反应，
5、称为降解。为了防止或抑制降解，需在树脂中加入稳定剂。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。热稳定剂：抑制和防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。光稳定剂：阻止树脂因受到光作用而引起降解。抗氧化剂：防止树脂在加工、贮存和使用过程中发生氧化，导致树脂降解而失去使用价值。91.1.2 塑料的几种物料形式根据塑料成型需要，工业上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体四种。粉料的配制是将一定配比的树脂和添加剂粉碎，并在混合设备中按一定的工艺混合即可。粒料是将已混合好的粉料置于塑炼设备中，借助于加热和剪切应力作用使之熔融，驱出挥发物与杂质，进一步分散粉料中的不均匀成分，再通过粒化设备使之成为粒料。
6、在成型工艺一般采用粒料。溶液是将树脂溶于脂类、醚类和醇类溶剂中，再加入一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。分散体是树脂与非水液体形成的悬浮体，通称为溶胶塑料或“糊”塑料。101.1.3 塑料的分类1. 按树脂的分子结构及热性能分类热塑性塑料：此类塑料的分子呈线型或支链型结构。加热时软化并熔融，成为可流动的黏稠液体（熔体），成型为一定形状冷却后成为固体，并保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化并熔融，可再次成型，并可反复多次使用。在熔化、成型过程中只有物理变化而无化学变化。所以热塑性塑料的边角料（水口料）及废品可以回收并掺入原料中再次使用。例如：PE、PP、PS、PVC、PMMA、PA、PO
7、M、ABS、PC、PPO、PSU、PTFE等。111.1.3 塑料的分类热固性塑料：此类塑料的分子最终呈体型结构。它在受热之初，分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，可成型为一定形状，当继续加热时，线型分子间形成化学键结合（交联），分子间呈网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，形成体型结构，此时树脂既不熔融，也不溶解，形状固定后不再变化，又称固化。如果再加热，不再软化，也不再具有可塑性，在上述过程中既有物理变化，又有化学变化。此类塑料制品的边角料和废料不能再回收利用。例如：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等。121.1.3 塑料的分类2. 按塑料的性
8、能和用途分类通用塑料：此类塑料具有产量大、用途广、价格低的特点，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。工程塑料：指在工程上作为结构件的塑料。这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高，具有一定的金属特性，常代替金属制造一些零部件。常用的有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS等。增强塑料：在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料进一步改善塑料的力学、电气性能，形成复合材料，通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。热固性的增强塑13料俗称玻璃钢。1.2 塑料的性能塑料的性能包含使用性能和工艺性能。使用性能体现塑料的使用价值；工艺性能体现
9、塑料的成型特性。塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等，这些性能都可以进行衡量和测定。塑料的工艺性能主要有:热固性塑料的工艺性能和热塑性塑料的工艺性能。141.2.1 塑料的使用性能1物理性能密度：单位体积中塑料的质量。塑料的密度一般比金属的密度小，在0.832.20g/cm3之间。透湿性：塑料透过蒸气的性质，用透湿系数表示。在一定的湿度下，试样两侧在单位压力差情况下，单位时间内在单位面积上通过的蒸气量与试样厚度的乘积。透气性：塑料阻止空气穿过的性质，是衡量塑料制品密封能力的一个指标。吸水性：塑料吸收水分的性质。它可用吸水率表示。吸水率是指在一定温度下，将塑料放在水中
10、浸泡一定时间后质量（重量）增加的百分率。透明性：塑料透过可见光的性质，用透光率表示。透光率指透过塑料的光通量与其入射光通量的百分比。151.2.1 塑料的使用性能2. 化学性能耐化学性：指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。耐候性：指塑料暴露在日光、冷热、风雨等气候条件下、保持其性能的能力。耐老化性：指塑料暴露于自然环境或人工条件下，随着时间的推移，不产生化学结构变化，并保持其性能的能力。光稳定性：指塑料在日光或紫外线照射下，抵抗褪色、变黑或降解的能力。抗霉性：指塑料对霉菌的抵抗能力。161.2.1 塑料的使用性能3. 力学性能塑料的力学性能主要包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断裂伸
11、长率、冲击韧度、抗疲劳强度、耐蠕变性、硬度、摩擦系数及磨耗等。磨耗是塑料试样与特定的砂纸摩擦一定时间后损失的体积，其他指标与金属的力学性能指标有相似的意义。171.2.1 塑料的使用性能4. 热性能塑料的热性能包括线膨胀系数、导热系数、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、溶体指数、热稳定性、热分解温度等。玻璃化温度：塑料从黏流态或高弹态（橡胶态）向玻璃态（固态）转变（或反向转变）的温度。耐热性：塑料在外力作用下受热而不变形的性质，用热变形温度或马丁耐热温度衡量。熔体指数：热塑性塑料在一定的温度和压力下，其熔体在10min内通过标准毛细管的质量，以g/10min表示，是反映塑料在熔融状态下流动性的一
12、个量值。热稳定性：塑料在加工或使用中受热而不分解变质的性质。热分解温度：塑料在受热时发生分解的温度，是衡量塑料热稳定性的一个指标。塑料加热时应控制在此温度以下。181.2.1 塑料的使用性能5. 电性能塑料的电性能包括表面电阻率、体积电阻率、介电常数、介电强度、耐电弧性、介电损耗等，是衡量塑料在各种频率的电流作用下表现出来的性能。191.2.2 塑料的工艺性能1. 热固性塑料的工艺性能收缩性:热固性塑料在高温下成型后冷却至室温，其尺寸会发生收缩，使尺寸减小，一般在0.5%左右。收缩性的大小用收缩率表示，分为实际收缩率和计算收缩率两种，模具设计中一般使用计算收缩率，其公式如下S=（Lm-Ls）/
13、LsX100%式中s计算收缩率；Lm室温时模具的尺寸；Ls室温时塑件的尺寸。计算室温时模具的尺寸Lm=LsX(1+S)201.2.2 塑料的工艺性能影响收缩率的因素：1.塑料品种品种不同，收缩率不同；同种塑料，牌号不同，收缩率不同；同种牌号，批次不同，收缩率也可能不同。2.塑件结构壁厚大，收缩率大；有嵌件，收缩率小；形状复杂，收缩率小。3.模具结构模具的分型面及加压方向，浇注系统的形式、布局及尺寸4.成形工艺挤塑、注射成形工艺一般收缩率较大，方向性明显。预热情况、成形温度、成形压力、时间等。211.2.2 塑料的工艺性能流动性:塑料在一定温度与压力下，充满模具型腔的能力称为塑料的流动性。塑料的
14、流动性差，就不易充满型腔，因此需要较大的成形压力才能成形。塑料的流动性好，可以用较小的成形压力充满型腔。但流动性太好，会使塑料在成形时产生严重的溢边，填充不密实，塑件组织疏松，易粘模。衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。221.2.2 塑料的工艺性能影响流动性的因素：1.塑料品种加入填料，流动性降低；加入增塑剂，流动性增加。2. 模具结构模具成型表面光滑，型腔形状简单，采用不溢式压缩模等有利于改善流动性。3. 成型工艺采用压锭及预热和提高成型压力，在低于塑料硬化温度的条件下提高成型温度等都能提高塑料的流动性。231.2.2 塑料的工艺性能比容和压缩率：比容是单位质量塑料所占的体：
15、3/g。压缩率是成型前塑料原材料的积,单位是cm体积与成型后制品的体积之比，其值恒大于1。水分和挥发物的含量：一定的水分和挥发物在：热固性塑料的成型中起增塑作用。但含量过多,会造成塑料流动性增大,易产生溢料、成型周期长、收缩率大,产品易产生气泡、疏松、变形、翘曲、波纹等缺陷。固化特性：热固性塑料在成型过程中树脂发生：交联反应,分子结构由线型变为体型,塑料由既可熔化又可溶解变成既不可熔化又不可溶解的状态。这个过程又称之为固化(熟化)。241.2.2 塑料的工艺性能2.热塑性塑料的工艺性能收缩性:热塑性塑料收缩性基本上与热固性塑料的收缩性相同。影响塑件收缩的因素：1.塑料品种各种塑料都有其各自的收
16、缩率范围,同一种塑料由于相对分子质量、填料及配比等不同,则其收缩率及各向异性也不同。2.塑件结构塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等,对收缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁薄、带嵌件,收缩率就小。3.模具结构模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对收缩率及方向性影响也很大,如采用直接浇口,浇口截面大,收缩小,但方向性明显。4.成型工艺条件模具温度高、塑件冷却慢,则密度高、收缩大；注射压力高、脱模后弹性恢复大收缩小；保压时间长收缩小。251.2.2 塑料的工艺性能流动性:指塑料在一定的温度和压力下充满型腔的能力,常用熔融指数、螺旋线长度来表示。常用热塑性塑料的流动性：流动性高尼龙PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、醋酸纤维素CA。流动性中ABS、
