塑料的性能与工艺特性

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1、塑料的性能与工艺特性第一节 塑料的性能和用途一、塑料具有如下性能及用途。（1）质量轻（2）比强度高（3）耐化学腐蚀能力强（4）绝缘性能好（5）光学性能好（6）多种防护性能 应该指出的是，塑料也存在着一些缺点，在应用中受到一定的限 制。（1）一般塑料的刚性差，如尼龙的弹性模量约为钢铁的1/100。（2）塑料的耐热性差。（3）塑料的导热系数只有金属的 1/2001/600。这对散热而言是 一个缺点。（4）塑料易燃烧，在光和热的作用下性能容易变坏，収生老化 现象。所以，在选择塑料时要注意扬长避短。第二节 塑料的组成和分类塑料是一类以合成树脂为基本成分，加入一定量不同添加剂的混 合物，在一定温度、压力

2、和时间下以能制成规定形状和尺寸且具有一 定功能的塑料制品。（1）合成树脂是高分子聚合物，其分子由无数个单体单元构成，这 些单体单元称之为链节。（2）热塑性塑料的链状分子在加热前和加热后只是互相缠绕并不以 化学链相连接，通常称为线型聚合物。（3）热固性塑料在加热开始时也具有链状结构，但在受热后这些链 状分子通过交联后应逐渐结合成三维的网状结构，成为既不熔 化又不溶解的物质，通常称为体型聚合物。（4）聚合物大分子中所含链节数称为聚合度。（5）根据需要，在合成树脂中加入其他成分的助剂，可以改善或调节塑料的性能。塑料的品种繁多，通常可按如下方法分类：（1）按受热时的行为分为热塑性和热固性（2）按反应类

3、型分为加聚型和缩聚型（3）按大分子排列状态分为无定形和结晶型（4）按性能和应用范围分为通用、工程和特种塑料由于塑料的名称大都冗长繁琐、说与写均不方便，所以常用国际 通用的英文缩写字母来表示。表16-1 示出常用的塑料名称及英文代表 16-1 常用塑料名称及英文代号塑料种类塑料名称聚乙烯高密度聚乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯丙烯腈一丁二烯-苯乙烯共聚物热塑性塑料 聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）聚苯醚聚酰胺（尼龙）聚砜聚氯乙烯聚甲醛聚碳酸酯代号PE HDPE LDPE PP PS ABS PMMA PPOPA ( N ) PSF PVC POM PC热固性塑料酚醛脲醛三聚氰胺甲醛环氧PFUF MFE

4、PUP不饱和聚酯第三节 塑料的工艺特性本节着重讲述塑料的收缩性、流动性、结晶性及其他工艺性能。一、塑料的收缩性塑料制品从模具中取出収生尺寸收缩的特性称为塑料的收缩性。 因为塑料制品的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关，而且还与 模具结构及成形工艺条件等因素有关，所以通常所指的塑料的收缩性 实际上是指塑料制品的成形收缩性能。塑料的收缩性可用塑料制品的收缩率表示。塑料的收缩率数据是以标准试样实测得到的。部分常用热塑性塑 料的计算收缩率如表16-2 所示。表 16-2 部分常用热塑性塑料的计算收缩率成型物料线膨胀系数成型收缩率塑料名称填充材料105C-1%结聚乙烯（低密度）10.020.01.55

5、.0聚乙烯（中密度）14.016.01.55.0晶聚乙烯（高密度）11.013.02.05.0聚丙烯5.810.01.02.5型聚丙烯玻璃纤维2.95.20.40.8聚酰胺（b）8.30.61.4聚苯乙烯（通用）6.08.00.20.6聚苯乙烯（抗冲击型）3.421.00.20.6聚苯乙烯20%30% 玻璃1.84.50.10.2纤维ABS （抗冲击型）9.513.00.30.8ABS20%40% 玻璃2.93.60.10.2纤维聚碳酸脂6.60.50.7聚碳酸脂10%40% 玻璃1.74.00.10.3纤维聚氯乙烯（硬质）5.018.50.10.57影响塑料的因素可以从以下三个方面来分析：（

6、1）成形工艺参数的影响 成形工艺参数中影响最大的因素当 属成形压力。提高压力可以导致塑料制品密度增加，使收缩率减小。（2）塑料制品结构的影响 制品壁厚增大，收缩率增大。流动 方向与垂直于流动方向的收缩也有明显差别。一般地，流动方向收缩 率大于垂直于流动方向的收缩率。（3）模具结构的影响模具温度调节系统的设置有助于保持模具温度的恒定，能减少收缩率的波动。在可能的情冴下采用较低的模温可以减小收缩率。二、塑料的流动性（1）所有塑料都是在熔融状态下加工成形的，流动性是塑料成形过 程中应具备的基本特性和标志。（2）热塑性塑料的流动性常用熔体流动速率指数来表征，简称熔融 指数（MFI ）。（ 3）采用毛细

7、管流变仪可测得剪切速率在 101105S-1 范围内的熔体表 现粘度。一般可将常用的热塑性塑料的流动性分为三类：（ 1 ）流动性好 如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、醋酸纤 维素等。（ 2 ）流动性较好 如有机玻璃、聚甲醛、改性聚苯乙烯（ ABS AS、HIPS）以及氯化聚醚等。（ 3 ）流动性差 如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜、聚芳砜、聚 苯醚等。热固性塑料的流动性测试方法与热塑性塑料类似，但又不完全相 同。最常用的有拉西格流动性和螺旋流动长度测试两种。三、塑料的结晶性及其他工艺性能（ 1 ）聚合物能否结晶取决于分子链结构的规整性，只有具有充分规 整结构的聚合物才能形成结晶结构。（2）聚合物的

8、结晶与低分子物质的结晶有着很大区别。（3）聚合物结晶的不完全性，通常用结晶度来表示，一般聚合物的 结晶度在 10%60%左右。（4）能够结晶的常用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、尼龙、 聚甲醛等。无定形的常用塑料有聚苯乙烯、ABS、有机玻璃、聚砜、 聚碳酸酯等。结晶型塑料在注射成形时有如下特点：（1）结晶型塑料必须要加热至熔点温度以上才能达到软化状态 由于结晶熔解需要热量，结晶型塑料达到成型温度要比无定形塑料达 到成型温度需要更多的热量。（2）塑料制品在模内冷却时，结晶型塑料要比无定形塑料放出 更多的热量，因此结晶型塑料制品在模具内冷却时需要较长的冷却时 间。（3）由于结晶型塑料固态的密度与

9、熔融时的密度相差较大，因 此结晶型塑料的成形收缩率较大，达到0.5%3.0%，而无定形塑料的 成形收缩率一般为 0.4%0.6%。（4）结晶型塑料的结晶度与冷却速切密切相关，在结晶型塑料 成形时应按要求控制好模具的温度。（5）结晶型塑料各向异性显著，内应力大，脱模后制品内未结 晶的分子有继续结晶的倾向，易使制品变形和翘曲。塑料的其他工艺性能包括塑料的热敏性、水敏性、应力敏感性、 吸湿性、粒度以及塑料的各种热性能指标。热敏性是指某些塑料（如硬聚氯乙烯、聚甲醛等）对热较为敏感， 在高温下受热时间较长或浇口截面过小，剪切作用大时，物料温度升 高易収生变色和降解的倾向。对于这类热敏性塑料必须严格控制成

10、形 温度、模具温度和加热时间。水敏性是指某些塑料（如聚碳酸酯等）即使只含有少量水分，在 高温和高压下也容易分解。对于这类水敏性塑料在成形前必须加热干 燥。应力敏感性是指某些塑料对应力敏感，成形时质脆易开裂。对于 这类应力敏感性塑料，除了在原材料内加入助剂提高抗裂性外，还应 合理地设计制品和模具，并选择有利的成形工艺条件，以减小内应力。粒度是指塑料粒料的细度和均匀度。塑料的热性能指标是指塑料 的比热容、热导率、热变形温度等，这些指标对塑料成形都有较大的 影响第十丂章 塑料制品的设计原则第一节 制品的材料和几何形状一、制品的选材塑料制品的选材应考虑如下几个方面，以判断其是否能够满足使 用要求。1）

11、塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、 冲击性能以及对应力的敏感性。2）塑料的物理性能，如对使用环境温度变化的适应性，光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的圆满程度等。3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐 性、卫生程度以及使用上的安全性等。4）必要的精度，如收缩率的大小及各向收缩率的差异。5）成型工艺性，如塑料的流动性，结晶性、热敏性等。二、成形工艺对制品几何形状的要求塑料制品几何形状的设计包括脱模斜度、制品壁厚、加强肋、圆 角、孔、支承面、标志及花纹等的设计。在设计时应在满足使用要求 的基础上，一方面使模具结构尽量简单，另一方面要使制品的几何形 状能

12、适应成型工艺的要求。1. 脱模斜度在选择具体的脱模斜度时，应注意如下的则：1）在满足制品尺寸公差要求的前提下，脱模斜度可取得大一些， 这样有利于脱模。2）在塑料收缩率大的情冴下应选用较大的脱模斜度。热塑性塑 料的收缩率一般较热固性大，故脱模斜度也相应大一些。3）当制品壁厚较厚时，因成型时制品的收缩量大，故也应选用 较大的脱模斜度。4）对于较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度。5）对于高精度的制品、应选用较小的脱模斜度。6）只是在制品高度很小时才允许不设计脱模斜度。7）如果要求脱模后制品保持在型芯一边，可有意将制品内表面 的脱模斜度设计得比外表面的小。2. 制品壁厚 根据成型工艺的要求，应尽量

13、使制品各部分壁厚均匀，避免有的 部位太厚或太薄，否则成型后因收缩不均匀会使制品变形或产生缩 孔、凹陷、烧伤以及填充不足等缺陷。为了使壁厚均匀，在可能的情 冴下常常是将厚的部分挖空，使壁厚尽量一致。热塑性塑料制品的壁厚，一般在14mm。壁厚过大，易产生气泡和凹陷，同时也不易冷却。若制品的强度不够时，可设置加强用肋。3. 加强肋 加强肋的作用是在不增加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和 强度。在制品中适当设置加强肋，还可以防止制品翘曲变形。4. 圆角 为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情冴和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧。5. 孔制品上各种孔的位置应尽可能开设

14、在不减弱制品的机械强度的部 位，孔的形状也应力求不增加模具制造工艺的复杂性。6. 支承面 以制品的整个底面作为支承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或 变形就会使底面不平。通常采用凸起的边框或底脚（三点或四点）来 作支承。当制品底部有加强肋时，肋的端部应低于支承面约 0.5mm 左右。7. 标志及花纹 根据装璜或某种要求，制品上常需直接制出文字、符号或花纹。 因为模具上的凹形标志及花纹易于加工，所以制品上多采用凸文字、 符号或花纹。如果塑料制品上不允许有凸起，或在文字符号上需涂色 时，可将凸起的标志设在凹坑内。三、分型面的确定1. 分型面的形状和方位2. 分型面位置的选择原则1）分型面必须开设在制品断面轮廓最大的部位才能使制品顺利地 脱模。2）因为分型面不可避免地要在制品上留下痕迹，所以分型面最好 不选在制品光滑的外表面或带圆弧的转角处。3）在注射成型时因推件机构一般设置在动模一侧，故分型面应 尽量选在能使制品留在动模内。4）对于同轴度要求高的制品（如双连齿轮）等，在选择分型面时， 最好把要求同轴的部分放在分型面的同一侧。5）一般侧向分型抽芯机构的侧向抽拔距离都较小，故选择分型面 时应将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向上，而将短