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1、6.6.6.6.热固性塑料的注射成型热固性塑料的注射成型16.6.1.概述概述n热热固固性性塑塑料料在在热热固固性性树树脂脂中中加加入入增增强强材材料料、填料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。填料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。n热固性树脂热固性树脂-在受热或在固化剂的作用下，在受热或在固化剂的作用下，能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂. .n热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点，点，随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用也越来越广泛。用也越来越广泛。/ /2特点：
2、特点：q制品刚度大制品刚度大在承载下弹性和塑性变形极小；在承载下弹性和塑性变形极小；q耐耐热热性性能能好好热热固固性性塑塑料料制制品品对对热热相相当当稳稳定定，热变形温度热变形温度150150260260，含填料的更高；，含填料的更高；q制制品品尺尺寸寸稳稳定定性性好好一一般般热热固固性性塑塑料料制制品品都都含含有有填填料料等等多多种种组组分分，成成型型后后收收缩缩很很小小，可可以以得得到到尺寸精度高的制品；尺寸精度高的制品；/ /3q电电性性能能优优良良具具有有耐耐电电弧弧性性、耐耐电电压压、感应特性优异的性能；感应特性优异的性能；q耐耐腐腐蚀蚀性性好好不不受受有有机机溶溶剂剂和和弱弱酸酸、
3、弱弱碱等的腐蚀。碱等的腐蚀。4n2020世纪世纪6060年代前，年代前， 压制和挤出工艺加工压制和挤出工艺加工n2020世纪世纪6060年代后，年代后， 注射成型工艺。注射成型工艺。n其中日本已有其中日本已有8585的热固性塑料制品是用注射成的热固性塑料制品是用注射成型方法获得的，型方法获得的，n我国我国7070年代开始推广应用热固性塑料注射成型工年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺，目前只占所有热固性塑料制品的艺，目前只占所有热固性塑料制品的3 34 4，n可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发展空间。发展空间。 / /56.6.2.热固性塑
4、料注射成型原理热固性塑料注射成型原理n这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。n热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变化。的变化，而且还发生不可逆的化学变化。热固性塑料热固性塑料注射成型注射成型料筒料筒加热加热低粘度的低粘度的塑性体塑性体n线性、分子链上有线性、分子链上有反应基团和分子量不反应基团和分子量不高的物质。高的物质。反应反应模腔模腔排气排气固体固体注射注射6n为为使使注注射射过过程程顺顺利利进进行行，应应控控制制使使物物料料通通过过喷喷嘴嘴时时必须达到最好的流动性，必须达到最
5、好的流动性，n物物料料进进入入模模腔腔后后，反反应应基基团团与与加加入入的的固固化化剂剂发发生生交交联反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。联反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。n反反应应过过程程中中，会会逐逐渐渐释释放放出出低低分分子子物物( (如如氨氨、水水等等) )，必须及时排出，才能保证反应顺利进行。，必须及时排出，才能保证反应顺利进行。n当当交交联联反反应应进进行行到到使使模模内内物物料料的的物物理理力力学学性性能能达达到最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。到最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。/ /7要求：要求：n在在原原料料方方面面，不不同同塑塑料料顺顺利利变变成成注注射射制制品品
6、的的难难易易程程度度是是不不同同的的。例例如如，酚酚醛醛塑塑料料具具有有较较好好的的成成型型工艺性。工艺性。n在在设设备备方方面面，要要求求设设备备有有精精确确的的加加热热控控温温精精度度，较较高高的的注注射射压压力力和和较较高高的的锁锁模模力力吨吨位位。注注射射成成型型机的锁模系统还应伴随有排气动作等。机的锁模系统还应伴随有排气动作等。n在在工工艺艺条条件件方方面面，对对于于温温度度、压压力力与与时时间间的的控控制制均均要要因因料料筒筒、模模具具内内物物料料的的运运动动与与反反应应阶阶段段而而进进行选择。行选择。/ /86.6.2.1热固性塑料在料筒内的塑化热固性塑料在料筒内的塑化n料筒的温
7、度必须严格控制，要求温度的均一性尽料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可能高，可能高，n尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化后熔体质量的重要措施。化后熔体质量的重要措施。/ / 96.6.6.2.2.6.2.2.热固性塑料熔体在充模过程中的流动热固性塑料熔体在充模过程中的流动n由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的过喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体塑料隔热层，固体塑料隔热层，n由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的由于壁面附近有很大的速
8、度梯度，使靠近壁面的熔体以湍流形式流动，从而提高了热壁面向熔体熔体以湍流形式流动，从而提高了热壁面向熔体的传热效果。的传热效果。n应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。采采用高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于用高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最短的时间内完成充模过程。在最短的时间内完成充模过程。/ / 106.6.6.2.3.6.2.3.热固性塑料在模腔内的固化热固性塑料在模腔内的固化n熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反应完成的。反应完成的。 n树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高
9、的树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高的模温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。模温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。n固固化化定定型型时时间间与与模模具具温温度度的的高高低低、制制品品的的厚厚度度及及形状复杂程度有关。形状复杂程度有关。/ /11n热固性树脂的交联为放热反应，热固性树脂的交联为放热反应，这这部部分分热热量量使使模模腔腔内内的的物物料料升升温温膨膨胀胀，对对体体积收缩有补偿作用，积收缩有补偿作用，因此，充模结束后，不必保压补料。因此，充模结束后，不必保压补料。n在固化过程中有低分子物析出，在固化过程中有低分子物析出，应应将将反反应应副副产产物物及及时时排排出出模模腔腔，以
10、以保保证证缩缩聚聚交联反应的进行交联反应的进行 /126.6.6.36.3、注射原料的要求、注射原料的要求n在在低温料筒内低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动塑化产物能较长时间保持良好流动性，性，而在而在高温的模腔内高温的模腔内能快速反应固化。能快速反应固化。n在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型，在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型，例如：例如：注射用的酚醛压缩粉在注射用的酚醛压缩粉在80958095保持流保持流动状态的时间大于动状态的时间大于10min10min，在在75857585则则1h1h以上，熔体在料筒内停留以上，熔体在料筒内停留151520min20min，粘度无
11、大的变化。，粘度无大的变化。 / / 136.6.6.4.6.4.热固性塑料注射机的结构特征热固性塑料注射机的结构特征n注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同，注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同， 螺杆的长径比和压缩比较小，螺杆的长径比和压缩比较小，一般长径比一般长径比(L(LD)D)为为14161416为宜，为宜，压缩比压缩比A A为为0.80.81.21.2。n螺螺杆杆几几乎乎无无加加料料段段、压压缩缩段段和和计计量量段段之之分分，是是等等距等深的无压缩比螺杆，距等深的无压缩比螺杆，螺螺杆杆对对塑塑化化物物料料只只起起输输送送作作用用，不不起起压压缩缩作作用。用。/14n料筒料筒的加热
12、温度相对较低，温控精度要求高，的加热温度相对较低，温控精度要求高，n目前较多采用水或油加热循环系统，目前较多采用水或油加热循环系统，n因因此此料料筒筒设设计计成成夹夹套套型型，其其温温度度波波动动可可控控制制在在11。/ /15n注注射射机机的的锁锁模模结结构构应应满满足足能能及及时时放放气气排排除除缩缩聚聚交交联反应产生的低分子物的操作要求，联反应产生的低分子物的操作要求，n需需要要具具有有能能迅迅速速降降低低锁锁模模力力的的执执行行机机构构，一一般般采采用用增增压压油油缸缸来来实实现现对对快快速速开开模模和和合合模模动动作作的的控控制制。 / /16n模模具具结结构构必必须须设设置置加加热
13、热装装置置和和温温控控系系统统，以以利利于于物料在模内化学反应的顺利进行物料在模内化学反应的顺利进行n因因热热固固性性塑塑料料回回收收困困难难，近近年年来来在在模模具具结结构构上上开开始始采采用用热热流流道道模模具具、无无浇浇口口注注射射成成型型或或细细流流道道成成型等方法。型等方法。/ /176.6.6.56.5、注射工艺及成型条件、注射工艺及成型条件18热固性塑料的注热固性塑料的注射成型过程包括：射成型过程包括：n塑化过程的工艺条件塑化过程的工艺条件主要是料筒温度、螺杆转速主要是料筒温度、螺杆转速和螺杆背压；和螺杆背压；n注射充模过程的工艺条件注射充模过程的工艺条件主要是注射压力、充模主要
14、是注射压力、充模速度和保压时间；速度和保压时间；n固化过程的工艺条件固化过程的工艺条件主要是模具温度和固化时间。主要是模具温度和固化时间。 / /塑化过程、塑化过程、注射充模过程注射充模过程固化过程固化过程19聚邻苯二甲聚邻苯二甲酸二烯丙酯酸二烯丙酯20料筒温度料筒温度n料筒温度太低，料筒温度太低，塑料在螺杆与料筒壁之间将产生塑料在螺杆与料筒壁之间将产生较大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料较大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料因剧烈摩擦发热而固化，因剧烈摩擦发热而固化，而内部却因温度低，流而内部却因温度低，流动性差，使注射困难动性差，使注射困难 。n料筒温度过高，料筒温度过高，又会造
15、又会造成过早交联，失去流动性，成过早交联，失去流动性，同样使注射不能顺利进行。同样使注射不能顺利进行。/ / 21物料粘度物料粘度n粘度小的热固性塑料粘度小的热固性塑料摩擦力小，螺杆转速可高一摩擦力小，螺杆转速可高一些，些， n粘度大的注射料粘度大的注射料摩擦力大，混炼状态不好，螺杆摩擦力大，混炼状态不好，螺杆转速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑转速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑化。化。/ /22螺杆转速螺杆转速n螺杆转速低，螺杆转速低，塑化时间相应增长，料筒前端的物塑化时间相应增长，料筒前端的物料温度高，滞留时间长，反应程度完善；料温度高，滞留时间长，反应程度完善；n螺杆转速过
16、高时螺杆转速过高时，塑化时间相应缩短，物料所受塑化时间相应缩短，物料所受压力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，压力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，导致塑料过热，使成型条件变差。导致塑料过热，使成型条件变差。/ / 23模具温度模具温度n提高模具温度对缩短成型周期有利提高模具温度对缩短成型周期有利. .n但模温过高，硬化太快，低分子物不易排除，制但模温过高，硬化太快，低分子物不易排除，制品表面有焦斑，还会产生缺料、起泡、裂纹等缺品表面有焦斑，还会产生缺料、起泡、裂纹等缺陷。陷。 / /246.6.7 7 结构发泡注射成型结构发泡注射成型25n结构泡沫材料结构泡沫材料-表面有一层封闭的致
17、密皮层，表面有一层封闭的致密皮层，而在芯部呈微孔泡沫结构的制品。而在芯部呈微孔泡沫结构的制品。n成型方法分类：成型方法分类：6.7.1概述概述 266.6.7 7.2 .2 低压结构发泡注射成型低压结构发泡注射成型n在低压结构发泡注射中，进行在低压结构发泡注射中，进行“欠料注射欠料注射”，充料量只占模腔容积的充料量只占模腔容积的75758585，需要较小的锁模力。需要较小的锁模力。/ /与普通注射成型的区别在于与普通注射成型的区别在于模腔压力低，模腔压力低，w普通注塑普通注塑的模腔压力为的模腔压力为303060MPa60MPaw高压结构高压结构发泡注射为发泡注射为7 715MPa15MPa，w
18、低压结构低压结构发泡则只有发泡则只有2 27MPa7MPa。w比较：比较：27发泡原理：发泡原理：在温度的作用下，在温度的作用下，发泡剂分解并放出发泡剂分解并放出气体，渗入到塑料气体，渗入到塑料熔体中去，熔体中去，化学发泡剂化学发泡剂热塑性材料热塑性材料料筒料筒混合、塑化混合、塑化偶氮二甲酰偶氮二甲酰胺（胺（ACAC）在料筒的贮料在料筒的贮料室中保持着较室中保持着较大的内压。大的内压。注射注射充模充模气体立即膨胀，并把物料气体立即膨胀，并把物料迅速地推向模腔壁迅速地推向模腔壁28成型过程由以下工序组成：成型过程由以下工序组成：n塑化计量塑化计量n注射充模注射充模n模腔内发泡模腔内发泡n定型冷却
19、定型冷却n脱模顶出脱模顶出 /29低压结构发泡常用的材料：低压结构发泡常用的材料：n发泡剂种类、性质发泡剂种类、性质n制品的原料及结构形状。制品的原料及结构形状。wPSPS、PEPE、PPPP、PPOPPO、PCPC、PAPA及及PUPU等，等，w采用的发泡剂多为化学发泡剂。采用的发泡剂多为化学发泡剂。w一般按加料量的一般按加料量的0 0. .3 30 0. .7 7加入加入 。/ /发泡剂用量发泡剂用量取决于取决于30低压结构发泡注射成型的优点：低压结构发泡注射成型的优点：n n 可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温度对冲击强度影响不大；度对冲击强度影响不
20、大；n可明显改进凹痕、溢边和翘曲；可明显改进凹痕、溢边和翘曲；n表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案；表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案；n节节省省资资金金，模模腔腔压压力力低低，锁锁模模力力小小，可可用用铝合金等制造模具，以降低模具造价。铝合金等制造模具，以降低模具造价。/ /316.6.7.3 7.3 高压结构发泡注射成型高压结构发泡注射成型n一次注塑量正好等于模腔容积；一次注塑量正好等于模腔容积；n增加二次锁模保压装置；增加二次锁模保压装置；n制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、发泡倍率高而密度小。发泡倍率高而密度小。特点：特点：w二次锁模保压的要求
21、，使普通注射机不适用二次锁模保压的要求，使普通注射机不适用w二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。w模具费用高；（对模具制造精度的要求更高）模具费用高；（对模具制造精度的要求更高）/ /32n模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的n如如果果局局部部分分型型，产产生生局局部部结结构构发发泡泡成成型型，得得到到可可变密度的制品，变密度的制品，n制品密度大小与动模板后移量成比例制品密度大小与动模板后移量成比例 n熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制了制品致密表层的厚度。了制
22、品致密表层的厚度。/ /336.6.7.4 7.4 双组分结构发泡注射成型双组分结构发泡注射成型 ( (夹心注射成型夹心注射成型) )n产生的背景：产生的背景：n对厚壁对厚壁( (大于大于5mm)5mm)刚性较高的注射件需求量增加。刚性较高的注射件需求量增加。n传传统统的的注注射射制制品品，因因收收缩缩率率大大，制制品品表表面面易易出出现现塌坑，影响外观与平整度，塌坑，影响外观与平整度，n采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。但模具结构复杂，费用昂贵。但模具结构复杂，费用昂贵。/ /34A AB B35n适合于双组分发泡制品的塑料有：适合于双组分发泡制品的
23、塑料有：nHDPEHDPE、LDPELDPE、PPPP、PSPS、ABSABS、PMMAPMMA、EVAEVA、ASAASA、SANSAN、PAPA及及PCPC等。等。n增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有：增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有：n玻玻璃璃纤纤维维、玻玻璃璃珠珠、瓷瓷珠珠、重重晶晶石石和和纤纤维维填填料料等。等。/ /36表层和芯层材料的选择原则：表层和芯层材料的选择原则：n两种材料必须具有一定的粘结力；两种材料必须具有一定的粘结力；n两种材料的收缩率尽量相同或非常相近；两种材料的收缩率尽量相同或非常相近；n两种材料的熔融强度、热稳定性和流动性两种材料的熔融强度、热稳定
24、性和流动性要相互接近。要相互接近。/ /37w外层为增强塑料，内层为非增强塑料，外层为增强塑料，内层为非增强塑料，w用于承受弯曲应力或负载作用在表面的制品，可用于承受弯曲应力或负载作用在表面的制品，可大大降低成本；大大降低成本；w内层为增强材料，外层为高光洁度材料，内层为增强材料，外层为高光洁度材料，w可达到制品外观美和强度高的统一；可达到制品外观美和强度高的统一；w例如：例如：38n内层为高强度材料，外层为耐磨材料，内层为高强度材料，外层为耐磨材料，n用用于于成成型型表表面面耐耐磨磨，具具有有低低的的摩摩擦擦因因数数、同同时时整整体又具有较高强度的制件。体又具有较高强度的制件。如轴套、齿轮等
25、零件；如轴套、齿轮等零件； n内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料，内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料，n可可使使制制品品内内层层具具有有导导电电、导导磁磁能能力力，外外层层具具有有绝绝缘作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。缘作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。这这些些制制件件大大量量用用于于仪仪表表电电气气、办办公公设设备备、计计算算机壳体等。机壳体等。/ /39406.6.8.8.共注射成型共注射成型41n共注射成型共注射成型-指用两个或两个以上注射单指用两个或两个以上注射单元的注射成型机，将不同的品种同时或先后元的注射成型机，将不同的品种同时或先后注入模具内的成型方法。注入模具内的
26、成型方法。4243n典型代表有：双色注射和双层注射，典型代表有：双色注射和双层注射，n双色注射成型方法双色注射成型方法: :用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机，用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机，n通过调整两熔料进入模具的先后次序，取得所要通过调整两熔料进入模具的先后次序，取得所要求混色情况的双色塑料制品求混色情况的双色塑料制品 / /4445n还还可可用用两两个个注注射射装装置置、一一个个公公用用合合模模装装置置和和两两副副模具制得明显分色的混合塑料制品。模具制得明显分色的混合塑料制品。/双色注射双色注射.exe双模注射双模注射.exe46w该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。w调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。47n采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。n旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不同颜色的花纹的制品。同颜色的花纹的制品。48作业：作业：n15、简述热固性塑料注射成型原理及特点。简述热固性塑料注射成型原理及特点。n16、简述结构发泡注射成型原理，分类及各、简述结构发泡注射成型原理，分类及各类特点。类特点。49
