注射模具设计基础.ppt

程 2006年5月2223日,1,第二章 塑 料,问题：,1.什么是模具？什么是塑料模具？,2.影响塑件成型的三要素是什么？,3.简述注射成型原理？,程 2006年5月2223日,2,学习目的与要求：,1.理解塑料的概念、分类、成份；,2.理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别；,3.了解塑料的特性及用途。,1.重点：塑料的概念、成份、分类,重点难点：,2.难点：对概念的理解,程 2006年5月2223日,3,一、塑料的组成,塑料是一种可塑成型的材料。它是以高分子聚合物树脂（目前多用合成树脂）为主要成分，在加热、加压等条件下，可塑制成一定形状，并且在常温下保持形状不变的特殊材料。,塑料均以合成树脂为基本原料，并视需要加入适当的添加剂。其组成成分是树脂加添加剂。,程 2006年5月2223日,4,1、树脂,树脂是在受热时软化，在外力作用下有流动倾向的聚合物。它是塑料中起粘性作用的成分，也叫粘料，树脂主要决定塑料的类型（热塑性或热固性）和基本决定塑料的主要性能（物理性能、化学性能、力学性能及电性能）,是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀等。,是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,天然树脂,合成树脂,程 2006年5月2223日,5,2、添加剂,为了改变塑料的性能而加入的成分称为添加剂,（1）填充剂 填充剂又称填料，是塑料中的重要的但并非每种塑料必不可少的成分。填充剂与塑料中的其它成分机械混合，它们之间不起化学作用，但与树脂牢固胶黏在一起。 作用： 减少树脂用量，降低塑料成本； 改善塑料的加工性能和使用性能、塑料的硬度、刚度、 冲击强度、电绝缘性、而热性、成型收缩率等。,程 2006年5月2223日,6,1、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等树脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本；,举例：,2、用玻璃纤维（GFR）作为塑料的填充剂，能使塑料的 力学性能大幅度提高；,3、酚醛（PF）树脂中加入木粉后，可以获得机械强度 高的胶木；加入云母、石英和石棉可提高塑料的耐热性 和绝缘性。有的填充剂还可以使塑料具有树脂所没有的 性能，如导电性、导磁性、导热性等。,程 2006年5月2223日,7,分类：,粉状：木粉、石棉粉、滑石粉、石墨粉等；,纤维状：石棉、玻璃纤维等；,层状（片状）：纸、棉布、玻璃布等。,填充剂在塑料中的含量一般控制在40%以下。,程 2006年5月2223日,8,（2）增塑剂,它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。,作用：,提高塑性、流动性和柔软性；,降低刚性和脆性；,改善塑料的工艺性能和使用性能。,举例：,聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯，可变为像橡 胶一样的软塑料。,程 2006年5月2223日,9,醋酸纤维（CA）、聚氯乙烯（PVC）等的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度，改善其成型加工性能，改进塑件的柔韧性、弹性以及其它各种必要的性能。,目前工业上只有聚乙烯（PE）、醋酸纤维（CA）、硝酸纤维（CN）等少数几种塑料添加增塑剂，其中聚氯乙烯的增塑剂含量达80%以上。,程 2006年5月2223日,10, 稳定剂,凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。,可分为以下三种：,它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。有机锡化合物等,它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。有炭黑等,延缓或抑制塑料氧化速度。有酚类化合物等。,热稳定剂：,光稳定剂 ：,抗氧化剂 ：,稳定剂的用量一般为塑料的0.3%0.5%。,程 2006年5月2223日,11, 润滑剂,为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。,常用的润滑剂有石蜡、硬脂酸及其盐类等,使用润滑剂的塑料有聚苯乙烯（PE）、尼龙（PA）、ABS、硬聚氯乙烯（UPVC）等。,添加润滑剂的量一般小于1.5%。,程 2006年5月2223日,12, 着色剂,起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。,为使塑件获得各种所需色彩，常常在塑料组分中加入着色剂。着色剂品种很多，但大体分为有机颜料、无机颜料和染料三大类。有些着色剂兼有其他作用，如本色聚甲醛塑料用碳黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化；聚氯乙烯用二盐基性亚磷酸铅等颜料着色后，可避免紫外线的射入，对树脂起着屏蔽作用，因此，它们还可以提高塑料的稳定性。 用量小于2%。,程 2006年5月2223日,13,在热固性塑料成型时，有时要加入一种可以 使合成树脂完成交联反应而固化的物质。,优点：改善塑件的机械力学性能。,6、增强剂,缺点：使流动性下降恶化成型加工性、降低模具的寿命。 （玻璃纤维、石棉纤维、亚麻、棉花、碳纤维）,7、固化剂,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等,并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和 需求有选择性的加入某些添加剂。,程 2006年5月2223日,14,二、塑料的分类,1、按合成树脂的分子结构及其成型特性分类,热固性塑料 在受热或其它条件下能固化成不熔不溶 性物质的塑料 ，其分子结构最终为体型结构。 （变化过程不可逆）,热塑性塑料 指在特定温度范围内能反复加热软化和 冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。 (变化过程可逆),程 2006年5月2223日,15,程 2006年5月2223日,16,（3）特种塑料 一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。（ 氟氧料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂、环氧树脂）,（2）工程塑料 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。尼龙（PA）、聚砜（PSU）、聚甲醛（POM）、聚碳酸脂（PC）、ABS、聚苯醚（PPO0、聚四氟乙稀（PTFE）。,（1）通用塑料 一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛塑（料PF）与氨基塑料等六大品种,2按塑料的用途分：,程 2006年5月2223日,17,三、塑料的特性及用途,特性：塑料的密度一般在0.92.3g/cm3范围内，约为铝的1/2，铜的1/6。泡沫塑料的密度更小，其密度一般小于0.01g/ cm3。,1、密度小、质量轻,用途：车辆、船舶、飞机、宇宙航天器、日用品和家用 电器。,传统的材料如金属、陶瓷、木材等逐步被塑料所代替。,程 2006年5月2223日,18,特性：塑料的强度和钢度虽然不如金属好，但塑料的密度小，所以其比强度和比钢度相当高。如玻璃纤维增强塑料碳纤维增强塑料的比强度和比钢度都比钢材好。,2、比强度和比钢度高,用途：人造卫星、火箭、导弹上的结构零件。,程 2006年5月2223日,19,特性：绝大多数的塑料都有良好的耐酸、碱、盐、水和气体的性能，在一般的条件下，它们不与这些物质发生化学反应。,3、化学稳定性能好,用途：管道、容器、化工设备的零部件。,程 2006年5月2223日,20,特性：塑料的摩擦系数小、耐磨性好、有很好的自润滑性，加上比强度高，传动噪声小，它可以在液体介质、半干甚至干摩擦条件下有效地工作。,4、耐磨和自润滑性好,用途：轴承、齿轮、凸轮和滑轮等机器零件。,程 2006年5月2223日,21,塑料在一定条件下具有良好的塑性，这就为它的成型加工创造了有利的条件，它可以采用多种成型方法高效率地制造产品。 塑料的着色比较容易，而且着色范围广，可染成各种颜色。 有些塑料的光学性能很好，具有良好的光泽，不加填料可制成透明性很好的塑件，如常用的有机玻璃（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸脂（PC）等。,5、成型和着色性能好,程 2006年5月2223日,22,特性：一般的塑料都具有一定的粘结能力。有一种号称万能胶的环氧树脂，它不但可以粘结木材、橡胶、皮革、玻璃、陶瓷等非金属材料，而且还可以粘结钢、铜、铝等金属材料。,6、粘结能力强,用途：用环氧树脂粘结金属构件（如桥梁、屋架、机翼 等）可以代替金属结构的铆接和焊接。,程 2006年5月2223日,23,特性：塑料具有优越的电绝缘性能和耐电弧特性。,7、电绝缘性能好,用途：电机、电器和电子工业中做结构零件和绝缘材料。,特性：塑料零件的传动摩擦，噪音小，吸震性能好。,8、消声和吸震性能好,用途：高速运转的机械零件和汽车的保险杠、内装饰板 等结构零件,程 2006年5月2223日,24,用途：塑料经改性后，它的性能更广泛，应用领域更广。,9、多种防护性能,特性：除防腐和绝缘性能外，塑料还具有防水、防潮、 防透气、防震、防辐射等多种防护性能。,程 2006年5月2223日,25,塑料缺点及使用局限,插序：,耐热性较差，一般塑料的工作温度仅100C左右，否则会降解、老化,导热性较差，所以在要求导热性好的场合，不能用塑料件。,吸湿性大，容易发生水解老化。,易老化，所以对于使用寿命较长的场合，一般还是用金属件。,程 2006年5月2223日,26,常用塑料见课本15页,程 2006年5月2223日,27,塑料资料 1、常用塑料识别方法,程 2006年5月2223日,28,塑料资料 2、常用塑料的密度,程 2006年5月2223日,29,塑料资料 3、常用塑料的用途,1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),ABS广泛应用于家用电子电器、工业设备及日常生活用品等领域；计算机、电视机、录音机、电话、电风扇、净水加热器等壳体；工业机械中的齿轮、泵水轮、轴承、仪器仪表盘等，玩具、包装容器、家具、安全帽、农用喷雾器等,程 2006年5月2223日,30,2、聚丙烯(PP),适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件；水管、胶膜、胶布、电线蔽护材料、容器、汽车保险杆、仪表板、铰链 、洗发液瓶盖、一次性注射器管、水桶、鱼网、粗绳、滤布、一次性水杯、电器绝缘制品等,3、聚苯乙烯(PS),适用于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器等零件聚苯乙烯在工业上可制造仪器仪表零件、灯罩、透明模型、绝缘材料、接线盒、电池盒等；在日用品方面可用于制造包装材料、装饰材料、各种容器、玩具等,程 2006年5月2223日,31,4、聚碳酸酯(PC),适用于制作仪表小零件、绝缘透明和耐冲击零件;照相机本体、机具外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片、管材、接线板、绝缘套、防护罩、螺杆、CD片等,5、聚甲醛(POM),适用于制作减摩零件、传动零件、化工容器及仪器仪表外壳；齿轮、把手、玩具、螺杆、仪表外壳、输油管、飞轮等,程 2006年5月2223日,32,高密度聚乙烯适用于制作塑料管、塑料板以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等 低密度聚乙烯适用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电器工业的绝缘零件和包覆电缆等,6、聚乙烯(PE),硬聚氯乙烯适用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风机、插座、插头、开关、电缆等 软聚氯乙烯适用于制作薄板、薄膜、电线电缆包覆层、密封件、凉鞋、雨衣、玩具、人造革等,7、聚氯乙烯(PVC),程 2006年5月2223日,33,8、尼龙,尼龙6适用于制作轴承、凸轮、垫片、薄膜、高压密封圈等,尼龙66适用于制作齿轮、滑轮、薄膜、电缆护套、医疗器械等,尼龙1010适用于制作毛刷、筛网、电动机、医疗器械中代替金属、叶轮中代替铜等,尼龙610适用于制作汽车中的齿轮、衬垫、轴衬等精密 零件、储油容器、仪表壳、高强度零件等,程 2006年5月2223日,34,适用于制作耐热件、耐腐蚀、绝缘件、减摩耐磨传动件、紧固件、仪器仪表零件、计算机零件等,9、聚砜(PSU),适用于制作耐热件、绝缘件、减摩耐磨零件、传动零件、医疗器械电子设备、螺钉、慰斗、齿轮等,10、聚苯醚(PPO),主要用来制造日常生活和文教用品；耐磨零件,11、酚醛塑料(PF),程 2006年5月2223日,35,12、醋酸纤维素,主要用来制造胶片、文具用品、眼镜框、汽车方向盘、包装薄膜等,13、有机玻璃,主要用来制造航空玻璃、医疗器械、光学镜片、仪表外壳、灯具、饰品等,程 2006年5月2223日,36,四、塑料的热力学性能与加工工艺性,塑料的物理、力学性能与温度密切相关，温度变化时，塑料的受力行为发生变化，呈现出不同的物理状态，表现出分阶段的力学性能特点。塑料在受热时的物理状态和力学性能对塑料的成型加工有着非常重要的意义。,1、塑料的热力学性能,（1）热塑性塑料在受热时的物理状态,热塑性塑料在受热时常存在的物理状态为：玻璃态（结晶聚合物亦称结晶态）、高弹态和粘流态，如图所示为线型无定形聚合物和线型结晶型聚合物受恒定压力时变形程度与温度关系的曲线，也称热力学曲线。,程 2006年5月2223日,37,当塑料受热温度超过g时，由于聚合物的链段运动，塑料进入高弹态。处于这一状态的塑料类似橡胶状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。,玻璃态,从图中曲线1可以看到，线型无定形聚合物有明显的高弹态，而在曲线2可看到，线型结晶聚合物无明显的高弹态，这是因为完全结晶的聚合物无高弹态，或者说在高弹态温度下也不会有明显的弹性变形，但结晶型聚合物一般不可能完全结晶，都含有非结晶的部分，所以它们在高弹态温度阶段仍能产生一定程度的变形，只不过比较小而已。,程 2006年5月2223日,38,高弹态,当塑料受热温度超过g时，由于聚合物的链段运动，塑料进入高弹态。处于这一状态的塑料类似橡胶状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。,从图中曲线1可以看到，线型无定形聚合物有明显的高弹态，而在曲线2可看到，线型结晶聚合物无明显的高弹态，这是因为完全结晶的聚合物无高弹态，或者说在高弹态温度下也不会有明显的弹性变形，但结晶型聚合物一般不可能完全结晶，都含有非结晶的部分，所以它们在高弹态温度阶段仍能产生一定程度的变形，只不过比较小而已。,程 2006年5月2223日,39,粘流态,当塑料受热温度超过f时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明显的流动，塑料开始进入粘流态变成粘流液体，通常我们也称之为熔体。塑料在这种状态下的变形不具可逆性质，一经成型和冷却后，其形状永远保持下来。,f称为粘流化温度，是聚合物从高弹态转变为粘流态（或粘流态转变为高弹态）的临界温度。当塑料继续加热，温度至d时，聚合物开始分解变色，d称为热分解温度，是聚合物在高温下开始分解的临界温度。,程 2006年5月2223日,40,（2）热固性塑料在受热时的物理状态,热固性塑料在受热时，由于伴随着化学反应，它的物理状态变化与热塑性塑料明显不同。开始加热时，由于树脂是线型结构，和热塑性塑料相似，加热到一定温度时树脂分子链运动的结果使之很快由固态变成粘流态，这使它具有成型的性能。但这种流动状态存在的时间很短，很快由于化学反应的作用，分子结构变成网状，分子运动停止了，塑料硬化变成坚硬的固体。再加热分子运动仍不能恢复，化学反应继续进行，分子结构变成体型，塑料还是坚硬的固体。当温度升到一定值时，塑料开始分解。,程 2006年5月2223日,41,2、塑料的加工工艺性,塑料在受热时的物理状态决定了塑料的成型加工性能。,当温度高于f时，塑料由固体状的玻璃态转变为液体状的粘流态即熔体。从f开始分子热运动大大激化，材料的弹性模量降低到最低值，这时塑料熔体形变特点是，在不太大的外力作用下就能引起宏观流动，此时形变中主要是不可逆的粘性形变，冷却聚合物就能将形变永久保持下来。因此，这一温度范围常用来进行注射、挤出、吹塑和贴合等加工。,过高的温度将使塑料的粘度大大降低，不适当的增大流动性容易引起诸如注射成型中的溢料、挤出塑件的形状扭曲、收缩和纺丝过程中纤维的毛细断裂等现象。温度高到分解温度d附近还会引起聚合物分解，以致降低产品物理力学性能或引起外观不良等。,程 2006年5月2223日,42,表-热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能,程 2006年5月2223日,43,五、塑料的工艺性能,塑料的工艺性能是塑料在成型加工过程中表现出来的特有性质，其表现在许多方面，有些性能直接影响成型方法和塑件质量，同时也影响着模具的设计。,1、收缩性,塑件自模具中取出冷却到室温后，各部分尺寸都比原来在模具中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。,由于这种收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩造成的，而且还与各种成型因素有关，因此成型后塑件的收缩称为成型收缩。,程 2006年5月2223日,44,（1）影响塑料成型收缩的因素, 塑料品种 各种塑料都有其各自的收缩率范围，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。一般情况下，热塑性塑料比热固性塑料收缩性大，结晶性塑料大于非结晶性塑料；塑料中树脂含量越多，该塑料的收缩率越大。 制品结构 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，如塑件壁厚收缩率大，有嵌件则收缩率小。 模具结构 模具的分型面位置、浇注系统设计、型腔布局及温度控制系统等模具结构因素都会直接影响熔体在型腔内的流动状态、密度的分布以及保压补缩等工艺过程，从而对塑料的成型收缩产生。如注射成型时，采用直接浇口，浇口截面大时则收缩小。但方向性明显。,程 2006年5月2223日,45, 成型工艺 模具温度、注射压力、保压时间等成型条件对塑料制品收缩均有直接影响。模具温度高，熔体冷却慢，密度高，收缩大，尤其对结晶料，因其体积变化大故收缩大。模温分布是否均匀也直接影响到塑料制品各部分收缩量的大小几方向性。注射压力高，熔了粘度差小，剪切应力小，脱模后弹性回跳大，收缩减小。保压时间亦对收缩有影响，保压时间长则收缩小，但方向性明显。,程 2006年5月2223日,46,（2）导致塑料成型收缩的因素, 塑料的热胀冷收缩。 塑料制品脱模后的弹性恢复。 方向性收缩。成型时由于高分子聚合物沿料流方向取向，而导致塑料制品呈现各向异性。沿料流方向收缩大，与料流垂直方向的收缩小。,程 2006年5月2223日,47,（3）收缩率的计算,收缩率由于成型模具与塑料的线膨胀系数不同，可 分为实际收缩率和计算收缩率两种，其计算公式如下：,程 2006年5月2223日,48,常用塑料的收缩率 表1,程 2006年5月2223日,49,常用塑料的收缩率 表2,程 2006年5月2223日,50, 对于收缩率范围较大的塑料品种，应根据塑料制品的形状，特别是对壁厚来确定塑料的收缩率，壁厚大的取大值，反之取小值。,（4）塑料成型收缩的取值原则, 对于收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范 围取中间值，也就是平均收缩率。,程 2006年5月2223日,51, 塑料制品各部分尺寸的受损率是不同的，特别是对对于收缩率范围较大的塑料品种，壁厚方向的尺寸与高度方向尺寸的收缩率应取不同值。如用聚丙烯所成型的塑料制品的壁厚为2mm时, 收缩率应取1%2%; 当塑料制品的壁厚为4mm时, 收缩率应取2%2.5%。, 对于收缩量很大的塑料，可利用现有的或材料的供应 部门提供的收缩率的图表来确定收缩率，也可以根据类似 塑料的成型工艺条件来进行估算，对于精度要求交稿的塑 料制品应留有修模余量。,程 2006年5月2223日,52,在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为塑料的流动性。塑料流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料、填充不足、成型压力大、不易成型等缺陷。相反，塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生严重的溢边、流涎、填充不实、制品组织疏松、易粘模等缺陷。,2、流动性,程 2006年5月2223日,53,具有线型分子而没有或很少有交联结构的树脂流动性大。塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑料的流动性。,（1） 塑料的流动性与其分子结构有关,按模具设计要求，可将流动性分为三类： 流动性较好。如尼龙（PA）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、醋酸纤维素（CA）等。 流动性一般。如ABS、有机玻璃（PMMA）、聚甲醛（POM）、改性聚苯乙烯（HIPS）、聚氯醚等。 流动性差。如聚碳酸脂（PC）、硬聚氯乙烯（UPVC）、聚苯醚（PPO）、聚砜（PSU）、氟氧料（CA）等。,（2） 塑料的流动性分类,程 2006年5月2223日,54,（3） 影响塑料的流动性主要因素 温度：料温高，则流动性大，但不同塑料各有差异。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料流动性随温度变化的影响较大；而聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度变化的影响较小。 压力：注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛较为敏感。 模具结构：浇注系统的形式、尺寸、布置（如型腔表面粗糙度、浇道截面厚度、型腔形式、排气系统）、冷却系统设计、熔料流动阻力等因素都直接影响熔料的流动性。 凡促使熔料温度降低，流动阻力增大的因素（如塑件壁厚太薄，转角处采用尖角等），流动性就会降低。,程 2006年5月2223日,55,热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热时间长或浇口截面过小的情况下就易产生降解、分解、变色、分解倾向的特性，热敏性很强的塑料称为热敏性塑料，如硬聚氯乙烯（UPVC）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚甲醛（POM）等。 热敏性塑料产生分解、变色实际上是高分子材料的变质、破坏，不但影响塑料的性能，而且分解出气体或固体，尤其是有的气体对人体、设备和模具都有损害，有的分解产物往往又是该塑料分解的催化剂，如聚氯乙烯分解产物氯化氢，能促使高分子分解作用进一步加剧。,3、热敏性,程 2006年5月2223日,56, 在热敏性塑料中加入稳定剂。 正确控制成型温度和成型设备。 合理设计浇注系统，模具表面镀铬。 及时清理模具和设备中的分解物。 因此在模具设计、选择注射机及成型时都应注意。可选用螺杆式注射机，增大浇注系统截面尺寸，模具表面镀铬，不允许有死角滞料，严格控制成型温度、模温、加热时间、螺杆转速及背压等措施。还可在热敏性塑料中加入稳定剂，以减弱热敏性能。,为防止热敏性塑料在成型过程中出现分解的现象， 可采用以下措施：,程 2006年5月2223日,57,所谓水敏性是指有的塑料即使含有少量水分但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性，对此可采取预先干燥处理等措施。如聚碳酸酯（PC）。,4、水敏性,相容性是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。如果两种塑料不相容，则混熔时制件会出现分层、脱皮等表面缺陷。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容，例如高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯彼此之间的混熔等；分子结构不同时较难相容，例如聚乙烯和聚苯乙烯之间的混熔。塑料的相容性又俗称为共混性。,5、相容性,通过塑料的这一性质，可以得到类似共聚物的综合性能，是改进塑料性能的重要途径之一，例如聚碳酸酯和ABS塑料相容，就能改善聚碳酸酯的工艺性。,程 2006年5月2223日,58,吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型设备的高温料筒中变为气体并促使塑料发生水解，成型后塑料出现气泡、银丝等缺陷。这样，不仅增加了成型难度，而且降低了塑件表面质量和力学性能。因此，为保证成型的顺利进行和塑件质量，对吸湿性和粘附水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，使水分控制在0.50 .2%以下，ABS的含水量应控制在0.2%以下。,6、吸湿性,程 2006年5月2223日,59,据此塑料大致可分为两类： 具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU）、有机玻璃（PMMA）、ABS等； 既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）等。,程 2006年5月2223日,60,当一定熔体指数的塑料熔体在恒温下通过喷嘴孔时，其流速超过一定值后，挤出的熔体表面发生明显的横向凹凸不平甚至裂纹，这种现象称为熔体破裂。发生熔体破裂会影响塑件的外观和使用性能，所以对于熔体指数高的塑料，应增大喷嘴、流道和浇口截面，减小注射速度，提高料温，从而防止熔体破裂的产生。,7、熔体破裂,程 2006年5月2223日,61,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，当塑件在外力或溶剂作用下容易产生开裂的现象，也称为应力开裂。如聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU）等属于这类材料。 为防止这一缺陷的产生，可采用以下措施： 可在塑料中加入增强材料加以改性。 应合理设计成型工艺过程和模具，如物料成型前的预热干燥，正确规定成型工艺条件，尽量不设置嵌件，对塑件进行后处理，合理设计浇注系统和推出装置等。 还应注意提高塑件的结构工艺性。,8、应力敏感性,程 2006年5月2223日,62,9、结晶性,在塑料成型过程中，根据塑料冷却时是否具有结晶特性，可将塑料分为结晶型塑料和非结晶型塑料（或称无定形塑料）两种。属于结晶型的塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA）、氯化聚醚（CPT）等；属于非结晶型的塑料有聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、ABS、聚砜（PSU）等。,一般来讲，结晶型塑料是不透明或半透明的；非结晶型塑料是透明的。但也有例外的情况，如聚4-甲基戊烯-1为结晶型塑料却有高度透明性，ABS属于非结晶型塑料却不透明，（如今市场上也有ABS透明料）。,程 2006年5月2223日,63,结晶型塑料一般使用性能较好。但由于加热熔化需要热量多，冷却凝固放出热量也多，因而必须注意成型设备选用和冷却装置的设计；结晶型塑料收缩大，容易产生缩孔或气泡；结晶型塑料各向异性显著，内应力也大，脱模后塑件容易产生变形、翘曲；结晶型塑料熔化温度范围窄，易发生未熔塑料注入模具或堵塞浇口。,（1）结晶性塑料的使用性能,结晶度大的塑料密度大，强度、硬度高，刚度、耐磨性好，耐化学性和电性能好；结晶度小的塑料，柔软性、透明性较好，伸长率和冲击韧度较大。,（2）结晶性塑料的物理性能,程 2006年5月2223日,64,结晶型塑料的结晶度随着成型条件的变化而变化。如果熔体温度和模具温度高，熔体冷却速度慢，塑件的结晶度大；相反，则塑件的结晶度小。, 料温上升到成型温度所需的热量多，要选择塑化能力大的设备。 冷凝时放出热量大，模具要充分冷却。 塑料制品成型后收缩大，达到0.5%3.0%(非结晶型塑的成型收缩率为0.4%0.6%)易发生缩孔。,（2）结晶性塑料的结晶性度,（3）结晶性塑料在模具设计和注射机的选择时， 应注意以问题：,程 2006年5月2223日,65, 塑料制品壁薄，冷却快，结晶度低，收缩小。塑料制品壁厚，冷却慢，结晶度高，收缩大，物理性能好。因此，对结晶形塑料应按塑料要求控制模温。 塑料各向异性明显，内应力大，脱模后塑料制品易发生变形翘曲。 塑料结晶熔点范围窄，易发生熔粉末注入模具或堵塞进料口。,程 2006年5月2223日,66,程 2006年5月2223日,67,5、塑料成型工艺性能有哪些？ 6、什么是收缩性？影响塑料收缩性的因素有哪些？ 7、影响塑料流动性的因素有哪些？ 8、何为热敏性？为防止热敏性塑料在成型过程中出现分解的现 象，可采用什么措施？ 9、结晶性塑料在模具设计和注射机的选择时，应注意什么问题？ 10、什么是水敏性、吸湿性、应力敏感性、相溶性？,1、什么是塑料？塑料由哪两大类组成？ 2、塑料的添加剂有哪些？分别写出它们的作用？ 3、根据塑料中树脂的分子结构和特性，塑料分为哪几种？其成型 特点是什么？ 4、按塑料的应用范围分为哪三类？其特点是什么？,思考与练习,程 2006年5月2223日,68,程 2006年5月2223日,69,程 2006年5月2223日,70,1、什么是塑料？塑料由哪两大类组成？,2、塑料的添加剂有哪些？分别写出它们的作用？,答：塑料是一种可塑成型的材料。它是以高分子聚合 物树脂（目前多用合成树脂）为主要成分，在加热、 加压等条件下，可塑制成一定形状，并且在常温下保持 形状不变的特殊材料。,塑料由树脂和添加剂两大类组成。,答：（1）填充剂 作用： 减少树脂用量，降低塑料成本； 改善塑料的加工性能和使用性能、塑料的硬度、刚度、 冲击强度、电绝缘性、而热性、成型收缩率等。,程 2006年5月2223日,71,（2）增塑剂,作用：,提高塑性、流动性和柔软性；,降低刚性和脆性；,改善塑料的工艺性能和使用性能。, 稳定剂,它的主要作用就是抑制或防止树脂在加 工或使用过程中受热而降解。,它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。,延缓或抑制塑料氧化速度。,热稳定剂：,光稳定剂 ：,抗氧化剂 ：,程 2006年5月2223日,72, 润滑剂,防止粘模，减少摩擦 改善流动性 提高塑件表面的光泽度, 着色剂,装饰美观 提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性,作用：,作用：,程 2006年5月2223日,73,使合成树脂完成交联反应,改善塑件的机械力学性能。,6、增强剂 作用：,7、固化剂 作用：,程 2006年5月2223日,74,3、根据塑料中树脂的分子结构和特性，塑料分为 哪几种？其成型特点是什么？,答：根据塑料中树脂的分子结构和特性，塑料分为两种：热塑性塑料；热固性塑料。 其成型特点是：热塑性塑料受热呈熔融态，在此状态下有可塑性，固化后保持此形状。此成型反应为物理变化，是可逆的，可反复塑化成型。 热固性塑料受热之初可熔化，且有可塑性，当加热到一定温度后，树脂变为不可熔而硬化，塑件形状被固定不再发生变化。此反映除物理变化，还有化学变化，是不可逆的。,程 2006年5月2223日,75,4、按塑料的应用范围分为哪三类？其特点是什么？,（3）特种塑料 一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。,（2）工程塑料 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。,（1）通用塑料 一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。,答：按塑料的应用范围分为通用塑料、工程塑料、特种塑料三类。,其特点如下：,程 2006年5月2223日,76,5、塑料成型工艺性能有哪些？,答：塑料成型工艺性能有：收缩性、流动性、热敏性、相 溶性、水敏性、应力开裂、熔体破裂、结晶性等。,6、什么是收缩性？影响塑料收缩性的因素有哪些 ？收缩性的大小怎样取？,答： 塑件自模具中取出冷却到室温后，各部分尺寸都比 原来在模具中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。,影响塑料收缩性的因素有：塑料品种、制品结构、模具 结构、成型工艺。,程 2006年5月2223日,77,7、影响塑料流动性的因素有哪些？,答：影响塑料流动性的因素有：温度、成型工艺、模具 结构。,8、何为热敏性？为防止热敏性塑料在成型过程中出现分解的现象，可采用什么措施？,答：热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热 时间长或浇口截面过小的情况下就易产生降解、分解、 变色、分解倾向的特性。, 在热敏性塑料中加入稳定剂。 正确控制成型温度和成型设备。 合理设计浇注系统，模具表面镀铬。 及时清理模具和设备中的分解物。,程 2006年5月2223日,78,9、结晶性塑料在模具设计和注射机的选择时，应 注意什么问题？, 料温上升到成型温度所需的热量多，要选择塑化能力大的设备。 冷凝时放出热量大，模具要充分冷却。 塑料制品成型后收缩大，达到0.5%3.0%(非结晶型塑的成型收缩率为0.4%0.6%)易发生缩孔。,答：结晶性塑料在模具设计和注射机的选择时，应注意以下问题：,程 2006年5月2223日,79,10、什么是水敏性、吸湿性、应力敏感性、相溶性？,答：,吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度,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，当塑件在外力或溶剂作用下容易产生开裂的现象， 也称为应力开裂。,水敏性是指有的塑料即使含有少量水分但在高温、 高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性,相溶性是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。,