塑料成型工艺与模具设计--塑料概论

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,塑料成型工艺与模具设计,1,）模具,-,是一种工具；,2,）模具与制件,-“,一模一样”；,3,）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。,模具,(,基本概念,),：,是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。,特点：,塑料成形制品,塑件,-,塑料模具,塑料模具,是指利用其本身,特定,密闭腔体,去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。,绪 论,1.,塑料及塑料工业的发展,塑料的定义：,树脂,指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的,有机聚合物,。,以,树脂,为主要成份的高分子有机化合物，在一定的温度和压力下，具有流动性，可被模塑成一定的形状和尺寸，并在成型后保持既得的形状而不发生变化。,塑料的主要特性,1.,密度小、质量轻,2.,化学稳定优越,3.,电绝缘性能好,4.,比强度、比刚度高,5.,减摩，耐磨性能优良，自润滑性好,6.,成型加工方便,7.,着色性能较强,8.,导热率低,塑料缺点,1.,一般塑料的机械强度均不如金属。,2.,塑料成型时收缩率较高。,3.,塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属材料的大，塑料的使用温度范围远较其它材料的窄。,4.,塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生,“,蠕变,”,，导致塑件尺寸精度丧失。,所以，在选择塑料时要注意,扬长避短,。,塑料工业的四个阶段：,1,、初创阶段：,30,年代以前；酚醛、硝酸纤维素,2,、发展阶段：,30,年代；低密度聚乙烯、聚氯乙烯,3,、飞跃发展阶段：,50,年代中期到,60,年代末；塑料品种增加,4,、稳定增长阶段：,70,年代以来,二 模具在国民经济中的重要性,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。美国工业界认为：模具是美国工业的基石,。,日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的动力,。,从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。,第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。,第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。,第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。,第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业,机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。,三、本课程的任务和要求,1.,了解塑料成型理论知识、各种常用塑料成型基本理论及工艺特点。,2.,掌握注射成型模具的结构特点及设计计算方法，能独立设计中等复杂程度的模具。,第一章 塑料概论,第一节 高聚物的分子机构与特性,一、树脂和塑料的概念（复习）,树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物。,以树脂为主要成份的高分子有机化合物，在一定的温度和压力下，具有流动性，可被模塑成一定的形状和尺寸，并在成型后保持既得的形状而不发生变化。,树脂的分类,天然树脂,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、虫胶,、沥青。,特点：无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶入有机物，不溶于水。,合成树脂,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产物。,二、高聚物的分子机构与特性,高聚物的特点：,（,1,）,含原子数量多,，,一个高分子中含有几千个、几万个、甚至几百万个原子。,（,2,）,分子量大，,高分子化合物的分子量一般可自几万至几十万、几百万甚至上千万。例如尼龙分子的分子量为二万三千左右，天然橡胶的为四十万。,（,3,）,分子长度相对于低分子长,，例如低分子乙烯的长度约为,0.0005m,，而高分子聚乙烯的长度则为,6.8m,，是前者的,13600,倍。,高聚物的制备,（,加聚反应,和,缩聚反应,）,加聚反应特点：,反应前后原子数相同,由单体变成聚合物是化学键作用,反应中分子没有附属产物产生,加聚反应可得的是线形高聚物,缩聚反应,缩聚反应特点：,反应中分子有附属产物产生,缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物,C,2,H,5,OC,2,H,5,高聚物的分子链结构,a),线型聚合物,b),带有支链的线型聚合物,c),体型聚合物,区别,:,1.,线形高聚物具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可溶解，温度升高会逐渐软化甚至成为溶化状态而具有可流动性，并且可以反复成型，称为,热塑性材料,。,2.,体型高聚物脆性大，成型前可溶，但是一经硬化，就成为既不溶解又不熔融的固体，不能再次成型，成为,热固性材料,。,三 结晶和非结晶型高聚物的机构和特性,晶体,-,内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序。,非晶体,-,内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。,结晶聚合物,-,聚合物在从高温熔体向低温固态转变的过程中，若其分子链构型能够得到规整排列，则该聚合物为结晶聚合物。,结晶度,-,结晶型聚合物的结晶区在聚合物中所占的重量百分数。（大多数聚合物的结晶度约为,10%,60%,，但有些也可能达到很高的数值，如,PP,的结晶度达到,70%,95%,）,结晶只发生在线形高聚物和含有交链不多的体形高聚物中,.,结晶对高聚物性能的影响,:,1.,提高了高聚物的强度、硬度、耐热性、耐化学稳定性。,2.,弹性、伸长率和冲击强度降低。,第二节 高聚物的热力学性能及其在成型过程中的变化,一、高聚物的热力学性能：,1,）定义：,高聚物在不同温度下的力学状态。,2,）物理状态分类：,玻璃态（结晶态）,高弹态,粘流态,二、高聚物的加工工艺性能,1,.,当温度低于玻璃化温度时，一般进行机械加工。,2.,当温度高于玻璃化温度低于黏流化温度时，可以进行真空成型、压力成型、弯曲成型等。,3.,当温度大于黏流化温度小于热分解温度时，可进行注塑、挤出、吹塑成型加工等。,三、高聚物的结晶,结晶,高聚物从非晶态转为晶态的过程。,分为两步,晶核生成及晶体生长。,影响结晶的因素,温度,压力,增大压力可使聚合物在高于正常情况下的熔化温度发生结晶；,分子结构,聚合物分子结构越简单、越规整，结晶越快，结晶度越高，,添加剂,结晶对塑件性能的影响,密度,密度随结晶度的增大而提高。,力学性能,抗拉强度随结晶度的增大而提高；冲击韧性将下降；弹性模量将减小。,表面粗糙度和透明度,结晶后，塑件表面粗糙度将降低，而透明度会减小或丧失。,四、高聚物的取向,取向的概念,大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下，形成有序的排列称为取向。,分类,按应力性质不同分,拉伸取向,由拉应力引起，取向方向与拉伸方向一致,流动取向,在切应力作用下沿着熔体流动方向形成的,取向对塑件性能的影响,:,使塑件在某些方向上的机械强度提高，在另外一些方向上强度降低。,五、高聚物的降解,概念：,由于聚合物大分子受热和应力的作用，或由于在高温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用，聚合物会发生相对分子量降低或大分子结构改变等化学变化，这种现象叫降解或裂解。,危害：,降解使大分子链断裂、分子量降低，导致聚合物弹性降低、强度降低、黏度变化、熔体易发生紊流、制品表面粗糙、使用寿命降低等问题。,原因：,防治：,1.,严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料,2.,使用前对聚合物进行严格的干燥,3.,确定合理的加工工艺和加工条件,4.,采用结构良好的成型加工设备和模具,5.,使用添加剂,六、高聚物的交联,概念：,由线型结构变为体型结构的化学反应过程称交联。,优点：,使材料的强度、耐热性、化学和尺寸稳定性提高。,1,）硬化不足,塑件的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性、电绝缘性等会下降；热膨胀、内应力、受力时的蠕变量等会增加；塑件缺少光泽，容易发生翘曲变形；有时甚至会产生裂纹。,2,）过度硬化,塑件机械强度不高、变色、发脆，表面有时会出现密集的小泡；可使塑件产生焦化和裂解现象。,第三节 塑料的组成及分类,一、塑料的组成,树脂添加剂,1,）树脂 （,40%,60%,）,受热软化后可将塑料的其它组分加以粘合，并决定塑料的主要性能。,2,）添加剂,包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等,填充剂（填料）,重要的但非必不可少的成分,作用：,减少树脂用量，降低塑料成本；,改善塑料某些性能,(,力学性能、物理性能、工艺性能），扩大塑料的应用范围。,分类,按化学性能可分为：有机填料、无机填料,按形状可分为：,粉状,、,纤维状、层状（片状）,常用的填料：,木粉、纸浆、硅藻土、云母、石棉、,炭黑、玻璃纤维。,增塑剂,能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质,常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。,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,凡能阻止或者减缓塑料在加工使用中变质的物质称为稳定剂。,可分为以下三种：,热稳定剂,：,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。,光稳定剂,：,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）。,抗氧化剂,：,延缓或抑制塑料氧化速度。,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。,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。,颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。,染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与颜料相反。,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和导电剂和导磁剂等等。,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,.,添加剂,作 用,常用的各种添加剂,含量,填充剂（填料）,调整塑料的物理化学性能,提高材料强度,减少合成树脂的用量降低塑料成本,木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金属粉、玻璃纤维、和碳纤维等,20%,40%,增塑剂,提高塑件的可塑性和柔软性但会降低塑件的稳定性、介电性和机械强度,不易挥发的高沸点的液体有机化合物或低熔点的固体有机化合物,稳定剂,抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质,硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物,0.3%,0.5%,润滑剂,防止塑料在成型加工过程中粘附在模具上,提高塑件的流动性,硬脂酸及其盐类,1%,着色剂,有机颜料、无机盐料、染料,0.01%,0.02%,固化剂,促使合成树脂进行交联反应或加快交联反应速度,二、塑料的分类,1,）按合成树脂的分子结构及热特性分,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,),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）,热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别,塑料中树脂分子结构,使制品固,化定型的,温度条件,成型过程,中树脂所,发生的变化,制品的熔,化，溶解性能,塑料的使,用性,常采用的,成型方法,热,塑,性,塑,料,线型或支,链状线型,聚合物分,子,冷却,物理变化,（可能有少量分解或交链现象发生）,可熔化,可溶解,反复多次,使用（可回收废料）,注射、挤出、吹塑等,热,固,性,塑,料,体型聚合,物分子,加热（提供交联反应温度,既有物理,变化，又有化学变化。,既不可熔,化，也不,可溶解,一次性使,用，因成型过程不可逆,压缩或压,注。,2,）按塑料的用途分类,通用塑料,一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。,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。,特殊塑料,一般指具有特种功能（如耐热、耐腐蚀性等）应用于特殊要求的塑料。,第四节 塑料的工艺性能,概念：塑料在成形过程中表现出来的特有性质。,热塑性塑料,收缩性,流动性,相容性,吸湿性,热敏性和水敏性,热固性塑料,收缩性,流动性,比容积和压缩比,硬化速度,水分及挥发物含量,1,、收缩性,1,）收缩性,塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性,成型收缩的大小可用收缩率来表示：,式中,S,s,实际收缩率,S,j,计算收缩率,a,模具或塑件在成型温度时的尺寸,b,塑件在室温时的尺寸,c,模具在室温时的尺寸,成型收缩的形式,塑件的尺寸收缩：,由于,热胀冷缩,和塑件脱模时,弹性恢复,、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。,收缩的方向性：,塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现,各向异性，,沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。,影响塑件收缩的因素：,塑料的品种,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。,塑件的结构,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。,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影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小,.,成型工艺条件,模具温度高、塑件冷却慢，则密度高、收缩大,。,结论：,1.,收缩率不是一个固定值，它是在一定的范围类变化的，这个范围越小，塑件的尺寸精度就越容易保证。,2.,在模具设计的时候应综合考虑选择收缩率，对精度高的塑件应该选择收缩率波动范围小的塑料，并且需要留有试模后修正的余地。,2,）流动性：,概念：,塑料在一定温度和压力作用下，填充模具型腔的能力，称为塑料的流动性。,流动性对塑件性能的影响：,塑料的,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。,热塑性塑料的流动性常用,熔融指数,、,螺旋线长度,来表示。,熔融指数用如图所示的标准装置（熔融指数测定仪）来测定,。,将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在一定的温度和压力下，测定塑料熔体在,10min,内从出料孔挤出的重量。,螺旋线长度用标准阿基米德螺旋线模具来测定。,将被测塑料在一定的温度与压力下注入模具内，用其所达到的流动长度来表示该塑料的流动性。,常用热塑性塑料的流动性：,流动性好,尼龙,PA,、聚乙烯,PE,、聚苯乙烯,PS,、聚丙烯,PP,、醋酸纤维素,CA,。,流动性中等,ABS,、有机玻璃,PMMA,、聚甲醛,POM,、氯化聚醚,CPT,。,流动性差,聚碳酸酯,PC,、硬聚氯乙烯、聚苯醚,PPO,、聚砜,PSU,、氟塑料。,影响塑料流动性的因素,塑料的分子结构与成分：,具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动性；加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。,温度：,塑料温度高，流动性好。在成形时可通过调节温度控制流动性。,压力：,注射压力，受剪切作用，流动性。,模具结构：,包括模具浇注系统的形式、尺寸和布置；冷却系统设计的合理性；熔料流动阻力等因素。凡促使熔料温度降低，流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。,3,）相容性（共混性）：,概念：,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。,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；反之较难。,通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。,4,）吸湿性：,定义：塑料对水分的亲疏程度。,分类：,具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、,ABS,等；,既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。,注：,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。因此，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,0.5,0.2%,以下。,5,）热敏性和水敏性,概念：,某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间教长，或浇口截面过小或剪切作用过大的情况下，料温增高易出现就会产生降解、分解、变色的特性。,热敏性塑料：,硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯（,PCTFE,）、,聚甲醛（,POM,）等。,解决方法：,1.,加入稳定剂。,2.,合理选用设备。,3,.,正确的控制成型的时间及其周期。,4.,及时清理设备中的分解物。,5.,采用合理的浇注系统。,水敏性,有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有,少量水分，在高温、高压下也会发,生分解，这种性能称为水敏性。,这类材料在成型前必须进行干燥处理。,二、热固性塑料的工艺性能,1,）收缩性,产生收缩的原因,热收缩：,是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所产生的收缩。热收缩与模具温度成正比，是影响收缩的最主要因素。,结构变化引起收缩：,由于交联反应，分子由线性结构变为网状结构，分子链间距缩小，结构变得紧密，而产生了体积收缩。,弹性恢复,：,塑件从模具中取出后作用在塑件上的压力消失，由于弹性回复，会造成塑件体积的负收缩（膨胀）。,塑性变形：,塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑件周围，使其产生塑性变形。,影响收缩率的因素,2,）流动性,表示方法,拉西格流动性,（单位）,测定方法：,将一定重量的被测塑料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度和压力下，测定它从模孔中挤出的长度（毛糙部分不计在内），即为拉西格流动值,流动性对塑件的影响,1.,过大,2.,过小,模具设计的时候应该根据塑料的流动性来考虑浇注系统，分型面和进料方向。,影响塑料流动性的因素,塑料品种,加入填料，流动性降低，加入增塑剂，流动性增加。,模具结构,模具成型表面光滑，型腔形状简单，有利于改善流动性。,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。,3,）比体积（比容）和压缩比,比容,压缩比,表示粉状塑料的松散程度，用来确定模具加料室的大小。,影响：,1.,比容和压缩率大，要求加料室体积增大，操作不便，浪费钢材，不利于加热。,2.,比容和压缩率大，使塑件类充气增多，排气困难，成型周期长，生产率低。,4,）硬化速度,硬化,是指热固性塑料成形时分子由线形向体型转变，完成交联反应的过程。,硬化速度,通常以塑料试样硬化每,1,厚度所需的秒数来表示。,影响硬化速度的因素：,塑料品种；塑件形状及壁厚；成型温度及是否预热、预压等有密切关系。,例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。,硬化速度的选择（调整）：,注射成形时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化慢，以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。,硬化速度对塑件的影响：,1.,硬化速度慢，使成型周期变长，生产率低,2.,硬化速度快，不能够制成大型、复杂的制件,5,）水分和挥发物含量,来源,制造时未除净,存储、运输过程中吸收（吸湿性塑料）,成型时化学反应附产物,水发及挥发物含量的,影响,1.,过大，塑件易产生气泡、内应力和塑性变形，使机械强度降低；会促使流动性过大，容易溢料，收缩率增大，使塑件容易产生翘曲、波纹及光泽不好等现象。,2.,过小，也会导致流动性不良，成型困难，同时不利于压锭。,第五节,常用塑料,一、热塑性塑料,(,一,),聚乙烯,(PE),1,基本特性,是,树脂中分子结构最简单的一种,，它来源丰富，价格低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前,产量最大的树脂品种,，用途极为广泛。,分为低密度聚乙烯（,LDPE,）（高压法）和高密度聚乙烯（,HDPE,）（低压法）和中密度聚乙烯。,外观：乳白色蜡状物，无味、无毒，半透的颗粒状物料。,在热、光和氧气的作用下会变脆和老化，使用的温度范围比较的窄。,2,主要用途,低压聚乙烯用来制造塑料管、塑料板、塑料绳；,中压聚乙烯制造瓶类、包装用的薄膜等,高压聚乙烯用来制造塑料软管、塑料瓶以及包覆电缆的外皮等等。,3.,成型特点,(1),成型收缩率及收缩范围大，因此容易产生缩孔。,（,2,）在流动方向和垂直方向上的收缩差异大，方向性明显，容易产生变形和翘曲。,(3),冷却速度慢，为了充分冷却，必须要很好的冷却系统。,（,4,）流动性好并且对压力变化敏感，一般采用高压注射。,(,二,),聚丙烯,(PP),基本特性：,无色，无味，无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻，不吸水，光泽好，易着色。屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度和弹性比聚乙烯好。,使用温度,-15,150,，在氧气、热、光的作用下容易降解、老化。,2.,主要用途,法兰、泵叶轮、接头、汽车零件和自行车零件以及耐酸碱容器、绝缘零件。,3,成型特点：,(1),成型收缩范围大，容易产生缩孔、凹痕和变形。,(2),热容量大，冷却要求高，须充分冷却。,(,三,),聚氯乙烯,(PVC),1.,基本特性,是以氯乙烯为单体聚合而得的聚合物，由于它原料来源丰富，用途广泛，在通用塑料中一直占有重要地位，其,产量在塑料中仅次于聚乙烯居第二位。,化学稳定性好，力学性能高，电气绝缘性优良，但热稳定性差，使用温度不高，硬质制品的脆性较大、不耐寒，在光和热的作用下易老化的缺点。,使用温度,-15,55,2,主要用途：,防腐管道、鼓风机、插头、开关、玩具、雨衣、凉鞋、,人造革,3,成型特点：,(1),成型温度下易分解放出氯化氢，必须加入稳定剂和润滑剂，,(2),耐热性和导热性不好，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机,(3),模具应有冷却装置,(,四,),聚苯乙烯,(PS),1,基本特性：,仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种,，无色透明，无毒无味，密度,1.054g/cm3,，,使用温度,70,，有优良的电性能和一定的化学稳定性，,2,主要用途：,仪表外壳、灯罩、透明模型、绝缘材料、容器、玩具,3,成型特点：,（,1,）硬而脆，易出现裂纹，脱膜斜度不能够过小，顶出要均匀。,(2),热膨胀系数高，塑件中不宜有嵌件，壁厚应该均匀,(3),流动性好，应注意模具间的间隙，防止飞边,(4),宜用高料温、高模温、低注射压力成型，降低内应力。,(,五,),丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物,(ABS),1,基本特性：,无毒，无味，呈微黄色，有较好的光泽，不透明，密度,1.02,1.05g/cm3,，塑料比较的便宜，原料易的，,是目前产量最大、应用范围最大的工程塑料之一,。,有较好的抗冲击性能，一定的机械性能和一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、化学稳定性和电气性能。,耐热性不高,，连续工作温度在,70,作用，耐气候性也比较的差，在紫外线的作用下容易变硬发脆。,2,主要用途：,广泛应用工业产品设计中，可以用来制造齿轮、叶轮、轴承、管道和外壳。,3,成型特点：,(1),易吸水，成型前须干燥,(2),成型压力较高，脱模斜度大,(3),比热容低，塑化效率高，凝固快，成型周期短。,(,六,),聚甲基丙烯酸甲酯,(PMMA),1,基本特性：,俗称,有机玻璃,，透明，,透光率达,92%,，机械强度为普通硅玻璃的,10,倍以上，,密度,1.18g/cm3,，容易着色，有较好的电气绝热性能，化学性能稳定，尺寸也比较的稳定。,表面硬度低，容易被硬物擦伤拉毛。,2,主要用途：,飞机、汽车窗玻璃、灯罩或广告铭牌。,3,成型特点：,(1),成型前，原料要干燥,(2),低压注射，要有足够的脱膜斜度。,(,七,),聚酰胺,(PA),1,基本特性：,俗称,尼龙,，抗拉，抗压，耐磨，抗冲击强度高，无毒，无味，还有很好的,消音,性能。,热稳定性较差，使用温度,80,100,表面硬度很大，摩擦系数小，具有十分突出的耐磨性和自润滑性能，,耐碱和弱酸,。,2,主要用途：,机械，电气零部件，如齿轮、轴承、辊子、滑轮、垫片、阀座、输油管、传动带、电池箱等。,3,成型特点：,(1),成型前，原料要干燥，一般采用真空干燥,(2),收缩率和收缩范围大，塑件的壁厚要均匀,(3),流动性好，易产生飞边，模具应选用最小间距。,(4),模具冷却应充分冷却,（,8,）聚甲醛（,POM,）,1.,基本特点,呈淡黄色或白色，有较高的抗拉、抗压和突出的,耐疲劳强度,，尺寸稳定，吸水率小,，具有优良的减磨和耐磨性能,，有较好的电气绝热性能。,成型收缩率大，,在成型温度下的热稳定性较差,。,2.,主要用途,制作耐磨,传动零件，轴承、齿轮、凸轮、滚轮,等,3.,成型特点,1.,注射速度要快，注射的压力不能够过高。,2.,热稳定性差，加工的范围比较的窄，应严格控制成型的温度。,3.,应设计均匀冷却的冷却回路。,(,九,),聚碳酸酯,(PC),1,基本特性：,本色微黄，加点淡蓝色后，得到无色透明，抗冲击性能好，,密度,1.2g/cm3,，成型零件可达到很好的尺寸精度，并且在很宽的温度变化范围类保持其尺寸的稳定性。吸水率低，在较宽的温度范围保持较好的电性能。,有良好的耐气候性,。,塑件容易开裂，,耐疲劳强度差,。,2,主要用途：,各种机械零件、透镜，例如齿轮、蜗杆、涡轮、齿条、凸轮、轴承等。,3,成型特点：,(1),成型前须干燥。,(2),黏度大，流动性差，成型温度高，压力高,（,3,）收缩率小，容易得到精度高的零件,(,十,),聚砜,(PSU),1,基本特性：,琥珀色,，透明，耐热，耐氧化性，使用温度,-100,150,，有很好的力学性能和抗蠕变性能，有很好的刚性，介电性能，,化学性能稳定，尺寸稳定性能也较好,，能进行一般的机械加工和电镀。,2,主要用途：,精密性，热稳性好的电器和电子零件,，如开关、电视机元件、电动机罩，齿轮、凸轮等。,3,成型特点：,(1),成型前应干燥,(2),流动性差，对温度变化比较敏感，冷却速度快，固模具浇口的阻力要小，模具需预热。,(3),非结晶料，收缩小,（十一）聚丙醚（,PPO),1,基本特性：,无毒，透明，呈琥珀色,，密度,1.07g/cm3,，,使用温度,170,121,，化学稳定性好，抗氧化性好。,吸水率小，成型收缩率小，尺寸稳定性好。电绝热性能也好。,塑件的内应力大，易开裂，,溶化时候黏度大，流动性差,，疲劳强度低。,2,主要用途：,广泛应用在较高温度下工作的齿轮、凸轮、轴承、泵叶轮,3,成型特点：,(1),流动性差，应该加粗浇道直径,(2),成型前须干燥,(3),为了消除内应力，塑件应进行退火处理。,（十二）氯化聚醚（,CPT,）,1.,基本特点,化学性能稳定，耐热性好，抗氧化能力强，吸水率小，成型收缩率小而且稳定，有很好的尺寸稳定性，有很好的电气绝热性能。,刚性较差，抗冲击强度不高。,2.,主要用途,制造轴承、导轨、齿轮等,3.,成型特点,1.,宜制成成型精度高，形状复杂的中小型塑件,2.,加工前必须进行干燥处理,3.,成型的时候有微量的,HCI,腐蚀气体放出。,（十三）氟塑料,各种含氟塑料的总称。,1.,聚四氟乙烯,白色粉末，外观蜡状，光滑不黏，密度,2.2g/cm3,是,最重的一种塑料,，它的性能卓越，因此有,”,塑料王,”,之称。,化学稳定性优越，能够耐,“,王水,”,，还有优良的耐热耐寒性能，,使用温度范围,-195,250,，并且电气绝热性能优良，摩擦因数也是塑料中最低的。,缺点,：热膨胀系数大，耐磨性和机械强度以及刚度不足，成,型困难。,是热敏性材料，极易分解，,分解时产生腐蚀性气体有毒,。,流动性差，熔融温度高，成型温度范围窄,。,成型方法：,将粉料冷压成胚状，然后烧结成型。,应用：在防腐化工机械中用来制造管子、阀门、泵等,在电绝热方面广泛用来制造耐热、耐寒、耐腐蚀的喷气式飞机、雷达等。,由于不具有黏性，在塑料加工和食品工业中用来制造,脱膜剂,。,在医学上又来代替血管、人工心肺装置等。,2.,其他氟塑料,强度高于聚四氟乙烯，但是耐热性，化学稳定性没有聚四氟乙烯好，吸湿性小，成型加工前不必要干燥，这些材料对热比较的敏感，容易分解有毒气体，因此要注意通风。,聚三氟乙烯可以用来制造泵、计量器，还可以用来制造耐腐蚀的透明材料，如高压阀的阀座，以及透镜和罐头盒的涂料等。,热塑性塑料：,PPO,、,尼龙（,PA),二、热固性塑料,（一）酚醛树脂（）,1,基本特性：,由酚类化合物和醛类化合物,缩聚,而成。,能耐弱酸碱，不耐强酸碱,。,刚性好，变形小，耐热耐磨，使用温度,200,，质脆，冲击强度差。,粘结能力强，是一种重要的粘结剂,。,种类,根据添加剂的不同,：酚醛塑料粉：用来压制各种工作条件下的电器、高频无线电的绝缘结构零件，,缺点：冲击韧性差。,：纤维状的酚醛树脂：具有很高的冲击强度。可用来制造线圈、电动工具的外壳、风扇叶、齿轮、凸轮等,：层状的酚醛树脂，可分为纸层、布层、石棉布层、,玻璃布层,。具有优良的力学性能、耐油性能和介电性能，可用来制造齿轮轴承等。,3,成型特点：,适于压缩成型，也可以用挤出、层压、注射等方法成型,成型性能好，但应注意预热和排气,（二）氨基树脂,由氨基化合物和醛类化合物缩聚得到。,氨基塑料的基本特性和主要用途：,脲甲醛塑料（）,具有优良的电绝热性和耐电弧性，表面硬度高，着色性好，可以染成各种色彩，外观光亮，透明如玉，耐水性较差，在长期浸泡后电绝热性能下降。,用来制造照明设备的零件、电话机、收音机、钟表外壳开关插座等。,三聚氰胺甲醛塑料（）,耐水性、耐热性好，质量小，不宜碎。,主要用作餐具，航空茶杯、电器开关等。,氨基塑料的成型特点,适合于压缩、压注成型。,成型收缩率大，含水及挥发物多。,成型时有,弱碱性气体,排出，模具应防腐并注意排气。,流动性好，硬化速度快。,（三）环氧树脂（）,基本特点,粘结能力强，,“,万能胶,”,的主要成分,耐热，电气性能优良，收缩率小，尺寸稳定。,耐气候性差,，耐冲击性低。,主要用途,用于金属和非金属的粘结剂，用来封装各种电子零件，还可以用来做各种产品的防腐涂料。,成型特点,(1),流动性好，硬化速度快。,(2),浇注前要加入脱模剂。,第六节 塑料的改性,塑料品种的发展方向：开发新型塑料,塑料的改性,塑料改性的方法：,增强改性、填充改性、,共聚改性,共混改性、低发泡改性、电镀改性,一、增强改性,目的：改善塑料的力学性能、电性能、热性能等。,所使用的增强剂：玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、,硼纤维、石墨纤维等,改性后的塑料叫,增强塑料,。,（一）增强塑料性能的优越性,（,1,）提高了力学性能。,抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度、刚度、表面硬度等力学性能都超过了普通钢，有的甚至超过了合金钢。,（,2,）改善了热性能,提高了热变形的温度，降低了线膨胀系数，提高了导热率，改善了阻燃性等。,（,3,）改善了吸水性,（,4,）改善了电性能。,（二）增强塑料的类型,1.,热固性增强塑料,树脂（黏结剂）,+,添加剂,+,增强剂,树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂等,添加剂：稀释剂、表面处理剂、着色剂等；,增强剂：玻璃纤维，质量分数为,60%,缺点,：流动性下降，压缩比增大，产生方向性，制品,产生焊接不良、变形等缺陷，不宜脱模。,成型注意事项,：控制成型温度和压力；,注意加压方向的选择；,注意模具机构设计以及制品的机构工艺性,2.,热塑性增强塑料,树脂,+,添加剂,+,增强剂,树脂：聚酰胺、聚苯乙烯、,ABS,、聚乙烯、聚丙烯、,聚甲醛、聚砜、聚苯乙烯、聚碳酸酯等,增强剂：玻璃纤维，质量分数为,20%-40%,1),增强聚酰胺,优点：力学性能、尺寸稳定性、耐热性增强、,耐疲劳强度、抗蠕变性能增强，热变形温度提高,缺点：流动性差，注射压力、速度、料温应提高。,2,）增强聚碳酸酯,优点：耐疲劳强度提高，线膨胀系数降低，,耐热性提高，收缩率减小,缺点：冲击韧性下降，制品失去透明性。,3,）增强聚甲醛,优点：强度、刚度、热变形温度、抗蠕变能力、,耐老化性能大大提高,二、塑料的其他改性,（一）填充改性,用青铜等金属粉末填充聚四氟乙烯，可以进一步提高其力学性能，改善导热性。,根据塑料成品的使用工艺性要求，有针对性的加入某些填料，即可以改善其性能，同时又降低塑料的成本。,（二）共聚改性和共混改性,用两种或两种以上单体共聚而成共聚物。,ABS,（三）电镀改性,提高抗弯模量和热变形温度。,（四）低发泡改性,优点：可到内部无应力，无缩孔的大型制品，刚度高，良好的电绝热性、耐蚀性、阻燃性等。,