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1、教育部职业教育与成人教育司推荐教材教育部职业教育与成人教育司推荐教材中等职业学校模具设计与制造专业教学用书中等职业学校模具设计与制造专业教学用书塑料成型工艺与模具结构 电子教案 主编 邓万国 制作 邓万国 电子工业出版社目录目录第一章塑料概述第二章塑料的模塑工艺第三章塑料制品的工艺第四章塑料模的分类和注射模的结构第五章其他塑料模具结构第一章第一章 塑料概述塑料概述内容提要：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 1.1 1.1 塑料的组成与分类塑料的
2、组成与分类 塑塑料料一一般般由由树树脂脂和和添添加加剂剂组组成成，树树脂脂在在塑塑料料中中起起决决定定性性作作用用。添添加加剂剂对对塑塑料料也也有有非非常常重重要要的的影影响响。有有些些塑塑料料（如如聚聚四四氟氟乙乙烯烯）在在树树脂脂中中不不加加任任何何添添加加剂剂，树树脂脂就就是是塑塑料料。但但大大多多数数塑塑料料若若不不加添加剂，就没有实用价值。加添加剂，就没有实用价值。我我们们可可以以根根据据塑塑料料的的不不同同用用途途和和不不同同的的性性能能要要求求，适适当当地地在在树树脂脂中中加加入入一一定定量量的的添添加加剂剂，来来获取某种性能的塑料。获取某种性能的塑料。1.1.1 1.1.1 塑
3、料的主要成分塑料的主要成分 1.1.树脂树脂 树树脂脂属属于于高高分分子子化化合合物物，称称为为高高聚聚物物，是是塑塑料料中中主主要要的的、必必不不可可少少的的成成分分。它它决决定定塑塑料料的的类类型型，影影响响塑塑料料的基本性能。的基本性能。树脂可分为天然树脂和合成树脂两种。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。天然树脂有的是从树木和昆虫中分泌出来的。合合成成树树脂脂是是用用人人工工合合成成的的方方法法按按天天然然树树脂脂的的分分子子结结构构制成的树脂，在生产中，一般采用合成树脂。制成的树脂，在生产中，一般采用合成树脂。1.1.1 1.1.1 塑料的主要成
4、分塑料的主要成分 2.2.添加剂添加剂 常常见见的的添添加加剂剂主主要要有有：填填充充剂剂，增增塑塑剂剂，着着色色剂剂，润滑剂，稳定剂润滑剂，稳定剂等。此外还有等。此外还有阻燃剂，抗静电剂阻燃剂，抗静电剂等。等。填充剂填充剂 又称填料，可分为有机填充剂和无机填充又称填料，可分为有机填充剂和无机填充剂。剂。填充剂在塑料中的作用有：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，起增量的作用；）减少树脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用；（2）改善塑料性能，扩大塑料的应用范围。）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。填充剂的形状有粉状、纤维状和层（片
5、）状。1.1.1 1.1.1 塑料的主要成分塑料的主要成分 增塑剂：增塑剂：对对于于一一些些可可塑塑性性小小、柔柔软软性性差差的的树树脂脂，加加入入增增塑塑剂剂可可以以使使塑塑料料的的塑塑性性、流流动动性性和和柔柔韧韧性性得得到到改改善善，并并可可降降低低刚性和脆性。刚性和脆性。增增塑塑剂剂一一般般为为高高沸沸点点液液态态和和低低溶溶点点固固态态的的有有机机化化合合物物，要要求求与与树树脂脂相相溶溶性性好好、不不易易挥挥发发、化化学学稳稳定定性性好好、耐耐热热、无色、无臭、无毒、价廉。无色、无臭、无毒、价廉。常常用用的的增增塑塑剂剂有有樟樟脑脑、邻邻苯苯二二甲甲酸酸二二丁丁酯酯、邻邻苯苯二二甲
6、甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。1.1.1 1.1.1 塑料的主要成分塑料的主要成分 着色剂：着色剂：主主要要是是使使塑塑料料具具有有不不同同的的颜颜色色，起起装装饰饰美美观观作作用用，有有的的着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着着色色剂剂包包括括颜颜料料和和染染料料。颜颜料料又又分分为为无无机机颜颜料料和和有有机机颜料。颜料。无无机机颜颜料料是是不不溶溶性性的的固固态态有有色色物物质质，它它在在塑塑料料中中分分散散成成微微粒粒而而着着色色，其其着着色色彩彩能能力力、透透明明性性和和鲜鲜艳艳性性较较差差，但耐光
7、性、耐热性和化学稳定性较好。但耐光性、耐热性和化学稳定性较好。染染料料可可溶溶于于树树脂脂中中，有有强强烈烈的的着着色色能能力力，且且色色泽泽鲜鲜艳艳，但耐光性、耐热性和化学稳定性较差。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。有机颜料的特性介于染料与无机颜料之间。1.1.1 1.1.1 塑料的主要成分塑料的主要成分 润滑剂：润滑剂：润滑剂的作用是防止塑料在成型过程中发生粘模，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。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。常用的热塑性塑料
8、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、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。硬脂酸锌）等。1.1.1 1.1.1 塑料的主要成分塑料的主要成分 稳定剂：稳定剂：高高分分子子化化合合物物在在热热、力力、氧氧、水水、光光、射射线线等等作作用用下下，大大分分子子链链或或化化学学结结构构发发生生分分解解变变化化的的反反应应，称称为为降降解解。为了防止或抑制降解，需在树脂中加入稳定剂。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。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。热热稳稳定定剂剂：抑抑制制和和防防止止树树脂
9、脂在在加加工工或或使使用用过过程程中中受受热热而降解。而降解。光稳定剂光稳定剂：阻止树脂因受到光的作用而引起的降解。：阻止树脂因受到光的作用而引起的降解。抗抗氧氧化化剂剂：防防止止树树脂脂在在加加工工、贮贮存存和和使使用用过过程程中中发发生生氧化，导致树脂降解而失去使用价值。氧化，导致树脂降解而失去使用价值。1.1.2 1.1.2 塑料的几种物料形式塑料的几种物料形式 根根据据塑塑料料成成型型需需要要，工工业业上上常常用用于于成成型型的的塑塑料料有有粉粉料料、粒料、溶液和分散体粒料、溶液和分散体四种。四种。粉粉料料的的配配制制是是将将一一定定配配比比的的树树脂脂和和添添加加剂剂粉粉碎碎，并并在
10、在混合设备中按一定的工艺混合即可。混合设备中按一定的工艺混合即可。粒粒料料是是将将已已混混合合好好的的粉粉料料置置于于塑塑炼炼设设备备中中，借借助助于于加加热热和和剪剪切切应应力力作作用用使使之之熔熔融融，驱驱出出挥挥发发物物与与杂杂质质，进进一一步步分分散散粉粉料料中中的的不不均均匀匀成成分分，再再通通过过粒粒化化设设备备使使之之成成为为粒料。在成型工艺一般采用粒料。粒料。在成型工艺一般采用粒料。溶溶液液是是将将树树脂脂溶溶于于脂脂类类、醚醚类类和和醇醇类类溶溶剂剂中中，再再加加入入一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。分分散散体体是是树树脂脂与与非非水水液
11、液体体形形成成的的悬悬浮浮体体，通通称称为为溶溶胶胶塑料或塑料或“糊糊”塑料。塑料。1.1.3 1.1.3 塑料的分类塑料的分类 1.1.按树脂的分子结构及热性能分类：按树脂的分子结构及热性能分类：热热塑塑性性塑塑料料：此此类类塑塑料料的的分分子子呈呈线线型型或或支支链链型型结结构构。加加热热时时软软化化并并熔熔融融，成成为为可可流流动动的的黏黏稠稠液液体体（熔熔体体），成成型型为为一一定定形形状状冷冷却却后后成成为为固固体体，并并保保持持已已成成型型的的形形状状。如如果果再再次次加加热热，又又可可以以软软化化并并熔熔融融，可可再再次次成成型型，并并可可反反复复多多次次使使用用。在在熔熔化化、
12、成成型型过过程程中中只只有有物物理理变变化化而而无无化化学学变变化化。所所以以热热塑塑性性塑塑料料的的边边角角料料（水水口口料料）及及废废品品可可以以回收并掺入原料中再次使用。回收并掺入原料中再次使用。1.1.3 1.1.3 塑料的分类塑料的分类 热热固固性性塑塑料料：此此类类塑塑料料的的分分子子最最终终呈呈体体型型结结构构。它它在在受受热热之之初初，分分子子呈呈线线型型结结构构，故故具具有有可可塑塑性性和和可可熔熔性性，可可成成型型为为一一定定形形状状，当当继继续续加加热热时时，线线型型分分子子间间形形成成化化学学键键结结合合（交交联联），分分子子间间呈呈网网状状结结构构，当当温温度度达达到
13、到一一定定值值后后，交交联联反反应应进进一一步步发发展展，形形成成体体型型结结构构，此此时时树树脂脂既既不不熔熔融融，也也不不溶溶解解，形形状状固固定定后后不不再再变变化化，又又称称固固化化。如如果果再再加加热热，不不再再软软化化，也也不不再再具具有有可可塑塑性性，在在上上述述过过程程中中既既有有物物理理变变化化，又又有有化化学学变变化化。此此类类塑塑料料制品的边角料和废料不能再回收利用。制品的边角料和废料不能再回收利用。1.1.3 1.1.3 塑料的分类塑料的分类 2.2.按塑料的性能和用途分类：按塑料的性能和用途分类：通通用用塑塑料料：此此类类塑塑料料具具有有产产量量大大、用用途途广广、价
14、价格格低低的的特特点点，主主要要有有酚酚醛醛塑塑料料、氨氨基基塑塑料料、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚聚苯苯乙乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。工工程程塑塑料料：指指在在工工程程上上作作为为结结构构件件的的塑塑料料。这这类类塑塑料料的的力力学学性性能能、耐耐磨磨性性、耐耐腐腐蚀蚀性性、尺尺寸寸稳稳定定性性均均较较高高，具具有有一一定定的的金金属属特特性性，常常代代替替金金属属制制造造一一些些零零部部件件。常常用的有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、用的有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABSABS等。等。增增强强塑塑料料：在在塑塑料料中中加加入入玻玻璃璃纤纤维维等等填填料料作作为为增增强强材材
15、料料进进一一步步改改善善塑塑料料的的力力学学、电电气气性性能能，形形成成复复合合材材料料，通通常常称称为为增增强强塑塑料料。增增强强塑塑料料具具有有优优良良的的力力学学性性能能，比比强度和比刚度高。热固性的增强塑料俗称玻璃钢。强度和比刚度高。热固性的增强塑料俗称玻璃钢。返回目录1.2 1.2 塑料的性能塑料的性能 塑料的性能包含塑料的性能包含使用性能使用性能和和工艺性能工艺性能.使使用用性性能能体体现现塑塑料料的的使使用用价价值值；工工艺艺性性能能体体现塑料的成型特性。现塑料的成型特性。塑塑料料的的使使用用性性能能包包括括物物理理性性能能、化化学学性性能能、力力学学性性能能、热热性性能能、电电
16、性性能能等等，这这些些性性能能都都可可以以进行衡量和测定。进行衡量和测定。塑塑料料的的工工艺艺性性能能主主要要有有:热热固固性性塑塑料料的的工工艺艺性性能和能和热塑性塑料热塑性塑料的工艺性能的工艺性能.1.2.1 1.2.1 塑料的使用性能塑料的使用性能 1.1.物理性能物理性能 密密度度：单单位位体体积积中中塑塑料料的的质质量量（重重量量）。塑塑料料的的密密度度一一般般比比金金属属的密度小，在的密度小，在0.830.832.202.20g/cmg/cm之间。之间。透透湿湿性性：塑塑料料透透过过蒸蒸气气的的性性质质，用用透透湿湿系系数数表表示示。在在一一定定的的湿湿度度下下，试试样样两两侧侧在
17、在单单位位压压力力差差情情况况下下，单单位位时时间间内内在在单单位位面面积积上上通通过过的蒸气量与试样厚度的乘积。的蒸气量与试样厚度的乘积。透透气气性性：塑塑料料阻阻止止空空气气穿穿过过的的性性质质，是是衡衡量量塑塑料料制制品品密密封封能能力力的的一个指标。一个指标。吸吸水水性性：塑塑料料吸吸收收水水分分的的性性质质。它它可可用用吸吸水水率率表表示示。吸吸水水率率是是指指在在一一定定温温度度下下，将将塑塑料料放放在在水水中中浸浸泡泡一一定定时时间间后后质质量量（重重量量）增增加加的百分率。的百分率。透透明明性性：塑塑料料透透过过可可见见光光的的性性质质，用用透透光光率率表表示示。透透光光率率是
18、是指指透透过塑料的光通量与其入射光通量的百分比的比值。过塑料的光通量与其入射光通量的百分比的比值。1.2.1 1.2.1 塑料的使用性能塑料的使用性能 2.2.化学性能化学性能 耐耐化化学学性性：指指塑塑料料耐耐酸酸、碱碱、盐盐、溶溶剂剂和和其其他他化化学学物物质的能力。质的能力。耐耐候候性性：指指塑塑料料暴暴露露在在日日光光、冷冷热热、风风雨雨等等气气候候条条件件下、保持其性能的能力。下、保持其性能的能力。耐耐老老化化性性：指指塑塑料料暴暴露露于于自自然然环环境境或或人人工工条条件件下下，随随着着时时间间的的推推移移，不不产产生生化化学学结结构构变变化化，并并保保持持其其性性能能的的能力。能
19、力。光光稳稳定定性性：指指塑塑料料在在日日光光或或紫紫外外线线照照射射下下，抵抵抗抗褪褪色色、变黑或降解的能力。变黑或降解的能力。抗霉性抗霉性：指塑料对霉菌的抵抗能力。：指塑料对霉菌的抵抗能力。1.2.1 1.2.1 塑料的使用性能塑料的使用性能 3.3.力学性能力学性能 塑塑料料的的力力学学性性能能主主要要包包括括抗抗拉拉强强度度、抗抗压压强强度度、抗抗弯弯强强度度、断断裂裂伸伸长长率率、冲冲击击韧韧度度、抗抗疲疲劳劳强度强度、耐蠕变性耐蠕变性、硬度硬度、摩擦系数摩擦系数及及磨耗磨耗等。等。磨磨耗耗是是塑塑料料试试样样与与特特定定的的砂砂纸纸摩摩擦擦一一定定时时间间后后损损失失的的体体积积，
20、其其他他指指标标与与金金属属的的力力学学性性能能指指标标有相似的意义。有相似的意义。1.2.1 1.2.1 塑料的使用性能塑料的使用性能 4.4.热性能热性能 塑塑料料的的热热性性能能主主要要包包括括线线膨膨胀胀系系数数、导导热热系系数数、玻玻璃璃化化温温度度、耐耐热热性性、热变形温度、溶体指数、热稳定性、热分解温度等。热变形温度、溶体指数、热稳定性、热分解温度等。玻玻璃璃化化温温度度：塑塑料料从从黏黏流流态态或或高高弹弹态态（橡橡胶胶态态）向向玻玻璃璃态态（固固态态）转转变（或反向转变）的温度。变（或反向转变）的温度。耐耐热热性性：塑塑料料在在外外力力作作用用下下受受热热而而不不变变形形的的
21、性性质质，用用热热变变形形温温度度或或马马丁耐热温度丁耐热温度衡量。衡量。熔熔体体指指数数：热热塑塑性性塑塑料料在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下，其其熔熔体体在在1010minmin内内通通过过标标准准毛毛细细管管的的质质量量，以以g/10ming/10min表表示示，是是反反映映塑塑料料在在熔熔融融状状态态下下流流动动性的一个量值。性的一个量值。热稳定性热稳定性：塑料在加工或使用过程中受热而不分解变质的性质。：塑料在加工或使用过程中受热而不分解变质的性质。热热分分解解温温度度：塑塑料料在在受受热热时时发发生生分分解解的的温温度度，是是衡衡量量塑塑料料热热稳稳定定性性的的一个指标。塑料
22、加热时应控制在此温度以下。一个指标。塑料加热时应控制在此温度以下。1.2.1 1.2.1 塑料的使用性能塑料的使用性能 5.5.电性能电性能 塑塑料料的的电电性性能能包包括括表表面面电电阻阻率率、体体积积电电阻阻率率、介介电电常常数数、介介电电强强度度、耐耐电电弧弧性性、介介电电损损耗耗等等，是是衡衡量量塑塑料料在在各各种种频频率率的的电电流流作作用用下下表表现现出出来来的的性能。性能。1.2.2 1.2.2 塑料的工艺性能塑料的工艺性能 1.1.热固性塑料的工艺性能热固性塑料的工艺性能 收收缩缩性性:热热固固性性塑塑料料在在高高温温下下成成型型后后冷冷却却至至室室温温，其其尺尺寸寸会会发发生
23、生收收缩，使尺寸减小，一般在缩，使尺寸减小，一般在0.5%0.5%左右。左右。流流动动性性:塑塑料料在在一一定定温温度度与与压压力力下下，充充满满模模具具型型腔腔的的能能力力称称为为塑塑料料的流动性。衡量塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。的流动性。衡量塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。比比容容和和压压缩缩率率:比比容容是是单单位位质质量量塑塑料料所所占占的的体体积积，单单位位是是cm/gcm/g。压压缩缩率率是是成成型型前前塑塑料料原原材材料料的的体体积积与与成成型型后后制制品品的的体体积积之之比比，其其值值恒恒大大于于1 1。水水分分和和挥挥发发物物的的含含量量:一一定定的的水水
24、分分和和挥挥发发物物在在热热固固性性塑塑料料的的成成型型中中起起增增塑塑作作用用。但但含含量量过过多多，会会造造成成塑塑料料流流动动性性增增大大，易易产产生生溢溢料料、成成型型周周期期长长、收收缩缩率率大大，产产品品易易产产生生气气泡泡、疏疏松松、变变形形、翘翘曲曲、波波纹纹等等缺陷。缺陷。固固化化特特性性：热热固固性性塑塑料料在在成成型型过过程程中中树树脂脂发发生生交交联联反反应应，分分子子结结构构由由线线型型变变为为体体型型，塑塑料料由由既既可可熔熔化化又又可可溶溶解解变变成成既既不不可可熔熔化化又又不不可可溶溶解的状态。这个过程又称之为固化（熟化）。解的状态。这个过程又称之为固化（熟化）
25、。1.2.2 1.2.2 塑料的工艺性能塑料的工艺性能 2.2.热塑性塑料的工艺性能热塑性塑料的工艺性能 收缩性收缩性:热塑性塑料的收缩性基本上与热固性塑料的收缩性相同。热塑性塑料的收缩性基本上与热固性塑料的收缩性相同。流流动动性性:指指塑塑料料在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下充充满满型型腔腔的的能能力力，可可以以用用熔熔体体指数来衡量，其数值用熔体指数测定仪测定。指数来衡量，其数值用熔体指数测定仪测定。吸吸水水性性:表表示示塑塑料料吸吸收收水水分分的的能能力力。对对具具有有吸吸水水或或黏黏附附水水分分倾倾向向的的塑塑料必须在成型前进行干燥处理去除水分。料必须在成型前进行干燥处理去除水
26、分。结结晶晶性性:塑塑料料在在冷冷凝凝时时是是否否具具有有结结晶晶的的特特性性。可可将将塑塑料料分分为为结结晶晶型型和和非结晶型两种。非结晶型两种。热热敏敏性性:指指某某些些热热稳稳定定差差的的塑塑料料，在在温温度度高高和和受受热热时时间间长长的的情情况况下下产产生降解、分解、变色的特性。生降解、分解、变色的特性。应应力力开开裂裂:有有些些塑塑料料质质地地较较脆脆，成成型型时时又又容容易易产产生生内内应应力力，在在外外力力作作用下容易产生开裂。用下容易产生开裂。熔熔体体破破裂裂:塑塑料料溶溶料料通通过过喷喷嘴嘴孔孔或或浇浇口口时时，流流速速超超过过一一定定值值后后，挤挤出出的熔体表面会发生明显的横向裂纹，这种现象称为熔体破裂。的熔体表面会发生明显的横向裂纹，这种现象称为熔体破裂。