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1、高高 分分 子子 材材 料料 基基 础础 理理 论论第二部分第二部分 高分子材料基础理高分子材料基础理论在塑料成型加工中的应用论在塑料成型加工中的应用 绪论塑料及制品的成型加工过程 塑料塑料 塑料制品的成型加工过程塑料制品的成型加工过程 以高分子化合物（树脂）为主体，配以一定的添加剂，能够在加热加压作用下塑化成型，并在常温下保持其形状不变的材料。一、塑一、塑 料料塑料分类塑料分类 1.按塑料受热行为：分为按塑料受热行为：分为热塑性塑料热塑性塑料和和热固热固性塑料性塑料o热塑性塑料热塑性塑料受热后会从固体状态逐步转变为受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。流动状态。
2、这种转变理论上可重复无穷多次。热塑性塑料是可以再生的。热塑性塑料是可以再生的。例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等。绝大多数高分子化合物为烯和涤纶树脂等。绝大多数高分子化合物为热塑性高分子。热塑性高分子。塑料分类塑料分类o热固性塑料热固性塑料受热后先转变为流动状态，进一受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固体状态。这种转变是不可步加热则转变为固体状态。这种转变是不可逆的。即热固性塑料是不可再生的。能通过逆的。即热固性塑料是不可再生的。能通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子。加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子。例如：酚醛树脂、
3、环氧树脂、氨基树脂、不例如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。塑料分类塑料分类 2.按塑料使用功能：分为按塑料使用功能：分为通用塑料通用塑料和和工程塑工程塑料塑料料塑料o通用塑料通用塑料:产量大，价格便宜，原料来源丰产量大，价格便宜，原料来源丰富，应用面广。力学性能和热性能比较差，富，应用面广。力学性能和热性能比较差，作为非结构材料使用。作为非结构材料使用。例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯酚醛和氨基塑料等，占塑料总量的烯酚醛和氨基塑料等，占塑料总量的80。塑料分类塑料分类 2.按塑料使用功能
4、：分为通用塑料和工程塑按塑料使用功能：分为通用塑料和工程塑料塑料料塑料o工程塑料工程塑料:具有优异的力学性能、热性能、具有优异的力学性能、热性能、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性或能满足特殊要尺寸稳定性、耐化学腐蚀性或能满足特殊要求的塑料，作为结构材料使用。求的塑料，作为结构材料使用。例如：例如：聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚四聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、改性聚丙烯、聚醚醚酮等。氟乙烯、改性聚丙烯、聚醚醚酮等。常见热塑性塑料（常见热塑性塑料（P205）1.1.聚乙烯聚乙烯2.2.聚丙烯聚丙烯3.3.聚氯乙烯聚氯乙烯
5、4.4.聚苯乙烯及苯乙烯共聚物聚苯乙烯及苯乙烯共聚物常见热塑性塑料常见热塑性塑料5.5.聚甲醛聚甲醛6.6.聚酯聚酯7.7.聚酰胺聚酰胺8.8.聚碳酸酯聚碳酸酯9.9.聚氨酯聚氨酯 1）结构单元：结构单元：聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯（PEpolyethylene）：CH2CH2 PE为不透明或半透明的蜡状固体，无毒，无嗅，无味，几乎不吸水，密度小于水，物理力学性能依赖于结晶度。2）种类：（a）HDPE（b）LDPE（c）LLDPE（d）UHMWPE LDPE：支化度高，长短支链不规整，呈树枝状，分子量低，分子量分布宽，故结晶度低，力学强度低。HDPE：支化度低，线形结构，分子量高，分子量分布窄，
6、结晶度高，力学强度高于LDPE。LLDPE：有规整的短支链，结晶度和密度与LDPE相似，抗撕裂性和耐环境应力开裂性高于LDPE和HDPE。UHMWPE：分子量巨大，分子间的缠绕程度大，结晶度和密度介于LDPE和HDPE之间，耐冲击强度成倍增加，具有高的耐磨性和自润滑性，熔融加工困难。结构特点与性能 LDPE、HDPE和LLDPE蠕变大，尺寸稳定性差，不能作为结构件使用。UHMWPE强而韧，耐磨、自润滑、蠕变低、生理相容性好，可作为传动零件，医用材料。耐化学腐蚀。良好的电绝缘性和高频介电性能，常用于电线及电缆护套。韧性、耐寒性好，不耐热，不耐大气老化，易燃烧。性能与应用应用举例：应用举例：低密度
7、聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)：日用制品、：日用制品、薄膜薄膜、软质包、软质包装材料、层压板、装材料、层压板、电线电缆包覆电线电缆包覆等。等。线性低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯(LLDPE)：超薄：超薄薄膜薄膜、农用地膜、农用地膜、拉伸缠绕膜、拉伸缠绕膜、注塑制品、注塑制品、电缆护套等电缆护套等高密度聚乙烯高密度聚乙烯(HDPE)：小负荷齿轮和轴承、管材、阀小负荷齿轮和轴承、管材、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯(UHMWPE)：耐磨输送管道，机械耐磨输送管道，机械零件，医用材料零件，医用材料 1）结构单元：结构单元：聚丙
8、烯聚丙烯（PP-polypropylene)）：无毒、无嗅、半透明蜡状固体，等规无毒、无嗅、半透明蜡状固体，等规立构结晶性材料，结晶度及结晶结构会影立构结晶性材料，结晶度及结晶结构会影响其力学性能及透明度。响其力学性能及透明度。CH2CHCH32）性质：）性质：o密度小，吸水性低。密度小，吸水性低。o力学性能（强度、模量等）高于聚乙烯，但室温力学性能（强度、模量等）高于聚乙烯，但室温及低温冲击性差，耐寒性差。及低温冲击性差，耐寒性差。o耐热性高，熔点为耐热性高，熔点为165170，制品可在，制品可在100以上进行消毒灭菌。以上进行消毒灭菌。o化学稳定性好，耐浓度低的酸碱，但不耐芳香族化学稳定性
9、好，耐浓度低的酸碱，但不耐芳香族和氯化烃溶剂。和氯化烃溶剂。o介电常数较高，可用作受热电气绝缘件，介电强介电常数较高，可用作受热电气绝缘件，介电强度较高，适用作电器零件。度较高，适用作电器零件。o耐紫外线和耐候性不好，需加入稳定剂。耐紫外线和耐候性不好，需加入稳定剂。o易燃烧。易燃烧。3）应用：）应用：日常：薄膜，电绝缘体，家电外壳，洗衣机内衬，容器，包日常：薄膜，电绝缘体，家电外壳，洗衣机内衬，容器，包装材料，。装材料，。机械及汽车零件：法兰、车门、方向盘、齿轮、接头、化工机械及汽车零件：法兰、车门、方向盘、齿轮、接头、化工管道等。管道等。医用材料（可耐热消毒）：注射器及药品包装、食品包装医
10、用材料（可耐热消毒）：注射器及药品包装、食品包装化纤：化纤：PP拉丝制作地毯及编织袋、捆扎绳等。拉丝制作地毯及编织袋、捆扎绳等。PP的改性与高性能化的改性与高性能化o纤维及填充增强改性可提高PP的耐热性、强度、模量及耐疲劳性，使其作为工程塑料使用。o共聚共混技术改善PP的冲击强度和低温脆性，乙丙共聚物是PP耐低温性的一类，在PP中加入乙丙橡胶、SBS热塑性弹性体、或韧性高的塑料都可提高冲击强度。1）结构单元：结构单元：聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯（PVCpolyvinyl chloride ）：纯纯PVCPVC为无规立构结构，为为无规立构结构，为无色透明、硬质无色透明、硬质及低温脆性及低温
11、脆性的材料，特别是的材料，特别是耐热稳定性极差耐热稳定性极差，TgTg为为8080，130130开始分解，放出开始分解，放出HClHCl，对金属，对金属有腐蚀作用，加工设备要进行特殊处理。要使有腐蚀作用，加工设备要进行特殊处理。要使PVCPVC有实用价值，需加入各种添加剂，如热稳定有实用价值，需加入各种添加剂，如热稳定剂、润滑剂、增塑剂等。剂、润滑剂、增塑剂等。CH2CHCl 聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯（PVCpolyvinyl chloride ）：2）性质：性质：PVC有有有有良良好好的的电电绝绝缘缘性性、耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性、阻阻燃燃性性；但但耐耐热热性性较较差差，使使用用温温
12、度度较较低低，介介电电常常数数、介介电电损损耗耗较较高高。能能溶溶于于四四氢氢呋呋喃喃和和环环已已酮酮等等有机溶剂。有机溶剂。根根据据加加入入的的增增塑塑剂剂量量可可将将PVC分分为为硬硬PVC（未增塑（未增塑PVC）和软）和软PVC（增塑（增塑PVC）3）应用：）应用：硬聚氯乙烯硬聚氯乙烯：强度及刚度高，用于工业管道、强度及刚度高，用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。料，化工防腐设备及各种机械零件。软聚氯乙烯软聚氯乙烯：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜
13、、耐酸碱软管及电线人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。电缆包覆层等。1）结构单元：结构单元：聚苯乙烯聚苯乙烯（PS-polystyrene）：无毒、无嗅、无色透明状固体，非结晶性材无毒、无嗅、无色透明状固体，非结晶性材料，料，透明度高透明度高达达88889292，折射率为，折射率为1.591.601.591.60，吸水性低，吸水性低，硬度大，脆性大，硬度大，脆性大，耐热性低（耐热性低（TgTg约约60608080），耐磨性低。），耐磨性低。CH2CH 聚苯乙烯聚苯乙烯（PS-polystyrene）：2）应用：应用：由于具有透明、价廉、刚度大、电绝缘性好、由于具有透明、价廉、
14、刚度大、电绝缘性好、印刷性好等优点，印刷性好等优点，主要用于日用及工业装饰、装主要用于日用及工业装饰、装潢、灯箱、灯罩、光学零件、透明玩具、仪器仪表潢、灯箱、灯罩、光学零件、透明玩具、仪器仪表外壳、仪器仪表零件。外壳、仪器仪表零件。另外是重要的发泡材料，广泛用作包装材料及另外是重要的发泡材料，广泛用作包装材料及管道的保温层，冷冻绝缘层等。管道的保温层，冷冻绝缘层等。聚苯乙烯的改性o为克服PS脆性大，耐热性低的缺点，开发了一系列的PS共聚物。ABS、MBS、AAS、ACS、AS，HIPS等。（见书209210）1）结构单元：结构单元：丙烯晴丙烯晴(A)、丁二烯、丁二烯(B)、苯乙烯、苯乙烯(S)
15、三种单体（共聚生成）三种单体（共聚生成）ABSABS塑料塑料塑料塑料：2）性质：性质：丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。氯代烃类溶剂。3）应用：）应用：ABS作作为为“坚坚韧韧、质质硬硬且且刚刚性性”的的材材料料，是是最最早早被被人人类认
16、识和使用的类认识和使用的“高分子合金高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。容器、管道等。1）结构单元：结构单元：聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethyl methacrylate ）：聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，无毒、聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，无毒、无嗅、无色透明状固体，无嗅、无色透明状固体，属无规立构，非属无规立构，非晶性塑料。晶性塑料。CH2CCH3COOCH3 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymet
17、hyl methacrylate ）：2 2）性质：性质：较高的强度和韧性、优良的光学性能较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为率比普通硅玻璃好（透光率约为91919393）；优）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐热性不高。3）应用：）应用：主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，光导纤维，透明模型，标本，医疗光学
18、纤维，光导纤维，透明模型，标本，医疗器械等。器械等。1）结构单元：结构单元：聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在色，一般在360360380380烧结成形。烧结成形。CF2CF2 聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）：2 2）性质：性质：出色的耐热、耐寒能力（出色的耐热、耐寒能力（-180-180+260+260长期使用）长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，化学稳定性极佳，俗称俗称“塑料王塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强；极好的电绝
19、缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成型。度低，抗蠕变性较差，不易加工成型。3）应用：）应用：主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。不粘锅涂层等。1）结构：结构：尼龙的品种很多，如尼龙尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙、尼龙66、尼龙、尼龙610等。等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团酰胺基：单元中都有一个相同的特征基团酰胺基：聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺（尼龙或锦纶）（尼龙
20、或锦纶）（尼龙或锦纶）（尼龙或锦纶）（PApolyamides ）：CNO H 2）性质：性质：聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色略带黄色。由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好强度高，韧性好；另外耐磨另外耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、性和自润滑性好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，需严格干燥后但吸水性大，需严格干燥后加工成型，热膨胀系数大。加工成型，热膨胀系数大。3 3）应用：）应用：尼尼龙龙及及纤纤维维
21、增增强强尼尼龙龙主主要要用用于于轴轴承承、齿齿轮轮、高高压压密密封封圈圈、阀阀门门、包包装装材材料料、输输油油管管、汽汽车车保保险杠及丝织品险杠及丝织品等。等。1）结构单元：结构单元：聚甲醛聚甲醛聚甲醛聚甲醛（POM-polyformaldehyde ）：CH2O 2）性质：性质：乳白色结晶性塑料。乳白色结晶性塑料。具有优良的拉伸和压缩强度、硬度、刚性、韧性、具有优良的拉伸和压缩强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，蠕变小，优良的尺耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，蠕变小，优良的尺寸稳定性，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，可在寸稳定性，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，可在1
22、00下长期使用。下长期使用。但热稳定性差，易燃但热稳定性差，易燃。具有较高的综。具有较高的综合性能，比强度接近金属材料。合性能，比强度接近金属材料。4 4）应用：）应用：部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，凸轮、垫圈、法兰、各种仪表外壳、齿轮、轴承，凸轮、垫圈、法兰、各种仪表外壳、容器、塑料弹簧等。容器、塑料弹簧等。特别是用于不允许有润滑油使用的轴承和齿特别是用于不允许有润滑油使用的轴承和齿轮，尺寸稳定性好，可制作公差小的精密零件。轮，尺寸稳定性好，可制作公差小的精密零件。1）结构单元：结构单元：聚碳酸酯聚碳酸酯（PC-polycarbona
23、te）：透明非结晶材料。透明非结晶材料。具有优异的综具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗合力学性能，又高度透明，故俗称称“透明金属透明金属”。OCOO C CH3CH32 2）性质：）性质：o透光率高，约为透光率高，约为86869292，仅次于，仅次于PMMAPMMA；o高模量、高强度、抗蠕变，表面硬度大，尺寸高模量、高强度、抗蠕变，表面硬度大，尺寸稳定性好；稳定性好；o高抗冲性，低温冲击韧性极佳；高抗冲性，低温冲击韧性极佳；o使用温度范围宽，耐热性好；使用温度范围宽，耐热性好；o电绝缘性好。电绝缘性好。o缺点：容易应力集中使制品开裂；耐药品腐蚀缺点：容易应力集中使制品开裂；耐药品腐蚀性差
24、，易高温水解，无自润滑性。性差，易高温水解，无自润滑性。聚碳酸酯聚碳酸酯（PC-polycarbonate）：3 3）应用：）应用：聚聚碳碳酸酸酯酯用用于于透透明明制制品品，如如透透明明板板材材，车车灯灯罩罩、护护目目镜镜、安安全全帽帽、门门窗窗玻玻璃璃甚甚至至防防弹弹玻玻璃璃等等；还还可可制制作作电电动动工工具具、计计算算机机外外壳壳、电电子子通通讯讯设设备备零零部部件件，如开关、按钮、接线板等。如开关、按钮、接线板等。纤纤维维增增强强聚聚碳碳酸酸酯酯可可部部分分取取代代钢钢、有有色色金金属属等制造仪器仪表的机械传动部件。等制造仪器仪表的机械传动部件。1）结构单元：结构单元：2）性质：）性质
25、：透明非结晶材料。透明非结晶材料。用不同原料可制得适应较宽温度范围（50150）的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。线形可称为热塑性弹性体，具备塑料的可塑性及橡胶的弹性。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。聚氨酯聚氨酯（PU-polyurethane）：主链含有主链含有 HNCOOHNCOO3）应用：o聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、纤维、电线电缆和医用人工脏器等；o交联热固性PU可制作软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫，硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材；o涂料用于高级车辆
26、、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。o胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。聚氨酯聚氨酯（PU-polyurethane）：1）聚聚 砜（砜（PSF）：）：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：聚砜是含硫的透明树脂，其聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达长期使用温度可达150174，脆化温度，脆化温度-100。广泛用。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。于电器、机械、交通和医疗领域。2）聚苯醚（聚苯醚（PPO）：）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综
27、合性能好聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用，使用温度宽温度宽-190190，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。化工管道、阀门和外科医疗器械等。3）聚酰亚胺：）聚酰亚胺：聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达硬度较高，使用温度可达260；但加工性较差，脆性大，；但加工性较差，脆性大，成本高。成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动主要用于特殊条件下工
28、作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。二、塑料制品的成型加工过程二、塑料制品的成型加工过程树树脂脂的的合合成成树树脂脂配料配料或专或专用料用料的生的生产产塑塑料料或或专专用用料料加加工工成成型型制品制品添加剂添加剂后加工后加工处理处理树脂的合成塑料制品的加工成型（成型）后加工配料及专用料的生产(配制与混合)二、塑料制品的成型加工过程二、塑料制品的成型加工过程o配料及专用料的生产配料及专用料的生产（配制）（配制）：第七章第七章o塑料
29、制品的生产塑料制品的生产（成型）（成型）：第八十章第八十章 挤出成型挤出成型(第八章）第八章）注射成型注射成型(第九章）第九章）中空吹塑成型中空吹塑成型(第十章）第十章）第七章第七章 成型物料的配制及专用料的生产成型物料的配制及专用料的生产配制：根据配方，通过混合等手段，将配制：根据配方，通过混合等手段，将高聚物和添加剂等组分制成均匀的复合高聚物和添加剂等组分制成均匀的复合物，可为物，可为粒料粒料或或粉料粉料。配制是塑料成型前的准备阶段配制是塑料成型前的准备阶段配方的设计 原料的准备 配料 混合 塑化 造粒或破碎塑料的配制工艺流程塑料的配制工艺流程 粉状配混料粉状配混料（如（如PVC）粒状专用
30、料粒状专用料7.1 配方设计配方设计 根据塑料制品的性能要求及生产工根据塑料制品的性能要求及生产工艺、设备的条件，在充分了解原材料艺、设备的条件，在充分了解原材料（各种树脂和各种助剂的性质、结构各种树脂和各种助剂的性质、结构、价格、配伍性、成型加工性、毒性等价格、配伍性、成型加工性、毒性等）性能的基础上，确定各种原材料的用性能的基础上，确定各种原材料的用量配比关系。量配比关系。塑料的组成：各种树脂（高聚物），添加剂塑料的组成：各种树脂（高聚物），添加剂7.1.1 树脂的选择树脂的选择o在制品中成为均一的连续相在制品中成为均一的连续相o能将各种添加剂粘结在一起，并能将各种添加剂粘结在一起，并赋予
31、制品赋予制品必要的物理机械性能。必要的物理机械性能。树脂（高聚物）的作用树脂（高聚物）的作用7.1.1 树脂的选择树脂的选择o聚合物聚合物(树脂树脂)品种品种 不同，所得制品性能和使用不同，所得制品性能和使用范围也不一样。范围也不一样。o即使同一品种由于合成方法不同，即使同一品种由于合成方法不同，所得产品性所得产品性能也不相同，成型加工工艺和制品的使用范围能也不相同，成型加工工艺和制品的使用范围也有差异。也有差异。o例如例如PVC，悬浮法树脂虽比乳液法树脂的分子，悬浮法树脂虽比乳液法树脂的分子量低，分散性较大，但电性能好，成本低，多量低，分散性较大，但电性能好，成本低，多用在挤出和注射等成型中
32、，用以制造电绝缘材用在挤出和注射等成型中，用以制造电绝缘材料、硬板料、硬板(管管)、日常生活用品等；而乳液树脂、日常生活用品等；而乳液树脂由于粒子细，易于成糊，多用由于粒子细，易于成糊，多用 来制糊，生产搪来制糊，生产搪塑制品和人造革，涂料等。塑制品和人造革，涂料等。7.1.1 树脂的选择树脂的选择o同一品种，同一方法生产的树脂，由于牌号不同一品种，同一方法生产的树脂，由于牌号不同，加工性同，加工性 能和用途都有差异。能和用途都有差异。o即使同一牌号树脂，由于批号不同，批与批间即使同一牌号树脂，由于批号不同，批与批间也有差异，因此在配料时也有差异，因此在配料时 需采用不同的工艺条需采用不同的工
33、艺条件，才能保证质量和为成型提供方便。然而，件，才能保证质量和为成型提供方便。然而，聚合物或树脂本身的性聚合物或树脂本身的性 能，对加工性能和产品能，对加工性能和产品性能影响很大性能影响很大树脂本身的性能对加工和产品性能影响树脂本身的性能对加工和产品性能影响极大，首先应选择合适的树脂极大，首先应选择合适的树脂7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择添加剂的种类：增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料、着色剂、发泡剂、阻燃剂、抗静电剂等。添加剂的作用：添加剂的作用：o制品性能的多种要求制品性能的多种要求o成型加工性的要求成型加工性的要求o成本的要求成本的要求7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择增塑剂：增塑剂：
34、能减少分子间作用力，增加聚合能减少分子间作用力，增加聚合物成型流动性和制品柔性或弹性的助剂。物成型流动性和制品柔性或弹性的助剂。非极性增塑剂作用原理非极性增塑剂作用原理7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择增塑剂：增塑剂：极性增塑剂作用原理极性增塑剂作用原理7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择增塑剂：o作用原理：减少分子间作用力作用原理：减少分子间作用力o使用性能：降低使用性能：降低T Tg g。塑料柔韧性、耐寒性。塑料柔韧性、耐寒性强度、强度、硬度、模量硬度、模量o加工性能：加工性能：T Tf f、粘度、粘度，流动性，流动性，防止热分解。，防止热分解。o要求：与聚合物的相容性好；挥发性、迁移性
35、、要求：与聚合物的相容性好；挥发性、迁移性、溶浸性小；良好的耐热、耐光、不燃、溶浸性小；良好的耐热、耐光、不燃、无毒性无毒性。o主要用于主要用于PVCPVC树脂，占总消费量的树脂，占总消费量的8080。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择 增塑剂用量对聚氯乙烯的抗张强度、断裂伸长率和熔体粘度的影响增塑剂用量对聚氯乙烯的抗张强度、断裂伸长率和熔体粘度的影响TCP磷酸三甲酚酯，磷酸三甲酚酯，DOP临苯二甲酸二辛酯，临苯二甲酸二辛酯，DOA己二酸二辛酯己二酸二辛酯DAP临苯二甲酸二烷基临苯二甲酸二烷基79酯，酯，DBP临苯二甲酸二丁酯，临苯二甲酸二丁酯，DMP临苯二甲临苯二甲酸二甲酯酸二甲酯7.1.
36、2 添加剂的选择添加剂的选择稳定剂：稳定剂：o作用：防止和抑制塑料加工和长期使用及贮存过作用：防止和抑制塑料加工和长期使用及贮存过程中，由于各种外界因素（光、热、氧、射线、程中，由于各种外界因素（光、热、氧、射线、细菌、霉菌等）作用而引起的老化（降解或交联）细菌、霉菌等）作用而引起的老化（降解或交联）。o热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等。热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择PVC热稳定剂热稳定剂o吸收吸收HClHCl，终止其对，终止其对PVCPVC降解的催化作用。如：降解的催化作用。如：铅铅盐稳定剂盐稳定剂o置换烯丙基中的活泼氯原子。如置换烯丙基中的活泼氯原子。如金属
37、皂、有机锡金属皂、有机锡稳定剂稳定剂o加成聚烯结构的双键，防止加成聚烯结构的双键，防止PVCPVC的继续降解和变色。的继续降解和变色。如：如：有机锡、环氧化合物稳定剂有机锡、环氧化合物稳定剂o其它还有辅助稳定剂其它还有辅助稳定剂o目前发展方向为目前发展方向为无毒稳定剂，复合稳定剂无毒稳定剂，复合稳定剂，非重，非重金属稳定剂金属稳定剂7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择PVC常见热稳定剂：常见热稳定剂：。o铅类稳定剂：铅类稳定剂：三碱式硫酸铅，二碱式亚磷酸铅，无三碱式硫酸铅，二碱式亚磷酸铅，无尘复合铅盐等。尘复合铅盐等。o金属皂类稳定剂：金属皂类稳定剂：硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬
38、脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、复合型液体钡镉稳定剂、硬脂酸镉、复合型液体钡镉稳定剂、复合型液体复合型液体钙锌稳定剂钙锌稳定剂、月桂酸钡等、月桂酸钡等o有机锡稳定剂：有机锡稳定剂：二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡、二马来酸单辛酯基锡、二马来酸单辛酯 二辛基锡等。二辛基锡等。o锑类稳定剂，锑类稳定剂，如硫醇锑盐类等。如硫醇锑盐类等。o其他，如其他，如稀土稳定剂、水合硅铝镁稳定剂稀土稳定剂、水合硅铝镁稳定剂、亚磷酸、亚磷酸酯类稳定剂等。酯类稳定剂等。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择抗氧剂：抗氧剂：o代替易受氧化分解的聚合物与氧反应，防止或推代替易受氧化分解的聚合物与
39、氧反应，防止或推迟氧对聚合物的影响，抑制聚合物的氧化。迟氧对聚合物的影响，抑制聚合物的氧化。o抗氧剂的作用机理分三种：一是链终止型抗氧剂，抗氧剂的作用机理分三种：一是链终止型抗氧剂，即是工业生产中的即是工业生产中的主抗氧剂主抗氧剂；二是；二是过氧化物分解过氧化物分解剂剂，三是，三是金属离子钝化剂金属离子钝化剂，后两种是工业生产中，后两种是工业生产中的辅助抗氧剂。的辅助抗氧剂。o主抗氧剂用量一般为主抗氧剂用量一般为0.10.5%7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择抗氧剂：抗氧剂：o聚烯烃、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚苯醚、聚烯烃、聚苯乙烯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚苯醚、ABSABS树脂等，树脂等，
40、在制造和使用过程中都会因氧化而在制造和使用过程中都会因氧化而加速降解，使其性能变坏，加入抗氧剂可制止或加速降解，使其性能变坏，加入抗氧剂可制止或推迟聚合物在正常或较高温度下的氧化过程。推迟聚合物在正常或较高温度下的氧化过程。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择光稳定剂：o能吸收光和射线或移出聚合物吸收能吸收光和射线或移出聚合物吸收 的光能，放出没的光能，放出没有破坏性的光能有破坏性的光能(长波的长波的)或热能，从而减缓或免除或热能，从而减缓或免除聚合物降解。聚合物降解。o包括紫外线吸收剂，淬灭剂，先驱型紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂，淬灭剂，先驱型紫外线吸收剂，光屏蔽剂等，光屏蔽剂等o户外和照明
41、用的塑料制品要加入光稳定剂。聚丙烯，户外和照明用的塑料制品要加入光稳定剂。聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯等都需加入光稳定剂。聚乙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯等都需加入光稳定剂。用量一般为：用量一般为：0.010.5%7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择润滑剂：o作用：作用：改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的粘附，改善脱模性，提高制品表面光洁度设备的粘附，改善脱模性，提高制品表面光洁度等。一般添加量为等。一般添加量为0.51%o包括外润滑剂和内润滑剂包括外润滑剂和内润滑剂。o常用内润滑剂：硬脂酸及盐类。常用内润滑剂：硬
42、脂酸及盐类。o常用外润滑剂：硬脂酸、石蜡、矿物油、硅油等。常用外润滑剂：硬脂酸、石蜡、矿物油、硅油等。o对于对于PVC的加工十分重要。的加工十分重要。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择填料：o作用：作用：提高制品的物理性能（耐热性，硬度，耐提高制品的物理性能（耐热性，硬度，耐磨性，阻燃性等），降低成本。磨性，阻燃性等），降低成本。o碳酸钙，滑石粉，粘土，二氧化硅，二硫化钼等碳酸钙，滑石粉，粘土，二氧化硅，二硫化钼等o纳米材料：提高力学性能，环保型阻燃剂，杀菌纳米材料：提高力学性能，环保型阻燃剂，杀菌o一般加入聚合物中相容性和分散性不好，需用偶一般加入聚合物中相容性和分散性不好，需用偶联剂进行
43、处理，增加相容性及与聚合物的结合能联剂进行处理，增加相容性及与聚合物的结合能力。力。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择纤维增强材料：玻璃纤维，碳纤维等，耐高温，强度高，用于汽玻璃纤维，碳纤维等，耐高温，强度高，用于汽车、化工、航空航天等高科技产业。如：车、化工、航空航天等高科技产业。如：PP纤纤维增强材料，维增强材料，PA纤维增强材料等。纤维增强材料等。一般也需用偶联剂进行处理，以增加与聚合物的一般也需用偶联剂进行处理，以增加与聚合物的结合力。结合力。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择阻燃剂：o作用：作用：增加高聚物的耐燃烧性能增加高聚物的耐燃烧性能o卤代烃与氧化锑阻燃剂，磷氮系阻燃剂，反
44、应膨卤代烃与氧化锑阻燃剂，磷氮系阻燃剂，反应膨胀型阻燃剂，无机阻燃剂等。胀型阻燃剂，无机阻燃剂等。o发展方向：发展方向：低卤、低烟、高效、无毒环保型阻燃低卤、低烟、高效、无毒环保型阻燃剂。剂。o电线电缆，电子电器制品，建筑物室内装饰材料电线电缆，电子电器制品，建筑物室内装饰材料等。等。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择发泡剂：o作用：作用：使高聚物产生泡孔结构。使高聚物产生泡孔结构。o隔热、隔音、质轻、弹性等制品。隔热、隔音、质轻、弹性等制品。o开发热点：开发热点：微发泡材料。微发泡材料。抗静电剂：防止塑料的静电危害。如：矿山用塑料。防止塑料的静电危害。如：矿山用塑料。7.1.2 添加剂的选
45、择添加剂的选择偶联剂：o作用：作用：提高树脂与无机材料界面的结合力，有两提高树脂与无机材料界面的结合力，有两性结构的物质。性结构的物质。o硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂等。硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂等。着色剂：给予塑料色彩或特殊光学性能，有时改善制品的给予塑料色彩或特殊光学性能，有时改善制品的耐候性。耐候性。7.1.2 添加剂的选择添加剂的选择其它：o抗冲改性剂和相容剂抗冲改性剂和相容剂o加工改性剂和流滴剂加工改性剂和流滴剂o母料助剂母料助剂o成核剂成核剂o开口剂开口剂o保鲜剂等保鲜剂等7.2 配方设计配方设计配方设计原则o制品的性能要求；制品的性能要求；o成型加工性要求；成型加工性要求；o选用的原材
46、料来源容易，产地较近，质量稳定可选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理，成本低；靠，价格合理，成本低；o成型工艺成型工艺o成型设备成型设备7.2 配方设计配方设计配方表示方法o以高聚物（树脂）为以高聚物（树脂）为100份的配方表示法份的配方表示法。此法计量容易，应用广泛，适于工业生产，。此法计量容易，应用广泛，适于工业生产，大多数科研论文和报告中常用。大多数科研论文和报告中常用。o以配混料为以配混料为100份的配方表示法份的配方表示法，各组分，各组分以质量分数表示。此法对计算原材料消耗、以质量分数表示。此法对计算原材料消耗、定额指标等较方便，便于财务的成本核算及定额指标等较方便
47、，便于财务的成本核算及定价。定价。7.2 配方设计配方设计7.3 原料的准备原料的准备o在混合前要对原材料在混合前要对原材料去除杂质和干燥（去除杂质和干燥（那些树那些树脂需要干燥？脂需要干燥？）。o一些小剂量和难分散的配合剂，为了使其在塑一些小剂量和难分散的配合剂，为了使其在塑料中均匀分散，可以把它们制成料中均匀分散，可以把它们制成浆料或母料浆料或母料，再混入混合物中。（如：色母料）再混入混合物中。（如：色母料）o配料计量配料计量是根据配方精确是根据配方精确称量称量原料各组分。原料各组分。o固体树脂和配合剂的输送可用气动源送至料仓，固体树脂和配合剂的输送可用气动源送至料仓，液状配合剂的输送可用
48、齿轮泵管道液状配合剂的输送可用齿轮泵管道输送输送至高位至高位贮槽，为混合过程连续化创造条件。贮槽，为混合过程连续化创造条件。原料的预处理、配料计量，输送。原料的预处理、配料计量，输送。7.4 混合混合o分布混合分布混合:使各组分作空间无规分布，各组分在混合物使各组分作空间无规分布，各组分在混合物中浓度趋于一致。中浓度趋于一致。o分散混合分散混合:使组分聚集体尺寸减小，相互渗透，互溶。使组分聚集体尺寸减小，相互渗透，互溶。o机理：扩散，对流，剪切。机理：扩散，对流，剪切。o混合程度评定：组成的均匀程度，物料的分散程度。混合程度评定：组成的均匀程度，物料的分散程度。o主要设备：高速混合机（高搅）。
49、润性和非润性材料，主要设备：高速混合机（高搅）。润性和非润性材料，特别是粉料。特别是粉料。将原料各组分相互分散以获得均匀的物料。将原料各组分相互分散以获得均匀的物料。7.4 混合混合7.4 混合混合7.4 混合混合7.4 混合混合7.4 混合混合举例：举例：PVC的混合工艺的混合工艺o主要成分：主要成分：PVCPVC树脂，增塑剂，热稳定剂，冲树脂，增塑剂，热稳定剂，冲击改性剂，色料，填料，润滑剂。击改性剂，色料，填料，润滑剂。o加料顺序：根据制品制定。加料顺序：根据制品制定。o设备：热混，冷混。设备：热混，冷混。o出料：一般以温度为准。出料：一般以温度为准。7.4 混合混合以上介绍为初混过程，
50、也是粉料配混以上介绍为初混过程，也是粉料配混料的配制过程，有些初混后可直接用料的配制过程，有些初混后可直接用于制品的生产，有些还需塑化造粒后于制品的生产，有些还需塑化造粒后才能生产制品。才能生产制品。7.4 塑化塑化借助加热和剪切力使聚合物获借助加热和剪切力使聚合物获得得熔化、剪切、混合熔化、剪切、混合等作用而驱出等作用而驱出其中的挥发物并进一步分散其中的其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组分。这样，使用塑炼后的不均匀组分。这样，使用塑炼后的物料就更有利于制得性能一致的制物料就更有利于制得性能一致的制品。品。7.5 塑化塑化o工艺条件：工艺条件：聚合物粘流温度或熔点以上，聚合物粘流温度或熔点