塑料模具课件.pptx

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1、第第1章章 高分子聚合物结构特点高分子聚合物结构特点(tdin)与性能与性能第一页，共170页。1.1 聚合物分子的结构聚合物分子的结构(jigu)特特点点1、基本概念、基本概念1）塑料是以高分子聚合物）塑料是以高分子聚合物(树脂树脂)为主要成分为主要成分(chng fn)，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材料。料。2）高分子聚合物：是由一种或几种低分子化合物通）高分子聚合物：是由一种或几种低分子化合物通过聚合反应而生成的一种高分子化合物。简称高过聚合反应而生成的一种高分子化合物。简称高聚物或聚合物。聚物或聚合物。塑料的主要成分塑料的主要成分(chng

2、fn)是树脂是树脂树脂分为树脂分为天然树脂和合成树脂。天然树脂和合成树脂。第二页，共170页。2聚合物的结构(jigu)nCH2CH2CHCH2 2CHCH2 2n n 乙烯(y x)聚乙烯聚合度聚合度聚合度聚合度：单元体的个数n n n n称为聚合度，n值越大，相对分子质量越大。单元体单元体单元体单元体：能合成高分子化合物的低分子物质，如聚乙烯的单元体是CH2CH2。第三页，共170页。3聚合物的特点：聚合物的特点：（1）含原子数量多，一个高分子中含有几千个、）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。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）

3、分子量大，高分子化合物的分子量一般(ybn)可自几万至几十万、几百万甚至上千可自几万至几十万、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，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。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）分子长度相对于低分子长，例如低分子乙烯的长度约为的长度约为0.0005m，而高分子聚乙烯的，而高分子聚乙烯的长度则为长度则为6.8m，是前者的，是前者的13600倍。倍。第四页，共170页。4.聚合物的分类：聚合物的分类：1）聚合物大分子基本上都属于长链状结构）聚合物大分子基本上都属于长链状结构(jigu)，按结构，按结构(

4、jigu)不同可分为：不同可分为：a)线型聚合物 b)带有支链的线型聚合物c)体型(txng)聚合物第五页，共170页。a)热塑性聚合物：其特点是具有弹性和塑性，受热后软化或熔融，此时可成型加工，冷却后固化，再加热(ji r)仍可软化。如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙）等；常采用注射、挤出或吹塑等方法成型。b)热固性聚合物：其特点脆性大、弹性和塑性较低。在开始受热时也可以软化或熔融，但是一旦固化成型就不会再软化。此时，即使加热(ji r)到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。如酚醛、脲醛等常采用压缩或压注方法成型，也可采用注射成型。2）聚合物按分子结构(fn z ji u)及热性能不

5、同分第六页，共170页。a)结晶型聚合物：如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙(nlng)）等；b)无定形聚合物：如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等。3）聚合物按照分子排列的几何）聚合物按照分子排列的几何(j h)特征，可分：特征，可分：一部分分子有规则紧密一部分分子有规则紧密(jnm)排列排列无规则线团状缠绕无规则线团状缠绕第七页，共170页。1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能(xngnng)1、聚合物的物理、聚合物的物理(wl)状态：状态：1）定义：聚合物在不同温度下所表现出）定义：聚合物在不同温度下所表现出来的分子热运动特征称为聚合物的物理来的分子热运动特征称为聚合物的物理(wl)状态。

6、状态。2）分类：）分类：玻璃态（结晶态）玻璃态（结晶态）高弹态高弹态 粘流态粘流态物理物理(wl)状态的转变主要与温度有关。状态的转变主要与温度有关。第八页，共170页。1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能(xngnng)2.聚合物的热力学曲线：受恒力作用时变形程度与温聚合物的热力学曲线：受恒力作用时变形程度与温度度(wnd)关系曲线。关系曲线。1线型无定形聚合物；2线型结晶(jijng)聚合物（脆化温度）（玻璃化温度）（粘流温度）（热分解温度）（熔点）变形程度变形程度温度温度第九页，共170页。1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能(xngnng)玻璃态：玻璃态：塑料处于温度塑

7、料处于温度 以下的状态，为坚硬的固体，以下的状态，为坚硬的固体，是大多数塑件的使用是大多数塑件的使用(shyng)状态。状态。称为玻璃称为玻璃化温度，是多数塑料使用化温度，是多数塑料使用(shyng)温度的上限。温度的上限。高弹态：高弹态：塑料处于温度塑料处于温度 和和 之间的状态，类似橡胶之间的状态，类似橡胶状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。这一温度状态的弹性体，仍具有可逆的形变性质。这一温度范围成型工艺有真空成型。范围成型工艺有真空成型。第十页，共170页。1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能(xngnng)粘流态：当塑料受热温度超过 时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明显的流

8、动，塑料开始进入粘流态变成粘流液体(yt)，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。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 时，聚合物开始分解变色，称为热分解温度，是聚合物在高温下开始分解的临界温度。这一温度范围的成型方法主要有注射、压缩、压注和挤出成型等。第十一页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)流变学研究物质变形与流动的科学。粘流态的聚合物在外力作用下，相互交缠卷曲的大分子链将会沿受力方向发生解缠，伸直以及相对滑移，从而表现出一种变形

9、量很大的宏观流动。聚合物的流变学主要研究聚合物在外力作用下产生的应力、应变(yngbin)和应变(yngbin)速率等力学现象与自身粘度之间的关系，以及影响这些关系的各种因素。第十二页，共170页。流体在管道内流动时的流动状态(zhungti)：层流和湍流。层流（黏性流动或流线流动）特征：流体的质点沿着(yn zhe)平行于流道轴线的方向相对运动，与边壁等距离的液层以同一速度向前移动，不存在任何宏观的层间质点运动，所有质点的流线均相互平行。湍流（紊流）特征：流体的质湍流（紊流）特征：流体的质点除向前运动外，还在主流动的横点除向前运动外，还在主流动的横向上作不规则的任意运动，质点的向上作不规则的

10、任意运动，质点的流线呈紊乱流线呈紊乱(wnlun)状态。状态。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质第十三页，共170页。流体的流动状态由层流转变流体的流动状态由层流转变(zhunbin)为湍流的条为湍流的条件：件：Re=Dv/Rec式中 Re雷诺数，为一无量纲的数群；D管道直径(zhjng)；流体密度；v流体速度；流体剪切黏度；Rec临界雷诺数，其值与流道的断面形状和流道壁的表面粗糙度等有关，光滑的金属圆管Rec=2 0002 300。上式讨论：上式讨论：Re与与v成正比与成正比与成反比，成反比，v越小、越小、越大就越不易呈越大就越不易呈现湍流状态。大多数聚合物熔体的粘度都很高，成型时

11、流速不大，现湍流状态。大多数聚合物熔体的粘度都很高，成型时流速不大，流动的流动的Re值远小于值远小于Rec，一般，一般(ybn)为为10左右，因此，聚合物熔体左右，因此，聚合物熔体流动为层流。流动为层流。第十四页，共170页。1.牛顿流动规律：牛顿在研究液体流动时发现(fxin)，温度一定时，低分子液体在流动时的切应力和剪切速率之间存在着如下关系：1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)式中，比例常数，牛顿黏度或绝对黏度(简称黏度)，Pa.s。越大，黏稠性越大，剪切变形和流动(lidng)越不容易，需较大的切应力。表示牛顿流体抵抗流动(lidng)变形的能力。式中 ，单位时间

12、内流体所产生的切应变（剪切速率），s1。第十五页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)凡是液体层流时符合牛顿流动规律的通称牛顿流体。牛顿流体是针对低分子液体提出的，但在注射成型中，也有少数聚合物熔体符合牛顿流动规律，如聚碳酸酯、聚酰胺等。由于聚合物的大分子结构(fn z ji u)和缠绕，聚合物熔体流动行为远比低分子液体复杂。在注射成型中，大多数聚合物熔体是非牛顿流体，且它们中的大多数都近似服从指数流动规律。第十六页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)2.指数指数(zhsh)流动规律：流动规律：式中式中 K与聚合物和温度有关

13、的常数，可反与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合映聚合 物熔体的粘稠性，称为粘度系数；物熔体的粘稠性，称为粘度系数；n与聚合物和温度有关的常数，可反与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合映聚合 物熔体偏离牛顿流体性质的程度，物熔体偏离牛顿流体性质的程度，称为非称为非 牛顿指数牛顿指数(zhsh)。第十七页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)上式可改写(gixi)为：设 于是，改写(gixi)为 式中 （称为流变(li bin)方程）（称为流动方程）非牛顿流体的表观粘度表观粘度。第十八页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)就表

14、观粘度的力学性质而言，它与牛顿粘度相同。但是，表观粘度表征的是非牛顿液体（服从指数流动规律）在外力的左右下抵抗剪切变形的能力。由于非牛顿液体的流动规律比较复杂，表观粘度除与流体本身的性质以及(yj)温度有关以外，还受剪切速率的影响，这就意味着外力的大小及其作用时间也能改变流体的粘稠性。第十九页，共170页。1.3 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质(xngzh)讨论：讨论：n1时，时，这意味着非牛顿流体变为这意味着非牛顿流体变为牛顿流体，所以，牛顿流体，所以，n值可以用来反映非牛顿也体偏离值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体性质的程度。牛顿流体性质的程度。n1时时，绝对值，绝对值 1n 越大

15、，流体的非牛顿性越大，流体的非牛顿性越强，剪切速率对表观粘度的影响越强。越强，剪切速率对表观粘度的影响越强。其中其中(qzhng)n1时，称为假塑性液体。（在注时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质）大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质）n1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要主要是一些固体含量较高的聚合物悬乳液）是一些固体含量较高的聚合物悬乳液）第二十页，共170页。假塑性液体的非牛顿指数假塑性液体的非牛顿指数

16、n1，通常，通常约为约为025067，但剪切速率较，但剪切速率较大时，大时，n值可降至值可降至020。假塑性液体的剪切速率与切应力假塑性液体的剪切速率与切应力及表观粘度的关系如图：及表观粘度的关系如图：1）变形和流动所需要的切应力随）变形和流动所需要的切应力随剪切速率呈指数规律剪切速率呈指数规律(gul)增大；增大；2）变形和流动所受到的粘滞阻力，）变形和流动所受到的粘滞阻力，即液体的表观粘度随剪切速率呈指即液体的表观粘度随剪切速率呈指数规律数规律(gul)减小。减小。这种现象称为假塑性液体的这种现象称为假塑性液体的“剪剪切稀化切稀化”效应。效应。第二十一页，共170页。这源于聚合物的大分子结

17、构和它的变形能力。熔体进行假塑性流动时，增大剪切速率，就增大了熔体内的切应力，于是大分子链从其聚合的网络结构中解缠、伸长和滑移的运动加剧，分子间的静电引力也将逐渐减弱，熔体内自由空间增加，黏稠性减小，整个(zhngg)体系趋于稀化，从而在宏观上呈现出表观黏度减小的力学性质。为什么聚合物熔体(rn t)会有“剪切稀化”效应？第二十二页，共170页。（1）聚合物结构对粘度(zhn d)的影响1)分子结构 聚合物的分子结构对黏度影响比较复杂：a、对于主链结构主要是柔顺(rushn)性较好的聚合物，链间的缠结点多，链的解缠、伸长和滑移困难，熔体流动时的非牛顿性强；b、聚合物大分子中支链结构对黏度的影响

18、：支化程度越高，与其它大分子缠绕越紧，黏度增大，流动性降低；第二十三页，共170页。2)相对分子质量相对分子质量 聚合物相对分子质量较大时：其大分子链加聚合物相对分子质量较大时：其大分子链加长，大分子链移动长，大分子链移动(ydng)减慢。大分子减慢。大分子链解缠、伸长和滑移困难，粘度较大。链解缠、伸长和滑移困难，粘度较大。第二十四页，共170页。3)相对分子质量相对分子质量(zhling)分布分布 什么是相对分子质量什么是相对分子质量(zhling)分布？分布？聚合物内大分子之间相对分子量的差异聚合物内大分子之间相对分子量的差异(chy)叫做相对分质子量叫做相对分质子量分布。差异分布。差异(

19、chy)越大、分布越宽。越大、分布越宽。应应用用意意义义：在在注注射射成成型型中中，聚聚合合物物的的相相对对分分子子质质量量分分布布比比较较宽宽时时，虽虽然然能能呈呈现现黏黏度度小小、流流动动性性好好的的特特点点，但但成成型型出出的的制制品品性性能能比比较较差差。欲欲提提高高(t go)制制品品性性能能，需需要要尽尽量量减减少少聚聚合合物物中中的的低低分分子子物物质质，并尽量使用相对分子质量分布较窄的物料。并尽量使用相对分子质量分布较窄的物料。第二十五页，共170页。（2）温度对粘度的影响）温度对粘度的影响聚合物温度升高后体积膨胀，大分子之间的自聚合物温度升高后体积膨胀，大分子之间的自由空间随

20、之增大，彼此间的静电引力减小，有由空间随之增大，彼此间的静电引力减小，有利于大分子变形和流动，即黏度下降。利于大分子变形和流动，即黏度下降。注：注射成型生产中，依靠提高温度降低熔体粘注：注射成型生产中，依靠提高温度降低熔体粘度以改善流动性的工艺控制方法，主要适用于度以改善流动性的工艺控制方法，主要适用于粘度对剪切速率不太敏感或其熔体近似服从牛粘度对剪切速率不太敏感或其熔体近似服从牛顿流动规律的聚合物，如聚甲基丙烯酸甲脂顿流动规律的聚合物，如聚甲基丙烯酸甲脂PMMA、聚碳酸酯、聚碳酸酯(j tn sun zh)PC等等这些材料不需要增加很多温度而它们的粘度却这些材料不需要增加很多温度而它们的粘度

21、却下降不少。下降不少。第二十六页，共170页。（3）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响在一定压力作用下，聚合物大分子间的自在一定压力作用下，聚合物大分子间的自由空间被压缩减小，宏观上将表现出体积由空间被压缩减小，宏观上将表现出体积收缩，流动阻力随之增大。因此，聚合物收缩，流动阻力随之增大。因此，聚合物成型过程中，成型压力增大，其熔体所受成型过程中，成型压力增大，其熔体所受的压力也会随之提高，伴随着熔体体积收的压力也会随之提高，伴随着熔体体积收缩，其黏度数值也将会增大缩，其黏度数值也将会增大。单纯靠增大压力来提高熔体流量或冲模能力单纯靠增大压力来提高熔体流量或冲模能力(nngl)的方法十分不当。

22、的方法十分不当。对需要增大黏度而又不宜采用降温措施的场对需要增大黏度而又不宜采用降温措施的场合，可以考虑采用提高压力的方法解决。合，可以考虑采用提高压力的方法解决。要综合考虑生产的经济性、设备和模具的可要综合考虑生产的经济性、设备和模具的可靠性及制件的质量等因素，确保成型工艺靠性及制件的质量等因素，确保成型工艺能有最佳的注射压力和注射温度。能有最佳的注射压力和注射温度。第二十七页，共170页。(4)助剂对粘度影响助剂对粘度影响 为了保证使用性能或加工需要为了保证使用性能或加工需要(xyo)，多数聚合，多数聚合物都要添加一些助剂才能使用。聚合物中添加助剂后，物都要添加一些助剂才能使用。聚合物中添

23、加助剂后，大分子间的相互作用力、熔体黏度都将发生改变。大分子间的相互作用力、熔体黏度都将发生改变。如，增塑剂降低粘度，提高流动性。如，增塑剂降低粘度，提高流动性。第二十八页，共170页。1.4聚合物成型聚合物成型(chngxng)过程中的物理化学变过程中的物理化学变化化 一、聚合物的结晶(jijng)1）结晶(jijng)的概念 聚合物两大类型：结晶聚合物和非结晶聚合物。非晶聚合物又叫无定形聚合物。聚合物高温熔体向低温固态转变的过程中分子链的构型(结构形态)能否得到稳定规整的排列，可以则为结晶形，反之为非结晶形。结晶和非结晶聚合物的主要区别：结晶和非结晶聚合物的主要区别：第二十九页，共170页

24、。可以结晶的有：分子结构简单、对称性高的聚合物，如聚乙烯等。一些(yxi)分子链节虽然较大，但分子之间作用力也很大的聚合物，如聚酰胺、聚甲醛等。2）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(yuxi)也可能达到很高的数值，如PP的结晶度达到70%95%，HDPE和PTFE的也能超过90%）第三十页，共170页。3）结晶）结晶(jijng)对塑件性能的影响对塑件性能的影响 密度密度 密度随结晶密度随结晶(jijng)度的增大而提高。度的增大而提高。力学性能力学性能 抗拉强度随结晶抗拉强度随结晶(jijng)度的增大而提高；冲击韧度的增

25、大而提高；冲击韧性将下降；弹性模量将减小。性将下降；弹性模量将减小。热性能热性能 结晶结晶(jijng)有助于提高聚合物的软化温度和热变有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度，使塑件脆性加大。形温度，使塑件脆性加大。翘曲翘曲 结晶结晶(jijng)程度越高，体积收缩越大，因此结晶程度越高，体积收缩越大，因此结晶(jijng)态塑件比非结晶态塑件比非结晶(jijng)态塑件更容易因收态塑件更容易因收缩不均而发生翘曲。缩不均而发生翘曲。表面粗糙度和透明度表面粗糙度和透明度 结晶结晶(jijng)后，塑件表面粗糙度将降低，而透明后，塑件表面粗糙度将降低，而透明度会减小或丧失。度会减小或丧失。第三十一

26、页，共170页。1）取向的概念 聚合物大多分子在应力作用下形成的有序排列叫做取向结构。2）分类(fn li)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第三十二页，共170页。根据熔体流动性质，取向结构分为单轴取向和多轴取向。单轴取向：结构单元均沿着(yn zhe)一个流动方向有序排列；多轴取向：结构单元可沿两个或两个以上的流动方向有序排列。第三十三页，共170页。3）取向对塑件性能的影响对单轴取向而言，取向后在与取向平行方向上抗拉强度增强，而与取向轴垂直方向的抗拉强度则有所减弱；对双轴取向的薄片或薄膜在平面的任何方向上其抗拉

27、强度、断裂伸长率和冲击韧度均有提高(t go)。综上所述，聚合物的取向对塑件的性能影响很大。在塑料成型生产中，可以利用聚合物的取向来提高(t go)塑件的性能，例如吹塑成型就是利用聚合物双轴取向原理来提高(t go)其性能的，第三十四页，共170页。1）概念 由于聚合物大分子受热和应力的作用(zuyng)，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(zuyng)，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。注：聚合物降解通常是有害的.2)降解降解(jin ji)的种类的种类(1)热降解(jin ji)注射成型过程中，由于聚合物在高温下受热时间过长而引

28、起的降解反应叫做热降解。第三十五页，共170页。2)降解降解(jin ji)的种类的种类（2）氧化(ynghu)降解 聚合物与空气中的氧气接触后，某些化学(huxu)链较弱的部位常产生极不稳定的过氧化结构，这种结构很容易分解产生游离基，导致聚合物发生解聚反应，这种因氧化而发生的降解叫做氧化降解。(3)水降解 如果聚合物的分子结构中含有容易被水解的化学基团，这些基团很容易在注射温度和压力下被聚合物中的水分分解，生产中将这种现象叫做水降解。第三十六页，共170页。(4)应力(yngl)降解 注射成型(或其他一些成型)过程中，聚合物的分子链在一定的应力条件下也会发生(fshng)断裂，并因此引起相对

29、分子质量降低，通常把这种现象叫做应力降解。聚合物降解(jin ji)通常是有害的.3）防治 严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料 使用前对聚合物进行严格的干燥 确定合理的加工工艺和加工条件 使用添加剂第三十七页，共170页。1)定义：聚合物的交联通常是针对热固性塑料而定义：聚合物的交联通常是针对热固性塑料而言的，是指聚合物在成型过程中形成三维网状结言的，是指聚合物在成型过程中形成三维网状结构的反应，通过构的反应，通过(tnggu)交联反映得到体型聚合交联反映得到体型聚合物。通常也称物。通常也称“硬化硬化”。2）交联的优点）交联的优点(yudin)：经过交联后，聚合物的强度、耐热性、化学稳

30、定性和尺寸稳定性均能比原来有所提高。交联反应主要应用在热固性聚合物的成型固化过程中；对于热塑性聚合物，由于交联对流动和成型不利(bl)，且影响制品性能，应尽量避免。第三十八页，共170页。u交联即硬化交联即硬化(ynghu)或熟化。或熟化。u“硬化硬化(ynghu)得好得好或或“硬化硬化(ynghu)得完全得完全”，并不意味着交联反应完全，是指成型固化过程中的交联，并不意味着交联反应完全，是指成型固化过程中的交联反应发展到了一种最为适宜的程度，制件能获得最佳的物反应发展到了一种最为适宜的程度，制件能获得最佳的物理和力学性能。理和力学性能。u交联的程度，称为交联度。交联的程度，称为交联度。u常因

31、各种原因，聚合物很难完全交联，但硬化常因各种原因，聚合物很难完全交联，但硬化(ynghu)程度却可完成超过百分之百。生产中将硬化程度却可完成超过百分之百。生产中将硬化(ynghu)程度程度超过百分之百称为过熟，反之为欠熟。超过百分之百称为过熟，反之为欠熟。3）关于）关于(guny)硬化、熟化的一些解释：硬化、熟化的一些解释：第三十九页，共170页。（1）硬化不足）硬化不足（欠熟）（欠熟）塑件的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性、电塑件的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性、电绝缘性等会下降；塑件缺少光泽，容易发生翘曲变绝缘性等会下降；塑件缺少光泽，容易发生翘曲变形；有时甚至会产生裂纹。形；有时甚至会产生裂纹

32、。（2）过度硬化（过熟）过度硬化（过熟）塑件机械强度不高、变色、发脆，表面有时塑件机械强度不高、变色、发脆，表面有时会出现密集会出现密集(mj)的小泡；可使塑件产生焦化和裂的小泡；可使塑件产生焦化和裂解现象。解现象。生产中，通过反复测试生产中，通过反复测试(csh)确定最佳的确定最佳的“硬化程度硬化程度”！第四十页，共170页。本章(bn zhn)结束第四十一页，共170页。第第2章塑料章塑料(slio)的组成与工的组成与工艺特性艺特性第四十二页，共170页。2.1 塑料的基本塑料的基本(jbn)组成组成 合成树脂添加剂1）合成树脂 （40%100%）受热软化(runhu)后可将塑料的其它组分

33、加以粘合，并决定塑料的主要性能，是塑料的基材。2）添加剂 包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等第四十三页，共170页。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%50%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

34、粘附在模具上提高塑件的流动性硬脂酸及其盐类1%着色剂使塑料具有各种颜色的物质有机颜料、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第四十四页，共170页。1）按合成树脂(h chn sh zh)的分子结构及特性分 热塑性塑料 如：PE、PP、PS、PVC、PMMA、PA、POM、ABS、PC、PPO、PSU、PTFE等 热固性塑料 如：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等第四十五页，共170页。2）按塑料的用途分 通用塑料 非结构塑料，产量大、价格低、性能一般。如：PE、PP、PS、PVC等。日常生活用品、包装材料、小型机械

35、。占塑料总产量80。工程塑料 可作为结构塑料。与通用塑料相比，产量低、价格高，具有优异的力学性能、电性能、化学性能及耐热、耐磨和尺寸稳定性。如：PA、PC、PPO、ABS、环氧树脂等。汽车、机械、化工等部门(bmn)制造机械零件和工程材料。特殊塑料 具有某些特殊性能的塑料。有较高的耐热性或电绝缘性及耐腐蚀性能。如：氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂和环氧树脂等第四十六页，共170页。2.2 塑料成型的工艺塑料成型的工艺(gngy)特性特性 塑料的工艺性能 塑料在成形过程中表现出来(ch li)的特有性质。塑料(slio)工艺性能收缩性流动性相容性吸湿性热敏性比容和压缩比第四十七页，共170页。1

36、）收缩）收缩(shu su)性性塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩(shu su)的特性称为塑件的成型收缩的特性称为塑件的成型收缩(shu su)性性 成型收缩成型收缩(shu su)的大小可用收缩的大小可用收缩(shu su)率来表示：率来表示：式中 Ss实际收缩率,用于大型模具及精密模具 Sj 计算收缩率，用于小型(xioxng)模具及普通模具 a 模具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2.2 塑料塑料(slio)成型的工艺成型的工艺特性特性第四十八页，共170页。2.2 塑料成型的工艺塑料成型的工艺(g

37、ngy)特性特性影响塑件收缩的因素：塑料的品种 品种不同收缩率不同，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(fngxing)、浇口形式（直接浇口和点浇口）、尺寸及分布等对收缩率及方向(fngxing)性影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小，但方向(fngxing)性明显。成型工艺条件 模具温度高、塑件冷却慢，则密度高、收缩大；注射压力高、脱模后弹性恢复大，收缩小；保压时间长收缩小。第四十九页，

38、共170页。2.2 塑料成型塑料成型(chngxng)的工艺的工艺特性特性2）流动性：塑料在一定温度、压力流动性：塑料在一定温度、压力(yl)作用作用下，填充模具型腔的性能，称为塑料的流动性。下，填充模具型腔的性能，称为塑料的流动性。塑料的流动性差，就不易充满型腔，因此需要塑料的流动性差，就不易充满型腔，因此需要较大的成形压力较大的成形压力(yl)才能成形。才能成形。塑料的流动性好，可以用较小的成形压力塑料的流动性好，可以用较小的成形压力(yl)充满型腔。但流动性太好，会使塑料在充满型腔。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，塑件组成形时产生严重的溢边，填充不密实，塑件组织

39、疏松，易粘模。织疏松，易粘模。热塑性塑料的流动性常用熔融指数（单位热塑性塑料的流动性常用熔融指数（单位g）、）、螺旋线长度（单位螺旋线长度（单位cm）来表示。）来表示。第五十页，共170页。2.2 塑料成型的工艺塑料成型的工艺(gngy)特性特性 熔融指数用如图2.1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(rn t)在10min内从出料孔挤出的重量。图2.1 熔融指数 测定仪结构(jigu)示意图第五十一页，共170页。2.2 塑料成型塑料成型(chngxng)的工艺的工艺特性特性螺旋线长度用标准(biozhn)阿基米德螺

40、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。第五十二页，共170页。2.2 塑料塑料(slio)成型的工艺特性成型的工艺特性热固性塑料流动性热固性塑料流动性表示方法表示方法 拉西格流动性（单位拉西格流动性（单位）测定方法：测定方法：将一定重量的被侧塑将一定重量的被侧塑料预压成圆锭，将圆锭放料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度入压模中，在一定的温度和压力和压力(yl)下，测定它下，测定它从模孔中挤出的长度（毛从模孔中挤出的长度（毛糙部分不计在内），即为糙部分不计在内），即为拉西格流动值拉西格流动值第五十三页，共170页。2.2 塑料

41、塑料(slio)成型的工艺特性成型的工艺特性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(tinlio)，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。PS、PP、PA、PMMA、ABS、AS、PC、CA对温度敏感。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。第五十四页，共170页。2.2 塑料成型的工艺塑料成型的工艺(gngy)特性特性常用热塑性塑料的流动

42、性：（书P24表2.2）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(yuj b l)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。第五十五页，共170页。2.2 塑料塑料(slio)成型的工艺特性成型的工艺特性3）相容性（共混性）：指两种或两种以上不同品种）相容性（共混性）：指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生分离现象的能力。的塑料，在熔融状态下不产生分离现象的能力。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，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

43、者较易相容；反之较难。分子结构相似者较易相容；反之较难。通过塑料的这一性质通过塑料的这一性质(xngzh)，可得到类似，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共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。径之一。第五十六页，共170页。2.2 塑料成型塑料成型(chngxng)的工艺特性的工艺特性4）吸湿性）吸湿性：表明塑料对水分的敏感程度。：表明塑料对水分的敏感程度。具有吸湿或粘附具有吸湿或粘附(zhn f)水分倾向的塑料：水分倾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；等；既不吸湿也不易粘附既不吸湿也不易粘附(zhn f)水分的塑料，水分的塑料，如如PE、PP、POM等。等

44、。注：注：凡是具有吸湿或粘附凡是具有吸湿或粘附(zhn f)水分倾水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型向的塑料，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，对吸湿性和粘现气泡、银丝等缺陷。因此，对吸湿性和粘附附(zhn f)水分倾向大的塑料，在成型之前水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，使水分控制在应进行干燥，使水分控制在0.50.2%以以下下第五十七页，共170页。2.2 塑料成型塑料成型(chngxng)的工艺的工艺特

45、性特性5）热敏性：某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热时间长的情况下就会产生降解、分解、变色的特性。热敏性塑料：硬聚氯乙烯(j l y x)、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚甲醛（POM）等。解决方法：添加抗热敏的热稳定剂；注射机筒内壁、流道和模腔表壁镀铬（避免过大摩擦热）生产时严格控制成型工艺条件第五十八页，共170页。2.2 塑料塑料(slio)成型的工艺特性成型的工艺特性6）比容和压缩率（主要是针对热固性塑料）比容 压缩率 表示粉状塑料的松散程度(chngd)，用来确定热固性塑料压缩模加料腔的大小。比容和压缩率大，要求加料腔体积增大，同时成形困难。比容和压缩率小

46、，压缩和压注容易。如果太小，影响塑料的松散性，以容积法装料时造成塑件重量不准确。第五十九页，共170页。2.3 常用塑料常用塑料(slio)简介简介自学自学(zxu)内容内容第六十页，共170页。本章(bn zhn)结束第六十一页，共170页。第第3章塑料成型章塑料成型(chngxng)制件的结制件的结构工艺性构工艺性第六十二页，共170页。是塑件对成型(chngxng)加工的适应性塑件工艺性设计包括工艺性设计包括:尺寸精度尺寸精度和表面粗糙度表面粗糙度、塑件结构塑件结构塑件的工艺性塑件的工艺性塑件的工艺性塑件的工艺性 塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求(yoqi)，力求做

47、到结构合理、造型美观、便于制造。第第3章塑料成型制件章塑料成型制件(zhjin)的结构工艺的结构工艺性性第六十三页，共170页。设计原则：应考虑塑料(slio)的各种性能特点，如物理机械性能、成型工艺性能等；应考虑模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构简单；在保证塑件使用性能、物理性能与力学性能、电性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。第第3章塑料成型制件章塑料成型制件(zhjin)的结构工艺的结构工艺性性第六十四页，共170页。1、塑件尺寸及其精度、塑件尺寸及其精度1）塑件尺寸）塑件尺寸设计原则：设计原则：受到塑料的流动性制约，流动性好的塑料可以受到塑料的流动性制

48、约，流动性好的塑料可以成形较大尺寸的塑件，反之能成形的塑件尺寸成形较大尺寸的塑件，反之能成形的塑件尺寸就较小。就较小。受成形设备的限制，注射成形的塑件尺寸要受受成形设备的限制，注射成形的塑件尺寸要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩和压注成形的塑件尺寸要受到压机最大压压缩和压注成形的塑件尺寸要受到压机最大压力和压机工作力和压机工作(gngzu)台面最大尺寸的限制。台面最大尺寸的限制。在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计在满足使用要求的前提下，应尽量将塑件设计得紧凑、尺寸小巧一些。得紧凑、尺寸小巧一些。第六十五页，共170页。2）塑件尺寸

49、精度(jn d)定义：是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。在满足用要求的前提下，应尽可能设计得低一些。影响塑件尺寸精度影响塑件尺寸精度(jn d)的因素的因素:塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化模具的制造精度、磨损程度和安装误差第六十六页，共170页。尺寸尺寸(ch cun)精度的精度的确定：确定：会根据教材表31、32（精度等级的选用）选择塑件公差等级模塑件公差(gngch)代号为MT，公差(gngch)等级分7级（表31塑件公差(gngch)数值表）。MT1级精度最高（一般不采用）；MT7级精度最低第六十七页，共170页。A项：不受模具活动部分影响

50、(yngxing)的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响(yngxing)的尺寸公差值（水平分型面溢出）第六十八页，共170页。尺寸精度尺寸精度(jn d)的的确定：确定：对于塑件上孔的公差孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（）号。即对于塑件上轴的公差轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（）号。即中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差，即一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。第六十九页，共170页。2、塑件表面粗糙度、塑件表面粗糙度GB/T14234塑料件表面粗糙度标准塑料件表面粗糙度标准不不同同(b tn)加工方法和不同加工方法和不同(b t