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1、第二章 常用工程塑料1塑料的基本组成 n塑料是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。n合成树脂 合成树脂是由低分子化合物经聚合反应所获得的高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。树脂受热软化后，可将塑料的其它组分加以粘合，并决定塑料的主要性能。2塑料的基本组成 n添加剂 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。添加剂的作用是调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用范围，以及减少合成树脂的用量，降低塑料的成本。n常用的填充剂有木粉、纸及棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石墨、金属粉、玻璃纤维、碳纤维等。加入不同的填充剂，可以制成不同性能的塑料。塑料中的填充剂
2、含量一般为20%50%。3塑料的基本组成n润滑剂 润滑剂对塑料表面起润滑作用，防止塑料在成型加工过程中粘附在模具上。同时，添加润滑剂还可以提高塑料的流动性，便于成型加工，并使塑料表面更加光滑。常用的润滑剂为硬脂酸及其盐类，其加入量通常小于1%。n着色剂 为满足塑件使用上的美观要求，常加入着色剂。n固化剂 固化剂又称硬化剂，它的作用是促使合成树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度，一般多用在热固性塑料中。4塑料的基本组成 n增塑剂增塑剂用来提高塑料的可塑性和柔软性。增塑剂的加入会降低塑料的稳定性、介电性能和机械强度。因此在塑料中应尽可能地减少增塑剂的含量。大多数塑料一般不添加增塑
3、剂，唯有软质聚氯乙烯含有大量的增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯）。稳定剂 为了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，以使加工顺利并保证塑件具有一定的使用寿命，常在塑件中加入稳定剂。5塑料的分类塑料的分类 1按塑料的使用性能分(1)通用塑料。指作为非结构材料使用，产量大，价格低廉，用途广，成型性好的塑料。主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。(2)工程塑料。指可作为结构材料使用，具有某些金属材料的性能，能承受一定的外力作用，并有良好力学性能和尺寸稳定性以及在高、低温下仍具有优良性能的塑料。主要有聚酰胺、聚砜、聚碳酸酯、聚甲醛等。(3)特种塑料。指具有特种功能，可
4、用于特殊要求的塑料，如氟塑料、有机硅塑料等。2按塑料受热后的性能分(1)热塑性塑料。指在某特定温度范围内，能反复加热软化和反复冷却硬化的塑料，主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。热塑性塑料又可分为结晶型塑料和非结晶型塑料两种。(2)热固性塑料。指受热后成为不熔、不溶性物质的塑料。如酚醛塑料、氨基塑料等。6塑料的分类 n按合成树脂的分子结构及其特性分类 热塑性塑料 热塑性塑料是由可以多次反复加热而仍具有可塑性的合成树脂制得的塑料。这类塑料的合成树脂分子结构呈线型或支链型，通常互相缠绕但并不连结在一起，受热后能软化或熔融，从而进行成型加工，冷却后固化。如再加热，又可变软，可如此反
5、复进行多次。7塑料的分类 n按合成树脂的分子结构及其特性分类 热固性塑料 热固性塑料是由加热硬化的合成树脂制得的塑料。这类塑料的合成树脂分子结构支链型呈网状，在开始受热时也为线型或支链型，因此，可以软化或熔融，但受热后这些分子逐渐结合成网状结构（称之为交联反应），成为既不熔化又不溶解的物质，称为体型聚合物。此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，而且也不会溶解在溶剂中。8塑料的分类 n按塑料的用途分类 通用塑料 一种非结构用塑料。它的产量大，价格低，性能一般。工程塑料 可作为结构材料。和通用塑料相比，它们产量较小，价格较高，但具有优异的力学性能、电性能、化学性能以及耐热性、耐磨性和尺寸稳定性
6、等。特殊塑料 具有某些特殊性能的塑料。这类塑料有高的耐热性或高的电绝缘性及耐腐蚀性等。9塑料成型的工艺特性 n塑料的成型工艺特性是塑料在成型加工过程中表现出来的特有性质。10n热塑性塑料的工艺特性 塑料成型的工艺特性 收缩性 塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性 收缩率 收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示 Ss实际收缩率；Sj 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。11n影响塑件成型收缩的因素 塑料品种 塑件结构 模具结构 成型工艺条件 塑料成型的工艺特性 12n流动性塑料成型的工艺
7、特性 塑料在一定的温度、压力作用下，充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性。对于热塑性塑料，常用熔融指数和螺旋线长度来表示其流动性 13塑料成型的工艺特性 熔融指数测定仪结构示意图 螺旋流动试验模具流道示意图 14n影响流动性的主要因素 塑料成型的工艺特性 温度 料温高，则流动性大压力 注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大模具结构 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）、冷却系统的设计、熔料的流动阻力等因素都直接影响熔料的流动性。凡促使料温降低、流动阻力增加的，流动性就会降低 15塑料成型的工艺特性 在常用的热塑性塑料中，流动性好的有聚乙烯、聚
8、丙烯、聚苯乙烯、尼龙、醋酸纤维素等；流动性中等的有改性聚苯乙烯、ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等；流动性差的有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料 16n相容性塑料成型的工艺特性 相容性是指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态不产生相分离现象的能力。(相似相溶性）塑料的相容性又称为共混性。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，如聚碳酸酯和ABS塑料相容，就能改善聚碳酸酯的工艺性。17n吸湿性塑料成型的工艺特性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力的大小，将塑料分为吸湿性塑料和不吸湿性塑料两大类，前一类具有吸湿或粘附水
9、分倾向，如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等；而后一类的吸湿或粘附水分极小，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。容易出现缺陷，需要干燥18n热敏性塑料成型的工艺特性 热敏性是指塑料的化学性质对热量作用的敏感程度，热敏性很强的塑料称为热敏性塑料。热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解，从而影响塑件的性能、色泽和表面质量等 发生降解，放出气体避免热降解应采取措施：19n热固性塑料的工艺特性 塑料成型的工艺特性 收缩率 同热塑性塑料产生收缩的原因主要有：1)热收缩 （是主要的收缩因素之一）2)2)结构变化引起的收缩 （线型 体型）3)3)弹性恢复 4)4)塑性变形20
10、n热固性塑料的工艺特性 塑料成型的工艺特性 流动性 热固性塑料的流动性通常以拉西格流动值来表示 拉西格流动性测定模 21n热固性塑料的工艺特性 塑料成型的工艺特性 比容 比容是单位重量的松散塑料所占的体积，单位为cm3/g；压缩率 压缩率是塑料的体积与塑件的体积之比，其值恒大于1。比容和压缩率都表示粉状或短纤维状塑料的松散性，它们都可以用来确定模具加料室的大小。22n热固性塑料的工艺特性 塑料成型的工艺特性 硬化速度 硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示，此值越小，硬化速度越快 水分及挥发物含量 塑料中的水分及挥发物，一方面来自塑料自身，
11、另一方面是来自压缩或压注过程中化学反应的副产物 23n聚乙烯（PE）常用热塑性塑料简介基本特性 无毒、无味、呈乳白色。密度为0.91 0.96g/cm3,为结晶型塑料。主要用途 低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等；高压聚乙烯常用于制作塑料薄模、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。成型特点 在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大，注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率。24n聚丙烯（PP）常用热塑性塑料简介基本特性 聚丙烯无味、无色、无毒。比聚乙烯更透明。密度为0.900.91 g/cm3。熔点为164170，耐热性好。主要用途 各种机械零件如法
12、兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件。输送管道，化工容器和其它设备的衬里、表面涂层。盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。成型特点 成型收缩范围大，易发生缩孔、凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；25n聚氯乙烯（PVC）常用热塑性塑料简介基本特性 产量最大的塑料品种之一。白色或浅黄色粉末。纯聚氯乙烯的密度为1.4 g/cm3。主要用途 防腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风机等。板材广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板，门窗结构，墙壁装饰物等建筑用材。插座、插头、开关、电缆、凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。成型特点 聚氯乙烯在成型
13、温度下容易分解放出氯化氢。所以必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。26n聚苯乙烯（PS）常用热塑性塑料简介基本特性 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品种。聚苯乙烯无色透明、无毒无味，落地时发出清脆类似金属的声音，密度为1.054 g/cm3。热变形温度7098，只能在不高的温度下使用。质地硬而脆，有较高的热膨胀系数，因此，限制了它在工程上的应用；主要用途 仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等。绝缘材料、接线盒、电池盒等。包装材料、各种容器、玩具等。成型特点 流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹。27n丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）常用热塑性塑料
14、简介基本特性 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成。具有良好的综合力学性能：丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，塑件光泽好。密度为1.021.05g/cm3。主要用途 齿轮、泵叶轮、轴承、电机外壳、仪表壳、等。汽车工业上制造汽车挡泥板、热空气调节导管、加热器、小轿车车身等。ABS还可用来制作水表壳、电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体等。成型特点 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高。28n聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）常用热塑性塑料简介基本特性俗称有机玻璃。是一种透光性塑料，透光率达92%，优于普通硅玻璃。
15、密度为1.18g/cm3，比普通硅玻璃轻一半。机械强度为普通硅玻璃的10倍以上。在一般条件下尺寸较稳定。最大缺点是表面硬度低，容易被硬物擦伤拉毛。主要用途 飞机和汽车的窗玻璃、飞机罩盖、油杯、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩、游标及各种仪器零件，绝缘材料、广告铭牌等。成型特点 原料在成型前要很好地干燥，以防止塑件产生气泡、浑浊、银丝和发黄等缺陷，影响塑件质量；29n聚碳酸酯（PC）常用热塑性塑料简介基本特性 密度为1.20g/cm3，本色微黄，加点淡蓝色后，得到无色透明塑料。可见光的透光率接近90%。韧而刚，抗冲击性好。零件尺寸精度高。在很宽的温度变化范围内能保持其尺寸的稳定性。主要用途
16、 齿轮、蜗轮、蜗杆、芯轴、轴承、滑轮、铰链、螺母、垫圈、泵叶轮、灯罩、节流阀、润滑油输油管、各种外壳、盖板、容器、冷冻和冷却装置零件等。电机零件、风扇部件、拨号盘、仪表壳、接线板等。照明灯、高温透镜、防护玻璃等零件。成型特点 高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，流动性差，成型时要求有较高的温度和压力。30n聚砜（PSF）常用热塑性塑料简介基本特性 透明而微带琥珀色，也有的是象牙色的不透明体。具有突出的耐热、耐氧化性能，可在-100150的范围内长期使用，热变形温度为174，有很高的力学性能和很好的刚性。其介电性能优良。有较好的化学稳定性。其尺寸稳定性较好，还能进行一般机械加工和电镀。
17、主要用途 聚砜可用于制造精密公差、热稳定性、刚性及良好电绝缘性的电气和电子零件。制造需要具备热性能、耐化学性、持久性、刚性之零件。成型特点 塑件易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂，加工前原料应充分干燥；流动性差，对温度变化敏感，冷却速度快，所以模具浇口的阻力要小，模具需加热；31n聚酰胺（PA）常用热塑性塑料简介基本特性 通称尼龙。由二元胺和二元酸通过缩聚反应制取或由一种内酰胺的分子通过自聚而成。命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来决定，如已二胺和癸二酸反应所得的聚缩物称尼龙610，前一个数指二元胺中的碳原子数，后一个数为二元酸中的碳原子数；若氨基酸的自聚来制取的，则由氨基酸中的碳原子数来定。如已
18、内酸胺中有6个碳原子，故自聚物称尼龙6或聚已内酰胺。常见的品种有尼龙1010、尼龙610、尼龙66、尼龙6、尼龙9、尼龙11等。抗拉、抗压、耐磨。具有良好的消音效果和自润滑性能。耐碱、弱酸，但强酸和氧化剂能侵蚀尼龙。无毒、无味、不霉烂。其吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。其稳定性较差，一般只能在80100以下使用。32n聚酰胺（PA）常用热塑性塑料简介 主要用途 轴承、齿轮、滚子、辊轴、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、传动皮带、电池箱、电器线圈等零件。成型特点 熔融粘度低、流动性良好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，
19、塑件尺寸变化较大。33n聚甲醛（POM）常用热塑性塑料简介基本特性 表面硬而滑，呈淡黄或白色。有较高的机械强度及抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度。尺寸稳定、吸水率小，减摩、耐磨性能好。能耐扭变，有突出的回弹能力，可用于制造塑料弹簧。成型收缩率大，在成型温度下的热稳定性较差。主要用途 轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨、传动零件。汽车仪表板、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、泵叶轮、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。成型特点 聚甲醛成型收缩率大，在熔点上下聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，所以，注射速度要快。34n)聚苯醚（PPO）常用热塑性塑料简介基本特性呈琥珀色，透明、
20、硬而韧。硬度较尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯高。蠕变性小，有较好的耐磨性能。使用温度范围宽（-127121），脆化温度低达-170，无载荷条件下的间断使用温度达205。电绝缘性能优良。塑件内应力大，易开裂，流动性差，疲劳强度较低。主要用途 较高温度下工作的齿轮、轴承、运输机械零件、泵叶轮、鼓风机叶片、水泵零件、化工用管道及各种紧固件、连接件等。线圈架、高频印刷电路板、电机转子、机壳及外科手术用具，食具等需要进行反复蒸煮消毒的器件。成型特点 流动性差，模具上应加粗浇道直径，尽量缩短浇道长度，充分抛光浇口及浇道；。35n氯化聚醚（CPT）常用热塑性塑料简介基本特性 有突出化学稳定性仅次于聚四氟乙烯（塑料王
21、），而价格比聚四氟乙烯低廉。其耐热性能好，能在120下长期使用，抗氧化性能比尼龙高。其耐磨、减摩性比尼龙、聚甲醛还好，吸水率只有0.01%，成型收缩率小而稳定，有很好的尺寸稳定性。刚性较差，抗冲击强度不如聚碳酸酯。主要用途 机械上可用于制造轴承、轴承保持器、导轨、齿轮、凸轮、轴套等。在化工方面，可作防腐涂层、贮槽、容器、化工管道、耐酸泵件、阀、窥镜等。成型特点 塑件内应力小，成型收缩率小，尺寸稳定性好，宜成型高精度、形状复杂、多嵌件的中小型塑件；吸水性小，加工前必须进行干燥处理；36n氟塑料 常用热塑性塑料简介氟塑料是各种含氟塑料的总称，主要包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙
22、烯等 37n聚四氟乙烯(PTFE)常用热塑性塑料简介基本特性 白色粉末，外观蜡状、光滑不粘。平均密度为2.2g/cm3。化学稳定性极好，有“塑料王”之称。有优良的耐热耐寒性能，可在-195250范围内长期使用而不发生性能变化。电气绝缘性能良好，且不受环境湿度、温度和电频率的影响。其摩擦系数是塑料中最低的。聚四氟乙烯的缺点是热膨胀大，而耐磨、机械强度差、刚性不足，且成型困难。主要用途 在防腐化工机械上用于制造管子、阀门、泵、涂层衬里等；在电绝缘方面广泛应用在要求良好高频性能并能高度耐热、耐寒、耐腐蚀的场合如喷气式飞机、雷达等方面。也可用于制造自润滑减摩轴承、活塞环等零件。由于它具有不粘性，在塑料
23、加工及食品工业中被广泛地作为脱模剂用。在医学上还可用作代用血管、人工心肺装置等。成型特点 一般将粉料冷压成坯件，然后再烧结成型。38n聚三氟氯乙烯(PCTFE)常用热塑性塑料简介基本特性 呈乳白色。与聚四氟乙烯相比，密度相似，为2.072.18g/cm3，硬度较大，摩擦系数大，耐热性及高温下耐蚀性稍差。长期使用温度为-200200，具有中等的机械强度和弹性，有特别好的透过可见光、紫外线、红外线及阻气的性能。主要用途 它可用来制造各种用于腐蚀性介质中的机械零件，如泵、计量器等。也可用于制作耐腐蚀的透明零件，如密封填料、高压阀的阀座。利用其透明性制作视镜及防潮、防粘等涂层和罐头盒的涂层。成型特点
24、吸湿性小，成型加工前可不必干燥；对热敏感，易分解产生有毒、有腐蚀性气体。流动性差，因此采用高温、高压成型。模具应加热；熔料容易发生熔体破裂现象。39n聚全氟乙丙烯(PEP)常用热塑性塑料简介基本性能 是聚乙烯和六氟丙烯的共聚物。密度为2.142.17g/cm3。其突出的优点是抗冲击性能好。耐热性能优于聚三氟氯乙烯，比聚四氟乙烯稍差。长期使用温度为-85205，高温下流动性比聚三氟氯乙烯好，易于成型加工。其他性能与聚四氟乙烯相似。主要用途 可用来代替聚四氟乙烯，用于化工、石油、电子、机械工业及各种尖端科学技术装备的元件或涂层等。成型特点 吸湿性小，成型加工前可不必干燥；对热敏感，易分解产生有毒、
25、有腐蚀性气体。流动性差，因此采用高温、高压成型。模具应加热；熔料容易发生熔体破裂现象。40n酚醛塑料（PF）常用热固性塑料简介基本特性 以酚醛树脂为基础而制得。通常由酚类化合物和醛类化合物缩聚而成。本身很脆，呈琥珀玻璃态。加入各种纤维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。刚性好，变形小，耐热耐磨，能在150200的温度范围内长期使用。在水润滑条件下，有极低的摩擦系数。其电绝缘性能优良。缺点是质脆，冲击强度差。主要用途 制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘材料。木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮等。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。各种线圈架
26、、接线板、电动工具外壳、风扇叶子、耐酸泵叶轮、齿轮、凸轮等。成型特点 成型性能好，特别适用于压缩成型；41n氨基塑料 常用热固性塑料简介氨基塑料是由氨基化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而制得的塑料，主要包括脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛等 42常用热固性塑料简介主要用途 脲-甲醛塑料(UF)是脲-甲醛树脂和漂白纸浆等制成的压塑粉。可染成各种鲜艳的色彩，外观光亮，部分透明，表面硬度较高，耐电弧性能好，耐矿物油、耐霉菌的作用。但耐水性较差，在水中长期浸泡后电气绝缘性能下降。大量用于压制日用品及电气照明用设备的零件、电话机、收录机、钟表外壳、开关插座及电气绝缘零件。三聚氰胺-甲醛塑料(MF)由三聚氰胺
27、-甲醛树脂与石棉滑石粉等制成。可制成各种色彩，耐光、耐电弧、无毒的塑件，在-20100的温度范围内性能变化小，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性强的物质。能像陶瓷一样方便地去掉茶渍一类污染物，且有重量轻、不易碎的特点。主要用作餐具、航空茶杯及电器开关、灭弧罩及防爆电器的配件。43常用热固性塑料简介氨基塑料的成型特点 常用于压缩、压注成型。压注成型收缩率大；含水分及挥发物多，使用前需预热干燥，且成型时有弱酸性分解及水分析出，模具应镀铬防腐，并注意排气；流动性好，硬化速度快，因此，预热及成型温度要适当，装料、合模及加工速度要快；带嵌件的塑件易产生应力集中，尺寸稳定性差。44n环氧树脂(EP)常用热固性塑料简介基本特性 未固化之前，是线型的热塑性树脂。只有在加入固化剂（如胺类和酸酐等）之后，才交联成不熔的体型结构的高聚物，才有作为塑料的实用价值。突出的特点是粘结能力强，是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。此外，还耐化学药品、耐热、电气绝缘性能良好，收缩率小。比酚醛树脂有较好的力学性能。其缺点是耐气候性差、耐冲击性低，质地脆。主要用途 可用作金属和非金属材料粘合剂，用于封装各种电子元件。用环氧树脂配以石英粉等来浇铸各种模具。成型特点 流动性好，硬化速度快；用于浇注时，浇注前应加脱模剂小，难于脱模。45