热固性塑料的注射成型
知识点七 注射成型
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料)
知识点七 注射成型
主要内容：
1 概述 2 塑料注射成型设备 3 热塑性塑料注射模塑工艺过程 4 热固性塑料的注射成型及传递模塑 5 反应注射成型 6 其它注射成型 7 注射制品主要缺陷及解决措施
1 概述
（1）注射模塑 将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热
根据其结构，大致可分为如下几种形式：
●直通式：
特点：颈短呈管状，不用单独加热；压力损失小；不易分解、 滞料；补料易；剪切作用小，易流涎，射程近。
适用性：粘度高、热敏性塑料，厚壁制品。
● 延伸式：
特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程 较远；补缩作用较大；有流涎现象。
适用性：η大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM 等。
柱塞式注塑机结构示意
1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-加料调节装置 5-注射料筒柱塞 6-加料筒柱塞 7-料斗 8-料筒 9-分流梭 10-定模板 11-模具 12-动模板 13-锁模机构 14-锁模(副)油缸 15-喷嘴 16-加热器 17-油缸
● 移动螺杆式注射机
主要构造：注射系统、锁模系统、模具。 特点：
✓其它工艺性能：
吸湿性、细度和均匀度等。
伸直时有自锁作用。 缺点：易机械磨损，调模麻烦。 适用性：多用于中、小型注射机。
曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图
2.3 注塑模具
（1）模样：人的长相或装束打扮。
（2）模范：1.制造器物的模型。 汉 王充 《论衡·物势》：“今夫陶冶者初埏埴
作器，必模範爲形，故作之也。” 宋 沈括 《梦溪笔谈·异事》：“褭蹏作團餅，四 邊無模範跡，似於平物上滴成。”《金史·食货志三》：“不若弛限錢之禁，許民自採 銅鐵錢，而官製模範，薄惡不如法者，令民不得用。”2.引申为规则，法度。 宋 王 谠 《唐语林·栖逸》：“ 方 （ 方干 ）詩在模範中爾，奇意精識者亦然之。” 清 平步青 《霞外攟屑·掌故·顾吴羹通副》：“翰林以記載文誥爲職，苟少知文之模範， 行己無大過失。”3.榜样，表率。 汉 扬雄 《法言·学行》：“師者，人之模範也。”
第六章 注射成型
金属压铸成型机
柱塞式注射机
注塑成型的发展趋势
向高速化方向发展 向高度自动化方向发展 注塑机的发展 注塑工艺的发展 注塑方法的发展
6.2 注射模塑设备 由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。
6.2.1 注射系统 作用：使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的 压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入 模。
6.2.3 注塑模具
7.结构零件
导向零件：确保动、定模合模时准确对中。 脱模装置：将制品能迅速和顺利的自型腔中脱出。 抽芯机构：制品的侧面带孔或凹槽时，除少数制品 可以强制脱模外，在模具中均应设置侧 向分型或侧向抽芯机构。 8.加热或冷却装置 使熔料在模具内固化定型的装置。
可自然冷却，也可用冷却介质通入模具的专用管道来 实现。
6.2.3 注塑模具
型腔设计原则:
（1）根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公 差 、使用要求等来确定总体结构； （2）选择分型面，确定浇口和排气孔的位置，脱模方 式等； （3）按制品尺寸进行各种零件的设计及各个零件间的 组合方式； （4）对成型零件进行整齐的选材、强度、刚度的校 核；
（5）考虑加工设备的操作要求。
6.3.2 注射过程
一、注射工序
一般地，注射过程要经历加料、塑化、充模、冷 却、脱模等步骤。 1.加料 注射成型是一间歇过程，保持定量加料，以保证 操作稳定，塑料塑化均匀，获得良好制品。 加料过多：受热时间过长，容易引起物料的热分 解，注射机功率消耗增加。 加料过少：料筒内缺少传压物质，模腔中塑料熔 体压力降低，难于补塑，易引起制品收缩、凹陷、空 洞等缺陷。
防止嵌件的周围出现裂纹或导致制品强度下降。 预热可减少熔料与嵌件的温差，使嵌件周围的熔 料冷却较慢，收缩均匀，产生热料补缩作用，防止内 应力的产生。 预热温度：110～130℃。 4.脱模剂的选用 使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面的 一种助剂。如：硬脂酸锌（PA除外）、液体石蜡（PA 常用）、硅油（较昂贵）。注意润滑剂的用量要适中。
第6章热固性塑料的主要成型加工技术
半溢式：有支承面与溢式相似，有装料室，用于小嵌件制品
无支承面与不溢式模具很相似，阴模向外倾斜3°, 阴模阳间有溢料槽
溢式模具
不溢式模具
图6-5 半溢式模具示意图 （a）有支承面 （b）无支承面
6.1.3 模压成型过程及操作
6.1.3.1 模压成型过程
成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段
模压成型原理
(2) 热固性与热塑性塑料注射成型不同点
热固性塑料在料筒内的塑化（料筒温度）
热固性塑料熔体在充模过程的流动（剪切
应力和充模速度）
热固性塑料在模腔内的固化（模具温度）
6.4.2 热固性塑料注射成型机
(1)注射装置
作用：将塑料均匀地塑化成熔融状态，将熔料注射到模腔内
基本形式：螺杆式和柱塞式，主要采用往复式单螺杆注射
机
螺杆——与热塑性塑料注射机区别大 (2) 螺杆驱动装置(低转速大扭矩油马达驱动螺杆旋转)
(3) 合模装置(由模板,拉杆,合模油缸等组成,合模力大)
(4) 控制系统
(5) 特殊注射机
双柱塞式注射机
图6-22 柱塞式聚酯料团注塑机 图6-21 多工位注塑机
6.4.3 热固性塑料注射成型工艺
图6-23 热固性塑料注塑成型工艺过程
C→E,交联,放Q→T物>T模, V↓
E点卸压， P↓常压
F点脱模
模压成型压力-温度-体积关系 ——:无支承面 ------:有支承面
6.1.4 模压成型工艺控制
6.1.4.1 模压压力Pm
指成型时压机对塑 料所施加的压力
pm
D2
4 Am
pg
Pm与塑料种类、模温、 制品形状有关
模压P对流动固化曲线的影响 a－50MPa b－20MPa c－10MPa
热固性塑料的注塑成型加工知识
为改进制品的质量和重现性采用了许多不 同的和专门的技术。鉴于有一些热固性聚合物在 加热时产生气体，在模具被部分充满后往往有一 个放气操作。在这一步骤中，模具微微开启，以 便让气体逸出，然后迅即关闭，把余下物料再注 人。
注压模塑提供了较高的强度、较好的尺寸控 制，并改进了表面状态（外观），这是因为采用 了带有伸缩式膜腔与膜芯的模具而得到的，注射 过程中模具可以开启 1／8—l／2in，并随后迅速 压紧，似模具关闭那样。
注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经 加热过的机筒，机筒则以水或油循环于机筒四周 的夹套中。螺杆可按每种材料的不同类型加以设 计，稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘 度。大多数热固性物料在此处的流动都是相当好 的。
使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和 用液压把螺杆高速推向前，使被塑化的低粘度物 料压入模具中。这种快速流动要求在 0．5 秒的 时间里填满模腔，压力需达到 193MPa。一旦填满 膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加
热固性塑料注塑利用一螺杆或一柱塞把聚 合物经一加热过的机筒（120～260F）以降低粘 度，随后注入一加热过的模具中（300—450F）。 一旦物料充满模具，即对其保压。此时产生化学 交联，使聚合物变硬。硬的（即固化的）制品趁 热即可自模具中顶出，它不能再成型或再熔融。
注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压 驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数 热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的，可由 重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模 塑料（BMC）时，它有如“面包团”，采用一供料
为加工设备所克服。
菜呢！他满口答应着。结果程
热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降 低粘度。然而，热固性塑料的粘度却随时间和温 度而增加，这是因为发生了化学交联反应。这些 作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈 U 型曲 线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热 固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具 形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中 的纤维损害最低。
注射成型原理及工艺特性
目的和要求：1.了解注塑工艺过程及工艺条件的选择；2.掌握工艺条件对塑件质量的影响。
重点难点：难点：工艺条件与各个因素之间的关系重点：成型时间成型温度成型压力注射成型又称注塑成型。
到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑件。
注射成型不但用于热塑性塑料的成型，而且已成功应用于热固性塑料的成型。
注射成型塑件注射模一、注射成型原理注射机基本作用:①加热熔融塑料，使其达到粘流状态；②对粘流的塑料施加高压，使其射入模具型腔。
一、注射成型原理柱塞式注射机注射成型一、注射成型原理螺杆式注射机注射成型一、注射成型原理螺杆式注射机注射成型工作循环图：1-料斗2-螺杆转动传动装置3-注射液压缸4-螺杆5-加热器6-喷嘴7-模具螺杆式注射机的工作循环图：二、注射成型工艺过程1（1）塑料原材料的检验和预处理对吸水性强的塑料（聚碳酸酯等）要进行干燥处理，去除过多水分及挥发物，防止成型后塑件表面出现斑等缺陷。
箱式干燥机微电脑型料斗干燥机（2）嵌件的预热金属和塑料收缩率相差较大。
冷却时，嵌件周围产生较大的内应力，导致嵌件周围塑料层强度下降和出现裂纹。
预热车热风循环箱式预热炉箱式预热机井式预热炉（3）料筒的清洗螺杆式注射机采用对空注射法清洗。
柱塞式注射机的料筒存量大，必须将料筒拆卸清洗。
螺杆式料筒（4）脱模剂的选用由于工艺条件控制的不稳定性或塑件本身的复杂性，可能造成脱模困难，所以在实际生产中通常使用脱模剂。
常用的脱模剂有三种：硬脂酸锌、液体石蜡（石油）和硅油。
耐高脱模剂温硅油脱模剂2. 注射过程（1）加料：原料为粉状或粒状注射加料（2）塑化在规定时间内塑化出足够数量的熔融塑料；塑料熔体进入模具型腔前应达到规定的成型温度；熔体各点温度应均匀，避免局部过高或过低。
（3）充模（完全充模）（4）保压/压实补充型腔中塑料收缩的需要，保持型腔压力不变。
（5）倒流阶段原因：浇口没有冷却、螺杆或柱塞后退时，型腔压力比浇注系统压力高。
塑料成型原理与工艺
压缩成型与注射成型相比的优点是： （1）无浇注系统，耗料少； （2）设备使用及模具较简单； （3）易于成型流动性较差如以纤维为填料的塑料； （4）制品收缩率小，变形小，各向性能比较均匀； （5）能成型面积大、厚度又比较小的大型扁平制品。
缺点是： （1）生产周期长，效率低； （2）不易成型尺寸精度要求较高、形状复杂、壁厚 相差较大及带有精细易断嵌件的制品； （3）劳动强度大，难以实现自动化，劳动条件较差； （4）模具寿命较短。
2．2．2 压缩成型工艺过程
压缩成型工艺过程主要包括预压、预热和 干燥、嵌件的安放、加料、闭模、排气、固化、 脱模、清理模具、制品后处理等。
但模温也不能过低，过低的模温不仅使 固化速度慢，而且效果差，也会造成制品的 灰暗，甚至表面发生肿胀，这是因为固化不 完全的外层受不住内部挥发物压力作用的结 果。
成型厚度较大的制品时，宜采用降低模 具温度，延长成型时间的工艺规程。
3．压缩成型时间
成型时间是指从闭模加压起，物料在模具 内升温到固化脱模为止的这段时间。它直接 影响制品的成型周期和固化度。
1.压缩成型前的准备工作
（1）预压
在压缩成型前，将松散的粉状或纤维状的 热固性塑料在室温下预先用冷压法（即模具不 加热）压成重量一定、形状一致的密实体的过 程称为预压，所得到的物体称为预压物（或压 锭、型坯、压片）。
预压的作用主要有：
（1）加料快而准确。避免加料过多或不足而造成 的残次品。
（2）减小模具的加料室，降低模具制造成本。
（1）加料 （2）塑化 （3）加压注射 （4）保压 （5）冷却定型 （6）脱模
3. 塑件的后处理 塑件经注射成型后，除去浇口凝料，修饰浇口处余料
注塑工艺分类
注塑工艺分类1. 引言注塑工艺是一种常用的塑料加工方法，它通过将熔融状态的塑料材料注入模具中，经过冷却固化后得到所需的塑件。
注塑工艺广泛应用于汽车、电子、家电、医疗器械等行业，是现代工业生产中不可或缺的一环。
在注塑工艺中，根据不同的要求和材料特性，可以采用多种不同的分类方式。
本文将从不同角度对注塑工艺进行分类，并介绍每种分类下常见的工艺方法和特点。
2. 材料分类根据注塑材料的特性和组成，可以将注塑工艺分为以下几类：2.1 热塑性塑料注塑热塑性塑料是指能够在一定温度范围内多次加热和冷却使其可逆地转变为熔融状态和固态的塑料。
常见的热塑性塑料有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等。
热塑性塑料注塑工艺主要包括以下步骤： - 塑料颗粒加热熔化：将塑料颗粒通过加热筒加热，使其熔化成为流动的熔融塑料。
- 模具闭合：将模具合上，形成封闭的注射腔。
- 注塑：将熔融塑料注入模具中，填充整个注射腔。
- 冷却固化：通过冷却系统降低模具温度，使塑料在模具中快速冷却固化。
- 模具开启：打开模具，取出已成型的塑件。
2.2 热固性塑料注塑热固性塑料是指在一次加热后会发生永久性固化的塑料。
常见的热固性塑料有环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等。
与热塑性塑料注塑相比，热固性塑料注塑工艺存在一些差异： - 热固性塑料需要在高温下进行加热和反应，以实现固化。
- 模具和设备需要耐高温和耐腐蚀性能。
- 注塑过程中需要控制好固化时间和温度，以避免过早固化或不完全固化。
2.3 桶筒注塑桶筒注塑是一种特殊的注塑工艺，它主要用于多色或多种材料的注塑。
桶筒注塑设备通常由一个主机和多个附属注射装置组成。
在桶筒注塑工艺中，每个附属注射装置都有自己的熔融桶和射嘴，可以分别加热和注入不同颜色或不同材料的塑料。
通过控制每个附属注射装置的运行状态，可以实现多色或多种材料的复杂注塑。
3. 工艺特点不同的注塑工艺具有不同的特点和适用范围，下面将介绍几种常见工艺的特点：3.1 热流道注塑热流道注塑是一种通过加热系统控制熔融塑料流动路径的工艺。
热固性塑料的注射工艺.
为便于操作，塑料在料筒温度下保持流动态的时间应较 长，故料筒温度应选取力矩的最小点所对应的时间为较长者的 温度为定，也就是说，料筒温度的选择一般是在能满足塑料熔 触流动的前提下，取其接近于低限的温度，以避免在注射操作 过程中发生因塑料在料筒中的交联程度超过某一范围而使注射 成型难于进行，甚至因固化程度过高而堵死螺杆。
热固性塑料的注射工艺
热固性塑料
热固性塑料的成型是将塑料先经加热逐渐熔融塑化， 同时发生化学反应，在压力和热的继续作用下，充模成型 并交联固化成为制件。热固性塑料的压制成型、传递成型 和注射成型等诸种成型加工方法，其成型原理均属于此。
热固性塑料
注射成型是将塑料从料斗输送到规定温度的料筒 中，使其受热塑化，热量来自加热装置的热传导和 螺杆旋转时塑料与料筒壁、塑料与螺杆之间的磨擦 热以及被螺杆剪切和搅拌时内部的磨擦热。
热固性塑料
当温度过低时，塑料可能尚未完全接触，当然也就不 具有注射所必须的流动性，塑料受热熔融后，随着温度的 升高或受热时间的延长，塑料粘度将明显地降低，粘度降 至某一最低点后塑料将随着温度的继续升高或加热时间的 继续延长而使交联反应增大，故粘度又将明显地增高，这 时予塑力越过最小点而上升。
热固性塑料
热固性塑料
二）螺杆转速及背压 螺杆转速是控制物料温度的一个参数。转速增大，塑 料受到的剪切作用越大，摩擦生成的热量增大。对于固化 速度较快的塑料品种可取低的转速。螺杆直径增大，摩擦 生成热也会增大，因此，随着直径增大，相应转速也要降 低。
酚醛塑料粉，当螺杆直径为40～60mm左右时，转速应 为30～80转/分。当注射玻纤增强酚醛塑料时，处于减少 对玻纤的磨损，所以用30～40转/分为宜。
热固性塑料
热固性塑料的注射成型.
6.7.4 双组分结构发泡注射成型 (夹心注射成型)
产生的背景： 对厚壁(大于5mm)刚性较高的注射件需求量增加。 传统的注射制品，因收缩率大，制品表面易出现塌 坑，影响外观与平整度， 采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。
但模具结构复杂，费用昂贵。
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B A
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适合于双组分发泡制品的塑料有： HDPE、LDPE、PP、PS、ABS、PMMA、EVA、ASA、 SAN、PA及PC等。 增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有： 玻璃纤维、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纤维填料等。
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2.1热固性塑料在料筒内的塑化
料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可 能高， 尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化 后熔体质量的重要措施。
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2.2.热固性塑料熔体在充模过程中的流动
由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过 喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体 塑料隔热层，
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③内层为高强度材料，外层为耐磨材料， 用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因数、同时整体 又具有较高强度的制件。
如轴套、齿轮等零件；
④内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料， 可使制品内层具有导电、导磁能力，外层具有绝缘 作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。
这些制件大量用于仪表电气、办公设备、计算机壳体等。
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模具结构必须设置加热装置和温控系统，以利于
物料在模内化学反应的顺利进行 因热固性塑料回收困难，近年来在模具结构上开 始采用热流道模具、无浇口注射成型或细流道成 型等方法。
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5、注射工艺及成型条件
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热固性塑料的注 射成型过程包括：
塑化过程、 注射充模过程 固化过程
热塑性塑料注塑成型的工艺性能热固性塑塑料工艺性能
晶的性质称为结晶性。
Tm — 结晶型塑料熔融温度
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图2-2 结晶型聚合物结构示意图 1-晶区 2-非晶区
2.2热塑3性. 塑结料晶的性工艺性能
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%）。
时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时， 料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。
这种性能称为热敏性。
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。
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25..2热热敏塑性性、塑水料敏的性工、艺降性解能
（1）降解
① 降解概念：
指聚合物在某些特定条件下发生的大分子链 断裂及相对分子质量降低的现象或大分子结构改 变等化学变化的现象叫降解或裂解。 （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）
.掌握热塑性塑料的成型特性；
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▪注射成型的工艺性能指标.
▪影响注塑成型工艺性能指标的 因素艺.
2.2热塑性塑料的工艺性能
目的和要求： 1.掌握热固性塑料和热塑性塑料的成型特性； 2.掌握常用塑料的牌号，性能。 重点难点： 固化特性 结晶性
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2.2热塑性塑料的工艺性能
塑料在一定温度与压力下填充型腔的能
力称为流动性。
▪常用塑料根据它的流动性可分为三类： 流动性好、流动性中等、流动性差
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注射成型
烟台大学实验报告实验：一名称：热塑性塑料的注射成型学号： 2011695022098 班级：化112-2姓名：郭焱德组别：二（A）试验时间：周一指导老师：苏红军同组人员：邱诗惠、孙真真、陈明亮、吕肖科一、实验目的1.加深对热塑性塑料注射成型工艺过程及成型原理的理解。
2.掌握注射成型工艺条件的拟定原则，并能对各工艺条件与制品质量的关系作出分析。
3.掌握注射成型工艺的基本结构、动作原理和操作方法，及注射模具的结构。
4.掌握制作标准测试样条的方法，为性能测试做准备。
二、实验原理注射成型是热塑性塑料的一种重要成型方法，其主要特点是模塑周期短，生产效率高，易于自动化，可一次成型外形复杂、尺寸精确或带有精细嵌件的塑料制品。
注射成型是利用热塑性塑料受到一定的温度以后，能够变为熔融体，并借助热力和压力的作用使其流动，冷却后又成为固体的特点而实现的。
其一般过程为：将经过预处理的塑料原料通过料斗加入到注射机的料斗中，塑料受到加热料筒和分流梭的作用而熔融塑化为粘稠性流体，经注射柱塞的推动，即通过喷嘴、模具的主流道、分流道、浇口而最终充满型腔。
由于模具的温度低于塑料的软化温度，因此模具迅速吸收融化塑料的热量而使它由表及里的凝固。
当制件凝结至适当温度时，可开启模具，将制作从模腔中取出。
注射成型过程自塑件从模具中取出即完成一个模塑周期。
注射制作的正常过程就是模塑周期的反复循环。
这一循环完成的时间及工艺条件的选择与所用塑料的品种、性能、注射成型设备、工艺装置结构等有密切的关系。
三、使用仪器、材料原料：改性PP 设备：JPH80型注射机；标准样条模具；卡尺四、实验步骤●开车前准备1.检查电源电压是否与电器设备的额定电压相等。
2.检查各按钮、电器线路等有无损坏，安全门滑动是否灵活。
3.检查料斗是否有异物，并对机筒预热。
4.检查喷嘴是否堵塞，将模具用螺栓固定好。
●注射机开车1.准备工作完成后，首先检查料嘴、喷嘴温度是否合适。
2.接通电源，电机启动。
热塑性塑料注射成型
热塑性塑料注射成型一、实验目的（1）了解柱塞式和移动螺杆式注射机的结构特点及操作程序；（2）掌握热塑性塑料注射成型的实验技能及标准测试样条的制作方法；（3）掌握注射成型工艺条件的确定及其与注射制品质量的关系。
二、实验原理1.注射过程原理注射成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，应用十分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型。
热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒，经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下，从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。
充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。
注射成型机主要的有柱塞式和移动螺杆式两种，以后者为常用。
不同类型的注射机动作程序不完全相同，但塑料的注射成型原理及过程是相同的。
热塑性塑料的注射时，模具温度比注射料温度低，制品是通过冷却而定型的；热固性塑料注射时，其模具温度要比注射料温高，制品时要在一定的温度下发生交联固化而定型的。
本实验是以聚丙烯为例，采用移动螺杆式注射机的注射成型。
热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个工序。
（1）合模与锁紧。
注射成型的周期一般是以合模为起始点。
动模前移，快速闭合。
在与定模将要接触时，依靠合模系统自动切换成低压，提供试合模压力和低速；最后切换成高压将模具合紧。
（2）注射充模。
模具闭合后，注射机机体前移使喷嘴与模具贴合。
油压推动与油缸活塞杆相连接的螺杆前进，将螺杆头部前面已均匀塑化的物料以一定的压力和速度注射入模腔，直到熔体充满模腔为止。
熔体充模顺利与否，取决于注射的压力和速度、熔体的温度和模具的温度等。
这些参数决定了熔体的粘度和流动特性。
注射压力是为了使熔体克服料筒、喷嘴、浇注系统和模腔等处压力，以一定的速度注射入模；一旦充满，模腔内压迅速到达最大值，充模速度则迅速下降。
热固性塑料的注塑成型有何特点？(杨氏注塑法)
热固性塑料的注塑成型有何特点？（杨氏注塑法）热固性塑料固有很高的耐热性、优良的电性能和抗变形能力等许多突出的优点而越来越受到人们的重视。
以前多靠压缩成型，但压缩成型的生产效率低，产品质量不稳定，因而受到一定的限制，不能满足生产发展的需要。
20世纪60年代以后，人们成功地将热塑性塑料的注塑成型技术移植到热固性塑料加工中，并得到了推广，它的主要特点如下：一、热固性塑料注塑成型的优点1）塑化温度低。
为防止热固性塑料在料筒中过早固化，物料温度不能太高，一般控制在转变或粘流态的起始温度，而热塑性塑料的塑化温度则较高。
2)生产效率高。
由于热固性塑料的固化周期短，大大缩短了模塑周期，生产效率可提高10倍以上。
3)便于实现自动化。
热固性塑料的注塑成型的生产工艺过程较简单，塑件的修整较容易，易于实现自动化操作，使生产效率大幅提高。
（振业注塑咨询，专注为注塑厂提供低成本改善。
）4)产品质量稳定。
注塑成型制品密度均匀，重复性好、质量一致，更适合大批量生产。
5)生产成本较低。
由于生产周期较短，生产效率高、废料少，故总成本一般较低。
二、热固性塑料注塑成型的缺点1)注射压力高。
热固性塑料的塑化温度低，熔料粘度大，为使熔料能完全充满模腔，需要施加较高的注射压力（100~200MPa)。
2)加工工艺较复杂。
热固性塑料是在加热的模具中固化成型的，为此，热固性塑料成型模具需配备加热装置。
（更多请关注：“振业注塑汇”）3)废料不能再利用。
热固性塑料成型后产生的废料，加热时不再软化，只能作废物丢弃。
4)成型温度范围窄。
成型温度的范围不大，温度稍低熔料难以流动，而温度稍高又使其流动性迅速变小甚至硬化，因此对料筒和喷嘴温度的控制精度要求很高，一般在±3℃范围内。
5)成型时产生气体较多。
由于热固性塑料在发生交联反应时会产生气体，它们将对模具设计带来一些难度，因为这些气体若不及时排出，将严重影响产品质量。
聚合物加工工程第4章注射成型
表3-1
常用注射速率、注射时间
注射量/cm3 注射速率/(cm3/s) 注射时间/s
125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5
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2.组成
柱塞式和螺杆式两种大类注射机成型过程 大致相同 不同的是前者用柱塞施压塑化而后者用螺 杆塑化 但两者组成相似 包括注射系统、合模系统、液压传动系 统和电器控制系统四部分组成。
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液压传动
合模系统
注射系统
电器控制系统
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4.2.2 注射机的注射系统
1.作用：塑化、注射和保压三方面
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e. 充模流动长度
• 充模流动长度或熔体在模腔内的极限流动 长度，是指熔体在模腔中流动，凝固层逐 渐增厚，直到流动停止时，这一有限的流 动长度。
• 充模流动长度不小于制品方向的长度，这 是为获得完整的注射制品在充模过程必须 考虑的首要问题。
• 这一长度与注射工艺条件、模具结构形状， 以及聚合物性能等因素有关。
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3)弹簧针阀自锁式喷嘴：依靠弹簧压合喷嘴体内的阀 芯实现锁闭，可防止“流涎”现象，使用方便；结 构较复杂，制造困难，流程较短，注射压力降较大， 较适用于尼龙、涤纶等熔体粘度较低的塑料注射。
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4）液控杠杆针阀式喷嘴
• 是依靠外在液压系统通 过杠杆联动机构启闭阀 芯。
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1)通用式喷嘴(图a)：结构简单，制造方便，无加热装 置，注射压力损失小，常用于聚乙烯、聚苯乙烯等 注射成型。是最普遍的形式。
高分子材料成型加工(注射成型)
二.注射机的基本结构
高分子材料成型加工
1. 注射系统
作用
①塑化—能在规定的时间内将规定数量的物料均匀
地熔融塑化，并达到流动状态
②注射—以一定的压力和速度将熔料注射到模具型 腔中去 ③保压—注射完毕后，有一段时间螺杆保持不动， 以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料，使制 品密实和防止模腔内的物料反流
高分子材料成型加工
四、注射工艺及成型条件
塑化过程：料筒温度、螺杆转速和螺杆背压 注射充模过程：注射压力、充模速度、保压 时间 固化过程：模具温度、固化时间
高分子材料成型加工
第六节 反应注射成型 React Injection Moulding（RIM） 一、反应注射成型 定义
将两种具有化学活性的低相对分 子量液体原料在高压下撞击混合， 然后注入密闭的模具内进行聚合、 交联固化等化学反应而形成制品 的工艺方法
高分子材料成型加工
对厚制品，采用较高模温 对薄制品，采用较低模温 料筒温度高，模温高的模温； 2、压力 塑化压力（背压）：
采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后 退时所受的压力 作用 塑化压力高，有利于提高塑化，但对热敏性聚合物 不利。 对塑化量的影响：背压高，塑化量降低。 背压高，物料压力大，当压力大于喷嘴封闭料流的 压力，会有流涎现象。 背压高，螺杆扭矩高，对塑化电机的负荷大。
2、热固性塑料熔体在充模过程中的流动
3、热固性塑料在模腔内的固化
高分子材料成型加工
二、注射原料要求
热固性塑料注射成型工艺性能的基本要求 是：在低温料筒内塑化产物能较长时间保 持良好流动性，而在高温的模腔内能快速 反应固化。
酚醛塑料最适合 不饱和聚酯塑料和三聚氰胺塑料 环氧树脂注射成型时技术难度较大
3 塑料的一次成型(注射成型)
第二节 注射成型
（5）脱模：冷却到某一温度后，脱模取出 ）脱模：冷却到某一温度后， 制品 （三）制品的后处理 退火处理、 退火处理、调湿处理 改善制品的性能、 改善制品的性能、提高尺寸稳定性
第二节 注射成型
注射 成型 工艺 过程 示意 图
第二节 注射成型
3、塑化 、 原理
第二节 注射成型
影响因素 （1）注射机料筒长度提高，则E ↑ ）注射机料筒长度提高， （2）料筒传热面积提高则 ↑ ）料筒传热面积提高则E （3）受热时间↑则E ↑ ）受热时间↑ （4）热扩散速度↑则E ↑ ）热扩散速度↑ （5）剪切应力↑剪切速率↑则E ↑ ）剪切应力↑剪切速率↑
喷嘴型式主要有三种 喷嘴型式主要有三种 （1）通用式无机械阀关闭通路也无加热装置 ） 优点： 优点： a 结构简单，易加工 结构简单， b 注射压力降小 c 补料作用强 缺点： 缺点： a 无加热装置，未塑化均匀物料可能进入制件 无加热装置， b 低粘度塑料易产生流涎 适用于PS、 、 适用于 、PE、纤维素类
第二节 注射成型
（一）注射系统
功能：将物料塑化，并在很高的压力和较快的速度下， 功能：将物料塑化，并在很高的压力和较快的速度下， 通过柱塞/螺杆的推挤 螺杆的推挤， 通过柱塞 螺杆的推挤，将熔融塑料注射入型腔 包括：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞及分流梭） 包括：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞及分流梭）及 喷嘴等
第二节 注射成型
2、五个工序 、 （1）塑化：塑料在料筒中熔融、混合、塑化， ）塑化：塑料在料筒中熔融、混合、塑化， 被螺杆或柱塞挤到料筒前端 ）（注射 （2）（注射）充模：被推挤到料筒前端的熔 ）（注射）充模： 经喷嘴、 体，经喷嘴、浇注系统充满型腔 （3）保压：在模具中熔体冷却收缩，继续施 ）保压：在模具中熔体冷却收缩， 压，使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充（补 使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充（ 到模具中，使制品形状更完整、密实。 塑）到模具中，使制品形状更完整、密实。 （4）冷却：塑料在模具中的硬化（凝封） ）冷却：塑料在模具中的硬化（凝封）
热固性塑料注塑成型的分析
热固性塑料注塑成型的特点热塑性聚合物在成型中基本上是一种形态转化的物理过程。
而热固性聚合物在成型中不仅有物理状态的变化，还有化学变化，并且是不可逆的。
热固性聚合物在未交联前与热塑性聚合物相似，都是线型聚合物。
但热固性聚合物在分子链中带有反应基团或反应活点，成型时分子链通过自带的反应基团的作用或反应活点与交联剂（硬化剂）的作用而发生交联，使线型变成体型结构。
对于热固性聚合物的这种交联反应，粘度反映了它的固化程度。
粘度一．影响粘度的因素1．热固性塑料的粘度与热固化时间的关系：热固化时间在极值之前的一段时间内，聚合物的热固化反应不占优势，由松驰的结晶，粘度随时间的增加而减小。
在极值之后，优势，聚合物相对分子量增大很快，而使粘度增大。
2．热固性塑料的粘度对成型温度的关系：当成型温度在极值之前时，粘度主要取决于材料的物理变化，即随着温度的升高而减小，在极值之后，粘度因交联固化反应占优势而快速升高。
对于热固性塑料的注射正是利用这一点：在低于极值点的温度下，材料在注射机料筒内达到流动态（粘度低），以便注模；在大于极值点的温度下，材料可在模腔内固化成型。
3．随着剪切速率的增加，物料的粘度会降低，但由于物料的磨擦生热而使交联反应的活化能降低，从而加速了交联固化反应速率，又使物料的粘度迅速增加。
二．成型工艺1．温度塑料从料斗进入料筒后，一定要逐步受热塑化，温度分布不宜过分激烈。
因为温度的突变，会引起熔料粘度的变化。
见图所示热固性塑料在注塑过程中温度对粘度的变化。
注射时，塑料在喷嘴处流速很高，这样因磨擦生热而使塑料温升很快。
对射击熔料的温度最好控制在120～130℃，因为这时熔料呈现出最好的流动性，并接近于硬化的“临界塑性”的状态。
所以，各段温度的分布见表：2．压力一般情况下，注射压力应高一些，压力越高，收缩率越小，其制品的机械强度和电性能都较好。
压力越高，流速就越快，产生的磨擦热越多，固化时间就可缩短。
但是，注射压力高会引起制品内应力的增加，飞边增多和脱模困难。
压注模和热固性塑料注射模设计
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压注模和热固性塑料注射模设计
9.3 热固性塑料注塑模
9.3.1 概述 9.3.2 浇注系统设计 9.3.3 推出机构设计
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压注模和热固性塑料注射模设计
9.3.1 概述
热固性塑料注射模的结构设计与热 塑性塑料注射模的基本相同，如图922所示.但由于成型原料为热固性塑 料，因此，模具均需加热倒高温，固 定式模具常用电加热棒加热。对模具 材料要求耐磨性和抗热波劳强度高。 在浇注系统和推出机构设计方面与热 塑性塑料注射模有所区别。
楚 地说明该处结构。
图9－14所示专用压机用压注模的柱塞，其一端有螺 纹，可直接拧在辅助油缸的活塞杆上，另一端为挤 压塑料的端面，可加工为球形凹坑（见图中虚线）， 它有集流和减少向侧面溢料的功效。
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压注模和热固性塑料注射模设计
•9.2.2 压注模专用零件结构设 计
l ㈡ 浇注系统的设计
（4）注射和压注成型可用于成型带有精细孔、细小嵌件的塑件， 而压缩成型则不能。
（5）注射成型比压缩、压注成型都更容易实现机械化和自动化， 工人劳动强度可得到大大地改善。
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压注模和热固性塑料注射模设计
9.2 压注模
9.2.1 压注模的类型 9.2.2 压注模专用零件结构设计
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压注模和热固性塑料注射模设计
•第９章 压注模和热固性塑料注射模设计
本章重点
l 压注模和热固性注射模设计 l 两种模具的特点及原理 l 加料腔的设计
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压注模和热固性塑料注射模设计
•第９章 压注模和热固性塑料注射模设计
本章难点
l 加料腔的设计 l 压注模浇注系统的设计 l 对压缩、压注、注射成型三种效果的比较
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（体形高聚物）
挤出成型工艺与过程
（一）原料干燥：去除水分，0.4%以下
（二）挤出成型
当挤出机加热到预定温度即可加料，从原料加入到离 开口模获得所需形状的初制品过程叫挤出成型
（三）冷却与定型
挤出物离开模孔后，仍处在高温熔融状态，还具有很 大的塑性变形能力，定型与冷却的目的是通过降温而 将形成及时固定下来。
挤出吹塑
注射吹塑
单层直接挤出吹塑过程
三层管型坯挤出示意图
共挤出 双层吹塑示意图
柱塞式注 射机
螺杆式注射机
分流梭（柱塞式 注射机）
模具
注射模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部 分所 组成。 浇注系统：是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前流道部分，包括 主流道，分流道，浇口等 成型零件：系指构成制品形状的各种零件：包括动、定模型 腔、型芯、排气孔等； 结构零件：是指构成模具结构的各种零件；包括执行导向， 脱模等动作的各种零件。
如果将一薄层热塑性树脂均匀涂复成型在基材(布或纸）上 ，即得 到人造革制品，这种工艺称为涂层。
铸塑成型
铸塑也称为浇铸，早期的塑料铸塑技术是由金属的浇铸技术演 变而来，故传统意义上的铸塑是指在常压下将树脂的液态单体 或预聚体灌入大口模腔，经聚合固化定型成为制品的成型方法。
三、泡沫塑料的成型
作业：
物料经挤出机塑化 狭缝机头挤出成板坯
三辊压光机降温定型 导辊冷却 切去废边 切断
（三）薄膜的挤出吹塑 定义：借助环形隙缝机头挤出筒坯，再将处于塑性状态的筒坯横向吹 胀和纵向拉伸成圆筒形薄膜的工艺称为薄膜挤出吹塑，简称薄膜吹塑。 成型厚度0.01-0.3mm，展开宽度从几十毫米到几十米的筒膜
成型物料挤出机塑化均匀 环形隙缝挤出成筒坯 压缩空气横向吹胀
典型塑料制品的挤出成型
（一）管材的挤出
粒料、粉料 料斗加料 挤出机熔融 机头环形 口模挤出 形成管状物 冷却定型 牵引装置拉出 切割装置切断
棒材和中空异型材挤塑与管材大致相同，仅改变口 模截面形状。
（二）板材的挤出 挤出平面型材厚度0.02-20mm；平膜(小于0.25mm），片材 （0.25-1mm)，板材（大于1mm）。
牵引辊纵向拉伸 空气冷却 压叠成双折 卷取膜
（四）中空吹塑成型
将挤出或注射成型的塑料型坯趁热于半熔融状态时置于各种形状的 模具 中，并及时在型坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧贴于模腔 壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。由于型坯的制造和吹胀两 个过程可以各自蚀工地进行，所以中空制品吹塑技术也属塑料二次 成型。
塑料分类 按受热行为分
热塑性塑料：可反复受热软化或熔化
热固性塑料：固化成型后、受热不熔化， 强热分解
按使用特点分
通用塑料：苯乙烯、酚醛
工程塑料：具有很强耐热性、机械强度、和耐磨 损性的塑料。产量小，性能高，用于制造轴承、 齿轮、替代金属和陶瓷等：聚酰胺、聚碳酸酯、 聚甲醛、ABS、聚四氟乙烯、聚砜、聚酰亚胺、 高密度聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮
名词：热塑性塑料 热固性塑料 工程塑料 模压橡胶制品
（四）牵引、卷取与切断 牵引目的：1、帮助挤出物离开口模，不破坏挤出过程连续性
2、调整型材截面尺寸和性能 卷取和切断作用：使型材的长度和重量满足供货要求。
（五）热处理和调湿处理 热处理：将制品在加热介质中慢慢升温到一定温度，并保持一定 时间，然后再慢慢冷却至室温。
高于使用温度10-20C，or低于塑料热变形温度10-20C 调湿处理：将制品浸入水中或其它水溶液中加热一段时间，快速 使制品吸湿达到平衡，然后缓慢冷却至室温。
其它成型工艺
压延与涂层
将已经塑化的接近粘流温度的热塑性树脂通过一系列相向旋转着的 水平辊筒间隙，使物 料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度、 宽度和表面光洁的薄片状制品的工艺过程称为压 延。压延产品有薄 膜、片材，薄膜和片材之间的区分主要是厚度，一般以0.3mm为分 界线，薄 者为薄膜，厚者为片材。
塑料制品分类
按几何形状：管、膜、片、板 按用途：绳、带、袋、人革、日用制品、泡沫塑、电缆、建 材……
塑料品质指标： （1）物理性能指标：密度、吸水性、光学性能、热性能、电性能、 防磁性、消音性等 （2）机械性能指标：抗张强度、抗弯强度、冲击强度、疲劳强度、 剪切伸长、伸长率、弹性模量、耐磨性、硬度等 （3）稳定性能指标：耐老化性、耐化学品性、耐热性、耐燃性、 耐生物作用性能等
塑料的成型加工
线型分子链——热塑性塑料
树脂(粒状、粉状、或液态低聚物）
原料
添加剂
体型分子链——热固性塑料 稳定剂：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂 润滑剂、着色剂、增塑剂、填料
其它特种添加剂
成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型、 层压成型、传递模塑、浇铸成型、旋转成型、涂覆成型
热塑性塑料成型 热固性塑料成型
双腔注射模具
注射成型过程
成型前准备：原料检验、 预热、干燥
注射过程：加料、塑化、 注射、冷却、脱模
制件后处理：热处理（退火） 调湿处理（快速吸湿平衡）
注射成型工艺过程示意图
热固性塑料模压制品的完整过程，通常由物料准备、成型和 制品后处理三个阶段组成。
成型：加料 闭模 排气 固化 脱模 模具吹洗
塑料
概述
塑料：以合成或天然高分子化合物为基本成分，在热及 压力作用下塑化成型，制成一定形状且能满足不同领域 用途的一类有机材料。以合成高分子塑料为主。
天然高分子塑料很少。
1872年 开始塑料成型工业 20世纪20年代：生产技术和方法的改进和扩展 20世纪50年代开始：性能优良的制品 目前：专门而较大的部门
罐式传递模塑
柱塞式传递模塑
热固性塑料的注射成型
热固性塑料的注射成型多在螺杆式注射机上进行，成型物料首 先在温度较低的料筒内预塑 化到半熔融状态，在随后的注射充 模过程中受到进一步塑化而达到最佳流动状态，注入高温模腔 后，经一定时间的交联固化反应而成为制品。
热固性塑料注射和热塑性塑料注射的主要不同 之处是；预塑化 的熔体温度低，流动性下高；充模的流动过程也是熔体经受进 一步塑化的过程； 熔体取得模腔形状的定型是依靠高温下的固 化反应完成。