塑料成型工艺完全课件

塑料流动性的大小通常 用熔融指数和螺旋流动 试验值表示。 熔融指数（MI）是指热 塑 性树脂在一定温度和 压力下，其熔体在10 min 内通过图1-2所示的标准 测试装臵的质量， 单位 为g。 熔融指数越大，流动性 越好。

图1 -2 熔融指数标准测试装臵示意图

螺旋流动试验值是将被 测塑料在一定的温度和 压力下注入图1-3所示的 标准阿基米德螺旋线模 具流道中，测量所能达 到的流动长度，单位为 cm。流动长度越长，代 表该塑料熔体流动性越 好。

4．塑料的热性能
塑料的热性能主要是耐热性、热稳定性、
耐燃性等。 耐热性是指塑料在外力作用下，受热而不 变形的性质。 热稳定性是指高分子化合物在加工或使用 过程中受热而不分解变质的性质。 耐燃性是指塑料接触火焰时抵制燃烧或离 开火焰时阻碍继续燃烧的能力。
5．塑料的电性能
塑料的电性能主要有介电常数、介电强度、耐电弧 性等。 介电常数是以绝缘材料(塑料)为介质与以真空为介 质制成的同尺寸电容器的电容量之比； 介电强度是指塑料抵抗电击穿能力的量度，其值为 塑料击穿电压值与试样厚度之比。 耐电弧性是塑料抵抗由于高压电弧作用引起变质的 能力。
加入六甲基四胺，就是这个道理。
6.润滑剂
润滑剂对塑料的表面起润滑作用，防止塑
料在成型过程中黏附在成型设备或模具上， 同时还能改善塑料熔体的流动性以及提高 塑件表面的光亮度。 常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡、金属皂类 （硬脂酸钙、硬脂酸锌）等。
7.发泡剂
为了制成泡沫塑料，在树脂中加入某种物
（3）取向与结晶
分子取向存在于塑件时，塑件的力学性能和
收缩率产生各向异性，一般平行于取向方向 的力学性能较高，收缩率较大，而垂直于取 向方向的力学性能较低，收缩率较小。 在注射成型中，主要以流动取向为主，分子 链在剪切力的作用下，沿熔体流动方向取向， 如图1－4所示流动取向。影响流动取向的因素 很多，熔体温度和模具温度越高，取向程度 越小；注射压力和保压压力越大，取向程度 越大；采用大浇口，取向作用更明显，尤其 在浇口处。
质，如石油醚等，使树脂膨胀，这些物质
就称为发泡剂。
1.2 塑料的分类
1.2.1 按成型结构和性能分类
按塑料受热成型后所表现出的不同分子几何
结构和性能，可将塑料分为： 1、热塑性塑料 2、热固性塑料
1.热塑性塑料
热塑性塑料是指在一定温度范围内能反复加
热和冷却硬化的塑料。 这类塑料分子链呈线型或支链型，因而受热 后会软化或熔融，成为可流动的黏稠液体， 从而可在模具型腔内成型加工成一定形状的 塑件，冷却后固化成型。在成型过程中只有 物理变化而无化学变化，因此热塑性塑料可 以反复回收使用。
塑料的力学性能主要有抗拉强度、抗压强度、抗 弯强度、伸长率、冲击韧度、疲劳强度、蠕变与 耐蠕变性、应力松弛、磨耗、硬度等。 与金属相比，塑料的强度和刚度绝对值都比较小。 通用塑料的抗拉强度一般约20～50MPa，工程塑料 一般约50～80MPa，很少有超过100MPa的品种。经 玻璃纤维增强后，许多工程塑料的抗拉强度可以 达到或超过150MPa。由于塑料密度小，若采用比 强度和比刚度(分别为强度和刚度的绝对值与密度 之比)与金属比较，塑料却不一定低于金属，某些 塑料比刚度甚至超过金属。

图1-4 流动取向
结晶是指塑料由熔融状态到冷却固化的过
程中，分子发生有规则排列的现象。 结晶使聚合物的强度、硬度、刚度及熔点、 耐热性和耐化学性等性能有所提高，但与 链运动有关的性能如弹性、伸长率和冲击 强度等则有所降低。 热塑性塑料有结晶现象，结晶型塑料一般 为不透明或半透明的，非结晶型塑料是透 明的。 但也有例外的情况，如聚４－甲基戊烯为 结晶型塑料，却有高透明性，而 ABS 是非 结晶型塑料但不透明。
2.热固性塑料
热固性塑料是指初次可加热到一定的温度后
变软成型，一旦固化定型后不可再软化的塑 料。 加热前，分子链是线型或支链型结构，加热 初期具有可熔性和可塑性，但加热到一定温 度后，分子的链与链之间产生了化学反应， 分子链逐渐变成网状型结构（称之为交联反 应），成为既不熔化又不溶解的物质，再次 加热不能塑化成型。因此，热固性塑料不能 反复成型和回收再利用。

（4）吸湿性
吸湿性是指塑料对水的亲和性。 吸湿性强的塑料在成型过程中，由于高温高
压使水分变成气体或发生水解作用，使塑件 产生气泡等缺陷，并影响其电气性能，所以 凡是吸湿性强，或具有粘附水分倾向的塑料， 在成型前，必须进行干燥处理，以除去其中 水分。 吸湿性强的常用塑料有：有机玻璃、尼龙、 聚碳酸脂、ABS、聚矾等；而吸湿性差有聚 乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氟塑料等。
图1 -3 标准阿基米德螺旋线模具流道示意图
影响流动性的因素有:
①线型分子结构的塑料流动性好。 塑料加入填充剂，会降低流动性;加入增塑
剂和润滑剂，会提高流动性。 ②塑料熔体的温度越高，注射压力越大， 流动性越好。常用塑料对温度压力的敏感 性见表1 -4。 ③模具结构 浇注系统的形式、尺寸、结构 布臵（如型腔表面粗糙度、浇口截面厚度、 型腔形式、排气形式）、冷却系统的设计 和熔料流动阻力等因素都会直接影响到流 动性。
酚醛树脂中加入木粉后，克服了脆性，提 高了弹性;聚乙烯中加入钙质填料，提高了 耐热性和刚度等。用玻璃纤维作为填充剂， 能使塑料的机械性能大幅度提高。 填充剂的形状一般为粉状，也有纤维状和 层状。常用的填充剂有:木粉、滑石 粉、石 墨、金属粉、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤 维等。
2.增塑剂
增塑剂可改进塑料的可塑性。
图1 -1 树脂的几何结构示意图
1.1.2 添加剂
在合成树脂中加入某些添加剂，则可以
得到各种性能的塑料品种，一般添加剂 在塑料中所占比例较小。 添加剂主要有：填充剂、增塑剂、稳定 剂、着色剂、固化剂、润滑剂、发泡剂 等。
1.填充剂
填充剂又称填料。 加入填充剂的目的:一是增量;二是改性。如
能力称为流动性。 流动性过小，则不易成型，成型压力大，易 产生缺料和熔接痕等缺陷; 流动性过大，成型容易，成型压力低，易造 成溢边严重，填充不密实，塑件收缩严重等 不良现象。 表1 -3列出的是常用热塑性塑料的流动性情况。
表1-3 常用热塑性塑料的流动性
流动性情况 流动性较好 流动性一般 流动性较差 热塑性塑料 聚酰胺（尼龙）、聚乙烯、聚苯乙 烯、聚丙烯、醋酸纤维素等 改性聚苯乙烯、ABS、聚甲醛、有 机玻璃、聚氯醚等 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、 聚砜、聚芳砜和氟塑料等

1.热塑性塑料的工艺性能

1.3.2 塑料的工艺性能
（1）收缩性 塑件通常在高温熔融状态下成型，从模具中取出， 其尺寸或体积发生收缩的现象，称为收缩性。收缩 性的大小可用成型收缩率 S表示: S=(a-b)/b×100% （1 -1） 式中 a———模具或塑件在室温时的型腔尺寸; b———塑件在室温时的尺寸。
4.着色剂
着色剂又称色料，主要起美观和装饰作用。
着色剂还兼有其他作用:炭黑着色剂有助于
防止塑料受光变脆老化;二盐基性亚磷酸酯 能防止紫外线射入;在塑料中加入珠光色 料、 萤光色料，可使之具有特殊的光学性能。
5.固化剂
热固性塑料在成型时，使其原来的线型分
子结构变为网状型分子结构，硬化过程加 速，故又称为硬化剂。 在环氧树脂中加入乙二胺，在酚醛树脂中
第1章 塑料

本章主要介绍塑料组成、分类、塑 料的各种使用性能和工艺性能，还介 绍了常用塑料的基本特性、主要应用 和成型特点。通过本章的学习，要求 掌握常用塑料的特性、分类与工艺性 能；熟悉塑料的组成与用途；了解高 分子聚合物的结构、特点及结晶、降 解、交联等概念。
1.1塑料组成 1.2塑料分类 1.3塑料性能 1.4常用塑料简介
影响塑件成型收缩的因素有:
①热收缩 ②弹性恢复 ③结晶收缩 ④收缩的方向性 ⑤塑件结构
、形状、尺寸、壁厚、有无嵌 件、嵌件数量及其分布。 ⑥模具结构 、分型面、浇口形式及尺寸。 ⑦成型的工艺性影响。 常用热塑性塑料的收缩率见表1 -2
（2）流动性
塑料在一定的温度和压力下充满模具型腔的
1.3 塑料的性能
塑料的性能包括使用性能和工艺性能。

1.3.1 塑料的使用性能
塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、
力学性能、热性能和电性能等。
1．塑料的物理性能
塑料的物理性能主要有密度、透气性、透
湿性、吸水性、透明性、透光率等。 透湿性是指塑料透过蒸汽的性质。 吸水性是指塑料吸收水分的性质。它可用 吸水率表示。 透明性是指塑料透过可见光的性质，它可 用透光率来表示。
结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时 应注意以下几点：
①料温上升到成型温度所需要的热量多，要选用 塑化能力大的设备。 ②冷却时放出的热量大，模具要加强冷却。 ③塑件成型后收缩大，易发生缩孔、气孔。 ④结晶度与冷却速度密切相关，冷却速度快，结 晶度低，收缩小；冷却速度慢，结晶度高，收缩 大，为此应合理控制模具温度。 ⑤塑料各向异性明显，内应力大，脱模后塑件易 发生变形翘曲。
热塑性塑料可分为：结晶型、非结晶型
结晶型塑料分子链排列整齐、稳定、紧密，
其具有较高的强度、硬度、刚度，较耐热、 耐化学腐蚀，不透明，但与链运动有关的 弹性、伸长率和冲击强度不是很高.常用结 晶型塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP） 和聚酰胺（尼龙PA）等; 非结晶型塑料分子链排列则杂乱无章，相 关性能与结晶型塑料正好相反。 常用非结晶型塑料有聚苯乙烯（PS）、聚 氯乙烯（PVC）和丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯 共聚物（ABS）等。
2．塑料的化学性能
塑料的化学性能有耐化学性、耐老化性、
抗霉性等。 耐化学性是指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和 其他化学物质的能力。 耐老化性是指塑料暴露于自然环境中或人 工条件下，随着时间推移而不产生化学结 构变化，从而保持其性能的能力。 抗霉性是指塑料对霉菌的抵抗能力。