第七章 塑料模具概述

1.2.2 按使用性能和用途分类
按照使用性能和用途，塑料可分为：
1、通用塑料 2、工程塑料 3、特种塑料
1．通用塑料
通用塑料广泛应用于日常生活用品、包装材
料以及一些小型的机械零件，其产量约占世 界塑料总产量的80％。通用塑料主要有聚乙 烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯 乙烯(PVC)、酚醛塑料和氨基塑料六大类。
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。
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 热塑性塑料 聚酰胺（尼龙PA）、聚乙烯 （PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙 烯（PP）、醋酸纤维素(CA)等 改性聚苯乙烯（HIPS）、ABS、 聚甲醛(POM)、有机玻璃(PMMA)、 聚氯醚(CPPG)等 聚碳酸酯(PC)、硬聚氯乙烯 （UPVC）、聚苯醚(PPO)、聚砜 (PSF)、聚芳砜(PASF)和氟塑料等
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。
酚醛树脂中加入木粉后，克服了脆性，提 高了弹性;聚乙烯（PE）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。
We are polymers !!!
据统计，在家用电器、办公设备、仪器仪表、电工电子、建筑 、玩具等行业中，平均70%以上的产品是用塑料模具来成型的 ，如表1-1所示。
用模具来生产塑料制品，具有以下 几个的特点：
制品的精度高。通过塑料模具可以成型出比较高精度的 塑料产品。 可以一次性成型复杂的制品。通过巧妙地设计模具的结 构，一次性就可以生产出结构非常复杂的塑料制品，从 而减少了产品的零件数量。 生产效率高。模具完成一次成型循环，往往只需要几秒 到几十秒的时间，生产效率比切削加工高得多。 生产成本低。由于具有极高的生产效率，且制品的废品 率低，因此，平均下来，每一件的塑料制品的生产成本 都比较低廉。
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
1.5常用塑料成型工艺介绍
习题
1.1 塑料的组成
塑料由合成树脂和添加剂组成。
1.1.1
合成树脂 由许多小分子链经聚合反应所获的高分子聚 合物称为合成树脂。 树脂是一种高分子聚合物，它由许多相对分 子质量高达104～106的高分子链聚集而成，它 的几何结构有线型、支链型和网状型，如图1 -1所示。 天然的高分子聚合物称为天然树脂.
流动性一般
流动性较差
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 测试装置的质量， 单位 为g。 熔融装置示意图

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。
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
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。
3．塑料的力学性能

1.3.2 塑料的工艺性能
1.热塑性塑料的工艺性能
（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。
如聚氯乙烯树脂（PVC）中加入增塑剂邻苯
二甲酸二丁酯后，变为如同橡胶一样柔软 的塑料。 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯 二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二 辛酯、磷酸三苯酯等。
3.稳定剂
为防止塑件较快变质变性，需在塑料中加
入某些物质，这些物质称为稳定剂。 稳定剂分为光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂 等。 常用的稳定剂有硬脂酸盐、环氧化合物等。

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
第七章 塑料概述
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； 了解塑料有哪些常用的成型工艺。
目前工程上使用较多的工程塑料有主要有聚
酰胺(尼龙PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、 ABS、聚苯醚(PPO)、聚砜（PSF）及各种增 强塑料。
3．特殊塑料
特殊塑料是指用于特种环境中，具有某一
方面的特殊性能的塑料，又称为功能塑料。 如医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、导热 塑料、超导电塑料、耐辐射塑料、耐高温 塑料等。这类塑料产量小，价格较贵，性 能优异。
（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。

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。
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。
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。