塑料及模具设计教程：塑料成型技术基础.详解
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塑料成型的基础知识
第一节 塑料的组成和特性 第二节 塑料的分类与应用 第三节 塑料成型工艺性能 第四节 塑料成型流变学基础
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第一节 塑料的组成和特性
一、塑料的组成
塑料包括：天然塑料（或树脂）和合成塑料两大类 塑料：
广义地说，它是一种在一定的温度和压力下能塑制成一定的形状，而当外力 解除后，仍能保持所成型的形状的物质，也就是能够压塑的物质都可以 称为塑料。更确切地说，塑料是指具有以上特性的、以高分子化合物或 以合成树脂为基础的一类物质。
二、塑料的分类
2、热固性塑料
这类塑料中树脂的分子最终呈体型结构。 它在受热之初，因分子呈线型结构，故可具有可塑性和可溶性，可成型为
一定形状。 当继续加热时，线型高聚物分子主链间形成化学键结合（即交联），分子
呈网型结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，分子变为体 型结构，树脂变得即不熔融，也不溶解，形状固定下来不再变化，称为 固化。 如再加热，不再软化，不再具有可塑性。（即其加热熔融，冷却固化过程 是不可逆的）
150℃长期使用） 、热固性塑料（呋喃塑料可达180～200℃，增 强硅树脂塑料连续使用温度350℃，可在450℃短期使用，高温下尺 寸稳定性好）
6、光学用塑料
零部件等：相机、显微镜、望远镜、眼镜，各种显示仪器的镜片等 聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、硅树脂、聚酯等
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第三节 塑料成型工艺性能
人们一般指的塑料是能流动、成型及固化的人造材料，是从石油、煤、空气、 水和农副产品等物质提炼出的化学物质制成的。
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一、塑料的组成
塑料的主要成分是：合成树脂
有些由于加工或性能的需要，需加入添加剂
1、合成树脂：是人工合成的高分子有机化合物。塑料的 基本性能取决于树脂的本性。
2、填充剂 3、增塑剂 4、着色剂
一、聚合物的热力学性能与加工 工艺性
（一）聚合物的热力学性能
非晶态聚合物状态：
玻璃态 Tg以上开始转化 高弹态 （称为力学三态）
粘流态
开始转变为粘流态的温度——粘流温度Tf 玻璃化温度是非晶态塑料使用的上限温度； 熔点是结晶聚合物使用的上限温度；
脆化温度是塑料使用的下限温度； 玻璃化温度是橡胶使用的下限温度；
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三、塑料的选用
1、一般结构件用塑料
零件：罩壳、支架、连接件、手轮、手柄等 要求：较低的强度和耐热性能 一般用料：HIPS、PE、PP、ABS等
2、耐磨损传动零件用塑料
零件：轴承、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆等 要求：较高强度、刚性、韧性、耐磨损、耐疲劳，较高耐热变
形等 一般用料：MC尼龙、PA、增强PA、POM、PC等
热固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等
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（二）按塑料性能及用途分类
1、通用塑料：
指产量大、用途广、价格低的塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、PVC、PS、 PE、PP等
2、工程塑料：
指在工程技术中作结构材料的塑料。其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、 尺寸稳定性均较高。如：PA、PC、POM、ABS、PSF、PPO等
1、收缩性：
收缩率的测定：
用Ø100±0.8mm、厚4±0.2mm的圆片测定；或25±0.5mm的立方体模具
收缩率
因为
则：
S Lm L 100模%腔尺寸
Lm
1 1 S S忽2 略S高3 阶， 1 S
Lm=L(1+S)
L Lm 1 S
L ——收缩后塑件在室温下的实际尺寸(mm) Lm ——模具在室温下型腔尺寸(mm)
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结晶型、线型无定形聚合物的热力学 曲线
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一、聚合物的热力学性能与加工工艺性
（二）聚合物的加工工艺 聚合物力学三态适合的加工场合
玻璃态——锉、锯、钻、车、铣等机械加工 高弹态——弯曲、吹塑、真空成型等 粘流态——挤出、压延、注射等
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第三节 塑料成型工艺性能
二、热塑性塑料的工艺性能
（一）热塑性塑料成型的工艺性
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Biblioteka Baidu
第三节 塑料成型工艺性能
（一）热塑性塑料成型的工艺性能
2、流动性：放映流动性的参数有熔融指数、啊基米德螺旋线长
度、表观粘度、流动比等；
3、吸湿性和粘水性：是指塑料具有吸湿粘附水分的倾向的程
度；
4、结晶性：根据塑料熔体在冷却时是否具有结晶特性可分为，
结晶性塑料有：PE、PP、POM、PA等，其使用性能较好，但在 熔化过程需要的热量多，冷却凝固时释放的热量也多；非结晶型塑 料有PS、PC、ABS等；
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5、润滑剂 7、硬化剂
6、稳定剂 8、发泡剂
3
二、塑料的特性
质量轻 电气绝缘性能好 比强度（强度与相对密度之比）比刚度（弹性模量与
密度之比）高 化学稳定性好 减震消声性好，部分材料有自润滑性能 导热率低
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第二节 塑料的分类与应用
一、塑料的分类
（一）根据塑料中树脂的分子结构及热性能不同分类 1、热塑性塑料：
这种塑料中树脂的分子是线型或支链型结构。它在加热时软化并熔 融，成为可流动的粘稠液体，可成型为一定形状，冷切后保持 已成型的形状，再次加热又可软化并熔融，可再次成型为一定 形状的塑件。即其加热——固化过程是可逆的。
热塑性的塑料有：PE、PP、PVC、PS、ABS、PMMA、PA、 POM、PC等。
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9
三、塑料的选用
3、减摩自润滑零件用塑料
零件：轴承、活塞环、运动密封圈、滑块（运动零件）等 要求：有自润滑性能 一般用料：改性PA、POM（或改性）、聚四氟乙烯等
4、耐腐蚀零部件用塑料
零部件：化工容器等 要求：耐强酸、强碱 一般用料：热固性塑料、含氟塑料
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三、塑料的选用
5、耐高温零件用塑料
零部件：有耐热要求的机械零件等、导弹、太空飞行器零部件等。 可选用塑料：增强尼龙、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚砜（可在-100～＋
3、改性塑料：
根据制品的使用要求，在塑料中加入特殊填料，以改变塑料的某些性能。 如增强塑料是在塑料中加入玻璃纤维等填料，以提高塑料的比强度和 比刚度；增韧塑料是在塑料中加入聚氨脂或橡胶以提高塑料的抗冲性 能。等……。
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塑料的主要性能
一、物理性能：密度、尺寸稳定性、透明度等； 二、力学性能：抗拉强度、冲击强度、伸长率、抗弯强度等； 三、热性能：线膨胀系数，比热容、热扩散率等； 四、化学性能：耐酸耐碱、溶解能力等； 五、电性能：介电强度、体积电阻率、功率因数等； 六、加工性能
第一节 塑料的组成和特性 第二节 塑料的分类与应用 第三节 塑料成型工艺性能 第四节 塑料成型流变学基础
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第一节 塑料的组成和特性
一、塑料的组成
塑料包括：天然塑料（或树脂）和合成塑料两大类 塑料：
广义地说，它是一种在一定的温度和压力下能塑制成一定的形状，而当外力 解除后，仍能保持所成型的形状的物质，也就是能够压塑的物质都可以 称为塑料。更确切地说，塑料是指具有以上特性的、以高分子化合物或 以合成树脂为基础的一类物质。
二、塑料的分类
2、热固性塑料
这类塑料中树脂的分子最终呈体型结构。 它在受热之初，因分子呈线型结构，故可具有可塑性和可溶性，可成型为
一定形状。 当继续加热时，线型高聚物分子主链间形成化学键结合（即交联），分子
呈网型结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，分子变为体 型结构，树脂变得即不熔融，也不溶解，形状固定下来不再变化，称为 固化。 如再加热，不再软化，不再具有可塑性。（即其加热熔融，冷却固化过程 是不可逆的）
150℃长期使用） 、热固性塑料（呋喃塑料可达180～200℃，增 强硅树脂塑料连续使用温度350℃，可在450℃短期使用，高温下尺 寸稳定性好）
6、光学用塑料
零部件等：相机、显微镜、望远镜、眼镜，各种显示仪器的镜片等 聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、环氧树脂、硅树脂、聚酯等
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第三节 塑料成型工艺性能
人们一般指的塑料是能流动、成型及固化的人造材料，是从石油、煤、空气、 水和农副产品等物质提炼出的化学物质制成的。
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一、塑料的组成
塑料的主要成分是：合成树脂
有些由于加工或性能的需要，需加入添加剂
1、合成树脂：是人工合成的高分子有机化合物。塑料的 基本性能取决于树脂的本性。
2、填充剂 3、增塑剂 4、着色剂
一、聚合物的热力学性能与加工 工艺性
（一）聚合物的热力学性能
非晶态聚合物状态：
玻璃态 Tg以上开始转化 高弹态 （称为力学三态）
粘流态
开始转变为粘流态的温度——粘流温度Tf 玻璃化温度是非晶态塑料使用的上限温度； 熔点是结晶聚合物使用的上限温度；
脆化温度是塑料使用的下限温度； 玻璃化温度是橡胶使用的下限温度；
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三、塑料的选用
1、一般结构件用塑料
零件：罩壳、支架、连接件、手轮、手柄等 要求：较低的强度和耐热性能 一般用料：HIPS、PE、PP、ABS等
2、耐磨损传动零件用塑料
零件：轴承、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆等 要求：较高强度、刚性、韧性、耐磨损、耐疲劳，较高耐热变
形等 一般用料：MC尼龙、PA、增强PA、POM、PC等
热固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等
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（二）按塑料性能及用途分类
1、通用塑料：
指产量大、用途广、价格低的塑料。如酚醛塑料、氨基塑料、PVC、PS、 PE、PP等
2、工程塑料：
指在工程技术中作结构材料的塑料。其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、 尺寸稳定性均较高。如：PA、PC、POM、ABS、PSF、PPO等
1、收缩性：
收缩率的测定：
用Ø100±0.8mm、厚4±0.2mm的圆片测定；或25±0.5mm的立方体模具
收缩率
因为
则：
S Lm L 100模%腔尺寸
Lm
1 1 S S忽2 略S高3 阶， 1 S
Lm=L(1+S)
L Lm 1 S
L ——收缩后塑件在室温下的实际尺寸(mm) Lm ——模具在室温下型腔尺寸(mm)
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结晶型、线型无定形聚合物的热力学 曲线
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一、聚合物的热力学性能与加工工艺性
（二）聚合物的加工工艺 聚合物力学三态适合的加工场合
玻璃态——锉、锯、钻、车、铣等机械加工 高弹态——弯曲、吹塑、真空成型等 粘流态——挤出、压延、注射等
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第三节 塑料成型工艺性能
二、热塑性塑料的工艺性能
（一）热塑性塑料成型的工艺性
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第三节 塑料成型工艺性能
（一）热塑性塑料成型的工艺性能
2、流动性：放映流动性的参数有熔融指数、啊基米德螺旋线长
度、表观粘度、流动比等；
3、吸湿性和粘水性：是指塑料具有吸湿粘附水分的倾向的程
度；
4、结晶性：根据塑料熔体在冷却时是否具有结晶特性可分为，
结晶性塑料有：PE、PP、POM、PA等，其使用性能较好，但在 熔化过程需要的热量多，冷却凝固时释放的热量也多；非结晶型塑 料有PS、PC、ABS等；
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5、润滑剂 7、硬化剂
6、稳定剂 8、发泡剂
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二、塑料的特性
质量轻 电气绝缘性能好 比强度（强度与相对密度之比）比刚度（弹性模量与
密度之比）高 化学稳定性好 减震消声性好，部分材料有自润滑性能 导热率低
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第二节 塑料的分类与应用
一、塑料的分类
（一）根据塑料中树脂的分子结构及热性能不同分类 1、热塑性塑料：
这种塑料中树脂的分子是线型或支链型结构。它在加热时软化并熔 融，成为可流动的粘稠液体，可成型为一定形状，冷切后保持 已成型的形状，再次加热又可软化并熔融，可再次成型为一定 形状的塑件。即其加热——固化过程是可逆的。
热塑性的塑料有：PE、PP、PVC、PS、ABS、PMMA、PA、 POM、PC等。
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三、塑料的选用
3、减摩自润滑零件用塑料
零件：轴承、活塞环、运动密封圈、滑块（运动零件）等 要求：有自润滑性能 一般用料：改性PA、POM（或改性）、聚四氟乙烯等
4、耐腐蚀零部件用塑料
零部件：化工容器等 要求：耐强酸、强碱 一般用料：热固性塑料、含氟塑料
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三、塑料的选用
5、耐高温零件用塑料
零部件：有耐热要求的机械零件等、导弹、太空飞行器零部件等。 可选用塑料：增强尼龙、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚砜（可在-100～＋
3、改性塑料：
根据制品的使用要求，在塑料中加入特殊填料，以改变塑料的某些性能。 如增强塑料是在塑料中加入玻璃纤维等填料，以提高塑料的比强度和 比刚度；增韧塑料是在塑料中加入聚氨脂或橡胶以提高塑料的抗冲性 能。等……。
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塑料的主要性能
一、物理性能：密度、尺寸稳定性、透明度等； 二、力学性能：抗拉强度、冲击强度、伸长率、抗弯强度等； 三、热性能：线膨胀系数，比热容、热扩散率等； 四、化学性能：耐酸耐碱、溶解能力等； 五、电性能：介电强度、体积电阻率、功率因数等； 六、加工性能