第1章塑料概论

塑料的组成
塑料的组成
1. 树脂
6.固化剂
2. 填充剂 7.着色剂
3. 增塑剂 8.抗静电剂
4. 稳定剂 9.发泡剂
5. 润滑剂 10.阻燃剂
表1—1 高分子与低分子的区别
有显著区别方面
低分子
高分子
一个分子所包含的 原子个数
几个~几百个
几千个~到几百万个
相对分子量
几~几百
几万~上千万
分子长度
107 ~ 10微4米
1.2.6 热成型及热成型模具
将预先制成的塑料片，加热软化后，将其周边紧压在模具周边上， 然然后在紧靠模具的一面抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑料片 发生塑性变形，而紧贴到模具上，冷却定型后即得制品。
1.2.7 涂覆成型工艺
为了防腐、绝缘、装饰等目的，以液体或粉末形式在织 物、纸张、金属箔或板等表面上涂盖塑料薄层的成型方法称 为涂覆成型、涂层或涂布。广义上讲，凡树脂复合物在任何 形式的物体上形成厚度为0.025～0.65mm覆合层的方法均可 称为涂覆成型。
塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔融后，在注塑机的螺杆或 活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内 固化定型，，这就是注塑成型的简单过程。注塑成型所用的模具叫注塑模 具。注世界塑料成型模具产量中的约半数以上为注塑模具。
注塑成型模具
1.2.3 压塑成型工艺及压塑成型模具
塑料的分类
热塑性塑料 热固性塑料
热塑性塑料
热塑性塑料：
将该类塑料升温熔融为粘稠液体后施加高 压，便可以充满一定形状的型腔而后使其冷 却固化定型成为制品．如果在将其加热又可 进行另一次塑料成型，如此可反复地进行多 次．在成型过程中，该塑料主要是发生物理 变化，仅有少量化学变化，其变化过程基本 上是可逆的．
塑料成型工艺及模具设计
塑料成型工艺及模具设计
第一章 塑料概论
第1章 塑料概论
本章基本内容 ★塑料的定义及高聚物的制备和结构 ★塑料的组成及塑料特性的应用 ★塑料的分类
塑料与高聚物
塑料 高聚物的制备和结构
塑料的定义
塑料：
塑料是以合成高聚物为主要成分。 它在一定的温度和压力下具有可塑性， 能够流动变形，其被塑造成制品之后， 在一定的使用环境条件之下，能保持形 状、尺寸不变，并满足一定的使用性能 要求。
我们将由基本结构单元组成的大分子叫链， 每一个基本结构单元叫链节，而一个大分链上 重复串联结构单元的个数叫链节数。
由两种单体A和B交替串联形成，叫交替共聚 物。
尼龙66的分子链结构就属这一类。（见图 1—1所示）
由三种单体组成的大分子叫三元共聚物 。
高聚物的制和结构
(2) 缩聚反应
由一种或多种单体缩合成为高聚物 的大分子链，同时析出其它低分子物质 的反应 。
将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和 压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料 硬化成型，这种成型方法叫压塑成型，这种成型方法所用的模具叫压塑 成型模具。
压塑成型模具
1.2.4 传递成型工艺及传递成型模具
将塑料原料加入预热的加料室，然后通过压柱向塑 料施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注 系统，进入型腔，逐渐硬化成型，这种塑料成型方法叫 做传递成型，这种成型方法所用的模具叫传递模具。
世界和中国的聚合物发展水平
2007年世界高分子材料的年总产量已超过3 亿吨，其体积已远超过金属材料。
聚合物材料产量中的2/3以上由塑料构成， 2008年约为2.4亿吨。中国合成树脂产量约2600 万吨，在世界排名第二；塑料制品产量已近 3000万吨，名列世第一。
中国已名副其实地成为世界聚合物材料合 成、加工和消费大国，并正向着聚合物材料与工 程的强国而进发。
至今，随着塑料科学研究的深入，以及人们对塑料材 料基本行为认识的提高，相应的加工方法根据塑料的特点 进行了革新和改造，使之更适合其成型加工的需要。
第二节 塑料成型工艺及模具的分类
不同的塑料成型方法采用原理和结构特 点各不相问的成型模具，按照成型加工方 法的不同，可将塑料成型模具分为以下几 类。
1.2.1 挤出成型和挤塑成型模具
塑料的主要成分是合成树脂，一般它 都加有其它助剂，为多组成分组成。
助剂：
填充剂 起降低产品成本、改善塑料 性能和增强的作用。
增塑剂 能提高塑料的弹性、可塑性、 流动性，改善其低温脆化的弱点，使塑 料变得柔软和抗振。
润滑剂 易于成型流动与脱模。
稳定剂 能抑制和防止塑料在加工 成型或使用过程中，因受热、光、氧等 作用而产生降解、养花断链、交链等现 象而致使塑料性能遭到破坏，使塑料的 性能稳定。
1.2.5 中空制品吹塑成型工艺及模具
将挤塑或注塑成型的处于塑化状态的管状坯料，趁热放到模具成型腔内，立 即在管状坯料的中心通以压缩空气，使管坯膨胀而紧贴于模具型腔上，冷硬后即 可得到一中空制品。此种制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。
用挤塑的方法生产管坯的叫挤吹模具，用注塑方法生产管坯的叫注吹模具，
挤塑成型模具包括挤出机头和定型模两部分。在挤塑机螺杆的推动下， 使粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的机头口模，然后 连续进入温度较低的定型模，塑料在定型模中固化，生产出具有所需断面 形状的连续型材，该成型方法叫挤塑成型。用于塑料挤塑成型的模具叫挤 塑成型模具。
挤塑成型模具
1.2.2 注塑成型工艺及注塑成型模具
1.2.8 压延成型工艺
压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过两个 或两个以上相向旋转的滚筒间隙，使其连续成型为 规定尺寸的薄膜或片材的一种方法。也可将压延薄 片复合到引入的基布或纸上，制成人造革或壁纸。
塑料的特性及其应用
塑料的特性:
1. 质量轻 2. 化学稳定优越 3. 电绝缘性能好 4. 比强度高 5.减摩，耐磨性能优良，自润滑性好 6. 成型加工方便 7. 粘结性能好
热
物理变化
塑 性 塑
线型或支 链状线型 聚合物分 子
冷却
基本与成
型前的相 同
（可能有 少 量分解或 交链现象
可熔化 可溶解
反复多次 注射、挤 使用（可 出、吹塑 回收废料）等
料
发生）
热பைடு நூலகம்
既有物理
固 性 塑
线型聚合 物分子
加热（提 供交联反 应温度
转变为体 型分子
变化，又 有
既不可熔
化学变化。化，也不
有低分子 可溶解
~几微米
图 1—1 大分子链结构
1 2 3 4 5
1—交替 2—无规 3—嵌段 4—接枝 5—无规三无共聚物
图1—2 高聚物分子链的空间构型形式
a
b
c
d
a—线状 b—支链状 c—网状 d—体型状
塑料成型工艺及模具设计
第一章 绪 论
第1节 塑料成型在塑料工业中的地位
材料是人类赖以生存和发展的物质基础 ，以及科学与工业技术发展的基础，是人 类社会进步的里程碑。新材料的出现，能 为社会文明带来巨大的变化，给新技术的 发展带来划时代的突破。材料已成为当代 科学技术的三大支柱之一。
四大材料
金属 水泥 木材 聚合物
聚合物材料的分类
塑料 橡胶 纤维
我们周围的塑料
塑料的定义
聚合物的发展水平
塑料具有品种多、生产易、成本低、 加工快、比强度高、性能好等特点，目前 已经合成出能够适应不不同领域需要的多 个品种，并可以部分替代金属、木材、陶 瓷等材料而被广泛使用，或与这些材料复 合使用来满足更苛刻更复杂的的应用要求 。
稳定剂的种类：光稳定剂、热稳定 剂和抗氧剂等。
高聚物的制备和结构
1.高分子与低分子的区别(见表1-1) 2. 高聚物的制备 3.高分子的相对分子量 高分子的相对分子量由下式表示：
M=m×n 式中 M—大分子的相对分子量；
m—基本结构单元的相对分量； n —重复结构单元数，称为聚合度。 4.大分子链的空间构型 (见图1-2)
８．光学性能好 9. 着色性能较强
10. 导热率低
塑料的特性及其应用
塑料的应用:
目前，塑料也存在着一些缺点，使其应用 受到一定限制。一般塑料的机械强度均不如金 属。塑料成型时收缩率较高。塑料对温度的敏 感性远比金属或其它非金属材料的大，塑料的 使用温度范围远较其它材料的窄。塑料若长期 受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生 “蠕变”，塑料这种渐渐产生的塑件流动是不 可塑的，导致塑件尺寸精度丧失。所以，在选 择塑料时要注意扬长避短。
塑料成型在塑料工业中的地位
广义而言，几乎所有的塑料材料都必须经过成型加工 才能成为有用的制品，或具有特定的性能、满足特殊需要 而被使用，所以塑料成型加工在高分子科学领域具有重要 的意义，在塑料工业具有相当重要的地位和作用。
最初的塑料成型加工，由于对塑料本质认识十分有限 ，基本上都是借用或移植橡胶加工方法和金属加工方法。
一次性使
用，因成 型过程不 可逆
压缩或压 注。有的 品种可以 采用注射
料
析出
线型分子即大分子呈线状，如图1—2a所示。 支链状线型分子的主链也是线状，但主链上 还生出或多或少长短不等的支链，如图1—2b 所示。 体型分子的主链同样是长链形状，但这些长 链之间有短链横跨连接，并在三维空间相互交 联如图1—2c、d所示
高聚物的制和结构
(1)加聚反应
加聚反应为在聚合反应过程中没有副产物产 生，生成的高分子化合物具有参于反应的单元 相同的成分。
高聚物的制备和结构
2. 高聚物的制备
把一些低分子化合物（基本结构单元） 结合起来形成高分子化合物（高聚物）的 化学反应过程叫做聚合反应。按照合成反 应的机理分，高聚物的制备方法主要有两 类：
加聚反应
缩聚反应
高聚物的制和结构
3.大分子链的空间构型
高聚物中大分子链的空间构型有三种形 式，线型、支链状线型及体型。现分别介绍如 下。
热固性塑料
表1-2对热塑性塑料与热固性塑料 有关成型方面的主要区别进行了归纳。
表1-2 热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别
成型前， 塑
料中树脂 分
子结构
使制品固 化定型的 模具温度 条件
成型后， 成型过程
塑料中树 中树脂所
脂分子结 发生的变
构
化
制品的熔
化，溶解 性能
塑料的使 用性
常采用的 成型方法