第二章塑料的组成与工艺特性分析

第二章塑料的组成与工艺性本章重点掌握的内容：1、塑料的组成成分。2、塑料各成分的用途。3、热塑性塑料与热固性塑料的特点。4、收缩率的计算公式。5、影响塑件收缩的因素有哪些？6、影响塑件流动的因素。第二章塑料的组成与工艺性第一节塑料的基本组成3.作为均一的连续相，将各种添加剂粘结成一个整体，同时赋予塑料一定的物理力学性能和良好的成型工艺性能。（一）树脂1.合成树脂是塑料的主要成分。2.决定塑料的类型（热塑性或热固性）和主要性能(物理性能、化学性能、力学性能等)。（二）添加剂1.稳定剂：可以提高树脂在光、热、氧等外界因素作用时的稳定性，阻缓塑料变质的一类物质。根据稳定剂作用的不同，又分为热稳定剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂等。2.填料填剂包括填充剂和增强剂，一般是为了降低塑料成本，或是为了改进塑料的性能。最常用的填充剂是碳酸钙等。玻璃钢就是以玻璃纤维和玻璃布作增强剂。填料名称用途作用及特点1碳酸钙用于聚氯乙烯、聚烯烃等提高制件耐热性、硬度；塑件稳定性好；降低收缩率、降低成本。因遇酸易分解，不宜用于耐酸制件3碳黑用于聚氯乙烯、聚烯烃等提高制件导热、导电性能，也作着色、光屏蔽剂6金属粉(Cu、Al、Zn等)用于各种热塑性工程塑料、环氧树脂等提高制件导电、传热、耐热等性能7二硫化钼石墨用于尼龙浇铸制件等提高表面硬度，降低摩擦系数、热膨胀系数，提高耐磨性8聚四氟乙烯粉（纤维）用于聚氯乙烯、聚烯烃及各种热塑性工程塑料提高制件的耐磨性、润滑性9玻璃纤维提高制件机械强度10木粉用于酚醛树脂、聚氯乙烯等塑料的增量提高塑件电性能，抗冲击性能，但色调、耐水性及耐热性稍差3.增塑剂加大了聚合物分子之间的距离，削弱了大分子之间的作用力，使树脂分子变得容易滑移，从而使塑料能在较低温度下具有良好的可塑性和柔顺性。为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度，提高塑料成型加工时的可塑性和增进制件的柔软性，加入能与树脂相溶的不易挥发的高沸点的液态有机化合物或低熔点的固态有机化合物，称为增塑剂。作用：a)不含增塑剂b)含有增塑剂4.着色剂（色料）合成树脂的本色一般是白色半透明或无色透明的。在工业生产中利用着色剂增加塑料制品的色彩。一般要求着色剂的着色力强、色彩鲜艳、耐热、耐光。5.润滑剂润滑剂对塑料的表面起润滑作用，防止熔融的塑料在成型过程中黏附在成型设备或模具上。添加剂还可以改进塑料的流动性能，同时也可提高制品表面的光亮度。6.固化剂（交联剂）在热固性塑料成型时，使合成树脂完成交联反应而固化的物质。称为固化剂。如在酚醛树脂中加入的六亚甲基四胺（乌洛脱品）。根据不同用途，在塑料中还可加入一些其他添加剂。例如阻燃剂、发泡剂。7.注射成型物料的配制三、塑料的分类（一）按用途分类1.通用塑料一般只能作为非结构材料使用，用途最广泛，产量最大，价格最低廉，性能普通的一类塑料。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、酚醛塑料（PF）和氨基塑料六大品种。2.工程塑料可以作为工程结构材料，力学性能优良，能在较广温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学及物理环境中使用的一类塑料。聚酰胺（尼龙）（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、ABS、聚苯醚（PPO）、聚砜（PSF）、聚酯及各种增强塑料。医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、高耐热性塑料及高频绝缘性塑料等。3.功能塑料用于特种环境中，具有某一方面的特殊性能的塑料。（二）按成型性能分类1.热塑性塑料在一定的温度范围内，能反复加热软化乃至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS、聚甲醛及有机玻璃等。特点：基本上是以聚合反应得到的线型或支链型树脂为基础制得的，在成型过程中只有物理变化，而无化学变化，受热后可多次成型，废料可回收再利用。注射、挤出或吹塑等方法成型酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱和聚酯塑料、三聚氰胺塑料等。2.热固性塑料加热温度达到一定程度后能成为不溶和不熔性物质，使形状固化下来不再变化的塑料。特点：基本上是以缩聚反应得到的，在成型受热时发生化学变化使线型分子结构转变为体形结构、废料不能再回收利用。压缩或压注方法，也可用注射成型（三）按制造方法分类1.聚合树脂2.缩聚树脂四、塑料的性能和用途1.质量轻，一般塑料的密度与水相近大约为钢密度的1/6。塑料适合制造轻巧的日用品和家用电器零件。2.比强度（单位质量的抗拉强度）高。塑料可用于制造工程机械。3.耐化学腐蚀能力强，广泛用于制造化工管道和容器。4.绝缘性能好。塑料对电、热、声都有良好的绝缘性能，被广泛的用来电绝缘材料、绝缘保温材料以及隔音吸音材料。5.光学性能好。塑料的折射率较高，并且有很好的光泽。不加填充剂的塑料大都可制成良好的制品。6.加工性能好塑料容易成型，成型周期短，设备投资少，能耗低，加工废料可回收利用。第二节塑料成型的工艺特性一、塑料的成型收缩%100bbaS＝实%100bbcS＝计塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩的现象，称为收缩性。成型后塑件的收缩，称为成型收缩。在实际成型中，不同品种的塑料其收缩率不同，而且不同批次的同一种塑料收缩也不同，或者同一制件的不同部位收缩也不同。影响塑件成型收缩的主要因素：1）塑料的品种塑料的品种不同，各种组分的比例不同，分子量大小不同，收缩率就不同。2）塑件的结构塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量、分布对收缩率的大小都有影响。3）模具结构分型面、浇口形式、浇口尺寸4）成型工艺条件模具温度高低，模具温度分布，成型压力，保压时间，冷却时间例：确定下列制件模具的尺寸2)材料为聚砜1)材料为尼龙-1010收缩率的选择原则：1）对于收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，此值称为平均收缩率。2）对于收缩率较大的塑料品种，应根据制件的形状，特别是根据制品的壁厚来确定收缩率，对于壁厚着取上限，壁薄者取下限。3）制件各部分尺寸的的收缩率不尽相同，应根据实际情况加以选择。4）对于收缩量较大的塑料，可利用现有的或者材料供应部门提供的计算收缩率的图表来确定收缩率。二、塑料的流动性流动性好的塑料流动性一般的塑料流动性差的塑料尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素ABS、有机玻璃、聚甲醛、聚氯醚聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料塑料的流动性是比较成型加工的一项指标，塑料的流动性不仅依赖于成型条件，而且依赖于聚合物的性质。塑料的流动性一般根据聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观黏度以及流动比一系列指标衡量。1.结晶型塑料必须加热到熔点温度以上才能达到软化状态，需要比非结晶型消耗更多热量。三、塑料的结晶性2.结晶型塑料冷却时放出更多热量，使冷却时间加长。5.结晶型塑料各向异性显著，制品变形和翘曲倾向大。脱模后制品内未结晶的分子有极限结晶的倾向易使制品变形和翘曲。3.由于结晶型塑料的固态的密度与熔融的密度相差很大，结晶型塑料成型收缩率大。4.结晶型塑料的结晶度受冷却速度影响较大，必须严格控制模具温度。四、塑料的其他工艺性主要包括塑料的热敏性、水敏性、应力敏感性、吸湿性、粒度以及塑料的各种热性能指标（如比热容、热导率、热变形温度等）。