塑料概述.docx
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塑料概述
塑料概述
一:
塑料的定义
塑料是一种具有可塑性的人造高分子有机化合物（树脂）。
塑料是指以有机合成树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料（助剂）而构成的人造材料。
它通常在加热、加压条件下可塑制成具有一定形状的器件。
所谓可塑性，是指象黏土那样，加力就变形，而撤除外力之后不恢复形状的性质。
所谓弹性（弹力），是指施加一定程度的力就变形，但撤去所施加的力则恢复原状，这种性质叫弹性（例如：
橡胶），具有弹性的物体叫弹性体（如：
松紧带）。
塑料就是利用这种加热时所产生的可塑性，加工成各种形状的。
二：
塑料的来源
塑料是由低分子有机化合物（如：
乙烯丙烯苯乙烯氯乙烯乙烯醇等）在一定条件下聚合而成的高分子有机化合物（聚合物）。
构成塑料的分子，由于分子量都是在10000以上的高分子，所以说塑料是高分子化合物（高聚物）。
一般塑料分子中都含有碳（C）原子和氢（H）原子，有的塑料分子结构中含有少量氧（O）、硫（S）原子。
塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物，它是从石油、天然气或煤裂解物中提炼和合成出来的人造塑脂。
三：
塑料的分类
目前，塑料已发展到300多种，最常用的塑料有十几种。
1.按塑料的应用领域分类
一般分为通用塑料和工程塑料。
通用塑料：
产量大，价格低，价格低廉，性能一般，多用于制做日用品。
（如：
PEPPPVCPSPMMAEVA等）
工程塑料：
产量相对较少，价格较贵。
具有较高力学性能及耐高温性、耐腐蚀性，可在较宽阔的温度范围内和较长的时间内能良好的保持这种性能，并能在承受机械应力和较为苛刻的化学、物理环境中长期使用。
被公认的七大工程塑料：
ABSPCPOMPAPETPBTPPO，
另外，还有功能塑料（如：
LCP人造器官等）、纳米塑料、降解塑料等。
2.按塑料的结晶形态分类
一般氛围结晶性塑料和无定形塑料。
结晶性塑料：
是指在适当的条件下，分子能产生某种几何结构的塑料（如：
PEPPPAPOMPETPBT等），大多数的属于部分结晶态。
无定形塑料：
是指分子形状和分子相互排列不呈晶体结构而呈无序状态的塑料（如：
ABSPCPVCPSPMMAEVAAS等），非结晶性塑料在各个方向上表现的力学特性是相同的（各向同性）。
3.按其受热时所呈现的基本行为分类
一般分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料：
是指在特定的温度范围内，能反复加热软化和冷却边硬的塑料（如：
ABSPPPOMPCPSPVCPAPMMA等），它可以再回收利用。
热固性塑料：
是指受热后成为不熔的物质，再次受热不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料（如：
酚醛树脂环氧树脂氨基树脂聚氨脂发泡聚苯乙烯等）。
4.按塑料的透光性分类
一般分为透明塑料、半透明塑料和不透明塑料。
透光率在88%以上的塑料称为透明塑料（如：
PMMAPSPCZ-聚脂等），常用的半透明塑料有：
PPPVCPEASPETMBSPSF等，不透明的塑料主要有POMPAABSHIPSPBTPPO等。
5.按塑料的硬度分类
一般分为硬质塑料、半硬质塑料和软质塑料。
常见硬质塑料有：
ABSPOMPSPMMAPCPETPBTPPO等；
半硬质塑料有：
PPPEPAPVC等；
软质塑料有：
软PVCK胶（BS）TPETPREVATPU等。
6.按塑料的化学结构分类
A、聚烯烃类（如：
LDPEMDPEHDPELLDPEUHMWPEPP等）
B、聚苯乙烯类（如：
PSASBSABSMBSHIPS等）
C、聚酰氨类（如：
PA6PA66PA610PA1010等）
D、聚醚类（如：
PCPOMPSFPPO等）
E、聚酯类（如：
PBTPET等）
F、丙烯酸酯类（如：
PMMA）
四：
塑料的物理性能
共有28种之多，就了解比较重要的几种。
1.比重（密度）
塑料的比重是在一定的温度下，秤量试样的重量与同体积水的重量之比值，单位为g/cm3，常用液体浮力法做测定方法。
当原料混杂时可以根据塑料的比重不同选择溶剂进行区分。
工业酒精：
0.8水：
1.0氯化钠（饱和盐水）：
1.22
氯化镁：
1.33氯化锌：
1.63
2.吸水性
塑料的吸水性是指规定尺寸的试样浸入一定温度（25±2）℃的蒸馏水中，经过24小时后所吸收的水份量；吸收水份以后会影响其尺寸及形状，吸水率用重量表达时，常用%表示。
3.玻璃化温度
塑料由熔融可流动温度降低至固态时的温度称为玻璃化温度，此时分子链段基本上不能运动，链节内部旋转扣紧也很困难，只有原子之间的少许移动拉伸及有普通的弹性变形，所以此时的塑料会有很大的脆性。
4.分解温度
分解温度是指塑料在受热时大分子链断裂时的温度，同时是鉴定塑料耐热性的指标之一，当熔融温度超过分解温度时，大部分熔料会呈现发黄的颜色，且制品的强度会大大降低。
5.熔融指数
熔融指数（MFI）MI是指热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在10分钟时间内通过测试器的小孔所流出的熔料重量，单位是以克/10分钟表示。
6.成型收缩率
成型收缩率是指热塑性塑料在模具中成型时，冷却后脱模出的成型品，必有收缩现象，即成型品小于模腔尺寸。
型腔尺寸—成品尺寸
收缩率（%）=————————————×100%
型腔尺寸
五：
塑料的几种常见加工方法
A.注塑成型B.吹塑成型C.吸塑成型D.挤出成型
E.压延成型F.层积成型G.吹薄成型H.拉丝成型
六：
塑料的特性
1塑料的优点：
1.易于加工，易于制造（易于成型）；
2.可根据需要随意着色，或制成透明制品；
3.可制做轻质高强度的产品；
4.不生锈，不易腐蚀；
5.不易传热，保温性能好；
6.既能制做导电部件，又能制做绝缘产品；
7.减震、消音性能优良，透光性好；
8.产品制造成本低。
2塑料的缺点：
1.耐热性差，易于燃烧；
2.随着温度的变化，性质也会大大变化；
3.机械强度较低；
4.易于受特殊溶剂及药品的腐蚀；
5.耐久性差，易老化;
6.易受损伤,也容易沾染灰尘及污物;
7.尺寸稳定性差。
七：
塑料的着色
着色剂的应用品有：
干粉（色粉）色种色母料液态色浆等，分为有机颜料和无机颜料两大类。
着色剂需要具有以下良好的性能：
着色力强、遮盖力强、分散（相容性）好、耐热性好、耐光性好、耐迁移性好、耐溶剂性好、耐药品性好、收缩率低等
八：
水口料的回收利用
一般热塑性塑料的水口料均可挥手利用，实验证明水口料的添家比例在25%以内，对其塑料的性能（强度）影响不明显（10%以下）。
水口料的回收利用次数及比例，对塑料制品的颜色、强度等均有不同程度的影响，生产时要严格控制添加水口料量。
热塑性树脂的诸性质
一：
塑料的热力学三态及工艺特性
在自然界中，我们把物质在常温中的聚集状态分成三种：
即气态、液态和固态。
而塑料在不同的热力条件下，是以其独特的三种形态存在：
即玻璃态、高弹态和粘流态。
高分子聚合物是不存在气态的，在受热而可能气化之前，分子结构已受到彻底的破坏，成为低分子的气化物质或碳化物。
高分子聚合物的玻璃态实际上是固态的一种表现形式，特点是在一定的温度范围内，呈现出固态物质普遍具有的性质，在某些力学特性上累世于普通的玻璃。
高分子聚合物的粘流态是一种独特的“液态”，在某个温度范围内，具有既可以流动又有别于普通低分子液体的力学特性。
高分子聚合物的高弹态是介乎玻璃态和粘流态温度范围的独有的形态。
塑料热成型过程可以这样描述：
通过热和力的作用，让塑料从室温的玻璃态，经历高弹态转变为粘流态，注射入具有一定形状的封闭模腔，然后在模腔内逐渐冷却，从粘流态转回玻璃态，最后形成与模腔形状一样的制品。
塑料只能在粘流态下才能注射充填成型，即是说，塑料的加工温度范围只能是从粘流温度（或结晶型塑料的熔点）到分解温度之间。
如果这个温度范围宽，加工将比较容易，如果这个范围窄，可选择的加工温度限制就大，加工就较为困难。
在热的作用下,塑料是从玻璃态经历高弹态转化为粘流态.正常的加工温度应保证这种转化顺利进行,从进料段往前到射嘴段,温度逐渐递增.但有时在实际生产中,射嘴温度比前段料筒温度略低,是因为前段料筒温度已经完全进入粘流态,稍低温度的射嘴起着保温及出料均匀的作用。
塑料的粘流态温度范围有一定的极限，超过了这种极限，即超过了分解温度，塑料将发生分解，会破坏原来的化学结构，成为低分子化合物，甚至碳化。
有时喷嘴对空注射发出爆鸣声，就是由于气态低分子生成物从料筒内的高压突然转变为低压进入大气，瞬间膨胀造成。
这种现象说明此种塑料不能在料筒内时间过长，温度不能过高！
正常生产过程中的塑料，一般不会超过分解温度，但如果料筒内壁或螺杆损伤后有死角，造成长时间停滞或受到剧烈的挤压剪切，就有可能发生分解。
二：
熔体粘度
熔体粘度是反映塑料熔体流动的难易程度的特性，是熔体流动阻力的度量，粘度越高，流动阻力越大，流动越困难。
热塑性树脂存在这样一种倾向,如果其熔体粘度对温度敏感的话对剪切速度就不敏感;相反,对剪切速度敏感的话对温度就不敏感。
唯一例外的树脂就是聚苯乙烯，它的熔体粘度不仅对温度敏感而且对剪切速度也敏感。
常用塑料改进流动性能的方式
序号
塑料代号
俗名
改进方式
1
PE
聚乙烯
提高螺杆速度
2
PP
聚丙烯
提高螺杆速度
3
PA
尼龙（聚酰胺）
提高温度
4
POM
聚甲醛
提高螺杆速度
5
PC
聚碳酸酯
提高温度
6
PS
聚苯乙烯
两者都行
7
ABS
--------
提高温度
8
PVC
聚氯乙烯
提高温度
9
PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯
提高温度
三:
结晶度
热塑性树脂固体中的分子聚集状态有疏有密,可以把致密的部分称为结晶部分,而把过疏的部分称为非晶部分,大多数的聚合物都会有某种程度的结晶部分,因此,我们把结晶部分的含有率称为结晶度。
但一般而论，像尼龙、热塑性聚酯那样具有官能基的聚合物，或像聚丙烯、聚乙烯等分子排列较规整的聚合物，他们的结晶度较高，而共聚物或混合的聚合物等其结晶度较低。
一般聚合物的实际结晶度比其固有的结晶度要低，因此，其结晶度可以通过热处理或提高模温的方法得到提高。
塑料的结晶度越高，其密度就大，熔点就越高，而且强度大，透明性低，伸长率小。
可见结晶度跟物性有着紧密的关系。
四：
与塑料加工有关的主要塑料性能
1.流动性
受热后熔融状态的塑料，在压力的作用下，充满整个型腔的能力叫流动性。
同一种类不同牌号的塑料的流动性均不相同，不同结构的塑件对塑料的流动性提出不同的要求，塑料的流动性与成型温度和压力等条件密切相关。
通常，若流动性太大，一方面会使熔料充填不紧密，造成制品疏松，影响产品质量；另一方面流动性太大，注塑件周边容易出现披锋（毛边）、粘模及喷嘴流涎，造成水口堵塞。
而塑料的流动性过小，对于结构复杂、流程较长的塑件，注塑时流动困难，易出现缺胶、缩水等现象，用高压条件注塑时容易造成塑件内应力过大。
我们要根据产品结构、大小、厚薄情况，选择流动性合适的塑料成型。
2.吸水性及挥发物含量
在热塑性塑料中或多或少的会含有水分及挥发物，适量的水分有增塑的作用。
如果塑料中的水分及挥发物超过一定的比例时，则会在注塑时出现很多问题（如：
降解、发雾、强度降低等），严重时可产生气泡（银纹）、表面粗糙，对于透明制品透光性被破坏等不良现象，对精密塑件很难保证其精度。
但是绝对干燥的塑料会引起流动性降低，脆性增加，成型时充模困难，也是不可使用的，有的人认为塑料干燥得越充分越好，这是一个错误的观念。
常用塑料的含水量与干燥温度
塑料名称
允许含水分量（%）
干燥温度（℃）
聚乙烯
0.01
71
聚苯乙烯
0.05---0.10
71---79
纤维素塑料
最高0.40
65---87
聚氯乙烯
0.08
60---93
聚碳酸酯
最高0.02
121
聚丙烯
0.10
71---82
酯类纤维塑料
0.10
76---87
尼龙
0.04---0.08
71
3.收缩率
影响收缩率的因素有塑料的性质、成型条件、模具与制品的设计。
无定型塑料的收缩率小于1%，结晶型塑料的收缩率均超过1%，结晶性塑料注塑的制品，具有后收缩现象，需在冷却24小时后进行测量其尺寸，精确度可达0.02mm。
聚合物的成型收缩率
类别
塑料名称
成型收缩率（%）
非增强
玻璃纤维增强
非结晶性塑料
聚苯乙烯
0.3～0.6
--------
苯乙烯-丁二烯共聚物（SB）
0.4～0.7
--------
苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）
0.4～0.7
0.1～0.3
ABS树脂
0.4～0.7
0.2～0.4
有机玻璃（PMMA）
0.3～0.7
----------
聚碳酸酯
0.6～0.8
0.2～0.5
硬聚氯乙烯
0.4～0.7
----------
苯乙烯改性（PPO）
0.5～0.9
0.2～0.4
聚砜
0.6～0.8
0.2～0.5
纤维素塑料
0.4～0.7
---------
结晶性塑料
聚乙烯
1.2～3.8
---------
聚丙烯
1.2～2.5
0.5～1.2
聚甲醛
1.8～3.0
0.2～0.8
聚酰胺（尼龙6）
0.5～2.2
0.7～1.2
尼龙66
0.5～2.5
----------
尼龙610
0.5～2.5
---------
尼龙11
1.8～2.5
---------
PET树脂
1.2～2.0
0.3～0.6
PBT树脂
1.4～2.7
0.4～1.3
4.塑料的加工温度
塑料的加工温度就是达到粘流态的温度，加工温度不是一个点而是一个范围（从熔点到分解温度之间）。
在对塑料进行热成型时应根据制件的大小、复杂程度、厚薄、嵌件情况、所用着色剂对温度的耐受性、机台性能等因素选择适当的加工温度。
常用塑料的加工温度范围如下表所示
塑料名称
玻璃化温度（℃）
熔点（℃）
加工温度范围（℃）
分解温度（空气中）
聚苯乙烯
85～110
165
180～260
260
ABS
90～120
160
180～250
250
高压聚乙烯
-125
110
160～240
280
低压聚乙烯
-125
130
200～280
280
聚丙烯
-20
164
200～300
300
尼龙66
50
225
260～290
300
尼龙
50
265
260～290
300
有机玻璃
90～105
180
180～250
260
聚碳酸酯
140～150
250
280～310
330
5.注塑成型前需了解的塑料性能
A.塑料的种类、牌号;
B.塑料的密度;
C.塑料的吸湿性及允许含水量;
D.塑料的玻璃化温度、熔点、分解温度;
E.塑料的熔融指数FMI;
F.塑料的结晶性;
G.塑料容许的注射压力范围;
H.塑料在料筒里容许的停留时间;
I.塑料的成型收缩率;
J.塑料成型时的模具温度范围。
常用塑料的性能及工艺特性
聚苯乙烯（PS）
1.PS的性能：
PS是无定型聚合物，密度为1.04g/cm3左右（稍大于水），称为标准塑料，流动性好，吸水率低（小于0.02%），是一种易于成型加工的透明塑料。
其制品透光率达88～91%，着色力强，硬度高。
但PS制品脆性较大，易产生内应力开裂（可有煤油浸擦来检验），耐热性较差（60～80℃），无味无毒。
2.PS的应用：
装饰品、照明指示牌、灯罩、文具、透明玩具、日用品、厨房用品、水杯、餐盒、镜片、冷藏库和冰箱内绝热层、建材等。
3.PS的工艺特点：
PS的熔点为166℃，加工温度一般在185～220℃为宜，分解温度约为280℃，故其加工温度范围较宽。
PS料在加工前可不用干燥，由于其MI较大，流动性好，流动阻力小，故其注射压力可低点。
因PS比热低，其制件一经模具散热即能很快冷凝固化，其冷却速度比一般原料要快，开模时间可早一些，其塑化时间和冷却时间都较短，成型周期时间会短一些；PS制品的光泽随模温增加而越好，带有内应力的胶件可在65～80℃水槽内浸泡1～2小时，然后缓慢冷却至室温，便能消除内应力。
4.PS的加工条件
干燥温度（℃）
*60～75
干燥时间约（hr）
1小时（一般不用干燥）
模具温度（℃）
20～60
残料量（mm）
3～12
熔胶温度（℃）
180～220
背压（MPa）
5～10
注射压力（MPa）
70～120
锁模力约（ton/in2）
2
注射速度
快速
回料转速（rpm）
60～100
螺杆类别
标准螺杆（直通式喷嘴）
停机处理
关料闸啤清即可
碎料翻用（%）
0
5.PS的模具制作
合适壁厚（mm）
1.5～3
浇口设计
扁侧入水、直接入水、扇形入水、圆形披风式入水
收缩率（%）
0.4～0.6
高抗冲击聚苯乙烯（HIPS）
1.HIPS的性能：
HIPS为PS的改性材料，密度1.04g/cm3，分子中含有5～15%橡胶成分，其韧性比PS提高了四倍左右，冲击强度大大提高，可做结构性材料使用，但易老化。
它也具有PS易于成型加工、着色力强的特点，HIPS制品为不透明性；HIPS吸水性低，加工时可不需预先干燥。
2.HIPS的应用：
各类家庭电器外壳、电子零件、电子仪表壳、冷藏库和冰箱内壳、电话壳、文具、玩具、建材、包装材料等。
3.HIPS的工艺特点
因HIPS分子中含有5～15%的橡胶成分，在一定程度上影响了其流动性，注射压力和成型温度都宜高一些。
其冷却速度比PS慢，故需足够的保压压力、保压时间和冷却时间。
成型周期会比PS稍长一点，其加工温度一般在175～230度为宜。
HIPS制品中存在一个特殊的“白边”问题，可通过提高模温和锁模力，减少保压压力及保压时间等办法来改善，产品中夹水纹会比较明显。
4.HIPS的加工条件：
干燥温度（℃）
60～80
干燥时间约（hr）
1小时（一般不用干燥）
模具温度（℃）
30～75
残料量（mm）
4～10
熔胶温度（℃）
175～230
背压（MPa）
5～10
注射压力（MPa）
60～110
锁模力约（ton/in2）
2
注射速度
中等
回料转速（rpm）
60～100
螺杆类别
标准螺杆（直通式喷嘴）
停机处理
关料闸啤清即可
碎料翻用（%）
15～30
5.HIPS的模具制作：
合适壁厚（mm）
2～3
浇口设计
大多数入水均可采用，如扁侧入水、直接入水、扇形入水、潜水、薄膜入水和细水口。
收缩率（%）
0.4～0.7
丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）
1.ABS的性能：
ABS为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物，它是无定型聚合物，密度为1.05g/cm3左右，具有较高的机械强度和良好“竖、韧、钢”的综合性能。
ABS是一种应用广的工程塑料，其品种多样，用途广泛，也称“通用工程塑料”易于成型加工，耐化学腐蚀性差，制品易电镀。
2.ABS的应用：
泵叶轮、轴承、把手、管道、电器外壳、电子产品零件、玩具、表壳、仪表壳、水箱外壳、冷藏库和冰箱内壳。
3.ABS的工艺特点：
（1）.ABS的吸湿性较大和耐温性较差，在成型加工前必须进行充分干燥和预热，将水分含量控制在0.03%以下。
（2）.ABS树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低。
ABS的注射温度虽然比PS稍高，但不能像PS那样有较宽松的升温范围，不能用盲目升温的办法来降低其粘度，可用增加螺杆转速或提升注射压力/速度的办法来提高其流动性。
一般加工温度在190～235℃为宜。
（3）.ABS的熔融粘度属中等，比PSHIPSAS均较高，流动性较差，需采用较高的注射压力啤货。
（4）.ABS采用中等注射速度啤货效果好（除非形状复杂，薄壁制件需用较高的注射速度），产品水口位易产生气纹。
（5）.ABS成型温度较高，其模温一般调节在45～80℃。
生产较大产品时，定模温度一般比动模略高5度左右为宜。
（6）.ABS在温料筒内停留时间不宜过长（应小于30分钟），否则易分解发黄。
4.ABS的加工条件
干燥温度（℃）
70～80
干燥时间约（hr）
1.5
模具温度（℃）
45～80
残料量（mm）
2～8
熔胶温度（℃）
190～235
背压（MPa）
9～18
注射压力（MPa）
90～140
锁模力约（ton/in2）
2～2.5
注射速度
中等
回料转速（rpm）
70～100
螺杆类别
标准螺杆（直通式喷嘴）
停机处理
关料闸啤清即可
碎料翻用（%）
20～30
5.ABS的模具制作：
合适壁厚（mm）
1.8～3
浇口设计
大多数入水均可采用，如扁侧入水、直接入水、扇形入水、潜水、薄膜入水、点水口可减少蛇纹。
收缩率（%）
0.4～0.7
有机玻璃（PMMA）
1.PMMA的性能：
PMMA为无定型聚合物，俗称有机玻璃（亚加力），密度为1.18g/cm3左右。
透明度极好，透光率为92%，它是很好的光学材料；耐热性较好（热变形温度为98℃），其产品机械强度中等，表面硬度低，易被硬物划伤而留下痕迹，与PS相比，不易脆裂。
2.PMMA的应用：
仪表镜片光学制品电器医疗器材透明模型装饰品太阳镜片假牙广告牌
钟表面板汽车尾灯挡风玻璃等。
3.PMMA的工艺特点
PMMA的加工要求较严格，它对水分和温度很敏感，加工前要充分干燥，其熔体粘度较大，需在较高温度（215～240℃）和压力下成型，模温在65～80℃较好。
PMMA热稳定性不太好，受高温或在较高温度下停留时间过长都会造成降解。
螺杆转速不宜过大（60rpm左右即可），较厚的PMMA制件内易出现“空洞”现象，需用大浇口和“高料温、高模温、慢速”注射的条件来加工的。
4.PMMA的加工条件
干燥温度（℃）
80～85
干燥时间约（hr）
2～3
模具温度（℃）
65～80
残料量（mm）
2～6
熔胶温度（℃）
215～240
背压（MPa）
13～28（要高）
注射压力（MPa）
100～170
锁模力约（ton/in2）
4
注射速度
低速
回料转速（rpm）
60～80
螺杆类别
标准螺杆（如需较大射压可改用小螺杆）
停机处理
需用PP料清洗
碎料翻用（%）
0
5.PMMA的模具制作：
合适壁厚（mm）
厚度为1.5～4.0mm，但特厚件的注塑技术则不同
浇口设计
宜用圆形或方形浇口，且需用大尺寸浇口
收缩率（%）
0.4～0.7
聚丙烯（PP）
1.PP的性能：
PP为结晶型高聚物，密度仅为0.91g/cm3（比水小），常用塑料中PP最轻。
通用塑料中，PP的耐热性最好，其热
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