塑料成型工艺与模具设计第3章.ppt

1、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 杨永顺杨永顺 主编主编 塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计1第第三三章章 成型物料成型物料3.1 3.1 成型物料的组成和分类成型物料的组成和分类3.1 3.1 成型物料的组成和分类成型物料的组成和分类233.1 3.1 成型物料的成型物料的组成和分成和分类3.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成作用：作用：1 1）联系或胶粘着塑料中的其他一切组成部分；）联系或胶粘着塑料中的其他一切组成部分；2 2）决定塑料的类型和性能；）决定塑料的类型和性能；3 3）使塑料具有成型性能。）使塑料具有成型性能。41.1.树脂树脂3

2、.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成5概念：概念：用以改善塑料原料某些性能的添加剂。用以改善塑料原料某些性能的添加剂。作用作用：改善工艺性能：改进加工条件，提高生产效率。改善工艺性能：改进加工条件，提高生产效率。提高使用性能：改善制品性能，延长寿命。提高使用性能：改善制品性能，延长寿命。降低成本。降低成本。类型：类型：填填充充剂剂、增增塑塑剂剂、稳稳定定剂剂、固固化化剂剂、着着色色剂剂、润滑剂、阻燃剂、发泡剂、防静电剂等。润滑剂、阻燃剂、发泡剂、防静电剂等。2.2.助剂助剂作用作用：大大降低塑料成本；：大大降低塑料成本；显著改善塑料性能。显著改善塑料性能。u 酚醛树脂中加入苯酚，

3、克服了脆性，成本降低；酚醛树脂中加入苯酚，克服了脆性，成本降低；uPEPE、PVCPVC中加入钙，提高刚性耐热性，成本降低；中加入钙，提高刚性耐热性，成本降低；u聚酰胺、聚甲醛中加入聚酰胺、聚甲醛中加入MoS2、石墨、石墨、PTFE，使，使耐磨耐热，抗水，硬度提高；耐磨耐热，抗水，硬度提高；u塑料中加入玻璃纤维，机械强度大大提高。塑料中加入玻璃纤维，机械强度大大提高。3.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成62.2.助剂助剂1 1）填充剂）填充剂类型类型：按化学性能：按化学性能：无机填料、有机填料；无机填料、有机填料；按形状按形状：粉状、层状、纤维状等：粉状、层状、纤维状等 ；73

4、.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成粉粉状状：木木粉粉、硅硅藻藻土土、滑滑石石粉粉、云云母母粉粉、石棉粉、高石棉粉、高 岭土、石墨、金属粉；岭土、石墨、金属粉；层层片片状状：纸纸张张、棉棉布布、石石棉棉布布、玻玻璃璃布布、木片；木片；纤纤维维状状：棉棉花花、亚亚麻麻、石石棉棉丝丝、玻玻璃璃丝丝、碳纤维、金属须。碳纤维、金属须。2.2.助剂助剂1 1）填充剂）填充剂概概念念：能能与与树树脂脂相相溶溶的的不不易易挥挥发发的的高高沸沸点点有有机化合物。机化合物。作用作用：(1(1）降降低低树树脂脂的的熔熔融融粘粘度度和和温温度度，改改善善流流动动性性；(2(2）改改进进塑塑料料的的柔柔

5、软软性性、提提高高延延伸伸率率、冲冲击击性性及耐寒性。及耐寒性。原原理理：加加大大树树脂脂分分子子间间距距，因因而而削削弱弱大大分分子子间间的的作作用用力力，使使树树脂脂分分子子容容易易滑滑移移，从从而而使使塑塑料料在较低温度下具有良好的可塑性和柔软性。在较低温度下具有良好的可塑性和柔软性。常用常用：邻苯二甲酸二丁酯、氯化石蜡。：邻苯二甲酸二丁酯、氯化石蜡。83.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂2 2）增塑剂）增塑剂概念概念：能阻缓塑料变质的物质。：能阻缓塑料变质的物质。目的目的：阻止和抑制树脂在热、光、氧和霉菌等：阻止和抑制树脂在热、光、氧和霉菌等因素作用而发

6、生质量变异和性能下降。因素作用而发生质量变异和性能下降。93.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂3 3）稳定剂）稳定剂类型类型：a.a.热热稳稳定定剂剂抑抑制制成成型型过过程程中中可可能能发发生生的的热热降降解解反反应应；延延缓缓制制品品在在储储存存使使用用中中因因热热、光光、氧氧的的引引起的降解。起的降解。b.b.光光稳稳定定剂剂防防止止在在阳阳光光、灯灯光光、高高能能射射线线下下的降解和性能变坏。的降解和性能变坏。c.c.抗抗氧氧剂剂预预防防和和抑抑制制高高温温氧氧化化、光光辐辐射射氧氧化化脱氢等。脱氢等。103.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组

7、成2.2.助剂助剂3 3）稳定剂）稳定剂要求要求：稳定效果好；稳定效果好；耐水、油、化学药品，与树脂相溶；耐水、油、化学药品，与树脂相溶；成型过程中不分解，挥发小，无色。成型过程中不分解，挥发小，无色。常用常用：硬脂酸盐（锌）、铅的化合物等。：硬脂酸盐（锌）、铅的化合物等。113.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂3 3）稳定剂）稳定剂又称硬化剂、交联剂又称硬化剂、交联剂 用途用途：热固性塑料的成型。：热固性塑料的成型。作作用用：使使线线型型高高分分子子结结构构转转变变成成体体型型高高分分子子结结构，加快硬化过程。构，加快硬化过程。如如：酚酚醛醛树树脂脂加加入入六

8、六亚亚甲甲基基四四胺胺，环环氧氧树树脂脂加加入乙二胺等。入乙二胺等。123.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂4 4）固化剂）固化剂作用作用：赋予塑料制品各种色彩。：赋予塑料制品各种色彩。类型类型：有机颜料、无机颜料、染料。：有机颜料、无机颜料、染料。要求要求：性质稳定、不易变色、着色力强；性质稳定、不易变色、着色力强；与树脂有良好的相溶性，不与其他成分与树脂有良好的相溶性，不与其他成分起化学反应。起化学反应。133.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂5 5）着色剂）着色剂作作用用：改改进进流流动动性性；减减少少或或避避免免对对设设备

9、备、模模具具的摩擦和粘附；使制品光亮美观。的摩擦和粘附；使制品光亮美观。常用常用：硬脂酸及其盐类。：硬脂酸及其盐类。另另外外，还还有有发发泡泡剂剂、阻阻燃燃剂剂、防防静静电电剂剂、导导电电剂、导磁剂。剂、导磁剂。143.1.1 3.1.1 成型物料的组成成型物料的组成2.2.助剂助剂6 6）润滑剂）润滑剂3.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类（1 1）通用塑料）通用塑料产产量量大大、用用途途广广、易易加加工工、价价格格低低、性性能能一一般般的塑料。产量占总量的一大半以上。的塑料。产量占总量的一大半以上。6 6大品种：聚乙烯（大品种：聚乙烯（PEPE）聚丙烯（聚丙烯（PPPP）聚氯乙烯（聚氯乙

10、烯（PVCPVC）聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）酚醛酚醛氨基塑料氨基塑料151.1.按用途分按用途分（2 2）工程塑料）工程塑料具具有有优优异异的的力力学学性性能能、耐耐热热性性、耐耐磨磨性性、耐耐化化学学腐腐蚀蚀性性等等理理化化特特性性，在在工工程程环环境境中中可可以以长长时时间间保保持使用性能的塑料。持使用性能的塑料。常用常用：聚酰胺（：聚酰胺（PAPA）、聚甲醛（）、聚甲醛（POMPOM）、）、聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC）、）、ABSABS（ABSABS）、）、聚砜（聚砜（PSFPSF）、聚苯醚（）、聚苯醚（PPOPPO）、）、聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPSPPS）163.1.23.1.2

11、塑料的分类塑料的分类1.1.按用途分按用途分（3 3）功能塑料）功能塑料具具有有某某些些特特殊殊性性能能的的塑塑料料或或为为专专门门用用途途而而改改性性制得的塑料。制得的塑料。可可导导电电、可可导导磁磁、耐耐高高温温、耐耐低低温温、自自润润滑滑等等或或光光敏敏塑塑料料、生生物物相相容容医医用用塑塑料料、可可食食可可降降解解塑塑料料等。等。如如：氟氟塑塑料料（聚聚四四氟氟乙乙烯烯），减减摩摩自自润润滑滑零零件件，高高温温下下或或腐腐蚀蚀介介质质中中的的各各种种无无润润滑滑活活塞塞环环，低低转转速速摩擦轴承等。摩擦轴承等。173.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类1.1.按用途分按用途分树脂为线

12、型或带有支链型结构的聚合物。树脂为线型或带有支链型结构的聚合物。特点：特点：1 1）大大分分子子链链比比较较容容易易活活动动，受受热热时时分分子子间间可可以相互移动；以相互移动；2 2）具具有有较较好好的的可可熔熔性性和和可可模模塑塑性性，充充模模冷冷却却后可制成一定形状的塑件。后可制成一定形状的塑件。3 3）成型过程中一般只有物理变化，过程可逆。）成型过程中一般只有物理变化，过程可逆。183.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类2.2.按受热行为分按受热行为分(1)热塑性塑料塑性塑料常见品种常见品种：聚乙烯（聚乙烯（PE）、聚丙烯（）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（）、聚苯乙烯（PS）、）、聚氯

13、乙烯（聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（）、聚甲醛（POM）、）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、）、聚碳酸酯（聚碳酸酯（PC）、）、聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚四氟乙烯（）、聚四氟乙烯（PTFE）、）、聚矾（聚矾（PSF）193.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类2.2.按受热行为分按受热行为分(1)热塑性塑料塑性塑料特点：特点：1 1）加热之初分子呈线型结构，具有可熔性和可）加热之初分子呈线型结构，具有可熔性和可塑性，可制成一定形状塑料件。塑性，可制成一定形状塑料件。2 2）继续加热时发生交联，分子呈网状结构，转）继续加热时发

14、生交联，分子呈网状结构，转变为既不熔化也不溶解的体型聚合物。变为既不熔化也不溶解的体型聚合物。3 3）成型过程中既有物理变化又有化学变化，其）成型过程中既有物理变化又有化学变化，其过程不可逆过程不可逆。冷却后无法再次加热软化或熔融，高。冷却后无法再次加热软化或熔融，高温下只能被烧焦碳化。温下只能被烧焦碳化。203.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类2.2.按受热行为分按受热行为分(2)热固性塑料固性塑料常见品种常见品种：酚酚醛醛塑塑料料、氨氨基基塑塑料料、环环氧氧塑塑料料、不不饱饱和和聚聚酯酯、有机硅塑料。有机硅塑料。213.1.23.1.2塑料的分类塑料的分类2.2.按受热行为分按受热行为

15、分(2)热固性塑料固性塑料223.2 3.2 塑料的工艺性塑料的工艺性塑料的工艺性塑料的工艺性 指指塑塑料料在在成成型型过过程程中中表表现现出出的的特特有有性性能能，影影响响着着成成型型方方法法、工工艺艺参参数数的的选选择择和和塑塑件件的的质质量量，并并对对模具设计的要求及质量影响很大。模具设计的要求及质量影响很大。233.2.13.2.1收缩性收缩性收收缩性性：塑塑料料熔熔体体在在模模具具中中经冷冷却却或或固固化化变硬硬获得得确确定定形形状状并并从从模模具具中中脱脱出出后后，尺尺寸寸发生生缩小小变化的性化的性质。收收缩率率：单位位长度度塑塑件件收收缩量量的的百百分分数数。SJ=(LMLs)/

16、Ls100%241.1.基本概念基本概念 1 1）线尺寸收缩）线尺寸收缩：热胀冷缩、脱模时的弹性恢：热胀冷缩、脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因。复、塑性变形等原因。2 2）后收缩）后收缩：脱模后，塑件进行热处理导致尺：脱模后，塑件进行热处理导致尺寸变化。寸变化。3 3）收缩的方向性）收缩的方向性：取向效应取向效应各向异性各向异性使收缩量因方向不同而使收缩量因方向不同而有差异。有差异。沿取向方位强度大，收缩大，出现方向性，会沿取向方位强度大，收缩大，出现方向性，会造成扭曲现象。造成扭曲现象。253.2.13.2.1收缩性收缩性2.2.表现形式表现形式3.2.23.2.2流动性流动性 流流动动性性：塑塑料料熔熔体体在在一一定定温温度度和和压压力力作作用用下下充充填模腔的能力。填模腔的能力。流动性对成型工艺的影响：流动性对成型工艺的影响：1 1）流流动动性性好好则则容容易易充充满满复复杂杂的的模模腔腔，获获得得形形状精确的制件。状精确的制件。2 2）流流动动性性过过大大容容易易造造成成溢溢料料、填填充充不不密密实实、塑塑件件组组织织疏疏松松、树树脂脂与与填填料料分分别别聚聚积积、易易粘粘模模