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1、注塑成型知识注塑成型知识 作者： 日期： 注塑成型知识注塑是一门工程技术它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。1.首先讲什么是塑料？塑料分为几大类？什么是工程塑料？什么是特种工程塑料？塑料的定义：是以树脂为基础原料加入（或不加）各种塑料助剂、增强材料或填料，在一定的温度压力下加工塑制成型或交联固化成型，得到固体制品或材料称之为塑料。（实际上塑料的定义可以概括为一句话：一种以人工的方法合成的高分子化合物，并可以塑制成型的材料称之为塑料。）塑料的分类，塑料可以分为两大类：即热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料：热固性塑料的成型是建立在化学变化上热塑性塑料：热塑性塑料的成型是建立在物

2、理变化上，即分子形状发生改变或分子运动发生改变。什么是工程塑料？工程塑料是指用作结构材料的塑料。结构材料是指具有较宽的使用温度范围，较长的使用寿命，使用期间可保持优良的特性，能够承受机械应力作用。什么是特种工程塑料？与一般工程塑料相比较，特种工程塑料是指其综合性能更高，长期使用温度在150以上，主要应用在高技术工业及其他行业中特种功能性需要的一类材料。INTEC（天津）公司使用的塑料原料如果按用途或功能分类可以分成通用工程塑料和特种工程塑料通用工程塑料包括：聚酰胺（PA）（俗称尼龙）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）热塑性聚酯PET和PBT，改性聚苯醚（MPPO）此六种通用工程塑料INTEC

3、（天津）公司全部用上。特种工程塑料：INTEC（天津）使用的特种工程塑料有两种：聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯硫醚（PPS）注塑成型的几大要素注塑成型也是一门单独的工程技术，其目的是将热塑性塑料的原料通过注塑成型的重要工艺条件转变为可以使用并保持原有性能的制品，因此注塑成型的工艺参数编制是保证注塑成型加工的重要环节。在注塑工艺参数编制中尤其要注意的几大要素是：温度、压力、时间。注塑温度控制：注塑成型加工的过程中需要控制的温度有料筒温度、喷咀温度和模具温度。料筒温度和喷咀温度的控制其主要目的是使料筒中的物料进行充分的塑化和流动。模具温度的控制其目的是：使已熔融的物料在充模过程中提高一定的流动性，帮助

4、熔融的物料能够迅速的充满模腔的各个部位。其二也使充满模腔的物料至定温中能够进行充分的冷却定型。其三，模具温度的控制对制品的内在性能和表观质量影响很大。压力控制：注塑制品加工过程中，需要控制压力包括注塑压力和塑化压力（即背压）。注塑压力：通过注射机的液压系统（电动注射机是使用伺服电机）把压力传递到机筒的尾端，使之推动螺杆向前移动，即施加在螺杆尾端的压力称之为注射压力。在注射成型中，注射压力所起的作用是，克服熔融的塑料从料筒向模具型腔，填充过程中的流动阻力，给予熔融充模的速率以及对熔料进行压实。塑化压力：指螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受受到的压力称之为塑化压力，亦称背压。也可以说是克服螺杆进料转

5、动时所产生的阻力叫背压。一般情况下，适当的提高背压能使熔体温度均匀，色料的混合均匀，还可以排出熔体中的气体，正常生产操作中，背压的大小应在保持制品质量优良的前提下越小越好。时间控制：注塑成型过程中需要控制的时间包括：注射时间、保压时间、塑化时间、冷却时间、周期时间。注射时间：料筒中熔融的物料在注射压力作用下基本充满型腔时所需要的时间称为注射时间。保压时间：就是对型腔内的塑料施压的时间。但要注意的是，在浇口处熔料封冻之前，保压时间长短对制品的尺寸准确性有影响，若至浇口处熔料封冻之后则无影响。塑化时间：从螺杆开始转动进料，直至设定的计量位置为止所需的时间称为塑化时间，时间的长短直接受背压和螺杆转速

6、的影响。必须注意的是，塑化时间必须在冷却时间内完成。冷却时间：冷却时间是指，型腔内充填实后的塑料熔料，在定温状态下制品完全成型所需要的时间。冷却时间的长短主要取决于制品的厚度大小，同时也保证产品脱模时不引起变动为原则。周期时间：周期时间是指从注射机的合模开始至制品脱模结束所需的时间。周期时间包含了，前面所讲的几个时间，即注射时间、保压时间、冷却时间（冷却时间已包括塑化时间）。周期时间的长短与工艺参数设定合理与否有关。同时与生产过程的是否连续话和自动化有关。2热塑性通用工程塑料第一节：聚酰胺聚酰胺俗称尼龙，简称PA，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。A尼龙6的化学名称聚已内酰胺

7、，简称PA6尼龙的特点是PA6为半透明或不透明的乳白色结晶型聚合物颗粒，熔点220热分解温度310，相对密度1.14，吸水率（23水中20h）1.8，具有优良的耐磨性和自润滑性能，力学强度高，耐热性、电绝缘性能良好，使用范围宽，但吸水率高，尺寸稳定性较差。与PA66相比，刚性小熔点低，在恶劣条件下不能长期使用，在较宽的温度范围内仍保持足够的应力。连续使用温度105。B.PA6的成型加工：预干燥：PA6成型加工前必须对其粒料进行预干燥，使其含水量370，连续使用温度105。力学性能：未改性的PA66因为其高强度、硬度、刚度抗蠕变性和抗降解性，耐摩擦而著称，添加1020的橡胶状聚合物的PA66，抗

8、冲击性能得到改善，但是强度和刚度有所降低。添加矿物质，特别是玻璃改性可以增强其硬度、强度、抗蠕变性和耐疲劳性。PA66的拉伸屈服强度随温度降低和吸水率的降低而降低，PA66的弯曲弹性模量随温度升高而明显降低。随吸水率的增加而降低，随着应变速度变大，弹性模量也会增加。热性能：PA66是一种具有高熔点的半结晶高分子材料，只要未达到熔点温度就保持足够的刚性玻璃纤维增强改性有效的增加了高温下的刚性，同时降低了其热膨胀系数。正式基于这些原因PA66才在高温环境中广泛使用。PA66制品由于其各方面的原因以及相互之间相关因素相互影响，等诸如此类的因素，因此不能简单的根据标准化比较测试来估计PA66的热变形。

9、耐环境特性：PA66对绝大多数的油溶剂，即使在高温下也有良好的耐受性。耐蠕变和耐疲劳性：PA66在较宽的温度范围内未添加的PA66都具有较好的耐疲劳性和抗震性。玻璃纤维增强的PA66则提供了更高的应力水平。电性能：PA66具有良好的绝缘性能，体积电阻和表面电阻较大，抗电荷径迹性能也好。吸水性和尺寸稳定性：纯PA66在饱和状态下吸湿量达8.5改性的PA66吸湿量要小，其吸湿量与配方中的PA66含量成正比。BPA66的成型加工预干燥：PA66在成型加工前必须进行预干燥。其中以真空加热干燥为最佳，这样可以避免高温氧化分解，也有利于除去微量水分。真空干燥温度为855干燥时间为68h。注射工艺：在注射过

10、程中，注射机在温度控制，模具温度的设置对制品性能影响较大，注射机加热温度设置的原则是高于熔点1020，具体的设定应根据制品的结构大小、厚度以及原料的性能来决定。改性PA66，特别是增强PA66的加工温度应比纯PA66高10但加工温度最好不超过280290，否则引起PA66的热降解，对于阻燃PA66，应在熔点附近寻找一个合适的加工温度，加工温度太高引起阻燃剂的分解。大量的低分子存在于制品中严重影响其力学性能。产生内部：表现在制品易脆或表面起霜、花纹等缺陷。加工温度太低，PA66未能充分塑化，使制品存在局部应力。PA66工艺见（P63表2-22）（P63表2-23）3.第二节聚碳酸酯聚碳酸酯简称P

11、CPC的性能：PC的综合性能优异，尤其是具有突出的抗冲击性、尺寸稳定性和透明性，可见光透光率达90以上，具有优良的力学强度和电绝缘性，较宽的使用温度范围（-60120），吸水性低等，是其他工程塑料所无法比拟的。PC加工特性：PC分子链的刚性较大，交替出现的链段较长，因而在通常情况下很少结晶，一般被认为是非结晶型塑料。其玻璃化温度较高，为149150，熔融温度为215225成型温度可以控制在250310。PC的熔体粘度比其他的一般的工程塑料大得多，这对注射充模影响较大，因为注射长度随粘度得增大而缩短。PC熔体粘度受剪切速率得影响较小，而对温度变化则十分敏感，在注射时通过提高温度来降低粘度比增大剪

12、切速率有效。PC的主链上堪忧苯环，使他刚性高，抗蠕变性好，尺寸稳定性好，但在成型过程中产生的内应力不易自行消失，成型后的制品应进行热处理。PC的主链上有酯基存在，容易吸水分解，在高温下即使微量的水分也会造成讲解而放出二氧化碳等气体，致使树脂变色，相对分子质量急剧下降，制品性能变劣，所以原料在成型前必须严格干燥。成型PC的螺杆式注塑机通常用，单线全螺纹等螺距，压缩渐变型螺杆，螺杆的压缩比为23长径比不小于15，最好为20：1或更大。使用锥形尖头或带有止逆环结构的螺杆，可以减少注射的逆流现象。喷咀口径约为螺杆直径的1/15或1/15。PC物料在成型加工前必须经过干燥，水分含量应在0.02以下。热风

13、干燥：110120，24h料层厚度25mm，严格干燥过的PC物料置于保温料斗中，维持90100，热风循环干燥。PC成型温度：通常控制物料温度为250310使物料实际温度为280300。PC成型加工温度控制应在物料塑化良好，又不至于发生热分解，能顺利完成注射范围内，所必须高于流动温度（240）低于分解温度（340）为了减小制品的内应力，可以适当的提高物料温度，降低成型压力，因为成型温度比成型压力调节熔体流动性更有效。喷咀温度可以与料筒前端温度相同或降低510，温度太高容易出现“流涎”现象，温度太低则引起喷咀堵塞或出现制品中又低温物料而造成缺陷。喷咀温度一般控制在260310PC成型中的压力一般为

14、80160Mpa。成型压力克服熔体流向型腔的流动阻力。给予熔体充模速度即使对塑料进行压实。当注塑机有足够的锁模力，熔体在完全充满模腔之前，成型压力能，快速准确地由注射状态，转换为数值较低地保压状态，宜于使用较高的射压力和较高的注射速度。这样对PC高粘度熔体的充模和不使制品的内应力增大都有益处。当然，注射速度也不宜太快或太慢，太快熔体充模不稳定，容易出现银纹、旋纹、烧粉；太慢容易产生融合纹及波流痕。PC成型中的保压：保压状态的主要目的是将型腔内的塑料压实，并继续压入熔体，补足塑料冷却收缩形成的空隙，防止制品产生凹痕和空穴。要尽量使用较低的保压压力和较短的保压时间。PC成型中的塑化（背压）：塑化压

15、力（背压）约为注射压力的1015，不可太大或太小。背压太大将加长预塑时间，可能导致PC过热分解，太小则不利于熔料排气和熔体致密性以及温度和色泽的均匀一致。PC成型中的螺杆转速：螺杆转速一般为30100/min。转速太快会使熔体带有空气，制品出现缺料、烧伤等缺陷。PC成型中的加料量（计量）：加料量应调节为制品注射量的110120，或使注射完毕时螺杆行程还于520mm，以形成稳定的料层缓冲区域，以满足注射后保压和补料的需要。PC成型中的周期时间：成型周期时间宜短，可提高生产效率。但成型周期越短，PC物料在料筒中停留的时间越短，物料温度与料筒温度只见爱你以及熔体各料层之间的温度差越大，不利于改善塑料

16、的热均匀性，所以成型周期既要尽量的短，又要合理，而且要保持稳定。请注意正常的生产过程中，不要随意的加长或缩短成型周期，否则可能会影响制品的某些特定性能。PC成型中的制品后处理及注意事项：PC制品产生内应力的原因：被强迫冻结的定向分子力图改变构象所产生的力即是内应力。内应力与材料的抗开裂能力相平衡时，制品不会出现开裂现象，分子链长度增加，链间缠结数目增多，因而分子间的作用力加大时，抗开裂能力提高；低分子相对分子质量组分的分子间作用力较小，在应力作用下处于应力集中点的分子链，可能逐个断裂形成微观撕裂，甚至裂纹，表现出较差的抗开裂能力。PC制品如果壁厚较大，形状复杂尺寸精度较高，使用温度较高以及内应

17、力较大时，需要进行退火处理，使强迫冻结的PC链得到松弛，凝固的分子链段转向无轨位置，消除因定向作用而导致的应力。退火处理是使制件在加热介质（如：机械油、空气等）中静置一定时间。退火温度一般比PC的热变形温度（133142）低1020，温度太高（或放置不当）制品容易翘曲，变形；温度太低，则处理效果小，退火时间随制品形状、厚度而定，一般为110h，厚度越大时间就要越长。达到退火时间后，制品要逐渐冷却到室温，冷却太快会产生内应力。PC注塑中的问题原因及解决办法见P169-P170页第三节：聚甲醛聚甲醛学名聚氧亚甲基，简称POM，是分子链中含有-CH2-O-链节的线型高分子化合物。聚甲醛是一种高熔点、

18、高结晶的通用型热塑性工程塑料，它分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。均聚甲醛是三聚甲醛或甲醛的均聚体，均聚甲醛是三聚甲醛与少量二氧亚环的共聚体。POM的注塑成型：长径比18左右螺杆转速5060r/min压缩比23：1背压0.6左右计量长度45D喷咀阻力小的直通式成型设备：POM通常采用螺杆式注塑机制品的注塑量不应超过成型机最大注射量的75，可用标准型、全螺纹螺杆。长径比18左右，压缩比23：1计量段长度为45D模具要求：模具的主流道也要短而粗，其直径比喷咀大1mm左右。其锥度可取35，分流道以圆形为佳。成型工艺：预干燥：在正常情况下，POM不经干燥就可以直接加工，为了成型精密零件或大面积薄壁之间，PO

19、M在成型前就需要预干燥。预干燥后成型的制件可以明显的改善表面的光泽度，还可以减少制件的白芯和气泡，提高其力学性能。预干燥的POM料堆积厚度小于30mm在80的鼓风箱中干燥4h即可B.料筒温度：共聚甲醛熔点在165左右，均聚甲醛在175左右，因此注塑机的设定温度必须高于此温度。请注意：温度过高又会导致物料变色分解，通常情况下共聚甲醛一般设置在170190；均聚甲醛一般设置在180200。C.注射压力、速度：注射压力宜在40130Mpa注射速度一般采用快速注塑的办法（4080cm/S）成型薄壁制品，选用慢速（2040cm/s）成型厚壁制品。D.模具温度：聚甲醛在注塑成型时，模具温度均应控制在80以

20、上。采用模温机控制模温，其目的是：1.提高注塑过程中POM熔料的流动性2.防止制品产生熔接痕、凹陷、缩孔及应力裂纹3.控制模温是尽量减小模具表面与熔融物料之间的温差，以提高制品结晶度、密度和力学强度。请注意：1.对于大面积厚壁制品，模温可达120；2.同时要求模具温度应尽量均匀，以免产品翘曲；3.POM成型在模温较高时脱模并不困难，可不必延长冷却时间，E.成型周期：根据各种制品的现实情况而定，一般情况下冷却时间比一般通用工程塑料略长。F.成型收缩率：制品厚度小于2mm时，成型收缩率随制品厚度增加而减小；制品厚度大于2mm时，成型收缩率，随制品的厚度增加而变大。G.成品退火：一般在130烘箱中退

21、火48小时，然后缓慢冷却到室温。H.POM成型加工过程中的安全提示：POM物料在超过240或受热时间过长，容易分解，产生相当量的甲醛，部分甲醛进而氧化成甲酸，并引起大量甲醛气体的产生，呛人、流泪、咳嗽，甚至可能引起爆炸伤人。为此POM在加工过程中必须注意如下事项：1. 尽量采用低的料筒温度和喷咀温度2. 先将料筒温度升至150，等15min后再升至正常加工温度3. 发现分解的预兆后，马上对空注射，射出分解的物料，并分析原因并制定措施4. 停机前15min停止料筒加热，射出料筒内的物料，料筒内尽量不留余料。5. 加工其他原料后需更换POM时，除了加工温度比POM低的物料，或者与POM相近的物料以

22、外，必须使用聚乙烯清洗料筒6. 要经常检查温度控制系统及各部分的温度。物料分解是有预兆的：有强烈的甲醛刺激性气味；熔体有棕黄色条纹或制品有毛斑；熔体有气泡，并有嘶嘶声，且在冒烟。物料分解原因：料筒温度过高或升温过快；高温停机时间过长；温度控制失灵；喷咀因过冷而堵塞；注射系统内有死角。I. POM注塑的制品缺陷及解决办法见P216页第四节聚苯醚聚苯醚简称PPO日本称为PPE。改性聚苯醚，简称MPPO或MMPPEPPO的特性：A.优点：PPO无毒相对密度仅为1.06；力学强度高，尺寸稳定性和耐热性好；耐水性优良，吸水率小于0.05；电性能好，频率、温度、湿度对介电常数和介电损耗角正切的影响很小；有

23、自熄性，加少量阻燃机即可达到UL94V-O级。耐酸耐碱及盐溶液。（可溶于芳香烃和氯仿，三氯乙烯等溶剂）。PPO的缺点是熔融流动性差，成型困难，但是通过添加聚苯乙烯加以改性后，可以大大改善其成型加工性能。因此得到了迅速的发展。市场上主要使用为PPO，简称MPPO 或称MPPE。MPPO成型加工性能优良，成型收缩率小，尺寸稳定性好，吸水率低并有良好的热性能，遇水不易分解，耐酸碱，密度低，易使非卤素阻燃剂达到UL阻燃及标准。B弱点：MPPO的弱点是耐磨性差，长期在阳光下或荧光灯下使用容易出现变色。PPO改性后的使用价值：PPO一般都是通过改性再应用的。其原因是：A.PPO的热变形温度很高，这样必须使

24、用很高的加工温度，造成加工困难和能耗过高；B.PPO分子上的甲基容易发生氧化反应，使该聚合物不能再空气中长期稳定。改性PPO仍保持了PPO的许多优良性能，如：优异的水解稳定性、尺寸稳定性和电学性能。尽管改性后热变性温度有所下降，但仍高于大部分实际应用所要求的温度，在材料加工及应用上均能满足要求。另外改性后能显著改善PPO的加工性能，从而大幅度降低了其加工成本。成型加工性能：A.热学性能：PPO的热变形温度高达190（1.86MPa），耐热温度为160。PPO的熔点高于300，分解温度在350，脆化温度170。熔融冷却后，完全呈无定形。B.熔体特性：PPO的熔体粘度对温度关系很大。PPO熔融粘度

25、大，熔融流动性差。MPPO粘度明显降低故改善加工性。C.成型收缩率：PPO的成型收缩率低且恒定，仅为0.60.8，MPPO的成型收缩率为0.20.7，由于成型收缩率低，可以使制品尺寸精密，很少发生脱模（）D.材料干燥：对于外观要求不高的制品，可以不经预干燥即可注塑，为了防止加工后制品表面起泡等不光滑的现象。最好还是干燥后再加工，对于要求精密度高的制品，无可非议的进行干燥。预干燥的PPO物料堆积厚度小于25mm采用90120的鼓风干燥烘箱内干燥24h即可E.回料利用：PPO的废品和流道能反复加工，一般重复三次，其物理力学性能都没有明显降低。成型工艺：注塑成型使PPO成型的主要方法，一般采用螺杆式

26、注塑机。要求螺杆长径比大于15：1压缩比1.74.0（一般采用2.53.5），螺杆为渐变型或突变型均可。注塑PPO制品机筒温度按制品的不同特点及大小设定在280330，当一次注塑量在料筒的2050时机筒温度可高达330，也不会降解。但不应超过330，否则容易产生较高的模内应力，使用110150的热模能够使内应力降至最小，有利于降低粗糙度和充满薄壁部分，但热模温度不应超过150否则容易引起延长操作周期。PPO的熔体不可长期保存在高温下，如果在机筒内停留2h就会变色。如果遇到此类情况，必须立即将料筒内的料排净，用清洗料清洗整个料筒。P236第五节 热塑性聚酯的成型（PBT/PET）聚对苯二甲酸乙二

27、醇酯（PET）,聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）A.熔体粘度：PBT和PET这两种树脂都是高结晶聚合物，有明显的熔点（严格的说是熔程）。温度到达熔点前，树脂不熔化，但温度一旦超过熔点，树脂就熔融发生流动，熔体粘度迅速下降。而温度超过300即分解变色，发生热降解，所以PBE和PET成型加工，温度控制很重要。PBT和PET这两种树脂及其玻璃纤维增强品级的流动性，对成型加工条件的选取、模具设计、浇口和流道设计是非常重要的依据。一般情况下，不同相对分子质量或特性粘度的树脂其熔体粘度是不同的。一般来说，某种树脂的相对分子质量是越高，熔体粘度越大。B.流动性：增强PBT和增强PET与其他增强工程塑料相比，具有良好的成型流动性，可以成型制得较薄的制品。一般情况下模温对流动性影响不大。C.成型收缩率：用玻璃纤维增强的PBT和PET成型时，由于玻璃纤维在一定方向上发生取向，成型收缩存在着各相异性的趋势。在流动方向的成型收缩率与非结晶塑料大体相同，与流动成直角方向的却收缩很大。D.干燥:PBT和PET在高温下允许含水率为0.03，在成型加工前必须进行干燥。在热风循环干燥料斗即可，物料必须保持在100左右。E.回收：PBT和PET在成型加工过程中