第2章_常用塑料材料

1、第第2章章常用塑料材料常用塑料材料主讲：叶东主讲：叶东 1本章学习的内容：本章学习的内容：一、塑料的组成一、塑料的组成二、塑料的分类二、塑料的分类 三、塑料成型的工艺特性三、塑料成型的工艺特性 四、四、常用塑料简介常用塑料简介五、复合材料五、复合材料22.12.1塑料的组成与工艺特性塑料的组成与工艺特性 一、一、塑料的组成塑料的组成二、二、塑料的分类塑料的分类 三、三、塑料成型的工艺特性塑料成型的工艺特性（一）（一）热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性（二）（二）热固性塑料的成型工艺特性热固性塑料的成型工艺特性3一一. .塑料的组成塑料的组成（一）塑料的组成（一）塑料的组成 塑料的

2、组成：塑料的组成：以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。v(1)合成树脂合成树脂 合成树脂是由低分子化合物经聚合反应所获得的高分子化合物。v作作 用：用：树脂受热软化后，可将塑料的其他组分加以粘合，并决定塑料的主要性能，如物理性能、化学性能、力学性能及电性能等。v塑料中树脂含量为40-100。v(2)添加剂添加剂 填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等。4（二）塑料的添加剂（二）塑料的添加剂 v添加剂的作用：添加剂的作用： 塑料助剂又叫塑料添加剂，是聚合物（合塑料助剂又叫塑料添加剂，是聚合物（合成树脂）进行成型加工时为改善其加工性能或成树脂）进行成型加工时为改善其加工性能或为

3、改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物化合物。v添加剂的种类添加剂的种类5添加剂种类添加剂种类6选择助剂时应考虑的问题选择助剂时应考虑的问题v1）助剂与制品的配伍性）助剂与制品的配伍性 （助剂应与聚合物匹配性）（助剂应与聚合物匹配性）v2）助剂的耐久性）助剂的耐久性 v3、助剂对加工条件的适应性、助剂对加工条件的适应性 v4、助剂对制品用途的适应性、助剂对制品用途的适应性 v5、助剂配合中的协同作用与对抗作用、助剂配合中的协同作用与对抗作用 7（1 1）填）填 充充 剂剂( (填料填料) )v填充剂的作用填充剂的作用：调整塑料的物理化学性能，提高材

4、调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用范围，减少合成树脂的用量，降料强度，扩大使用范围，减少合成树脂的用量，降低塑料的成本。低塑料的成本。v常用的填充剂：常用的填充剂：粉状填料、纤维状填料、层状填料。粉状填料、纤维状填料、层状填料。v1 1）粉状填料）粉状填料：碳酸钙、硅石、硅藻土、云母、石：碳酸钙、硅石、硅藻土、云母、石棉、石墨、木粉、金属粉；棉、石墨、木粉、金属粉；v2 2）纤维状填料：）纤维状填料：棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属短须。维、碳纤维、硼纤维、金属短须。v3 3）层状填料：）层状填料：纸张及棉布屑、玻璃布。纸张及棉布屑、

5、玻璃布。v塑料中的填充剂含量一般为塑料中的填充剂含量一般为2050，它是塑料，它是塑料制件品种多、性能各异的主要原因之一。制件品种多、性能各异的主要原因之一。8附表常用填料及作用9（2 2）增）增 塑塑 剂剂v增塑剂的作用：增塑剂的作用：提高塑料的可塑性和柔软性，降低提高塑料的可塑性和柔软性，降低熔融温度，改善熔体的流动性。熔融温度，改善熔体的流动性。v原原 因：因：加入它可加大分子间的距离，削弱大分子间加入它可加大分子间的距离，削弱大分子间的作用力的作用力。 v缺缺 点：点：增塑剂会降低塑料的稳定性、介电性能和机增塑剂会降低塑料的稳定性、介电性能和机械强度，因此在塑料中应尽可能地减少增塑剂的

6、含械强度，因此在塑料中应尽可能地减少增塑剂的含量。量。10（3 3）稳）稳 定定 剂剂 v作作 用：用：抑制和防止塑料在加工(提高热分解温度)和使用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质，使加工顺利进行，保证塑件具有一定的使用寿命。v种种 类：类：热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、 紫外线抗御剂等。紫外线抗御剂等。v对稳定剂的要求是，除对聚合物的稳定效果好外，还应能耐水、耐油、耐化学药品，并能与树脂相溶，在成型过程中不分解、挥发小、无色。常用的稳定剂有硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物等。稳定剂用量一般为塑料的0.30.5。11（4 4）润）润 滑滑 剂剂 v作作 用：用：对

7、塑料表面起润滑作用，防止塑料在成型加工过程中粘附在模具上。同时，添加润滑剂还可以提高塑料的流动性，便于成型加工，并使塑料表面更加光滑。v常用的润滑剂：常用的润滑剂：硬脂酸及其盐类、合成蜡及某些有机硅化合物，其加入量通常小于1。v需加入润滑剂的常用塑料：需加入润滑剂的常用塑料：聚烯烃、PS、醋酸纤维素、PA、ABS、PVC，硬质PVC更突出。12（5 5）着）着 色色 剂剂v作用：作用：为满足塑件使用上的美观要求，给予塑料以色彩及特殊的光学性能，有时还能改善塑料制品的耐候性，常加入着色剂。v种类：种类：1. 给予塑料色彩的色料：给予塑料色彩的色料：有机颜料、无机颜料和染料作着色剂。 2. 给予塑

8、料特殊的光学性能的有光学絮片：给予塑料特殊的光学性能的有光学絮片：（铝、铜、铜合金等）v珠光色料：珠光色料：使塑料呈珠光；v磷光色料：磷光色料：经光线照射后，能在黑暗中发光；v荧光色料：荧光色料：能放出与吸收不同波长的光线，因而形成闪烁的辉光，但不能在黑暗中发光。v着色剂应具有的性能：着色剂应具有的性能：着色力强、色泽鲜艳、分散性好，不易与其他组分起化学变化，且耐热、耐光等性能。v着色剂的用量一般为塑料的0.010.02。 13塑料中加入着色剂的方法塑料中加入着色剂的方法v1.1.用挤出用挤出造粒机造粒机，混色后挤出切断造粒，得到已混色好的树脂原料，用于大批量生产同色的产品。v2.2.用用色母

9、色母加入到原色的树脂中混合均匀，加入到原色的树脂中混合均匀，加入中注射机塑化；用于小批量、多品种生产。v缺点：缺点：混色不够均匀，不同批次的产品存在色差。v3.3.将将粉状染料粉状染料加入到原色的树脂中混合均匀，加入到原色的树脂中混合均匀，加入中注射机塑化；用于小批量、多品种生产。v缺缺 点：点：混色不够均匀，不同批次的产品存在色差。v目前注射塑料的着色已广泛使用色母粒着色的方法，只要在注射成型之前，在本色塑料粒子中，拌入一定比例的浓缩色母粒（简称色母粒）即可。 14（6 6）固）固 化化 剂剂 v固化剂又称硬化剂、交联反应剂。固化剂又称硬化剂、交联反应剂。v固化剂的作用固化剂的作用：促使合成

10、树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度。固化剂一般多用在热固性塑料中。 15（7）其他添加剂）其他添加剂 v1）驱避剂：）驱避剂：塑料在贮存、使用的过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，用以抵御、避免和消灭这类情况发生的物质，统称驱避剂。 v2）防静电剂：）防静电剂：使塑件具有适量的导电性，以消除带静电的影响，可加入防静电剂。 这类物质具有微弱的电离性，又有适当的吸水性，致使塑件表面具有导电的分子层。 v3）阻燃剂：）阻燃剂：阻止或减缓塑料燃烧而加入的一些物质。v4）发泡剂：）发泡剂：为生产泡沫塑料用。 v5）开口剂：）开口剂：防止聚烯烃和PVC薄膜自身之间的粘黏。v

11、6）表面活化剂：）表面活化剂：避免农用薄膜因水汽凝结而出现雾层，而加入的非离子性表面活化剂。 v7）导电及导磁剂：）导电及导磁剂：是塑料具有一定的导电及导磁性能。16二、塑料的分类二、塑料的分类v(1)按合成树脂的分子结构及其特性分类按合成树脂的分子结构及其特性分类 v(2)按塑料的用途分类按塑料的用途分类 17(1)(1)按树脂的分子结构及其特性分类按树脂的分子结构及其特性分类v1)1)热塑性塑料热塑性塑料v常用的热塑性塑料常用的热塑性塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、有机玻璃、聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、聚苯醚、聚氨酯、聚砜、聚四氟乙烯等。v2)2)热固性塑料热固性塑料

12、v常用的热固性塑料常用的热固性塑料：酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯、有机硅等。18(2)(2)按塑料的用途分类按塑料的用途分类v1)通用塑料：通用塑料：约占塑料总产量的80。v聚乙烯聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料氨基塑料六大类。v2)工程塑料：工程塑料：在汽车、机械、化工等行业用来制造机械零件和工程结构零部件。v例如：聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、ABS、聚砜、聚四氟乙烯、有机玻璃和环氧树脂等。v3)特殊塑料：特殊塑料：具有某些特殊性能的塑料具有某些特殊性能的塑料。v如：氟塑料、导磁和导电塑料、纳

13、米塑料、光学塑料、降解塑料、高吸水率塑料等。19三、塑料成型的工艺特性三、塑料成型的工艺特性v（一）热塑性塑料的工艺特性（一）热塑性塑料的工艺特性 v（二）热固性塑料的成型工艺特性（二）热固性塑料的成型工艺特性20（一）热塑性塑料的成型工艺特性（一）热塑性塑料的成型工艺特性v(1)(1)收缩性收缩性v(2)(2)流动性流动性v(3)(3)相容性相容性v(4)(4)吸湿性吸湿性 v(5)(5)热敏性热敏性21(1)收收 缩缩 性性v概概 念：念：塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。22收缩率的计算收缩率的计算S实际收缩率；实际收缩率；Sj 计算

14、收缩率；计算收缩率；a 模具或塑件在成型温度时的尺寸；模具或塑件在成型温度时的尺寸；b 塑件在室温时的尺寸；塑件在室温时的尺寸；C 模具在室温时的尺寸。模具在室温时的尺寸。 1）实际收缩率表示塑件实际所发生的收缩。因成型温度下的）实际收缩率表示塑件实际所发生的收缩。因成型温度下的塑件尺寸不便测量，以及实际收缩率和计算收缩率相差很小，所塑件尺寸不便测量，以及实际收缩率和计算收缩率相差很小，所以生产中常采用计算收缩率。以生产中常采用计算收缩率。 2）在大型、精密模具成型零件尺寸计算时则应采用实际收缩）在大型、精密模具成型零件尺寸计算时则应采用实际收缩率。率。 常用各种热塑性塑料的收缩率见附录常用各

15、种热塑性塑料的收缩率见附录B。 23影响塑件收缩的原因：影响塑件收缩的原因：v1)1)塑料品种：塑料品种：v塑料品种不同，其收缩率也各不相同。例如，树脂的相塑料品种不同，其收缩率也各不相同。例如，树脂的相对分子质量高，填料为有机填料，树脂含量较多，则该对分子质量高，填料为有机填料，树脂含量较多，则该类塑料的收缩率就大。类塑料的收缩率就大。 v2)2)塑件结构：塑件结构：v塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量多且对称分布，其收缩率较小。多且对称分布，其收缩率较小。v3)3)模具结构：模具结构：v采用直接浇口或大截面的浇口，可减少收缩，但

16、各向异采用直接浇口或大截面的浇口，可减少收缩，但各向异性大；性大；v沿料流方向收缩小，沿垂直料流方向收缩大；沿料流方向收缩小，沿垂直料流方向收缩大；v当浇口的厚度较小时，浇口部分会过早凝结硬化，型腔当浇口的厚度较小时，浇口部分会过早凝结硬化，型腔内的塑料收缩后得不到及时补充，收缩较大。内的塑料收缩后得不到及时补充，收缩较大。244)成型工艺条件对收缩率的影响成型工艺条件对收缩率的影响v1 1）模具温度：）模具温度：模温高，熔料冷却慢，则密度高，收缩大。对于结晶型塑料，因其结晶度高，体积变化大，故收缩更大。v2 2）成型压力及保压时间：）成型压力及保压时间：注射压力高、时间长的收缩小，但方向性大

17、。v3 3）料温：）料温：料温高的，则收缩大，但方向性小。v因此在成型时调整模温、压力、注射速度及冷却时间等因素也可适当地改变塑件收缩情况。25(2)(2)流流 动动 性性v概概 念：念：塑料在一定的温度、压力作用下充填模具塑料在一定的温度、压力作用下充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性型腔的能力，称为塑料的流动性。v塑料的流动性差塑料的流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷，因此需要较大的成型压力才能成型。v塑料的流动性好，塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生严重的溢边。v塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑

18、料的流动性。v流动性的表示方法：流动性的表示方法：熔融指数法熔融指数法 螺旋线长度法螺旋线长度法26熔融指数熔融指数v将被测塑料装入加热料筒中将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在并进行加热，在定的温度定的温度和压力下，测定塑料熔体在和压力下，测定塑料熔体在10min内从出料孔挤出的重内从出料孔挤出的重量（量（g），），该值称为熔融指该值称为熔融指数，简写为数，简写为MI。v熔融指数越大，流动性越好。熔融指数越大，流动性越好。27螺旋线长度实验法螺旋线长度实验法 v将被测塑料在一定的将被测塑料在一定的温度与压力下注入如温度与压力下注入如图图2.2所示标准的阿基所示标准的阿基米德螺旋线模具内，米

19、德螺旋线模具内，v用其所能达到的流动用其所能达到的流动长度长度(图中所示数字单图中所示数字单位为位为cm)来表示该塑来表示该塑料的流动性。流动长料的流动性。流动长度越长，流动性就越度越长，流动性就越好。好。 28影响流动性的主要因素影响流动性的主要因素 v1)温温 度度：料温高，则流动性大，但不同塑料也各有差异。v聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、有机玻璃、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料的流动性随温度变化的影响较大；v聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度变化的影响较小。v2)压压 力：力：注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛较为敏感。v3)模具结构：模具结构：浇注系统

20、的形式、尺寸、结构(如型腔表面粗糙度、浇道截面厚度、型腔形式、排气系统)、冷却系统的设计和熔料的流动阻力等因素都会直接影响熔料的流动性。v凡促使料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降凡促使料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。低。29常用热塑性塑料的流动性常用热塑性塑料的流动性v流动性好的：流动性好的：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙和醋酸纤维素；尼龙和醋酸纤维素；v流动性中等的：流动性中等的：改性聚苯乙烯、改性聚苯乙烯、ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛和氯化聚醚；有机玻璃、聚甲醛和氯化聚醚；v流动性差的：流动性差的：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯聚碳酸酯、硬

21、聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜和氟塑料。醚、聚砜和氟塑料。30(3)(3)相相 容容 性性 v概概 念：念：两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态不两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态不产生相分离现象的能力产生相分离现象的能力。v如果两种塑料不相容，则混熔后塑件会出现分层、脱皮如果两种塑料不相容，则混熔后塑件会出现分层、脱皮等表面缺陷。等表面缺陷。v分子结构相似者较易相容，分子结构相似者较易相容，如高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯彼此之间的混熔等v分子结构不同时较难相容，分子结构不同时较难相容，如聚乙烯和聚苯乙烯之间的混熔。v 塑料的相容性又称为共混性塑料的相容性又称为共混性。通过塑料的这一性质，

22、可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。v如聚碳酸酯和聚碳酸酯和ABSABS塑料塑料相容，就能改善聚碳酸酯的工艺性。 31(4) (4) 吸湿性吸湿性v概概 念：念：吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。 v具有吸湿或粘附水分倾向的塑料具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜等；v吸湿或粘附水分极小塑料吸湿或粘附水分极小塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。v吸湿性对塑料制品的影响：吸湿性对塑料制品的影响：在注射成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上出现气泡、银丝与斑纹等缺陷。v干燥措施：干燥措施：在成型前必须进行干燥处理，必要时还应在注射机料

23、斗内设置红外线加热装置，以免干燥后的塑料进入机筒前在料斗中再次吸湿或粘水。 32(5) (5) 热敏性热敏性 v概概 念：念：热敏性是指塑料的化学性质对热量作用的敏热敏性是指塑料的化学性质对热量作用的敏感程度，热敏性很强的塑料称为热敏性塑料感程度，热敏性很强的塑料称为热敏性塑料。v防止热敏性塑料在成型中出现降解现象应采取的措防止热敏性塑料在成型中出现降解现象应采取的措施：施： 1 1）选用螺杆式注射机；）选用螺杆式注射机； 2 2）流道截面取大一些）流道截面取大一些( (避免过大的摩擦热避免过大的摩擦热) )； 3 3）注射机筒内壁、流道和模腔表壁镀铬；）注射机筒内壁、流道和模腔表壁镀铬； 4

24、 4）熔体在模内流动时不得有死角和滞料现象；）熔体在模内流动时不得有死角和滞料现象； 5 5）生产时严格控制成型工艺条件等。）生产时严格控制成型工艺条件等。 6 6）必要时还可在塑料中添加热稳定剂。）必要时还可在塑料中添加热稳定剂。v常用的热敏性塑料常用的热敏性塑料 硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲醛、聚三氟氯乙烯醛、聚三氟氯乙烯。33挤出成型原理示意图挤出成型原理示意图34（二）热固性塑料的成型工艺特性（二）热固性塑料的成型工艺特性v（1 1）收）收 缩缩 率率v（2 2）流）流 动动 性性v（3 3）比容和压缩率）比容和压缩率v（4

25、4）硬化速度）硬化速度v（5 5）水分及挥发物含量）水分及挥发物含量35（1 1）收）收 缩缩 率率v产生收缩的主要原因产生收缩的主要原因：v1 1）热收缩）热收缩 热收缩是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所热收缩是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所产生的收缩。热收缩与模具的温度成正比产生的收缩。热收缩与模具的温度成正比。v2 2）结构变化引起的收缩）结构变化引起的收缩 ：交联反应后，分子由线型结构交联反应后，分子由线型结构变为网状结构，由于分子链间距的缩小，结构变得紧密，故变为网状结构，由于分子链间距的缩小，结构变得紧密，故产生了体积收缩。产生了体积收缩。v3 3）弹性恢复）弹性恢复：塑件从模具

26、中取出后，作用在塑件上的压力塑件从模具中取出后，作用在塑件上的压力消失，由于弹性恢复，会造成塑件体积的负收缩消失，由于弹性恢复，会造成塑件体积的负收缩(膨胀膨胀)。在。在成型以玻璃纤维和布质为填料的热固性塑料时，这种情况尤成型以玻璃纤维和布质为填料的热固性塑料时，这种情况尤为明显。为明显。v4 4）塑性变形）塑性变形：塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑件的周围，使其产生塑性变形。发生变形部分的收缩压在塑件的周围，使其产生塑性变形。发生变形部分的收缩率比没有发生变形部分的大。率比没有发生变形部分的大。v塑件往往在平行加压方向收缩较小，在垂直加压方向

27、收缩较塑件往往在平行加压方向收缩较小，在垂直加压方向收缩较大。为防止两个方向的收缩率相差过大，可采用迅速脱模的大。为防止两个方向的收缩率相差过大，可采用迅速脱模的办法补救。办法补救。3637影响热固性塑料收缩率的因素影响热固性塑料收缩率的因素原材料原材料 模具结构模具结构 成型方法成型方法 成型工艺条件成型工艺条件v原材料：原材料：塑料中树脂和填料的种类及含量，也将直接影响收缩率的大小。当所用树脂在固化反应中放出的低分子挥发物较多时，收缩率较大；放出的低分子挥发物较少时，收缩率较小。v同类塑料中，填料含量较多或填料中无机填料增多时，收同类塑料中，填料含量较多或填料中无机填料增多时，收缩率较小。

28、缩率较小。v模具结构：模具结构：凡有利于提高成型压力、增大塑料充模流动性和使塑件密实的模具结构，均能减少塑件的收缩率，如用压缩或压注成型的塑件就比注射成型的塑件收缩率小。v成型方法：成型方法：注射压注压缩注射压注压缩v成型工艺条件：成型工艺条件：凡能使塑件密实、在成型前使低分子挥发物溢出的工艺因素，都能使塑件收缩率减少，如成型前对酚醛塑料的预热、加压等。 3839（2 2）流）流 动动 性性v热固性塑料的流动性通常以拉西格流动值表示。热固性塑料的流动性通常以拉西格流动值表示。v图图2.32.3是拉西格流动性测定模。是拉西格流动性测定模。v将一定重量的欲测塑料预压成圆锭预压成圆锭，将圆锭放入压模

29、中，在一定的温度和压力下测定它从模孔中挤出的长度(毛糙部分不计在内)，此即为拉西格流动值，以mm表示。数值大，则表明流动性好。v影响流动性的因素：影响流动性的因素：v塑料品种、模具结构、成型工艺条件。塑料品种、模具结构、成型工艺条件。v不同品种的塑料或同一品种不同组分及含量的塑料，其流动性不同。v模具成型表面光滑，型腔形状简单，采用不溢式压缩模等有利于改善流动性；v采用压锭及预热和提高成型压力，在低于塑料硬化温度的条件下提高成型温度等都能提高塑料的流动性。 40（3）比容和压缩率）比容和压缩率v概概 念：念：v比比 容容是指单位重量的松散塑料所占的体积，单位是指单位重量的松散塑料所占的体积，单

30、位为为cm3 /g；v压缩率压缩率是指塑料原料的体积与塑料制品的体积之是指塑料原料的体积与塑料制品的体积之比，其值恒大于比，其值恒大于1。v比容和压缩率都表示粉状或短纤维状塑料的松散性，比容和压缩率都表示粉状或短纤维状塑料的松散性，它们可用来确定它们可用来确定模具加料室模具加料室的大小的大小。v比容和压缩率较大时，塑料内充气增多，排气困难，比容和压缩率较大时，塑料内充气增多，排气困难，成型周期变长，生产率降低；成型周期变长，生产率降低；v比容和压缩率较小时，压锭和压缩、压注容易，而且比容和压缩率较小时，压锭和压缩、压注容易，而且压锭重量也较准确。但是，比容太小，则影响塑料的压锭重量也较准确。但

31、是，比容太小，则影响塑料的松散性，以容积法装料时造成塑件重量不准确。松散性，以容积法装料时造成塑件重量不准确。 41(4)(4)硬化速度硬化速度 v概概 念念：硬化速度通常以塑料试样硬化每硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的厚度所需的秒数（秒数（s/mm）来表示，此值越小，硬化速度越快。）来表示，此值越小，硬化速度越快。v硬化速度与塑料品种、塑件形状、壁厚、成型温度及是否预热、预压等有密切关系。v采用压锭、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。v硬化速度应适合成型方法的要求。硬化速度应适合成型方法的要求。例如压注或注射成型时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化

32、慢，以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。v硬化速度慢的塑料，会使成型周期变长，生产率降低；硬硬化速度慢的塑料，会使成型周期变长，生产率降低；硬化速度快的塑料，则不能成型复杂的塑件。化速度快的塑料，则不能成型复杂的塑件。 42(5)(5)水分及挥发物含量水分及挥发物含量 v塑料中的水分及挥发物，来自塑料自身或压缩（压注）塑料中的水分及挥发物，来自塑料自身或压缩（压注）过程中化学反应的副产物。过程中化学反应的副产物。v塑料中水分及挥发物对塑件的影响：塑料中水分及挥发物对塑件的影响： 1）水分及挥发物含量大时，塑件易产生气泡、内应力和塑性变形，使机械强度降低。 2）水分

33、及挥发物含量过多时，会促使流动性过大，容易逸料，成型周期增长，收缩率增大，使塑件容易发生翘曲、波纹及光泽不好等现象。 3）塑料中水分及挥发物的含量不足，也会导致流动性不良，成型困难。 4）水分及挥发物在成型时变成的气体，必须排出模外。 43思思 考考 题题v1、塑料常用的添加剂有那些。稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂和固化剂的作用是什么。v2、塑料的分类，六大通用塑料有那些。v3、什么是收缩性，影响塑料制品成型收缩率的主要因素有哪些方面。v4、什么是流动性，影响流动性的主要因素有哪些方面。v5、热塑性和热固性熔体流动性的好坏通常用什么实验方法来测定。v6、什么是吸湿性，塑料原料中水分过高，在成型

34、中和成型后会对制品产生什么影响。v7、什么是热敏性。热敏性塑料成型时要注意哪些方面的问题。v8、比容和压缩比的概念。 44第第2 2章章常用塑料材料常用塑料材料 2.2 2.2 常用塑料简介常用塑料简介45 本节学习的内容：本节学习的内容：一、塑料的常用特性一、塑料的常用特性 二、二、常用常用热塑性塑料热塑性塑料三、三、常用常用热固性塑料热固性塑料四、四、复合复合材料材料462.2.1 2.2.1 塑料的常用特性塑料的常用特性 1.1.密度；密度；2.2.物理及力学性能；物理及力学性能；3.3.比强度；比强度；4.4.耐化学腐蚀性；耐化学腐蚀性；5.5.耐候性；耐候性；6.6.使用温度范围；使

35、用温度范围；7.7.电性能；电性能；8.8.成型工艺性；成型工艺性；9.9.耐蠕变性。耐蠕变性。 472.2.2 2.2.2 常用热塑性塑料常用热塑性塑料v(1)(1)聚乙烯聚乙烯(PE)(PE) v(2)(2)聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)v(3)(3)聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)(PVC)v(4)(4)聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)v(5)(5)丙烯腈丙烯腈丁二烯丁二烯苯乙苯乙烯共聚物烯共聚物(ABS)(ABS)v(6)(6)聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)v(7)(7)聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)(PC)v(8)(8)聚砜聚砜(PSF)(PSF)（或（或PSUPSU）v

36、(9)(9)聚酰胺聚酰胺(PA)(PA)v(10)(10)聚甲醛聚甲醛(POM)(POM)v(11)(11)聚苯醚聚苯醚(PPO)(PPO)v(12)(12)氯化聚醚氯化聚醚(CPT)(CPT)v(13)(13)氟塑料氟塑料v(14) (14) 聚对苯二甲酸乙二醇聚对苯二甲酸乙二醇酯酯(PET)(PET)(聚酯聚酯) )v(15) (15) 聚氨酯塑料聚氨酯塑料 ( (简称简称PU)PU) 482.2.3 2.2.3 常用热固性塑料常用热固性塑料v(1)(1)酚醛塑料酚醛塑料(PF)(PF)v(2)(2)氨基塑料氨基塑料v(3)(3)环氧树脂环氧树脂(EP)(EP)v(4)(4)聚氨酯塑料聚氨

37、酯塑料v(5)(5)不饱和聚脂不饱和聚脂树脂树脂v(6)(6)有机硅树脂有机硅树脂 492.2.32.2.3复合材料复合材料 50本节学习的内容：本节学习的内容：一、概一、概 述述1.1.复合材料的概念复合材料的概念 2.2.复合材料的发展复合材料的发展3 3、复合材料的增强机理、复合材料的增强机理 二、复合材料的原料和性能二、复合材料的原料和性能 三、复合材料的成型工艺三、复合材料的成型工艺 51一、概一、概 述述1.1.复合材料的概念复合材料的概念v1）复合材料的定义：）复合材料的定义：由两种或两种以上组份材料复合而由两种或两种以上组份材料复合而成的一种多相材料，各相之间存在着明显的界面这

38、种材成的一种多相材料，各相之间存在着明显的界面这种材料的性能不同于原来的组份材料，它可以根据使用条件料的性能不同于原来的组份材料，它可以根据使用条件的不同要求进行性能设计以满足多种特殊用途。的不同要求进行性能设计以满足多种特殊用途。v2）复合材料的组成：）复合材料的组成：基体材料基体材料 增强剂增强剂v复合材料中的连续相称为复合材料中的连续相称为基体基体，分散相称为，分散相称为增强剂增强剂。v基体材料：基体材料：粘土、陶瓷、金属、塑料、橡胶等。粘土、陶瓷、金属、塑料、橡胶等。v增强剂：增强剂：棉、麻、竹、木、金属、玻璃、碳、硼、氧化棉、麻、竹、木、金属、玻璃、碳、硼、氧化铝、碳化硅和有机高分子

39、纤维或薄片。铝、碳化硅和有机高分子纤维或薄片。 52. .纤维增强塑料纤维增强塑料玻璃钢玻璃钢 v玻璃钢是用玻璃纤维及其织玻璃钢是用玻璃纤维及其织物增强热固性树脂，因为它物增强热固性树脂，因为它的增强纤维是玻璃，而强度的增强纤维是玻璃，而强度又可同钢相比，又可同钢相比，1958年在国年在国内推广应用后，受到普遍重内推广应用后，受到普遍重视。当时的建材工业部部长视。当时的建材工业部部长赖际发提议将它命名为赖际发提议将它命名为“玻玻璃钢璃钢”。 533.3.复合材料的特点复合材料的特点v特点：特点：重量轻，比强度高，耐腐蚀，电绝缘性重量轻，比强度高，耐腐蚀，电绝缘性能好，传热慢，热绝缘性好，耐瞬时

40、超高温性能好，传热慢，热绝缘性好，耐瞬时超高温性能好，以及容易着色，能透过电磁波等特性。能好，以及容易着色，能透过电磁波等特性。v玻璃钢材料是一种具有可设计性的材料品种；玻璃钢材料是一种具有可设计性的材料品种；v玻璃钢产品可一次性的制作成型；玻璃钢产品可一次性的制作成型；v玻璃钢材料，还是一种节能型材料。玻璃钢材料，还是一种节能型材料。544.4.复合材料的发展复合材料的发展v人们使用复合材料已有悠久的历史。人们使用复合材料已有悠久的历史。v古代，人们用茅草增强泥土来建筑房屋。古代，人们用茅草增强泥土来建筑房屋。 v现代复合材料现代复合材料般是指由颗粒、短纤维或连续纤维增强的般是指由颗粒、短纤

41、维或连续纤维增强的材料；用高强玻璃纤维增强塑料这类复合材料是从本世纪材料；用高强玻璃纤维增强塑料这类复合材料是从本世纪40年代成功地将玻璃制成纤维才开始研究和应用的。年代成功地将玻璃制成纤维才开始研究和应用的。v最早是玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂制成电机的雷达罩、最早是玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂制成电机的雷达罩、汽车壳，而后在美国用玻纤增强环氧树脂制造飞机上的构汽车壳，而后在美国用玻纤增强环氧树脂制造飞机上的构件。件。v50年代末，美国战略导弹的主要构件也采用玻纤增强环氧年代末，美国战略导弹的主要构件也采用玻纤增强环氧树脂制造。树脂制造。v60年代末，性能更好的纤维，如：碳纤维、碳化硅纤维、年代

42、末，性能更好的纤维，如：碳纤维、碳化硅纤维、硼纤维和利克芙拉硼纤维和利克芙拉(聚酰芳胺纤维聚酰芳胺纤维)相继研究成功，相继研究成功， v现在玻纤增强塑料仍广泛用于国民经济各个领域，成为制现在玻纤增强塑料仍广泛用于国民经济各个领域，成为制造船只、汽车、建筑构件、各种容器、电子器材、体育器造船只、汽车、建筑构件、各种容器、电子器材、体育器材，甚至家具的重要材料。材，甚至家具的重要材料。 555.5.复合材料的增强机理复合材料的增强机理v在纤维增强塑料中，承受载荷的是高强度的纤维，基体在纤维增强塑料中，承受载荷的是高强度的纤维，基体的作用是保护纤维不与外界直接接触，固定纤维的位置，的作用是保护纤维不

43、与外界直接接触，固定纤维的位置，并将载荷传递和分散给纤维。并将载荷传递和分散给纤维。v由于纤维的强度远远高于塑料基体的强度，因此，由于纤维的强度远远高于塑料基体的强度，因此，纤维纤维增强塑料的强度主要取决于纤维的强度、纤维的方向和增强塑料的强度主要取决于纤维的强度、纤维的方向和纤维含量纤维含量。v单向纤维增强塑料的最大强度方向是纤维方向，称为单向纤维增强塑料的最大强度方向是纤维方向，称为纵纵向强度向强度。平直纤维方向上强度最低，称为。平直纤维方向上强度最低，称为横向强度横向强度。 v长纤维增强塑料的横向强度与纤维和基体界面粘接性能长纤维增强塑料的横向强度与纤维和基体界面粘接性能有关，通常横向强

44、度只相当于纯基体的强度。所以只有有关，通常横向强度只相当于纯基体的强度。所以只有在非常特殊的情况才应用单向纤维增强，通常都要成在非常特殊的情况才应用单向纤维增强，通常都要成定角度交叉铺设纤维，使之纵横补偿。定角度交叉铺设纤维，使之纵横补偿。 56二、复合材料的原料和性能二、复合材料的原料和性能v玻璃纤维玻璃纤维v碳纤维碳纤维v碳化硅纤维碳化硅纤维v有机纤维有机纤维 57常用材料纤维增强塑料性能常用材料纤维增强塑料性能 58三、复合材料的成型工艺三、复合材料的成型工艺v复合材料的成型方法：复合材料的成型方法：v常用成型工艺：常用成型工艺：手糊成型工艺手糊成型工艺、喷射成型工艺喷射成型工艺、模压成

45、型工艺模压成型工艺、纤维缠绕成型工艺纤维缠绕成型工艺v其他成型工艺：其他成型工艺：卷管成型工艺、袋压成型工艺、树卷管成型工艺、袋压成型工艺、树脂浇铸及注射成型工艺、脂浇铸及注射成型工艺、RTM成型工艺、拉挤成型工成型工艺、拉挤成型工艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注射模塑成艺、板材及管道连续成型工艺、增强反应注射模塑成型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺，以及胶接和连接型工艺、弹性体贮脂模塑成型工艺，以及胶接和连接技术、夹层结构制作技术等。技术、夹层结构制作技术等。 591. 1.裱糊成型裱糊成型（手糊成型、涂敷法、接触成型法）（手糊成型、涂敷法、接触成型法） v手糊制作方法的设备投资低，产品形

46、状的手糊制作方法的设备投资低，产品形状的限制因素少，适合小批量生产。它的生产限制因素少，适合小批量生产。它的生产条件是需要制作产品的模具，并掌握手糊条件是需要制作产品的模具，并掌握手糊工艺的技术要领。工艺的技术要领。 v目前有目前有4040的纤维增强塑料产品是用裱糊的纤维增强塑料产品是用裱糊成型的。成型的。 60裱糊成型工艺原理裱糊成型工艺原理v裱糊成型需要有与制品形状裱糊成型需要有与制品形状样的模胎样的模胎( (刚模或阴模刚模或阴模) )。将剪好的纤维织物按预先设计的顺序一层将剪好的纤维织物按预先设计的顺序一层层铺放在层铺放在模具上，同时逐层涂刷树脂胶液，铺覆织物要排除空模具上，同时逐层涂刷

47、树脂胶液，铺覆织物要排除空气泡并刮平。铺覆完所有的层以后，即可进行硬化处气泡并刮平。铺覆完所有的层以后，即可进行硬化处理，或施加适当的压力进行固化。理，或施加适当的压力进行固化。v裱糊成型可采用阳模、阴模、和对模法。裱糊成型可采用阳模、阴模、和对模法。 612 2、喷射成型、喷射成型 v喷射成型机由二部分组成：连续纤维切断机构，配好的喷射成型机由二部分组成：连续纤维切断机构，配好的树脂胶液与短切纤维混匀装置和将短切纤维与胶液的混树脂胶液与短切纤维混匀装置和将短切纤维与胶液的混合体用高压气流喷射头。合体用高压气流喷射头。 v通常将混合均匀的纤维胶液直接喷射在模具上，达到一通常将混合均匀的纤维胶液

48、直接喷射在模具上，达到一定厚度后即可固化定形。为了使制品致密，有时在模具定厚度后即可固化定形。为了使制品致密，有时在模具上装有抽气装置，在喷射产品时形成负压。喷射成型的上装有抽气装置，在喷射产品时形成负压。喷射成型的关键是调好合适粘度的胶液，否则，不容易保证产品质关键是调好合适粘度的胶液，否则，不容易保证产品质量的均匀。量的均匀。 v特点：效率高、成本低的，有逐步取代传统的手糊工艺特点：效率高、成本低的，有逐步取代传统的手糊工艺的趋势。其产品的整体性强，没有搭接缝，且制品的几的趋势。其产品的整体性强，没有搭接缝，且制品的几何尺寸基本上没有受到限制，成型工艺不复杂，材料配何尺寸基本上没有受到限制，成型工艺不复杂，材料配方能保持一定的准确性。方能保持一定的准确性。 623 3、层合成型（层压成型）、层合成型（层压成型）v层合成型是将纤维单向排布成一定宽度的无纬纱，层合成型是将纤维单向排布成一定宽度的