塑料件模具设计 塑料的组成和工艺特性

1、本文由zhangchipapa贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第二章 塑料的组成和工艺特性 2.1 塑料的组成 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料。 塑料的组成: 合成树脂+各种添加剂。 1 合成树脂 合成树脂实质上是高分子物质，它是塑 料的基材，对塑料的物理、化学性能起 决定作用。合成树脂常呈液体状、粉状 或颗粒状。 2塑料添加剂 (1增塑剂 凡添加到聚合物中能使聚合物体系的塑性增加 的物质都可以称为增塑剂。 增塑剂的主要作用是为了改进树脂的柔顺性、 延伸性和可塑性等，以达到降低其熔融粘度 和熔融温度，改善其加工性能的目的。 2塑料

2、添加剂 (2填料 (填充剂 填料在充填过程中一般显示两种功能：首先增加容量，降低塑料 成本；其次是能够改善塑料性能，即用以塑料改性，提高塑料 的物理性能、加工性能和塑件的质量等。 例如，把木粉加入到酚醛树脂中，即能起到降低成本的作用，还 能改善韧性； 把玻璃纤维加入到塑料中，可以大幅度提高塑料的机械强度； 聚乙烯(PE、聚氯乙烯(PVC中加入钙质填料后，可得到物美价 廉的具有刚性和耐热性的钙塑料。此外，有的填料还可使塑料 具有树脂没有的性能，如导电性、导磁性、导热性等。 常用的填充剂有玻璃纤维、碳酸钙(CaCO3、滑石粉、木粉等。 2塑料添加剂 (3稳定剂 工业上为了提高树脂在热、光和霉菌等外

3、 界因素作用时的稳定性，常在树脂中加 入一些添加剂，这些阻碍塑料变质的物 质称为稳定剂。稳定剂的加入量很少， 一般仅为千分之几，但作用却很大。常 用的稳定剂有光稳定剂、热稳定剂等。 2塑料添加剂 (4润滑剂 为防止塑料在成型过程中发生粘模和减少塑料对 设备的磨擦，同时还能改善塑料的流动性以及 提高制品表面光泽度而加入的添加剂称为润滑 剂 2塑料添加剂 (5着色剂 着色剂是能使塑料制件具有各种颜色的物质，现代塑料 成型加工中，塑料着色已变得越来越重要，所有的塑 件中约有80是经过着色的。塑件的着色不仅能够使 塑件外观绚丽多彩、美艳夺目，提高塑件的商品价值， 还可根据不同的用途给塑件配以合适的颜色

4、，起到特 殊的作用。例如军用塑料制品的着色大多与自然界中 的颜色相近，以便于增加其隐蔽性，用起来方便又安 全。此外，着色剂还可改善塑件的性能，如可以提高 耐候性，力学强度、电性能及光学性能等。 2.2 塑料的分类 塑料工业发展很快，到目前为止，塑料的 品种已近300种，常用的有约30种。根据 塑 料的制造方法、成型工艺和用途等不 同可把塑料进行分类。 2.2 塑料的分类 (1 按制造方法分类: 聚合树脂和缩聚树脂 聚合反应是将许多低分子单体化合成 高分子聚合物的化学反应，在此反应过程中没 有低分子物质析出。 缩聚反应是将相同的或不同的低分子单 体化合高分子聚合物的化学反应，在此反应过 程中有低

5、分子物质析出。 2.2 塑料的分类 （2）按成型性能分类 塑料分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料的特点是受热后软化或熔融，冷却后固化， 热塑性塑料 再加热仍可软化。热塑性塑料的分子结构呈线型或支链型 结构。热塑性塑料主要由聚合树脂制成。热塑性塑料又可 分为无定形塑料和结晶形塑料。 热固性塑料在开始受热时可以软化或熔融，一旦固化 热固性塑料 成型就不会再软化。热固性塑料在加热开始时也具有线型 或支链型结构，但受热后逐渐结合成体型结构。热固性塑 料大多以缩聚树脂为主，加入各种添加剂制成的。 2.2 塑料的分类 3）按用途分类： 塑料可分为通用塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、聚氯乙烯等和工程

6、塑料(如聚碳酸 酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚苯醚等， 其中工程塑料又可分为通用工程塑料和特种 工程塑料。近年来，人们对用于特种环境塑 料的研究中，又出现了功能塑料，其中有医 用塑料、光敏塑料等。 2.3 塑料的性能和用途 （1）质量轻 密度0.832.2g/cm3 塑料密度小，对于减轻机械设备重量和节能具有重要的意义，尤 其是对车辆、船舶、飞机、宇宙航天器而言。 最轻的是 聚4-甲基-1-戊烯 代号 PMP 光学塑料之一 例如透镜、视镜；微波炉中的盘碟 最重的是 聚四氟乙烯 PTFE 电线电缆包层、密封圈、电饭锅的防粘层、贵重药 品 的包装等。 （2）优良的化学稳定性 塑料对酸、碱、盐等化学物

7、质均有耐腐蚀能力。如PTFE 被 称为“塑料王”，耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类。它的化学 稳定性超过了所有的已知材料。最常用的耐腐蚀材料为硬聚氯 乙烯. 2.3 塑料的性能和用途 （3）绝缘性能好 塑料对电、热、声都有良好的绝缘性能，被广泛地用来制 造电绝缘材料、绝热保温材料以及隔音隔热材料。 （4）比强度高（强度与密度之比） 塑料的绝对强度不如金属高，但塑料密度小，所以比强度、比 刚度相当高尤其是以各种高强度的纤维状、片状和粉末状 的金属或非金属为填料制成的增强塑料，其比强度和比刚度 比金属还高。 如玻璃纤维增强塑料（玻璃钢、鱼杆），其比强度超过金属； 碳纤维增强塑料（羽毛球拍杆），其绝对强

8、度接近于钢 2.3 塑料的性能 此外，聚丙烯的弹性、屈服强度、硬度及抗拉、 抗压强度等都高于聚乙烯。聚丙烯吸水率<0.02，几乎不 吸水，因此其高频绝缘性能好，绝缘性能不受湿度的影响。 此外，聚丙烯耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒 灭菌，熔点为164170，其最高使用温度可达150，最 低使用温度为-15，但当温度低于35时会脆裂。聚丙烯 在氧、热、光的作用下极易降解、老化，所以必须加入防老 化剂。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链，抗弯曲疲劳强度特别 高。聚丙烯成型加工时成型收缩率较大，易导致成型加工出 聚丙烯成型加工时成型收缩率较大， 聚丙烯成型加工时成型收缩率较大 来的制件出现变形

9、、缩孔等缺陷。 来的制件出现变形、缩孔等缺陷。 2.4 常用塑料简介 由于聚丙烯具有上述许多优良特性，因 此常用它来制作各种机械零件，如法兰、 接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件 等，也可用做水、蒸汽、各种酸碱等的 输送管道，盖和箱壳及各种绝缘零件， 此外还可用于医药工业中(注射器等。 2.4 常用塑料简介 (3聚氯乙烯(PVC 聚氯乙烯是世界上产量仅次于聚乙烯而占第二位的塑料。 聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末，由于其分子结构中含有 氯原子，因此聚氯乙烯通常不易燃烧，离火即灭，火焰呈黄 色， 常用的聚氯乙烯有硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯之分。 硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑剂，有较好的抗拉、抗弯

10、、 抗压和抗冲击性能，可单独用做结构材料。 软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，它的柔软性、断裂伸长率、 耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉强度降低。 PVC的化学稳定性比较高，电器绝缘性能优良。在成型加工 在成型加工 时聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢， 时聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢，所以必须加 入稳定剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。 入稳定剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。 2.4 常用塑料简介 聚氯乙烯因其化学稳定性高，可用于防 腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风 机等；聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工 业上制作各种贮槽的衬里、建筑物的瓦 楞板、门窗结构、墙壁装饰物等。由于 电气

11、绝缘性能优良而在电气、电子工业 中用于制造插座，插头、开关、电缆。 在日常生活中，聚氯乙烯用于制造凉鞋、 雨衣、玩具、人造革等。 2.4 常用塑料简介 (4聚苯乙烯(PS 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和 聚乙烯的第三大塑料品种。 聚苯乙烯是一种无定形高聚物，它无色，无味、 透明，密度为105 gcm3，容易染色和加工， 尺寸稳定，电绝缘性和热绝 缘性较好。聚苯乙 烯的透明性也好，但若长时间存放或受到光照 易出现混浊和发黄的现象。此外，聚苯乙烯还 有优良的电性能(尤其是高频绝缘性能和一定 的化学稳定性。但耐热性低，热变形温度一般 在7098，只能在较低的温度下使用。 2.4 常用塑料简介 成型加工中

12、，聚苯乙烯的流动性好， 成型加工中，聚苯乙烯的流动性好，易成型且成品率 浇注系统很适宜采用点浇口形式。 高，浇注系统很适宜采用点浇口形式。由于热膨胀系 数高，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系 数相差太大而导致开裂，适用于壁厚均匀的塑件， 由于聚苯乙烯的刚性大、透明度好、电性能优良，而 且成本低、易成型，近几十年来，发展了改性聚苯乙 烯和以苯乙烯为基体的共聚物，使它的用途更加广泛。 聚苯乙烯在工业上可制作仪表外壳、灯罩、化学仪器 零件、透明模型等；在电气方面用做良好的绝缘材料、 接线盒、电池盒等电器零件；在日用品方面广泛用于 包装材料、各种容器、玩具、一次性快餐盒 一次性快餐盒等 一次性

13、快餐盒 2.4 常用塑料简介 (5丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而 成的聚合物，丙烯腈使ABS有良好的耐化 学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧， 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 因此ABS具有良好的综合力学性能。 2.4 常用塑料简介 ABS外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明 但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味， 易燃烧、无自熄性，密度为10812g cm3。 ABS具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不 迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、 耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气 性能。 ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于

14、成型加 工，且易着色。 2.4 常用塑料简介 ABS具有良好的成型性和综合力学性能，因此 用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、 蓄电池槽、冷藏库，冰箱衬里、管道、电机外 壳，仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。 ABS在汽车工业上的用途也日趋增加，用ABS ABS ABS 可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、 加热器等，还有的用ABS夹层板制作小轿车车 身等。此外，ABS还可用来制作水表壳、纺织 器材、家用电器外壳、文教体育用品、玩具、 电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷 雾器及家具等。 2.4 常用塑料简介 (6聚酰胺(PA 聚酰胺通称尼龙，它在世界上 的消费量居工程塑料之首位

15、。耐磨性最好 尼龙的命名由二元胺与二元酸中的碳原子数来 决定，如己二胺和癸二酸反应所得的缩 聚物称 尼龙610，并规定前一个数指二元胺中的碳原 子数，后一个数为二元酸中的碳原子数；若由 氨基酸的自聚制取，则由氨基酸中的碳原子数 来定，如己内酸胺中有6个碳原子，故自聚物 称尼龙6或聚己内酰胺。常见的尼龙品种有尼 龙l 010、尼龙610、尼龙66、尼龙6、尼龙9、 尼龙11等。 2.4 常用塑料简介 尼龙有优良的力学性能，其抗冲击强度比一般塑料有显著 提高，其中尼龙6尤为突出尼龙本身无毒、无味、不霉烂， 其吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化、尼 龙具有良好的消音效果和自润滑性能，耐化学

16、性能良好， 对酸、碱、盐性能稳定，耐溶剂性能和耐油性也好。 成型加工时，尼龙具有较低的熔融粘度和良好的流动性， 生产的制件容易产生飞边. 因其吸水性强，成型加工前必须 进行干燥处理。熔融状态的尼龙热稳定性较差，因此在高 温料筒内停留时间不宜过长： 由于尼龙有较好的力学性能，被广泛地使用在工业上制作 各种机械、化学和电气零件，如轴承、齿轮、滚子、辊轴、 滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、垫片、 阀座、输油管、储油容器、绳索、传动带、电池箱、电器 线圈骨架等。 2.4 常用塑料简介 (7聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯是聚丙烯 酸酯类塑料中最重要的一类，俗称有机玻璃。透光性最

17、好， 有机玻璃。 有机玻璃 透光性最好， 号称透光之冠。 号称透光之冠。 它是一种无定形聚合物，故成型收缩率不大，仅为08。 它的密度为119122gcm3，具有很高的透明性，透 1 19 1 22g cm3 光率为9092，有较强的耐化学腐蚀性，力学性能中 等，电性能和耐候性能优良，聚甲基丙烯酸甲酯可用来制 造具有一定透明度的防震、防爆和观察等方面的零件，如 油杯、光学镜片、车灯灯罩、油标及各种仪器零件，透明 模型、透明管道、汽车和飞机的窗玻璃、飞机罩盖，也可 用做广告牌、绝缘材料等。 2.4 常用塑料简介 (8聚碳酸酯(PC 聚碳酸酯是一种性能优良的 热塑性工程塑料，无色透明的塑件，密度为

18、 1.2gcm3。 它具有良好的韧性和刚性，抗冲击性极好；成 型收缩率一般为0508，因此成型零 件可达到很好的尺寸精度，并在很宽的温度变 化范围内保持其尺寸的稳定性；具有良好的抗 蠕变、耐磨，耐热、耐寒性和良好的耐气候性， 2.4 常用塑料简介 在加工成型时，聚碳酸酯吸水率小，但当温度达到一 定高度时，它对水分比较敏感，因此加工前物料必须 经干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象； 聚碳酸酯熔融温度高，熔融粘度大， 流动性差，所以 可用提高温度的办法来增加融熔塑料的流动性。 聚碳酸酯是一种性能优良的工程塑料，用途也很广泛， 在机械上主要用做各种节流阀、润滑油输油管、芯轴、 轴承、齿轮、

19、蜗轮、蜗杆、齿条、凸轮、滑轮、泵叶 轮、铰链、螺母、垫圈、容器、冷冻(冷却装置零件、 灯罩及各种外壳和盖板等，在电器方面用做电机零件、 电话交换器零件、信号用继电器、风扇部件、拨号盘， 仪表壳、接线板等，还可制作照明灯、高温透镜、视 孔镜、防护玻璃等光学零件。 2.4 常用塑料简介 (9聚甲醛(POM 聚甲醛是继尼龙之后发展起 来的一种性能优良的热塑性工程塑料。其性能 不亚于尼龙，而价格却比尼龙低廉。塑料中弹 塑料中弹 性最好，弹性元件 性最好， 聚甲醛特别适合于做轴承、凸轮、滚轮、辊子、 齿轮等耐磨、传动零件，还可用于制造汽车仪 表板、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、 化工容器、泵叶轮、鼓

20、风机叶片、配盘、线圈 座、各种输油管、蛆料弹簧等。 2.4 常用塑料简介 (11聚四氟乙烯（PTFE 聚四氟乙烯是氟塑料(主要包括 聚三氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯等中最重要的一 种，俗称塑料王 塑料王。 塑料王 聚四氟乙烯树脂为白色粉末，平均密度为2.2gcm3。 聚四氟乙烯具有卓越的性能，它的化学稳定性是其他任何 塑料无法比拟的，强酸、强碱及各种氧化剂甚至沸腾的 “王水”和原子工业中用的强腐蚀剂五氟化铀等腐蚀性很 强的介质对它都不起作用，其化学稳定性超过金、铂、玻 璃、陶瓷及特种钢等， 聚四氟乙烯具有良好的电气绝缘性，且不受环境湿度、温 度和电频率的影响。 聚四氟乙烯的缺点是容易热膨胀

21、，不耐磨，机械强度差， 刚性不足且成型困难。制件一般是先将粉料冷压成坯件， 然后再烧结成型。 2.4 常用塑料简介 聚四氟乙烯在防腐化工机械上用于制造管子、 阀门、泵、涂层衬里等；在电绝缘方面广泛应 用在要求有良好高频性能并能高度耐热、耐寒、 耐腐蚀的场合，如喷气式飞机、雷达等上面的 某些零件；也可用于制造自润滑减摩轴承、活 塞环等零件。由于它具有不粘性，在塑料加工 及食品工业中被广泛地用于脱模剂。在医学上 还可用它制作代用血管、人工心肺装置等。 2.4 常用塑料简介 232 热固性塑料 (1酚醛树脂(PF 酚醛树脂是最早工业化的塑料产品， 它属于热固性塑料，在我国热固性塑料中占第一位。 酚醛

22、树脂本身很脆，呈琥珀玻璃态，必须加入各种纤 维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛 塑料。与一般热塑性塑料相比，酚醛 塑料具有刚性好， 变形小，耐热、耐磨等性能，能在150200温度范 围内长期使用；具有良好的电绝缘性能，在水润滑条 件下有极低的摩擦系数。 但它的冲击强度较差，质地较脆。酚醛塑料具有良好 的成型性能，常用于压缩成型。模具的温度对其流动 性有较大影响，硬化时放出大量热量，厚壁大型塑件 内部温度易过高，发生硬化不匀及过热现象。 2.4 常用塑料简介 酚醛层压塑料根据所用填料不同，有纸质、布质、木 质、石棉和玻璃布等各种层压塑料，可用来制成各种 型材和板材。布质及玻璃布酚醛层压塑料具有优良的 力学性能、耐油性能和一定的介电性能，用于制造轴 瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及电工结构材料和电气 绝缘材