第二章塑料制品的设计原则和方法1

1、第二章第二章 塑料制品的设计和成型塑料制品的设计和成型沈阳化工学院高分子材料教研室2.1 塑料制品的设计原则和方法塑料制品的设计原则和方法2.2 塑料制品的失效分析塑料制品的失效分析2.3 塑料的非力学性能塑料的非力学性能2.4 塑料的力学特性塑料的力学特性2.5 塑料结构件的刚性设计塑料结构件的刚性设计 本章主要内容本章主要内容 塑料制品设计首先要确定制品的功能和性能指标，再选择合适的材料，从而决定成型加工工艺。然后进行制品结构的设计和计算，绘制塑料制品生产图。完善的塑料制品设计还应包括制品的失效分析、成本核算和制品的功能和性能测试。 塑件设计总体原则塑件设计总体原则:满足使用要求和外观要求

2、针对不同物理性能扬长避短便于成型加工尽量简化模具结构 2.1.1 塑料制品的设计原则和方法v 首先确定制品的功能和性能指标。v 再选择合适的材料，进而决定成型的加工工艺。v 然后进行制品结构的设计和计算，绘制塑料制品 的生产图。v 完善设计，包括制品的失败分析、成本核算、制品的功能、性能测试。塑料制品设计的过程：塑料制品设计的过程：（1）拟定设计方案接受任务后，收集相关资料和技术数据。进行以下工作 第一步:科学地确定制品的功能和性能（结构、包装）。 第二步:选择合适的材料。保证功能性能，还要考虑可加工性和成本。 第三步:确定制品的加工方法。不同设备具有不用的加工精度，生产率、尺寸、外形。 第四

3、步：塑料件进行失败分析，时间、温度、环境（光、溶剂），进行失效预测 遵循多个方案分析比较，逐步优化设计方法。1、塑料制品设计的步骤（分三个阶段）、塑料制品设计的步骤（分三个阶段）（2）结构设计 基本上有功能结构、工艺结构和造型结构三方面。 功能结构确定使用功能实现的制品形状、尺寸和壁厚。塑料件结构设计要做静载荷下短时和长期的形变校核；要作动载荷下冲击、疲劳、滞后热和磨损等校核。 工艺结构设计是制品生产的前提，关系到质量、生产率和成本。其理论基础就是聚合物流变学。 造型设计主要是对塑料制品进行装饰和美化。 结构设计主要用工程制图来进行表达、描述，如各种草图、轴测图和三视图等等。现代的电子计算机绘

4、图和三维造型是设计工作的发展方向。（3）生产准备和定型 完成了塑料件的图纸设计后，还必须与工艺工程师和模具工程师合作，对制品进行计算机模拟和生产验证，并进行修改，直至定型。 注射模塑制品有各种CAE/CAD分析软件。对塑件进行二维或三维造型后，数值模拟注射工艺过程，可获知塑料充模流动、保压冷却、固化收缩和翘曲变形的分析结果。在此过程中，需对塑料件设计进行修正和优化。 保证塑料件在使用期限中的功能和性能，并做失效分析进行理论设计计算校核，以及实验测试。 在保证塑料件的功能和性能前提下选择材料，必须考虑加工的可行和材料成本低廉。 考虑聚合物的流变和固化过程、以及形态变化对塑料制品的影响。 大多数塑

5、料件是各种设备中的组成元件时，它的设计应统一在整机产品中。v另外，降低塑料件的成本，塑料制品的标准化系列化也是正趋于完善。2、 塑料制品的设计遵循的基本原理。塑料制品的设计遵循的基本原理。实例分析零件名称：灯罩设计要求： 生产批量：大批量 材 料：聚碳酸酯 未注公差取MT5级精度一、塑件的工艺性分析 1塑件的原材料分析，如下表： 塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯（PC），属于热塑性塑料。线型结构非结晶型材料，透明。小于130，耐寒性好，脆化温度为-100。有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等。透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸

6、水后会降解。力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差。熔融温度高（超过330才严重分解），但熔体粘度大；流动性差（溢边值为0. .06mm）；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中。结论1熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬火；2水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象；3易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2 。塑件

7、外形尺寸： 690-0.86 、 700-0.86 、 1270-1.28、 1290-1.28、1700-1.6 、 R50-0.24、 1370-1.2830-0.2、 80-0.28 1330-1.28内形尺寸：630+0.74、640+0.74、1140+1.14、1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、320+0.56、 300 +0.50、80+0.28、 1230+1.28、 1310+1.28、 1640+1.6孔尺寸：100+0.32 120+0.32、1370+1.281640+1.6 4.50+0.24 2.0+0.2、 50+0.24孔心距尺寸：340.2

8、8 960.50 1500.272塑件的尺寸精度分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：3塑件表面质量分析 该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。4塑件的结构工艺性分析（1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。（2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如12、4-10、 4-4.5、4-5它们均符合最小孔径要求。（3）在塑件内壁有4个高2.2、长11的内凸台，因此成型后塑件不易取出，需要考虑侧抽芯装置。结论：综上所述，该塑

9、件可采用注射成型加工。 1计算塑件的体积和重量 计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔数。（1）计算塑件的体积：V=200172.30mm3（过程略）（2）计算塑件的重量：根据有关手册查得=1.2Kgdm3 所以，塑件的重量为：W=V =200172.301.210-3 =240.20g 根据塑件形状及尺寸，采用一模一腔的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XSZY250。二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制 （3）塑件模塑成型工艺参数的确定 查附录H得出工艺参数如下表，试模时可根据实际情况作适当调整。聚碳酸聚碳酸脂脂预热和干燥预热和干燥温度

10、t/110120成型成型 时间时间注射时间注射时间20 90时间/h 8 12保压时间保压时间0 5料筒温度料筒温度t/t/后段后段210 240冷却时间冷却时间20 90中段中段230 280总周期总周期40 190前段前段240 285螺杆转速螺杆转速n/(rn/(rminmin-1-1) )28喷嘴温度喷嘴温度t/t/240 250后处理后处理方法方法红外线灯模具温度模具温度t/t/90 110温度温度t/t/鼓风烘箱100 110注射压力注射压力p/MPap/MPa80 130时间时间/h/h8 12（4）填写模塑成型工艺卡灯座模塑工艺卡如下表。1 1、设计准备、设计准备设计思想：设计

11、思想：“仿制仿制”、“改进改进”、“创新设计创新设计”调查研究：调查研究：摸清市场摸清市场同用途制品的类型、数量、销售情况、各类同用途制品的类型、数量、销售情况、各类制品所占分额制品所占分额清费者清费者使用要求、爱好与追求使用要求、爱好与追求收集制品相关资料收集制品相关资料照片、样品、实物、加工工艺技术、照片、样品、实物、加工工艺技术、制品说明书、材料厂产品目录制品说明书、材料厂产品目录，便于确定可行的方案。，便于确定可行的方案。设想方案：设想方案：设想设想简图，从基本结构、材质与加工、造型简图，从基本结构、材质与加工、造型与价格、生产与使用等出发，综合分析、评价。与价格、生产与使用等出发，综

12、合分析、评价。塑料制品的设计过程塑料制品的设计过程一、塑料制品的设计过程一、塑料制品的设计过程设计内容：设计内容：功能设计功能设计材料选择材料选择结构设计结构设计尺寸设计尺寸设计性能估算性能估算模型、制样及绘图模型、制样及绘图2 2、设计步骤、设计步骤设计方法：设计方法：顺序法设计或称顺序法设计或称“越墙法越墙法”（over the wallover the wall）平行式设计或称平行式设计或称“合作工程设计合作工程设计”顺序法设计一、塑料制品的设计过程一、塑料制品的设计过程2 2、设计步骤、设计步骤平行式设计一、塑料制品的设计过程一、塑料制品的设计过程设计步骤：设计步骤：确定产品的最终使用

13、要求；确定产品的最终使用要求；产生初步的设计草图；产生初步的设计草图；材料的初选；材料的初选；根据材料的性能设计制件；根据材料的性能设计制件；确定材料；确定材料；从加工角度改进设计；从加工角度改进设计；制样模；制样模；模具设计与加工；模具设计与加工；产品制造。产品制造。2 2、设计步骤、设计步骤Thank you !2.1.2 材料的选择材料的选择 材料的选择不仅要保证制品的功能和性能，还要考虑加工生产成本和供应。 从材料手册和材料制造商的说明书可以查到材料信息。材料性能一般包括四个方面： a.加工性能： 熔体流动速率、熔化温度、加工温度范围、注射模塑的压力、固液态的压缩比等 b.力学性能方面

14、：拉伸强度、断裂伸长率、拉伸屈服应力、拉伸模量、弯曲模量等等。 c.热性能方面：线膨胀系数、热变形温度等等。 d.物理性能方面：密度、吸水率、介电强度。 各种环境下塑料件的性能下降因素必须考虑，如塑料件在低温下受到冲击，比原材料的抗冲性能下降w，倘若受到化学试剂的侵蚀，性能又会下降x受紫外线辐射影响，又损失Y的性能；由于振动疲劳又会损失w的性能。因此塑料件在工作寿命期限内，有wxy%z%的总老化损失。此总损失在10之内被评估为优良的工作玮境。损失30%-40是差的不耐用塑件。老化总损失40是不允许的制品设计。 根据工艺安全系数和老化损失系数处理分析，可提出塑料件对原材料性能的数据表，然后对照选

15、用塑料材料品种乃至品级。 材料的选择大致有四个步骤：材料的选择大致有四个步骤：（1）提出塑料件所需性能项目 除了前述的加工性能、力学性能、热性能和物理性能外，还有实现各种功能的专项性能。如包装用制品，需提出透明性、抗化学腐蚀，对气体和液体的渗透性。食品包装还要有食用无害要求。室内的日用塑料件应有阻燃性能要求。而室外用品又必须有耐候性等各项抗老化性能。电工塑料件有各种绝缘性能要求。对注射模塑成型制品，应有熔体流动、固化收缩和脱模等有关性能要求。（2）提出对原材料性能项目的最低数值清单（3）初步选定一批候选材料（4）由专门的性能和材料成本最终选定材料保证塑料制品的功能的性能，考虑加工生产、成本、供

16、应。1、材料性能包括： 加工性能：加工温度，压力工艺参数，、Tm等有关 力学性能：拉伸强度、屈服强度、冲击强度、硬度、模量 热性能：热变形温度、热膨胀系数、热变率 物理性能：密度、吸水率、介电强度等v注意问题： 材料加工后，绝大多数塑料件的性能比原材料低，因此乘以安全系数 塑料制品使用期限内存在老化现象。总损失10%是优良的工件标准2.1. 2 材料的选择材料的选择表1.1-1 某注射件对原材料性能要求性能数据拉伸强度/MPa60弯曲模量/MPa1200热变形模量/90带缺口悬臂冲击强度/(kJ/m)100断裂伸长率/%5举例：P34塑件材质选择：塑件材质选择：根据塑件的最终使用要求根据塑件的

17、最终使用要求初选满足产品要求的材料（初选满足产品要求的材料（3 36 6种）；种）；不能由设计加以改善的性能不能由设计加以改善的性能应由材质提供，如热膨胀系数、透应由材质提供，如热膨胀系数、透明性、耐化学介质、软化性能和允许使用的范围明性、耐化学介质、软化性能和允许使用的范围；表面处理的限制表面处理的限制涂层、镀层、添加剂涂层、镀层、添加剂合理设计可提高的是机械性能，如设计金属替代品，首选高模量材合理设计可提高的是机械性能，如设计金属替代品，首选高模量材料，考虑到韧性，可选轻度增强的材料。料，考虑到韧性，可选轻度增强的材料。塑料材质选择及其影响因素塑料材质选择及其影响因素选材影响因素：选材影响

18、因素：拉伸试验的应力与应变曲线；从中可得屈服应力、极限强度、弹性拉伸试验的应力与应变曲线；从中可得屈服应力、极限强度、弹性模量、断裂伸长率等。模量、断裂伸长率等。长期持久性试验的蠕变曲线；长期持久性试验的蠕变曲线；无无定型聚合物的玻璃化温度，结晶型聚合物的熔化温度，以及材料定型聚合物的玻璃化温度，结晶型聚合物的熔化温度，以及材料的热变形温度和线膨胀系数。的热变形温度和线膨胀系数。在在室温下的冲击强度，以及更低温度（如室温下的冲击强度，以及更低温度（如0-400-40）的冲击强度。）的冲击强度。表面硬度值。表面硬度值。其它所需强度值，如弯曲、剪切强度与模量等。其它所需强度值，如弯曲、剪切强度与模

19、量等。一、 塑料材料v 塑料与金属、非金属材料相比，有许多固有的特性，具有广泛的应用。v 塑料的品种很多（常用的几十种），每个品种有许多牌号。v 塑料制品除聚合物组成多，还含有其他组分（如填料、颜料、稳定剂、增塑剂、加工助剂）v 塑料以使用特点分类还可分为通用型塑料（产量大、用途广、价廉，如PE、PP、PS、PVC、PF（酚醛）等，占80%）；v 工程塑料（具有优良力学性能的塑料，如ABS、POM、PC、PA等）；v 特种塑料（具有特殊性能的塑料，耐热性、绝缘性、耐腐蚀性等，如PTFE、PEI、等导电高分子）常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料 热塑性塑料：尼龙（热塑性塑料：尼龙（PA)P

20、A)常用塑料热塑性塑料：热塑性塑料：PPOPPO、尼龙（尼龙（PA)PA)常用塑料常用塑料常见的热塑性塑料：阻燃常见的热塑性塑料：阻燃ABSABS常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料常用塑料v 热塑性塑料是指可重复加热、软化、熔能（Tm）二次加工的塑料。v 热塑性塑料主要有那些？ 通用塑料：PE、PP、PS、PVC、PMMA等。 工程塑料：ABS、PA、 PC、 POM、 PBT等。(1) 热塑性塑料a.聚乙烯（PE）性能特点： 外观是不透明或半透明状，蜡质感强，优越的耐水性能、电绝缘性能（高频时），耐酸碱，无毒，冲击性能强度好。非常好的化学稳定性，常温下不溶解任何溶剂。缺

21、点： 对二氧化碳有机溶剂、香料可透过，包装袋不宜长时间存放食品。表面呈无极性，进行印刷粘接较困难，环境应力开裂。用途：LDPE：（柔软、耐寒、绝缘性）、应用瓶盖、玩具、管材、电器制品、农业用薄膜、挤出线缆。HDPE：较高力学强度、耐冲击性、适用餐具、厨房用具、水桶、汽车零部件、家用电器、齿轮、化装瓶、中空吹塑。LLDPE，UHMWPE（超高分子是PE）(1) 热塑性塑料(1) 热塑性塑料b.聚丙烯PPv性能特点：外观是乳白色，不透明或半透明状；外观与性能与PE极为相似。PP：Tg20脆化，v缺点：PP比PE密度小，高温下具有稳定的力学性能，流动性好，但低温下，冲击强度很低，耐老化性能差（氧化降

22、解）。低温脆性需复合共混改性改善。v用途：优异的耐热性：可用于高温下输送气体、液体的管材，其他与PE类似汽车保险杠。 c. PS聚苯乙烯v性能特点：无色透明，透光率仅次于PMMA，加工流动性好，热稳定性，尺寸性能好。v不足之处：材料脆，遇热强度差。HIPS 、ABS，着色性、耐水性好，电绝缘性优良，但不耐苯、汽油溶剂。HIPS具有较高的韧性和冲击强度，它的抗氧化化学阻抗差，不宜露天使用。v用途：日用品。玩具，冰箱，电视机。PS发泡制品（包装，隔热建筑等）(1) 热塑性塑料d. PVC.聚氯乙烯v性能：白色粉末，具有优越的性能（耐水，耐酸碱，无毒，阻燃，电绝缘性能），加入助剂，不同比例的增塑剂可

23、得到不同软硬的PVC制品。v不足之处：耐热温度低。80以上PVC变形软化；热稳定性差，成型温度范围小，腐蚀模具。v用途:软管，片， 人造革，薄膜，玩具，吸尘器，冰箱，洗衣机的零部件。硬管，硬板，管道，唱片，电线包装等。(1) 热塑性塑料d.PVC.聚氯乙烯v性能：白色粉末，具有优越的性能（耐水，耐酸碱，无毒，阻燃，电绝缘性能），加入助剂，不同比例的增塑剂可得到不同软硬的PVC制品。v不足之处：耐热温度低。80以上PVC变形软化；热稳定性差，成型温度范围小，腐蚀模具。v用途:软管，片， 人造革，薄膜，玩具，吸尘器，冰箱，洗衣机的零部件。硬管，硬板，管道，唱片，电线包装等。e 如PMMA 甲基丙烯

24、酸甲酯v 特点应用： 透明度高，有机玻璃，圆珠笔，打火机，仪表盘等。 (1) 热塑性塑料f ABS （苯乙烯-丁二烯-丙烯氰）v性能特点：重要的工程塑料，优越的冲击性能、流动性中等，易注射成型，成型收缩小，制品尺度稳定性好，品种牌号很多（各有差异）。v用途：广泛用于壳体，日用品，汽车零部件等。电镀制品gPA 尼龙v特点：多品种易结晶。坚韧耐磨，熔点高，具有自润滑性。v不足：高温下水解，严格限制水含量，含水影响尺寸v用途：齿轮 轴承，注射器等。(1) 热塑性塑料 (工程塑料)h. POM聚甲醛v优点：高结晶、优良性能、耐磨（仅次于尼龙）、耐水、尺寸稳定性好v不足之处：耐老化性差、易燃烧、释放甲醛

25、污染环境v应用：轴承、齿轮等i. PC聚碳酸酯v优点：无变形、透明性材料（仅次于PTFE）、冲击强度好、耐热耐寒v不足之处：粘度高、流动性差、所需模具问题高、成型脱模困难、较高的缺口敏感性v用途：奶瓶。齿轮、拖把、阀门、台灯座等j. PBT/PET聚对苯二甲酸丁（乙）二醇酯v优点：优异的透明性、耐湿性、熔点高v用途：食品用瓶、饮料、油的包装瓶、汽车、电器零件k. PPO聚苯醚、PEEK聚酯醚酮、聚氨酯PU、氟塑料等(1) 热塑性塑料 (工程塑料)热固性塑料是指受热后发生化学放映，固化，再受热不熔。a.酚醛树脂PFv优点：最早产量最高的、成本低、易模塑、有良好的刚性、低蠕变、耐酸、不耐碱v不足之

26、处：仅能着暗色、冲击强度差v用途：插座、插头等绝缘制品b.脲醛树脂UFv优点：无色、可得到颜色鲜艳的制品v不足之处：耐水性差、耐老化性差c.三聚氰胺甲醛树脂MFv优点：无色、耐水、耐热、耐磨性好、硬度大v不足之处：冲击强度低d.环氧树脂EPv优点：良好的力学、化学、电绝缘性。可与纤维复合。(2)热固性塑料一、热塑性塑料一、热塑性塑料( (一一) )聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)（HDPE:HDPE:高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、LDPELDPE：低密度聚乙烯）低密度聚乙烯）1 1基本特性：无毒，无味呈乳白色，密度为基本特性：无毒，无味呈乳白色，密度为0.910.910.96g/cm30.96g/c

27、m3 为结晶型塑料，使用温度为结晶型塑料，使用温度-70-701001002 2主要用途：电绝缘塑件、耐腐蚀管道、薄膜、医疗瓶子、垫圈主要用途：电绝缘塑件、耐腐蚀管道、薄膜、医疗瓶子、垫圈3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型收缩率大成型收缩率大 (2) (2)冷却速度慢冷却速度慢( (二二) )聚丙烯聚丙烯(PP)(PP)基本特性：无色，无味，无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明基本特性：无色，无味，无毒，外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更轻，密度更轻，密度0.900.900.91/g/cm30.91/g/cm3，使用温度使用温度-15-151001002 2主要用途：法兰、泵叶轮、机械零

28、件，耐酸碱容器，绝缘零件主要用途：法兰、泵叶轮、机械零件，耐酸碱容器，绝缘零件3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型收缩率大成型收缩率大 (2) (2)热容量大，冷却要求高，须充分冷却。热容量大，冷却要求高，须充分冷却。( (三三) )聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)(PVC)1 1基本特性：白色或浅黄色粉末，密度基本特性：白色或浅黄色粉末，密度1.4/g/cm31.4/g/cm3，使用温度，使用温度-15-1555552 2主要用途：防腐管道、线槽、插头、玩具、人造革主要用途：防腐管道、线槽、插头、玩具、人造革3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型温度下易分解放出氯化氢成型温度下易分解放出

29、氯化氢 (2)(2)应采用带预塑化装置的螺杆式注射机应采用带预塑化装置的螺杆式注射机 (3) (3)模具应有冷却装置模具应有冷却装置（HPVC:HPVC:硬聚氯乙烯、硬聚氯乙烯、SPVC:SPVC:软聚氯乙烯软聚氯乙烯( (四四) )聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)1 1基本特性：无色透明，无毒无味，密度基本特性：无色透明，无毒无味，密度1.054g/cm31.054g/cm3，使用温度使用温度70702 2主要用途：仪表外壳、灯罩、透明模型、绝缘材料、容器、玩具主要用途：仪表外壳、灯罩、透明模型、绝缘材料、容器、玩具3 3成型特点：成型特点：(1)(1)流动性好、成品率高流动性好、成品率高

30、(2)(2)热膨胀系数高热膨胀系数高 (3) (3)宜用高料温、高模温、低注射压力成型宜用高料温、高模温、低注射压力成型( (五五) )聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)(PC)1 1基本特性：本色微黄，透明，韧而刚，密度基本特性：本色微黄，透明，韧而刚，密度1.2g/cm31.2g/cm3， 使用温度使用温度1201202 2主要用途：各种机械零件、透镜主要用途：各种机械零件、透镜3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型前须干燥成型前须干燥 (2)(2)成型温度高，压力高成型温度高，压力高( (六六) )丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)(ABS)1 1基本特性：无毒

31、，无味，呈微黄色，密度基本特性：无毒，无味，呈微黄色，密度1.021.021.05g/cm31.05g/cm3，使，使 用温度用温度70702 2主要用途：广泛应用工业产品设计中主要用途：广泛应用工业产品设计中3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型压力较高，脱模斜度大成型压力较高，脱模斜度大 (2) (2)易吸水，成型前须干燥易吸水，成型前须干燥 (3) (3)成型模温成型模温50506060（七）苯乙烯丙烯睛共聚物（七）苯乙烯丙烯睛共聚物(AS)(AS)1 1基本特性：无毒，无味，呈透明而稍带黄色，基本特性：无毒，无味，呈透明而稍带黄色， 密度密度1.021.021.05g/cm31.0

32、5g/cm3，使用温度，使用温度70702 2主要用途：广泛应用于家电、照明器材、常与主要用途：广泛应用于家电、照明器材、常与ABSABS掺合使用。掺合使用。3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型压力较高，脱模斜度大成型压力较高，脱模斜度大 (2) (2)易吸水，成型前须干燥易吸水，成型前须干燥 (3) (3)成型模温成型模温50506060（八）聚丙醚（八）聚丙醚（PPO)PPO)1 1基本特性：无毒，耐污染，透明，呈琥珀色，密度基本特性：无毒，耐污染，透明，呈琥珀色，密度1.07g/cm31.07g/cm3，使使 用温度用温度170170121 121 2 2主要用途：广泛应用在较高温

33、度下工作的齿轮、轴承、泵也轮、食具。主要用途：广泛应用在较高温度下工作的齿轮、轴承、泵也轮、食具。3 3成型特点：成型特点：(1)(1)流动性差流动性差 (2)(2)易吸水，成型前须干燥易吸水，成型前须干燥 (3)(3)成型模温成型模温60607070( (九九) )聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)1 1基本特性：俗称有机玻璃，透明，抗冲击性好，密度基本特性：俗称有机玻璃，透明，抗冲击性好，密度1.18g/cm31.18g/cm32 2主要用途：飞机、汽车窗玻璃、灯罩主要用途：飞机、汽车窗玻璃、灯罩3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型前，原料要干燥成型前，原料要干

34、燥 (2)(2)低压注射低压注射( (十十) )聚砜聚砜(PSU)(PSU)1 1基本特性：琥珀色，透明，耐热，耐氧化性，使用温度基本特性：琥珀色，透明，耐热，耐氧化性，使用温度-100-1001501502 2主要用途：精密性，热稳性好的电视件主要用途：精密性，热稳性好的电视件3 3成型特点：成型特点：(1)(1)成型前应干燥成型前应干燥(2)(2)模具需加热模具需加热(3)(3)非结晶料，收缩小非结晶料，收缩小( (十一十一) )聚酰胺聚酰胺(PA)(PA)1 1基本特性：俗称尼龙，抗拉，抗压，抗冲击经济计划好，无毒，基本特性：俗称尼龙，抗拉，抗压，抗冲击经济计划好，无毒， 无味，使用温度

35、无味，使用温度80801001002 2主要用途：机械，电气零部件主要用途：机械，电气零部件3 3成型特点：成型特点：(1)(1)流动性好，易产生飞边流动性好，易产生飞边(2)(2)模具冷却应充分冷却模具冷却应充分冷却二、热固性塑料二、热固性塑料( (一一) )酚醛塑料酚醛塑料(PF)(PF)1 1基本特性：刚性好，变形小，耐热耐磨，使用温度基本特性：刚性好，变形小，耐热耐磨，使用温度200200，质脆，冲，质脆，冲击强度差击强度差2 2主要用途：各种板材主要用途：各种板材，齿轮等齿轮等3 3成型特点：适于压缩成型成型特点：适于压缩成型( (二二) )氨基塑料（氨基塑料（UFUF、MF)MF)

36、1 1基本特性：耐光，耐电弧，无毒，使用温度基本特性：耐光，耐电弧，无毒，使用温度-20-201001002 2主要用途：餐具，电器开关，灭弧罩主要用途：餐具，电器开关，灭弧罩3 3成型特点：成型特点：(1)(1)适于压缩成型，传递成型适于压缩成型，传递成型(2)(2)流动性好，硬化速度快流动性好，硬化速度快( (三三) )环氧树脂环氧树脂(EP)(EP)1 1基本特性：粘结能力强，基本特性：粘结能力强，“万能胶万能胶”的主要成分的主要成分2 2主要用途：电子元件封装主要用途：电子元件封装3 3成型特点：成型特点：(1)(1)流动性好，硬化速度快流动性好，硬化速度快(2)(2)脱模斜度大脱模斜

37、度大常用塑料v1、聚乙烯v聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成。二、塑料用聚合物简介 聚乙烯特点及分类特点: 聚乙烯具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐低温性能和良好的加工流动性能，聚乙烯及其制品生产发展非常迅速。分类：以前：按生产压力的高低压力的高低将聚乙烯分为高压、中压、低压聚乙烯，但由于利用低压法也可以生产与高压聚乙烯相类似的线性低密度聚乙烯。目前：按密度密度的不同来分类，即分为高密度、低密度、线性低密度和甚低密度聚乙烯等类别，类外还有超高分子质量聚乙烯。HDPE、LDPE和LLDPE分子结构示意图vHDPELDPELLDPE1) 低密度聚乙烯（LDPE） LDPE通常用高压法（147.1

38、7-196.2MPa， 即1500-2000kgf/cm2）生产，故又称为高压聚乙烯。由于用高压法生产的聚乙烯分子链中含有较多的短支链（每1000个碳原子中含有的支链数平均约为21个），所以结晶度较低（45%-65%），密度较低（0.910-0.925g/cm3）, 质轻，柔软，耐寒性，耐 冲 击 性 好 。 L D P E 广 泛 用 于 生 产 薄 膜 、 管材、电缆绝缘层和护套。 聚乙烯特点及分类2) 高密度聚乙烯（HDPE） HDPE主要采用低压法生产，故又称为低压聚乙烯。HDPE分子中支链少，结晶度高（ 8 5 % - 9 5 % ） 、 密 度 高 （ 0 . 9 4 1 -0.9

39、65g/cm3），具有较高使用温度，硬度、力学强度和耐化学药品性能。适宜用中空吹塑 、 注 塑 和 挤 出 法 制 备 各 种 制 品 。3）线型低密度聚乙烯（LLDPE）vLLDPE是较晚开发并蓬勃发展的一种新型聚乙烯，它是乙烯与乙烯与-烯烃烯烃的共聚物。v由于LLDPE是采用低压法低压法在具有配位结构的高活性催化剂作用下，使乙烯和-烯烃共聚而成的，合成方法与HDPE基本相同。因此，与HDPE一样，其分子结构呈现直链状。但因单体中加入-烯烃，致使分子结构链上存在许多短小而规整的支链，其支链数取决于共聚单体的物质的量（mol）, 一般分子链上每1000个碳原子有10-35个短支链。支链长度由-

40、烯烃的碳原子数来决定。LLDPE的分子链是具有短支链的结构，其分子结构规整性介于LDPE和HDPE之间，因此，密度和结晶度介于HDPE和LDPE之间。4）茂金属聚乙烯（mPE）v1976-1980年，有人发现茂金属类化合物Cp2Me2Cl2（Cp为茂基，Me代表Zr，Ti等），在过量甲基烷基铝（MAO）存在下，适宜做烯烃聚合的均相催化剂。它能使乙烯和-烯烃在茂金属催化剂单一活性中心上反应，从而使mPE相对分子质量分布和短支链长度分布较窄。mPE特性：vmPE有比平常的ZieglorNatta催化剂生产的PE高度的分子结构规整性，因而有更高的结晶度，强度高、韧性好、刚性好；vmPE比普通PE的透

41、明性好，结晶度高，透明性也好，而且树脂清洁度高；vmPE的分子量分布相当地窄，/MN为2，而一般的聚乙烯的/MN为35，甚至更高；vmPE的树脂嗅味比普通PE低，起始热封温度比普通PE低，而热封强度高，随mPE中辛烯1或乙烯1含量的提高，密度降低，当辛烯1含量在1020时，mPE密度在0.8650.915g/cm3；vmPE树脂的耐应力开裂性优，可超过1000h，常常用作其它聚烯烃的耐应力改性剂使用，例如：在高分子量高密度聚乙烯跑气管道中，常用mPE来提高HDPE的耐应力开裂性； vmPE中的长支链聚合物，熔体温度较好，加工性可以，但是短支链化的mPE由于熔体粘度大，而熔体强度低，因而吹膜比较

42、困难，容易发生膜泡破裂或产生鲨鱼皮纹，因而在吹膜mPE时，口模间隙应在1.52.8mm宽，比普通PE吹膜时稍宽，吹胀比应小一点，一般在1至5左右较佳。v虽然mPE同LLDPE一样，可以用提高剪切速率的方法来降低高度的熔体粘度，但是，过大的吹膜速度会引起熔体破裂，同样，过高的熔体温度也是不合宜的，mPE同LLDPE不同的是，mPE的熔体粘度同温度和剪切速率都很敏感，而LLDPE熔体粘度仅对剪切速率敏感，对温度的敏感性很小。vmPE加工时的熔体最大温度在210，使用加工LDPE或加工LLDPE的设备均能顺利地加工mPE。为了更好地加工mPE，可以在mPE中适当添加氟弹性体、油酸酰胺、滑石粉或硅藻土

43、等添加剂，添加量仅0.30.5，就可显著提高mPE的成型性。5）甚低密度聚乙烯（VLDPE）v采用崭新的低压聚合工艺。v由乙烯和极性单体，如乙酸乙烯酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯共聚合制成了一种新型的线型结构树脂-甚低密度聚乙烯（VLDPE）。v它的密度为0.89-0.90g/cm3低于普通PE密度的最低极限0.912g/cm3. v由于密度很低，具有其他类型的PE所不能比拟的不能比拟的柔软度，柔顺度、低结晶度柔软度，柔顺度、低结晶度，但仍具有高密度聚乙烯的力学及热学特性，且收缩率仅为LDPE的一半，透光性好，加工性好。6）超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）v超高相对分子质量聚乙烯是指相对分子质量

44、大于100万的高密度聚乙烯。其密度介于0.950-0.970g/m3之间。超高分子量聚乙烯具有的分子链长度是高密度聚乙烯的1020倍。v更长分子链（更高的分子量）赋予UHMWPE的主要优势在于韧性、耐磨性和抗应力开裂性。由于它是聚乙烯的一种，UHMWPE也具有润滑性、耐化学性和通用HDPE的优良电性能。v长分子链使材料在通用的模塑和挤塑设备上难于加工。加热到熔点以上，UHMW变成透明的，但不流动。超高分子量PE纤维v若在加工过程是以UHMWPE和油共混物为基础。形成的凝胶可以在普通塑料挤出机上挤塑加工成板材或长丝。从板材中分离出油使其成为多孔材料，适用于电解槽隔离板或过滤膜。从凝胶长丝中取向和

45、分离油可生产出拉伸特性优于钢的纤维。2 EVA等乙烯共聚类树脂vEVA树脂 为乙烯、乙酸乙烯酯的共聚物，其分子结构表示为：略v乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是最主要的乙烯共聚物之一。按共聚物中醋酸乙烯酯的含量来分，其主要品种可分为两大类，即产品中醋酸乙烯(VA)含量大约为540(质量分数)，称之为EVA；高于40的称之为醋酸乙烯-乙烯共聚物（VAE）。EVA树脂与聚乙烯性能比较vEVA树脂与聚乙烯相比，由于分子链上引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性、耐冲击性、填料相容性和热密封性，产品在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击强度、耐环境应力开裂性和良好的光学性能、耐低温及无

46、毒的特性。v一般说，EVA共聚物的物理、化学性能主要决定于分子链上VA的含量及产品的熔体流动速率（MFI）。(1)当VA含量增加时（MFI恒量），性能变化 增加 降低 韧性、耐冲击性、柔软性、密度、耐应力开裂性、光泽度、耐气候性、粘性、填料的容纳能力、热密封性、可焊性、辐射交联性、反复弯曲性 强度、硬度、融熔点、耐化学性、屈伸应力、热变形、隔音性能 2)MFI的大小对EVA树脂的机械性能、流变性以及耐应力开裂性之间的依存关系增加 降低不受影响熔体流动性 分子量、熔体粘度、韧性、抗拉强度、耐应力开裂性 屈伸应力、断裂伸长率、强度、硬度 2）E-VA-CO 树脂v为乙烯、乙酸乙烯、一氧化碳三元共聚

47、物，分子结构为：略；v与EVA相比，此种树脂分子结构单元中引入了酮羰基，使其极性提高，因而大大改善与聚氯乙烯的相容性。3) 乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)v乙烯-乙烯醇共聚树脂（EVOH）并非由这两种单体共聚制得，而是由EVA水解制的，其分子结构可以表示为：略。vEVOH不仅具有较好的力学性能、加工性能，而且氧气透过率低，对气体、香味、溶剂等有优异的阻隔性能。因此，将其作为复合包装薄膜和复合容器的中间阻隔层，应用效果良好。EVOH性能与应用vEVOH主要的性能，取决于共聚单体含量。当乙烯含量增加时，气体阻隔性能下降。在乙烯含量一定情况下，随着空气相对湿度增加，气体透过率增大。EVOH不仅能阻

48、隔氧气渗入，而且能阻隔空气包装中保护气体（CO2N2）渗出，因此有良好的保鲜保质效果。可以用复合工艺加工包装材 料 ， 例 如 B O P P / E V O H / C P E .3、 氯化聚乙烯v氯化聚乙烯（CPE）是由聚乙烯经氯气氯化制得的，由于氯化反应的不均匀性，在分子结构中含有乙烯、氯乙烯、1，2-二氯乙烯等链节，其含氯量通常为25%-45%。vCPE随含氯量及分子结构的不同。可以呈现从硬质到弹性体的不同特性。它具有优良的耐候性、耐寒性、耐燃性、耐冲击性、耐油性等。4 聚丙烯v聚丙烯（PP）是由丙烯在齐格勒-纳塔催化剂的作用下聚合而制成的。其制备方法有浆液聚合、液体聚合、气相本体聚合

49、和溶液聚合四种，但主要是浆液聚合。PP使用特点vPP属于线性的高结晶性聚合物，熔点为165。是最轻的聚合物，相对密度仅为0.89-0.91。v聚丙烯树脂的最大特点是耐老化性能比聚乙烯差，所以聚丙烯塑料通常添加抗氧剂和紫外光吸收剂。这主要是由于聚丙烯主链上有许多带甲基的叔碳原子，叔碳原子上的氢容易受氧攻击的结果。此外，PP的成型收缩率大，耐低温冲击性差，通常复合及共混改性的办法加以改善。 聚丙烯管材聚丙烯管材（ PPR ） 汽车内饰件，如仪表盘。汽车内饰件，如仪表盘。 用于食品包装，如酸乳容器。用于食品包装，如酸乳容器。 丙纶是低吸水性，高耐腐蚀性的纤维，可以用于服装和丙纶是低吸水性，高耐腐蚀性

50、的纤维，可以用于服装和家具，特别适合织造地毯。家具，特别适合织造地毯。 5 聚氯乙烯v聚氯乙烯（PVC）由氯乙烯聚合制得，其分子是可以表示为：。目前世界PVC产量仅次于聚乙烯，居塑料品种产量的第二位。PVC应用实例聚氯乙烯管材及管件聚氯乙烯管材及管件聚氯乙烯高发泡管材聚氯乙烯高发泡管材6 聚苯乙烯性 能v加工性能：加工性能：v最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工。以易成型加工。v机械性能：机械性能：PS的机械性能，随温度升高，刚性、弹性模的机械性能，随温度升高，刚性、弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。量

51、、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。 v光学性能光学性能v透明性好，透光率达透明性好，透光率达8892%，仅次于丙烯酸类聚合物，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为折射率为1.591.60。故可用作光学零件，但它受阳光。故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。作用后，易出现发黄和混浊。 热性能：热性能：v最高工作温度为最高工作温度为6080。PS的热变形温度的热变形温度为为7080，脆化温度为，脆化温度为-30，PS在高真空在高真空和和330380下剧烈降解。下剧烈降解。 v主要缺点是性脆和耐热性低。主要缺点是性脆和耐热性低。应用：应用： 电气器具电气器具, , 计算机的外壳

52、计算机的外壳 包装容器包装容器, , 包装用的泡沫塑料包装用的泡沫塑料 家庭用品家庭用品, , 透明的塑料水杯，儿童玩具等透明的塑料水杯，儿童玩具等应用实例聚苯乙烯产品聚苯乙烯产品高抗冲聚苯乙烯高抗冲聚苯乙烯7 ABS等苯乙烯共聚类树脂vABS树脂 为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，其分子结构可以表示为：vABS树脂采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，也可用机械混炼接枝法制造。v丙烯腈使聚合物耐油、耐热、耐化学腐蚀；丁二烯使聚合物具有卓越的柔性、韧性；苯乙烯赋予聚合物以良好的刚性和加工熔融流动性。ABS丁二烯丁二烯SBRNBRAS丙烯腈（A）耐热性耐热性耐油性耐油性强韧性强韧性耐油性耐油性强韧性强

53、韧性低温特性低温特性（B）苯乙烯苯乙烯（S）硬度硬度耐腐蚀性耐腐蚀性耐磨性耐磨性光泽、成型性光泽、成型性电绝缘性电绝缘性柔软性、强韧性柔软性、强韧性三种单体对三种单体对ABS树脂性能的贡献树脂性能的贡献AS树脂v丙烯腈与苯乙烯的共聚物，也可以写成SAN树脂，分子结构为：vAS树脂通常采用两种单体经本体法聚合制得。AS树脂无色透明，透光率与聚苯乙烯相当，但韧性、强度高于聚苯乙烯。聚对苯二酰对苯二胺聚对苯二酰对苯二胺 (Poly-p-phenylene Terephthalamide, Kevlar) 理化性质理化性质vKevlar属于溶致液晶聚合物，它不溶于任何溶剂，可耐500高温。具有高强度、

54、高模量、低相对密度等一系列优异性能。在280经100h 后，其强度保持率仍在85%以上；在320经100h后，尚能保持50左右。 v 用途：用途： Kevlar主要用于制造防热服、电缆、轮胎、军用头盔和防弹背心等。聚芳酯（PAR)v聚芳酯（PAR）的一种代表性品种为聚对苯二甲酸-二酚基丙烷酯，商品名为U-树脂，其分子结构可表示为：vU树脂为非晶性透明聚合物，其玻璃化温度Tg高达193，耐热性优良（高负荷下的热变形温度为175，冲击强度高，抗蠕变性、耐候性、紫外线阻隔性、尺寸稳定性均较佳，故作为一种耐热性热塑性工程树脂而引起人们重视和发展。然而，U树脂与许多非结晶聚合物相似，在耐化学药品性方面较

55、差，有必要通过共混方式进行改性。vU树脂共混改性体系基本分为相容与不相容两大类。相容性U树脂共混物主要有与PET、PBT、PC等化学结构相似的聚酯所形成的共混物；非相容性U树脂共混物则以与氟树脂、尼龙树脂的共混物体系为代表。 热塑性塑料与热固性塑料的加工方法区别很大，需熟知各种加工方法适用的塑料品种。加工方法的选择可以从以下几个方面考虑拟定： 形状简单或复杂、中空或实芯、盘或柱体， 尺寸大小、厚或薄； 材料：刚硬或柔软、发泡或实体、单一或多种组合； 尺寸精度：精密、一般、低的； 体积生产率高、中、低； 对模具和设备的要求。 确定加工方法还须考虑试制塑料制品的周期和费用。更重要的是市场需求所决定

56、的生产批量。在获得相当规模的批量定单后，才可投资昂贵的模具和高效的设备。2.1 3 加工方法选择加工方法选择2.1 3 加工方法选择加工方法选择1.热塑性塑料加工热塑性塑料加工挤塑：轮廓挤塑管、棒、型材等。精度较高、生产率高。线缆包覆挤塑：电线、电缆。吹膜挤塑：0.25mm以下薄膜，吹胀、牵引。共挤：复合板、复合薄膜。目前五种挤出物料的七层复合制品发记挤塑压延：连续的薄、宽幅的平片，可压印花。 热成型：精度低、生产率低、模具设备较简单。 注射模塑：精度高、较好的表面质量、生产率中等。 一般注射 结构发泡注射 共注射成型 多工位注射 气体辅助注射 中空吹塑：瓶、生产率较高。控制壁厚较困难 浇铸：

57、 静态浇铸（尼龙、PMMA） 搪塑（中空玩具） 滚塑（中空壳体）2.热固性塑料加工热固性塑料加工压缩、压注模塑层压成型：酚醛、环氧+纸纤、玻纤等 电工绝缘板等缠卷成型反应注射（RIM）聚氨酯。设备投资大、注射周期短、生产率高。v不同的成型方法会对制品设计施加一系列的限制。不同的成型方法会对制品设计施加一系列的限制。塑料加工分类：塑料加工分类：分为熔体成型和固相成型两大类分为熔体成型和固相成型两大类熔体成型：熔体成型：压缩模塑、传递模塑、注射成型、挤出成型、压缩模塑、传递模塑、注射成型、挤出成型、旋转成型、离心浇铸成型、粉末成型旋转成型、离心浇铸成型、粉末成型固相成型：固相成型：中空吹塑成型、热

58、成型、压延成型、片材辊轧、中空吹塑成型、热成型、压延成型、片材辊轧、冷拉和冲压成型冷拉和冲压成型1 1、注塑限制：注塑限制：因用模具成型，存在熔体流动、充填和脱模过因用模具成型，存在熔体流动、充填和脱模过程程模塑件的几何形状与结构必须与成型过程相适应。模塑件的几何形状与结构必须与成型过程相适应。避免侧孔侧凹、脱模斜度、分型线、浇口痕、制品公差、壁避免侧孔侧凹、脱模斜度、分型线、浇口痕、制品公差、壁厚、筋与凸台、圆弧与倒角、表面处理、孔与嵌件、螺厚、筋与凸台、圆弧与倒角、表面处理、孔与嵌件、螺纹纹2、挤出成型限制、挤出成型限制挤出：挤出：管、棒、板、片、线缆和异型材的连续成型，制品管、棒、板、片

59、、线缆和异型材的连续成型，制品截面一致，长度不断增加。截面一致，长度不断增加。挤塑限制：挤塑限制：截面形状：尽量简单、对称；截面形状：尽量简单、对称；壁厚：尽量均匀、尽量相等；壁厚：尽量均匀、尽量相等；筋与中空室：避免或减少内部筋和突起部，以避表面凹陷和筋与中空室：避免或减少内部筋和突起部，以避表面凹陷和弯曲，筋厚应比外壁减薄弯曲，筋厚应比外壁减薄20%20%以上；以上；拐角：避免尖角。拐角：避免尖角。3、吹塑成型限制、吹塑成型限制吹塑：吹塑：成型薄壁的中空制品。成型薄壁的中空制品。吹塑限制：吹塑限制：形状：最好是圆筒形或椭圆形，以达到壁厚均匀；形状：最好是圆筒形或椭圆形，以达到壁厚均匀；圆角

60、：采用较大圆角过渡有助于纠正因收缩引起的变形；圆角：采用较大圆角过渡有助于纠正因收缩引起的变形；制品尺寸：精度要求不高；制品尺寸：精度要求不高；螺纹：吹塑成型螺纹精度较低，要求高的螺纹应用注塑成型；螺纹：吹塑成型螺纹精度较低，要求高的螺纹应用注塑成型；嵌件：应用较少；嵌件：应用较少；增强措施：肩部、壁部的耐压能力，多用波纹、图案增强措施：肩部、壁部的耐压能力，多用波纹、图案表面装饰：浮雕、刻花、印刷、烫印、烫金等，起掩饰作用表面装饰：浮雕、刻花、印刷、烫印、烫金等，起掩饰作用 (1）挤塑 轮廓挤塑 形状：沿轴线连续而截面一定的管、套、棒、板和型材。也可作为半成品的生产，如挤出片或板，再经热成型