高分子材料及其加工工艺通用PPT课件

1、高分子材料及其加工工艺6.1 塑料在产品设计中的应用 以轿车为例以电子行业产品为例以生活家电为例从国防工业到民用工业、从尖端技术到一般工农业生产部门，都可见到塑料制造的零部件轿车车厢内部布置塑料的采用几乎达到饱和的程度，外部装置（如保险杠、散热器罩、车灯等）能用塑料的差不多都使用了在电视机、电冰箱、洗衣机、电风扇、空调、电熨斗、吸尘器等家用电器中，工程塑料也有较大比重电子行业许多产品壳体造型采用塑料也很多 其他当前工业中许多产品都大量采用塑料造型 返回目录6.2 塑料的基本特性1.塑料的组成1.合成树脂 2.填充剂 3. 增塑剂 4.润滑剂 5.着色剂 8.阻燃剂 7.稳定剂 6.固化剂 塑料

2、的组成 9.其他添加剂 改善塑料的性能用来提高树脂可塑性与柔软性 为防止粘模而添加，可使制品表面美观。使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品 阻燃剂的作用是遏止燃烧或造成自熄 合成树脂是现代塑料的基本原料防止塑料在光、热或其他条件下过早老化使设计中塑料制品具有美丽的色彩抗静电剂、发泡剂和稀释剂等6.2 塑料的基本特性2.塑料的分类3按树脂受热时的行为分 按塑料的使用范围分 热固性塑料 酚醛塑料“电木”，用做绝缘材料，日用品等 塑料的分类氨基塑料“电玉”，制造颜色鲜艳的产品 热塑性塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、 ABS、聚碳酸酯等 聚氯乙烯“氯纶”，台布，雨衣，人造革，板材等 酚醛

3、、脲醛、三聚氰胺、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料 通用塑料 指那些生产量大，货源广、价格低、适于大量应用的塑料 工程塑料 特种塑料 多在工程技术中作结构、外观材料的塑料 有某种特殊功能、适于某种特殊用途的塑料，如用于导电、压电、液晶、高分子分离膜等6.2 塑料的基本特性3.塑料的一般特性质轻，比强度高轻量化设计，可代替部分金属多数塑料有透明性，并具有光泽，能着鲜艳色彩优异的绝缘性耐磨、自润滑性能好耐化学药品腐蚀成型加工方便，能大批量生产优点：6.2 塑料的基本特性3.塑料的一般特性不耐高温，低温容易发脆易变型”老化“现象摩擦带电，易吸附尘埃缺点：6.3 塑料的工艺特性成型工艺： 注射成型、挤出

4、成型、吹塑、压制成型等加工工艺： 机械加工、热成型、连接、表面处理 6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺1.注射成型（优点：精度高：可得到尺寸精确、配合严密的工件效率高：水杯12秒，水桶20秒适应性强：可自动化材耗小，可着色缺点：模具价格高要求批量生产（5万件） 6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺1.注射成型（这种方法主要用来生产各种型号的管材、板材、棒材或线材，有时也可生产凹或V断面的长形材料。设备便宜、模具简单、效率高、成本低、适合于大批量长期生产。挤塑常用材料有：聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯等。为了增加强度或作为其它用途，也可将金属、木材加入其中一起使用。挤塑产品一般

5、有管材、门框、窗框、板材、栅栏等。 6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺2. 挤压成形3.压制成型工艺压制成形主要有模压法和层压法两种，热固性塑料主要采用压制法成形。该工艺主要采用密胺树脂、环氧树脂、苯酚树脂、尿素树脂等热固性塑料，用于加工电器开关、插座、餐具、厨具等结构简单的物品。 将原料放入模内 加热压制6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺层压塑料可做成板材或加工成管材或棒材。由于层压塑料具有强度高的优点，其用途较广。 Eero Aarnio设计的球椅 玻璃纤维户外椅SPA 浴缸3.压制成型工艺6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺该方法主要原料为：聚乙烯、聚丙

6、烯、聚碳酸酯、尼龙等。主要用来生产加工化学制品的包装容器，生活用塑料瓶，纯净水的桶等一些薄壁件。也可以加工成便携式工具箱、喷壶、农药罐、玩具等空心制品。 4.吹塑成型6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺利用水蒸气将预发泡的塑料颗粒，填入铝合金模具中加热而成形。该方法所用材料为聚苯乙烯发泡颗粒，其产品主要有热水器、电器产品的包装箱内的减震材料。用此方法可加工壁厚1.5-450mm，其发泡率可达70倍。 6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺5.发泡成型6.压延成型6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺薄膜板材片材人造革壁纸地板革7.滚塑成型6.3 塑料的工艺特性6.3.

7、1塑料的成型工艺成本低效率低大型容器汽车零部件玩具8.搪塑成型6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺中空软质塑料制品 9.铸塑成型这种加工方法与金属浇注成形方法相近。该方法主要用来生产形状简单的制品。流动性大且有收缩性的产品6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺 10.蘸涂成型6.3 塑料的工艺特性6.3.1塑料的成型工艺防护手套把手玩具柔性管 6.3 塑料的工艺特性6.3.2塑料的二次加工1.塑料机械加工传热差回弹大有方向性的塑料易开裂、分层 6.3 塑料的工艺特性6.3.2塑料的二次加工2.塑料连接塑料焊接塑料溶剂粘接塑料胶接3 塑料件表面装饰处理（1）着色处理法 这种方法

8、是在塑料原料中加色母，搅拌均匀并与原料同时熔化注出（或挤出）。这种着色方式具有方便且不褪色、不易老化的特点。如加入黑色色母着色，还可以防止静电。6.3 塑料的工艺特性6.3.2塑料的二次加工 （2）镀覆处理方法 6.3 塑料的工艺特性6.3.2塑料的二次加工3 塑料件表面装饰处理（3）其它装饰法 丝网印刷 将文字和图案设计好，在特制的丝网上腐蚀制版，把制好的丝版放在塑料件的适当位置，用刮板刮涂颜料印刷图案。如产品型号、装饰色带等均是此法印刷。 贴膜法 首先将图案和花纹印在塑料薄膜上，并将印好的薄膜紧贴在模具上，在注塑、挤塑或吹塑时，靠其熔融的原料的热量就将其薄膜熔合在产品上。如圆珠笔、婴儿浴盆

9、的花卉图案。 热烫印法 该方法是利用压力和热量将压膜上的粘接剂熔化，并将已镀在压膜上的金属膜转印到塑料件上，如电视机、计算机、CD机等电子类产品的金属标志，各种化妆品瓶盖上的金属色商标等也都用此工艺加工而成。 （1）PE塑料（聚乙烯塑料）6.4 常用的工程塑料材料6.4.1 通用塑料外观乳白色，有似蜡手感。无毒、无味、密度小，具有良好稳定性、耐寒性和绝缘性高密度聚乙烯硬质产品、型材、中空制品低密度聚乙烯薄膜和软纸包装（2）聚丙烯（PP）塑料无毒、无味、质轻、透明状、呈乳白色的塑料。是常用塑料中质量最轻的一种。强度、硬度、绝缘性，以及耐热性（可在100C-200C中使用）均为优异。/可制作齿轮、

10、管道、耐腐件、化工管道、电视机以及电扇等外壳。/因耐热，所以常用来制作水桶、口杯、热水瓶外壳、化学药品的容器以及饮料包装等。/薄膜具有较好的强度和透明度，所以，被大量地用作包装材料。但缺点是低温易脆、不耐磨、易老化。 热塑性塑料6.4 常用的工程塑料材料6.4.1 通用塑料（3）聚苯乙烯（PS）塑料该塑料透明度较高、有光泽，质轻易着色、耐腐蚀，主要用于制作日用器皿、餐具、包装容器、装饰材料、汽车灯罩、儿童餐具等。 欧姆龙血压计 Sony desktop 食品加工机 冰箱内胆及储物盒PS塑料制成的尾灯（奥迪TT）热塑性塑料（4）聚氯乙烯（PVC）塑料该材料具有优良的耐化学腐蚀和电绝缘性，但热稳定

11、性差（可在-15C-60C中使用）。因此，为了增强其稳定性，在加工成形时需加入适量的稳定剂。聚氯乙烯塑料一般可分为硬质和软质两种，这主要受增塑剂多少而定。由于硬质聚氯乙烯塑料的机械强度高，经久耐用，所以，多用来生产壳体、管材（各种水管）、板材，以及结构件和儿童玩具。而软质的聚氯乙烯塑料因质地柔软可用来生产人造革、壁纸、软管、电线套管、农用薄膜、工具包等。需要提醒的是，因该材料有毒，所以，不能用于食品包装。 热塑性塑料（5）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）塑料该塑料俗称有机玻璃，它具有良好的透光性，密度低，仅为无机玻璃的一半。由于它强度极高，拉伸强度和冲击强度比无机玻璃高7-18倍。所以，应用很广，

12、可以制作油杯、光学镜片、设备招牌、仪表部件，以及各种文具和生活用品。但耐热性不高，在140C开始软化。绝缘性不强，只能作为一般的电绝缘材料。除此之外，还有较脆、易开裂、硬度低等缺点，在选用时要特别注意。EBF头盔面板采用PMMA印花工艺的家用制氧机热塑性塑料(6)酚醛（PF）塑料该塑料俗称电木，它具有良好的绝缘性，耐热性，耐磨性，耐蚀性，耐毒菌以及尺寸稳定等优点。所以，常用来制作仪表壳体、电器绝缘板、绝缘齿轮、刹车片等。因其水润滑摩擦系数极小，所以，被用于水润滑轴承。但质较脆，加工性差，只能模压成形。热固性塑料 GRIA电源开关 BELKIN TuneStudio iPod调音器6.4 常用的

13、工程塑料材料6.4.2 工程塑料（1）ABS工程中采用最多的塑料材料, 具有强度高、硬度大、尺寸稳定、不易变形、表面光滑等优点，常用注塑或挤塑等方法来加工制作壳（箱）体类零件，如计算机壳体、电视机壳、键盘、手机壳、吸尘器及各种电动工具壳体等。交通工具的仪表盘、座椅的外壳等也采用ABS制作。 （2）聚酰胺（PA）塑料该塑料俗称“尼龙”，它具有自润滑性好，摩擦系数小，且耐磨、耐油、耐冷热、易成型、抗疲劳等优点，被广泛使用。常用来制作轴承、齿轮、滑轮以及高压耐油密封圈等。禧玛诺自行车变速器 热塑性塑料 （3）聚碳酸酯塑料（PC）该塑料主要特点是：抗蠕变、抗冲击性能显著、耐候性好，具有高透光和自熄性，

14、易加工成形。因此，常用来制作结构复杂、尺寸精确的零件，如各种电器、电视机面板、打印机、扫描仪、手机、照相机壳体和内芯，还可以制作飞机玻璃及防弹玻璃等。另外，当它制成薄膜时可用于包装或大棚；制成板材、管材及各种型材时，可用于建筑材料，这是一种适用范围较广的材料。热塑性塑料6.4 常用的工程塑料材料6.4.1 通用塑料 （4）PET塑料该材料强度高，抗拉性强，常用来制作磁带、胶片以及货物外包装材料。用PET材料制成的薄壳容器，如纯净水瓶等，不易破碎且透明，富有光泽，适合产品自身的特点。又因其透光性差，多用在食品、药品、饮料的包装中。PET与玻璃纤维结合可以生成增强塑料，其韧性和耐性尤为突出，且成形

15、和着色容易。因此，多用于体育、建筑、汽车零部件中。空瓶可作为益智玩具的儿童饮料 Kartell 椅子 伊莱克斯洗衣机热塑性塑料6.4 常用的工程塑料材料6.4.1 通用塑料（5）聚苯醚（PPO）塑料该塑料的力学性能常常优于其它塑料，其抗拉强度，抗蠕变和尺寸稳定性极好。同时，还具有良好的电性能和耐腐蚀性。在温度和频率变化极大时，其绝缘性能也基本不变。同时它还具有无毒，难燃，自熄等优点。但是，它的缺点是制品内应力大、易开裂、熔融粘度大、流动性差。所以，成型加工比一般塑料困难，需改性才能使用。该材料常用于制作办公设备外壳，汽车部件，电子部件等。 多功能商务终端 三星投影仪热塑性塑料（6）聚砜（PSF

16、）塑料该塑料称为“万能高效工程塑料”，因为，它能耐145C高温到-100C低温。具有高强度低蠕变，尺寸稳定，以及良好的电绝缘性和自熄性，其性能优于一般塑料。所以，常用在一些高温和低温区，如精密齿轮，凸轮，真空泵叶片，耐热或绝缘的仪表零件、汽车护板、计算机零件和电镀金属制成的集成电路和印刷电路板等。IBM 自助终端BOSCH割草机热塑性塑料（7）聚四氟乙烯（PEFE）塑料该塑料其结晶度高，摩擦系数小，化学稳定性极好，超过玻璃、陶瓷，甚至超过金、银等，俗称“塑料王”。其耐蚀性，耐冷热性也极强，放在酸液“王水”中都不能被腐蚀。另外，它还具有良好的自润滑性、电绝缘性。因此，常用于制作储酸罐、绝缘件、高

17、频电缆、管道等。如图 3.20、图3.21 所示 Mod Products宠物粪便铲 WULI微露风扇热塑性塑料(8)环氧（EP）塑料该塑料有固态和液态两种，以固态使用时力学性能良好，收缩性小，尺寸稳定，防水、防潮、防毒、耐热、耐寒，可在-80C-200C范围内长期使用。与增强材料如玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等结合后变成增强材料。质地非常轻（为钢的1/4，铝的1/2），但却十分坚硬。其成形方法有：手糊，模压，缠绕法。一般用来制作交通工具的车门与窗框、游艇壳体、仪表盘、医疗设备的外壳、吧椅等。生活中无法用注塑模具制造的大型件均是采用手糊成形方法解决的。可单件生产也可以小批量生产。因其模具可用木头

18、等材料拼接制成，所以，制作成本便宜。 整体模压成型的潘顿椅 摩托艇热固性塑料(9)聚氨酯（POR）塑料该材料俗称泡沫塑料，它分为硬和软两种。其共同特点是质轻、隔热、保温性能优良。它是一种加入发泡剂制成的，内部具有无数微小气孔的塑料。按内部气孔相连的情况分为闭孔和开孔两种。其中，闭孔形因气孔相互分离，所以，有漂浮性。而开孔形泡沫因孔相通，则无漂浮性。根据其机械性能又可以分为软质和硬质的泡沫塑料。软质的泡沫塑料可以制作拖鞋，气垫，沙发垫，人造革等。而硬质的则可以制作保温、隔热、防震等材料，如包装材料、建筑保温材料、墙体等。甚至可以制作汽车、火车、飞机等交通工具的内部组件，如头枕，遮阳板，座椅填充物

19、等。泡沫塑料的加工方法分冷加工（颗粒加混合剂）和热加工（颗粒加蒸汽）。冷加工主要用来加工包装保温材料（孔是闭合的），不均匀不要紧，不影响使用效果（电视机、显示器等包装箱内部的白色防震材料）。而热加工则是用发泡机来完成，如电热水器内胆与外壳之间的固定，既保证了内胆的牢固，也保证了周边的距离均匀。 李宁拖鞋 STOOLFA儿童沙发 内部填充发泡材料的座椅 阿里斯顿电热水器伊莱克斯冰箱（1）聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）6.4 常用的工程塑料材料6.4.3 泡沫塑料抗冲击，耐腐蚀（2）聚氨酯泡沫塑料（EPU） 6.4 常用的工程塑料材料6.4.3 泡沫塑料高度隔热和绝缘（3）聚乙烯泡沫塑料（EPE）（4

20、）聚丙烯泡沫塑料（EPP）6.4 常用的工程塑料材料6.4.3 泡沫塑料名 称（代号）主要性能特点 用途举例聚氯乙烯（PVC）硬质聚氯乙烯轻度较高，电绝缘性优良，对酸碱的抵抗强，化学稳定性好，可在-15-60C使用，良好哦啊的热成形性能，密度小。输油管、容器、离心泵、阀门管、用途很广软质聚氯乙烯强度不如硬质，但伸长率较大，有良好的电绝缘性，可在-15-60C使用电线电缆的绝缘包皮，农用薄膜，工业包装材料；但因有毒故不适用于食品包装泡沫聚氯乙烯质轻、隔热、隔音、防震。薄膜聚氯乙烯衬垫、包装材料聚乙烯（PE）低压聚乙烯质地坚硬，有良好的耐磨性、耐腐蚀性、和电绝缘性能，而耐热性差，在沸水中变软；高压

21、聚乙烯是聚乙烯中最轻的一种，其化学稳定性高，有良好的高频绝缘性、柔软性、耐冲击性和透明性；超高分子聚乙烯冲击强度高，耐疲劳、耐磨，需冷压浇铸成形低压聚乙烯用于制造塑料板、塑料绳、承受小载荷的齿轮、轴承等；高压聚乙烯最适宜吹塑成薄膜、软管、塑料瓶等，用于食品和药品包装；超高分子量聚乙烯用于制作耐磨传动件，还可以制作电线及电缆包皮等聚丙烯（PP）密度小、是常用塑料中最轻的一种，强度、硬度、刚性和耐热性均优于低压聚氯乙烯，可在100-120C使用；几乎不吸水，并有较好的化学稳定性，优良的高频绝缘性，且不受温度影响，但低温脆性大，不耐磨，易老化制作一般机械零件，如齿轮、管道、接头等耐蚀件；泵叶轮、化工

22、管道、容器，绝缘件；制作电视机、收音机、电扇壳体、电机罩等名 称（代号）主要性能特点 用途举例聚酰胺（通称尼龙PA）无味、无毒，有较高强度和良好的韧性；有一定耐热性，可在100C以下使用。优良的耐磨性和自润滑性，摩擦系数小，良好的消声性和耐油性，能耐水、油、一般溶剂；耐蚀较好；成形性好，但蠕变值较大，导热性较差（约为金属1/100），吸水性强，成形收缩率较大常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等，用于制造要求耐磨、耐蚀的某些承载的传动零件，如轴承、齿轮、滑轮、螺钉及一些小零件，还可制作高压耐油密封圈，喷涂在金属表面作为防腐涂层聚甲基丙烯酸甲酯（俗称有机玻璃PMMA）透光性好，可透

23、过99%以上太阳光；着色性好，有一定强度，耐紫外线及大气老化、耐蚀，优良的电绝缘性能，可在-60-100C使用，但质较脆，易溶于有机溶剂中，表面硬度不高，易擦伤制作航空仪器仪表、汽车和无线电工业中的透明件与装饰件，如飞机座窗、灯罩、电视、雷达屏幕，油标、油杯、设备标牌，仪表零件苯乙烯、丁二烯-丙烯腈共聚体（ABS）性能可通过改变三种单体的含量来调整，有高的冲击韧性和较高的强度，优良的耐油、耐水性和化学稳定性，好的电绝缘性和耐寒性，高的尺寸稳定性和一定的耐磨性；易于加工成形，但长期使用易起层制作电话机、扩音机、电视机、仪表的壳体、齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、仪表盘，轿车车身等名 称（代号）主

24、要性能特点 用途举例聚甲醛（POM）优良的综合力学性能，耐磨性好，吸水性小，尺寸稳定性高，着色性好，良好的减摩性和抗老化性，优良的电绝缘性和化学稳定性，可在-40-100C范围内长期使用；但加热易分解，成形收缩率大制作减摩、耐磨及传动件，如轴承、滚轮、齿轮、电器绝缘件、耐蚀件及化工容器等聚四氟乙烯（也成塑料王F-4）几乎能耐所有化学药品的腐蚀；良好的耐老化性及电绝缘性，不吸水，优异的耐高温性，在-195-200C范围内可长期使用；摩擦系数很小，有自润滑性；但其高温下不流动，不能热塑成形，智能用类似粉末冶金的冷压、烧结成形工艺。高温时会分解出对人体有害气体，价格较高制作耐蚀件、减摩耐磨件、密封件

25、、绝缘件，如高频电缆、电容线圈架以及化工用的反应器、管道等名 称（代号）主要性能特点 用途举例聚砜（PSF）双酚A型：优良的耐热、耐寒、耐候性，抗蠕变及尺寸稳定性，强度高，优良的电绝缘性，化学稳定性高；非双酚A型：耐热、耐寒、在-240-260C长期使用，硬度高、能自熄、耐老化、耐辐射，力学性能和电绝缘性能好，化学稳定性高，但耐低温性较差制作高强度件、耐热件、绝缘件、减摩耐磨件、传动件，如精密齿轮、凸轮、真空泵叶片、仪表壳体和罩；耐热或绝缘的仪表零件，汽车护板，仪表盘，计算机零件；电镀金属制成集成电路和印刷氯化聚醚（亦称聚氯醚）极高的耐化学腐蚀性，易于加工，可在120C下长期使用，良好的力学性

26、能和电绝缘性，吸水性很低，尺寸稳定性好，但耐低温性较差制作在腐蚀介质中的减摩、耐磨及传动件、精密机械零件，化工设备的衬昊和涂层聚碳酸酯（PC）透明度高，使用温度-100-130C，韧性好，耐冲击，硬度高，抗蠕变，耐热、耐寒、耐疲劳、吸水性好，电性能好；有应力开裂倾向飞机座窗罩，防护面盔，防弹玻璃，仪表零部件名称（代号）主要性能特点用途举例聚氨酯塑料（PUR）耐磨性优越，韧性好，承载能力高，低温时硬而不脆裂，耐氧、耐候、耐许多化学药品和油，抗辐射，易燃；软质泡沫塑料吸音和减震优良，吸水性大；硬质泡沫高低温隔热性能优良密封件；传动带；隔热、隔音及防震材料；齿轮；电气绝缘件；实心轮胎；电线电缆护套；

27、汽车零件酚醛树脂（俗称电木PE）高的强度，硬度及耐热性，工作温度一般在100C以上，在水润滑条件下具有极小的摩擦系数，优异的电绝缘性，耐蚀性好（除强碱外），耐毒菌，尺寸稳定性好，但质较脆，色泽深暗；加工性差，只能模压制作一般机械零件，水润滑轴承，电绝缘件，耐化学腐蚀的机构材料，如仪表壳体，电器绝缘板，绝缘齿轮，镇流罩，耐酸泵，刹车片等环氧塑料（EP）强度较高，韧性较好、电绝缘性优良、防水、防潮、防毒、耐热、耐寒，可在-80-200C下长期使用，化学稳定性好，固化成形后收缩率较小，对许多材料的粘结力较强，成形工艺简单、成本较低 塑料模具、精密量具、机械零件和电器结构零件；电气，电子元件及线圈的灌注、除敷和包封以及修复机件等有机硅塑料耐热性高，可在180-200C下长期使用，电绝缘性优良，高频绝缘性好，防潮性好，有一定的耐化学腐蚀性，耐辐射、耐火焰、耐臭氧，也耐低温，但价格较贵高频绝缘件、温热带地区电机、电气绝缘、电气、电子元件及线圈的灌注与固定，耐热件等聚对-羟基苯甲酸酯塑料是一种新型的耐热性热固性工程塑料，具有突出的耐热性，可在315C下长期使用，短期使用范围为371-427C，导热系数极高，比一般塑料高出3-5倍，很好的耐磨性和自润滑性，优良的电绝缘性、耐溶性和自熄性