第7章7-1塑料概论

第七章

塑料模具设计基础

塑料成型工艺及模具设计少年辛苦终身事，莫向光阴惰寸功。——杜荀鹤问题：1.什么是塑料？塑料由哪几部份组成？2.什么是热塑性塑料？什么是热固性塑料？基本内容：1.掌握塑料的概念、分类、成份；2.理解热塑性、热固性塑料两个概念，二者的区别；3.了解塑料的特性及用途。1.重点：塑料的概念、成份、分类重点难点：2.难点：对概念的理解7-1塑料概述7-1塑料概述1．塑料的概念

——以树脂为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，加工过程中在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子聚合物(高分子有机材料)。塑料一、塑料和树脂——指受热时通常有熔融范围，受外力作用具有流动性，常温下呈固态或液态的高分子聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。2．树脂的概念树脂

3.高聚物的制备

把一些低分子化合物（基本结构单元）结合起来形成高分子化合物（高聚物）的化学反应过程叫做聚合反应。按照合成反应的机理分，高聚物的制备方法主要有两类：

聚合反应

缩聚反应(1)聚合反应

聚合反应为低分子化合物在反应过程中没有副产物产生，生成的高分子化合物具有与参加反应的低分子单元相同的成分。生成的高聚物主要有：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等。

(2)缩聚反应

由一种或多种单体相互反应，缩合而成的高聚物（高分子化合物）的大分子链，同时析出其它低分子物质的反应。生成的高聚物主要有：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂。——是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。——是指由低分子化合物经化学合成或者某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。天然树脂合成树脂4．树脂的分类塑料

——树脂＋添加剂1.树脂作用：塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能胶粘其它成分材料赋予塑料可塑性和流动性二、塑料的组成2.添加剂⑴填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分作用：减少树脂用量，降低塑料成本；例如：酚醛压缩粉若无填充剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；PE、PVC+CaCO3=廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料；玻璃纤维提高塑料的力学性能；石棉提高耐热性等。二、塑料的组成改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。⑴填充剂（填料）（20~40%）分类：按化学性能可分为有机填料无机填料按形状可分为：粉状：木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等纤维状：棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等层状（片状）：纸张、棉布、麻布、玻璃布等二、塑料的组成2.添加剂能够增加塑料的塑性、流动性、柔韧性，改善成型性能，降低刚性和脆性；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氧化石蜡等。二、塑料的组成2.添加剂⑵增塑剂作用：提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。例如：硝化纤维素若无增塑剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；硝酸纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。二、塑料的组成2.添加剂⑵增塑剂凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。可分为以下三种：它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。如PVC它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC延缓或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS热稳定剂：光稳定剂：抗氧化剂：二、塑料的组成2.添加剂⑶稳定剂（0.3~0.5%）为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。二、塑料的组成2.添加剂⑷润滑剂（<1%）如PE、PP、PVC、PS、ABS等均存在润滑剂。起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性。分类颜料染料有机颜料无机颜料二、塑料的组成2.添加剂⑸着色剂（0.01~0.02%）特点：无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光性、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。二、塑料的组成2.添加剂⑸着色剂（0.01~0.02%）有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等。并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂。在塑料工业中着色剂多采用颜料.二、塑料的组成2.添加剂⑸着色剂（0.01~0.02%）

——在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）1．按树脂的分子结构和热性能分：

——指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链线型结构。(变化过程可逆)热塑性塑料热固性塑料三、塑料的分类

表1-2热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别

成型前，塑料中树脂分子结构使制品固化定型的模具温度条件成型后，塑料中树脂分子结构成型过程中树脂所发生的变化制品的熔化，溶解性能塑料的使用性常采用的成型方法热塑性塑料线型或支链状线型聚合物分子冷却基本与成型前的相同物理变化（可能有少量分解或交链现象发生）可熔化可溶解反复多次使用（可回收废料）注射、挤出、吹塑等热固性塑料线型聚合物分子加热（提供交联反应温度转变为体型分子既有物理变化，又有化学变化。有低分子析出既不可熔化，也不可溶解一次性使用，因成型过程不可逆压缩或压注。有的品种可以采用注射——一般指具有特种功能（如耐热、自润滑、导电等）、应用于特殊要求的塑料。——一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。——一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。三、塑料的分类2．按塑料的用途分：特种塑料工程塑料通用塑料四、塑料的特性1.质量轻、比强度高、透气性能一般。5.优异的电绝缘性能。4.优良的化学稳定性能（耐酸、耐碱、耐腐蚀）3.热性能（热导率低，用于保温绝缘器皿）6.成型加工方便和着色性能好。2.机械性能较好，减摩、耐磨、减震、消音性能优良。

四、塑料的特性五、塑料的缺点及应用耐热性较差，一般塑料的工作温度仅100°C左右，否则会降解、老化。导热性较差，所以在要求导热性好的场合，不能用塑料件。吸湿性大，容易发生水解老化。

易老化，所以对于使用寿命较长的场合，一般还是用金属件。

这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是，随着新品种塑料的问世以及改性技术的发展，塑料的这些不足都将会得到改进。塑料的应用:(P168)

因此，塑料存在着一些缺点：如一般塑料的机械强度均不如金属。塑料成型时收缩率较高。塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属材料的大，塑料的使用温度范围远较其它材料的窄。塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生“蠕变”，塑料这种渐渐产生的塑件流动是不可塑的，导致塑件尺寸精度丧失。所以，在选择塑料时要注意扬长避短。思考题

1.塑料的定义？（答案）

2.塑料的主要成分是什么？（答案）

3.填充剂的作用有哪些？（答案）

4.增塑剂的作用是什么？（答案）

5.润滑剂的作用是什么？（答案）

6.试述稳定剂的作用与种类？（答案）

1、塑料是以合成高聚物为主要成分。它在一定的温度和压力下具有可塑性，能够流动变形，其被塑造成制品之后，在一定的使用环境条件之下，能保持形状、尺寸不变，并满足一定的使用性能要求。思考题

2、塑料的主要成分是合成树脂，一般它都加有其它添加剂，为多组成分组成。

3、填充剂起降低产品成本、改善塑料性能和增强的作用。

思考题

4、加入增塑剂能提高塑料的弹性、可塑性、流动性，改善其低温脆化的弱点，使塑料变得柔软和抗振。

5、润滑剂的作用是易于成型流动与脱模。思考题

6、稳定剂的作用：能抑制和防止塑料在加工成型或使用过程中，因受热、光、氧等作用而产生降解、氧化断链、交链等现象而致使塑料性能遭到破坏，使塑料的性能稳定。稳定剂的种类有：光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂等。思考题

表1—1高分子与低分子的区别

有显著区别方面低分子高分子一个分子所包含的原子个数几个~几百个几千个~到几百万个相对分子量几~几百几万~上千万分子长度

~微米