塑料材料及成型工艺性能培训课件

1.1塑料材料1.2塑料的流变性

1.3塑料成型工艺性能第1章塑料材料及成型工艺性能5/7/20231

1.1.1塑料的概念

塑料是以高分子聚合物为主要成分，加入一定量添加剂而组成的一种混合物。1.1塑料材料5/7/20232

填充剂：改善塑料性能（粉状、片状、纤维）。增塑剂：提高可塑性、流动性、柔韧性、降低脆性。稳定剂：热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。润滑剂：对塑料的表面起润滑作用，防止塑料在成型加工时黏模。着色剂：无机颜料、无机颜料、染料。其它：发泡剂、阻燃剂、固化剂、防静电剂、导电剂和导磁剂等。1.1塑料材料1.1.2塑料的填充剂5/7/20233

1.1塑料材料1.1.2塑料的填充剂添加剂、填充料及补强料常用村料对聚合物性质的影响强化纤维碳素、碳、矿物质纤维、玻璃、kevlar增加拉伸强度增加弯曲模数(flexuralmodulus)提高热变形温度提升抗收缩与抗翘曲能力导电性填充料铝粉、碳纤维、石墨提高电气性质提高热传导性耦合剂Silanes、titanates改善聚合物与纤维接口之键结力抗燃剂氯、溴、硫、金属盐降低燃烧发生率及扩散速度混合填充料碳酸钙、硅、粘土降低材料成本塑化剂单体液体、低分子量材料改善熔胶的流动性加强挠曲性着色剂（色料或染料）金属氧化物、铬酸盐、碳黑提供耐久的颜色防止热裂解或紫外线造成裂解发泡剂气体、氮复合物、联氨衍生物造成孔穴组织以降低材料密度5/7/20234

1.1.3塑料的分类1.按塑料中树脂分子结构和受热后呈现的基本行为分类：塑料非结晶型热塑性塑料结晶型热固性塑料1.1塑料材料5/7/20235

热塑性塑料与热固性塑料的结构与性质的对比1.1塑料材料受热行为图示5/7/20236

非结晶性热塑性塑料结晶性热塑性塑料常用的材料ABS、压克力（PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)聚缩醛树脂(POM)、尼龙(PA,)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、热塑性聚脂(PBT、PET)微观结构分子在液相和固相都呈现杂乱的配向性分子在液相呈现杂乱的配向性，在固相则形成紧密堆砌的晶体。受热反应具有软化温度范围，但没有明显的熔点具有明确的熔点性质透明抗化学性差成形时体积收缩率低通常强度不高一般具有高熔胶粘度热含量低半透明或不透明抗化学性佳成形时体积收缩率高强度高熔胶粘度低热含量高1.1塑料材料5/7/20237

2.按塑料的性能及用途分：

通用塑料：指产量大、用途广且价廉的塑料。

工程塑料：在工程技术中常作为结构材料来使用。特殊功能塑料：具有特殊性能的塑料（用于医药、光敏及液晶方面的氟塑料）。1.1塑料材料5/7/20238

五大泛用塑料及用途：低密度聚乙烯(LDPE)容器、塑料袋、胶膜、管子…等。高密度聚乙烯(HDPE)胶管、胶布、胶膜…等。聚苯乙烯(PS)外壳、玩具、壁砖…等。聚氯乙烯(PVC)瓶子、塑料管、薄膜、保鲜膜…等。聚丙烯(PP)汽车保险杆、仪表板、纤维…等。1.1塑料材料5/7/20239

工程塑料：起源：自1956年杜邦推出Derlin商名新塑料,宣称可取代金属,工程塑料之名由此开始。特性：机械强度高而且有适当平衡.耐热,耐久或具特殊机能.加工性良好，价格合理且工程性良好。1.1塑料材料5/7/202310

1.1.4塑料的性能密度小(重量轻，塑料比重0.9~2，铝2.7，铁7.8)。比强度(b/ρ)和比刚度(E/ρ)高。化学稳定性好。电气性能优良。减摩、耐磨和自润滑性好。成型和着色性能好。多种防护性能：除防腐外，塑料还具有防水、防潮、防透气、防振、防辐射等。耐热性差、受载荷易蠕变、老化现象。1.1塑料材料5/7/202311

1.1.5塑料的可加工性1.1.5.1热塑性塑料的温度力学状态及成型加工的关系Ⅰ—非结晶Ⅱ—结晶型

Tg-玻璃化温度Tm-结晶型熔点Tf-非晶型流动温度Td-分解温度

1.1塑料材料5/7/202312图1-3热固性塑料的状态与温度的关系

1.1.5.2热固性塑料的状态与温度的关系1.1塑料材料5/7/202313当温度和压力变更时，黏流态的塑料表观黏度会相应地发生变化，这称为塑料的流变性。1.2.1牛顿型流体流体在平直圆管内受切应力而发生的流动形式有层流和湍流两种。层流：被看着一层层彼此相邻且平行的薄层流体沿外力作用方向进行的相对滑移，而且各层之间无相互影响。湍流：流体各点的速度大小与方向都随时间而变化，且流体内相互干扰严重。1.2塑料的流变性5/7/202314D:管道直径；V:流体的平均速度；ρ:流体的密度；η:流体剪切粘度。Re<2100~4000时为层流，Re>4000时为湍流。塑料在成型加工过程中的流动基本上属于层流。

层流与湍流的区分以雷诺数（Re）为准，1.2塑料的流变性5/7/202315牛顿流动定律：在一定温度下，当剪切力τ作用于两个相距为dr的液体平行层面并以相对速度dv移动时，则剪切力τ与剪切速率dv/dr(也称速度梯度）之间呈下列直线关系：其中：η为牛顿黏度，单位:Pa·s(N·s/m2)。符合上式的流体都称为牛顿型流体。液体流动时不服从上式规律的均称为非牛顿体。1.2塑料的流变性5/7/202316非牛顿型流体原则上包括黏性流体、黏弹性流体及时间依赖性流体。可以将非牛顿型流体当作黏性流体看待，黏性流体又分为：宾哈流体膨胀性流体假塑性流体。

非牛顿流体“黏度”称为非牛顿黏度或称表观黏度（1-2）1.2塑料的流变性5/7/202317图1-4不同类型流体的流动曲线图1-5不同类型流体表观黏度与剪切速率的关系1.2塑料的流变性5/7/202318图1-6温度对表观黏度的影响1.2塑料的流变性5/7/202319

1.3.1流动性

定义：在成型过程中，塑料熔体在一定的温度与压力作用下充填型腔的能力。

实质：实质是由于分子间产生相互滑移，而熔体分子间的滑移又是通过分子链段运动来实现的,取决于分子组成、相对分子质量大小及其结构。

影响：塑料的流动性差时→缺料。熔体流动性太好→溢料。1.3塑料成型工艺性能5/7/202320热塑性塑酱料熔融指迈数(MI馋)单位:懒g/1石0mi孕n1—热电形偶2谎—料筒咐3—出菊料孔4—保温箩层5—兼加热棒稻6—柱塞7—重锤旬（加柱塞裂共重21夫60g）图1-属7熔劈燕融流动妖指数测呜定法热塑性京塑料的返流动性低的测量叶方法1扭：1.3题塑料成香型工艺性队能4/2虏8/2连023211.每转咬一周半径挣增大12血.5mm2.槽断靠面是半圆串形，直径遍为4.9系mm3.螺劣旋线槽钢总长为院192个5mm称。4.将塑尸料熔体一按定压力温曲度注射入虹螺旋形槽池中央，制锡成蚊香形满状的试品恋，测定其伞螺旋线的溜总长度。螺旋线流净动试验法络模具流道骡示意图热塑性渴塑料的仆流动性吹的测量疤方法2搞：1.3走塑料成惜型工艺性转能Visc妻osit齐y黏(滞宵)度4/2猛8/2乌02322热塑性俱塑料的维流动性仿分为三卡类：流动性好供的：PE、桐PP、弦PS、性醋酸纤宪维等；拉流动性中那等的：改性聚苯稿乙烯、A如BS、A犬S、有机俯玻璃、P日OM、氯光化聚醚等最；流动性差课的：PC、硬临聚氯乙烯嫩、聚苯醚戴、聚砜、描氟塑料。廉1.3巴塑料成染型工艺性庭能4/2榆8/2泉02323①称取7党.5g塑纱料粉，2姿0℃±5填℃温度下学并以50阻MPa的蒜压力下在彻内径为2膜8mm的跑模子内预洗压成圆锭狭。②模具温辣度150冒℃±5浇℃,并保聪温5mi陈n；③将圆灶锭放入绵拉西格叨模的加朽料室，豆并在2磨0s左谦右将压较模增至催30M腹Pa，长保压3周min侦；④长度即芒为其流动婚值。图1-果8扩拉西格句流动性归测定模热固性塑半料的流动干性的测量昨方法：1.3猾塑料成基型工艺性妖能4/28冲/202炕3241.3.处2收缩侍性造成成看型收缩嚷的原因睁：热胀冷顶缩因弹性椅回复造耽成的收火缩结晶收矮缩定向收中缩影响收缩皂率变化的穴因素：塑料品种塑件特征模具结构成型工艺市参数1.3炉塑折料成型笼工艺性原能4/2凭8/2痰023251）收缩白率计算S实=（a眯-b）拦/b乞S计=c-b泻/c（1-敞5）S实——实灾际收缩疯率（%察)；S计——计花算收缩哈率（%阴)；a——米塑件在仇成型温旁度时的姻单向尺对寸（m阵m)b——塑匀件在常温够下的单向挥尺寸（m戴m)c——返模具型权腔在常盗温下的锄单向尺刻寸（m罚m)1.3晋塑趟料成型惩工艺性赖能4/2称8/2原023261.3.赖3结坏晶性热塑性役塑料按敏其冷却路时是否搅出现结弱晶现象辅可将其削分为结逢晶型与隔非结晶走型（或酬称无定珍型）。结晶型塑砍料是不透阁明的或半妨透明的，依而非结晶阶型塑料是找透明的（稀少数例外瞧）。结晶度对区制品质量旅的影响：结晶度词大的塑待件密度何大，强奥度、硬蓄度高，肺刚度、核耐磨性宴好，耐涉化学性的和电性栽能好。结晶度乞小的塑鉴料，柔漫软性、备透明性横较好，晌伸长率吴和冲击倚韧度较执大。1.3咸塑孤料成型艳工艺性感能4/2饶8/2居02327宜阁采用中等冷棕却速度，即将模愧具温度控蜓制在Tg与Tvma金x之间。保证晶汁体生长良第好，结晶殃完整且生答产周期短猜。图1-9资结晶搞速度与温疏度的关系影响结晶改的因素：冷却速世度：1.3结塑登料成型发工艺性劲能4/28糊/202色3281.3牺.4司热敏性岛及吸湿阳性热敏性巾：塑料对木温度的馅敏感性驼，高温双下发生模变色、专分解的悲倾向性挥。热敏性难塑料：负硬聚氯认乙烯、锋聚偏氯掏乙烯、牺氯乙烯坏和醋酸喉乙烯共授聚物（倡EVA抬）、聚把甲醛、励聚三氟适氯乙烯爪等。吸湿性分：是指塑汽料对水赶分的亲毅疏程度皇。吸湿票性的大准小取决耍于聚合似物组成蠢及分子挣结构。例如：P旗A、PC丘、ABS弹、PS等患，在其分究子链中由祝于含有极蕉性基团，窜对水有吸休附能力，相故属于吸陆湿倾向大多的塑料1.3昼塑摇料成型虽工艺性乞能4/28诞/202航3291.3.扛5聚污合物降解诊与定向聚合物重降解：聚合物秧分子在饺受到热抖、应力原、微量撑水、酸敬、碱等瞒杂质以计及空气病中的氧些作用，锁导致聚厉合物链甜断裂、砖分子变醉小、相辨对分子长质量降扎低的现挣象称为恨聚合物晒降解（互也称裂康解）。聚合物降醉解的影响招：轻度降解乐会使聚合画物变色；汤进一步降穴解会使聚管合物分解粗出低分子世物质，使勉制品出现忧气泡和流伪纹弊病，贺削弱制品磁各项物理书、力学性绕能；严重捷的降解会死使聚合物毒焦化变黑洞并产生大兵量的分解头物质。1.3缩慧塑缎料成型粮工艺性铃能4/28俘/202足330聚合物麻定向：塑料在成决型加工过疼程中分子剂发生不同从程度的定呈向排列，缺即为定向浙（或称取畏向）。影响聚合物定好向的因素要：①随着模舱具温度、榴成型温度类及塑件型谢腔深度的圾增加，分乌子定向程笑度也随之混增加。②为了减萄少分子定舞向程度，民通常可将视浇口开设屠在型腔深籍度较大的误部位。③增加浇授口长度、掀充模压力花及充模时买间，分子啄