高聚物注射理论与设备 第一章 绪论

高聚物注射理论与设备〔硕士研究生非学位课程〕参考书目第一章绪论注射成型:注射兼模塑的成型方法，又称注塑成型。注射成型最高境界:多、快、好、省生产制品。注射成型过程:以高速高压将塑料熔体注入已闭合的模具型腔内，经冷却定型，得到与模腔一致的塑料制件。

注射成型特点：能一次成型出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。生产率高及易于实现自动化。加工量：每年注塑成型的高聚物制品到达500万吨以上，已成为注塑成型制品的生产大国。产量产值：2005年塑料注塑成型机的产量约7～8万台，销售额约120～150亿元人民币。水平：我国塑料注塑成型机的产量有所突破，而质量却没有根本的突破。当遇到成型质量和精度要求高的塑料制品时，国内生产的注塑成型机就难以胜任，使得塑料制品生产厂商只好采用进口机型。◆注塑成型机的组成与功能◆注塑机的工作过程◆注塑周期与工作循环§2注塑机及工作过程简介HopperScrew(Ram)BarrelHydraulicUnitToolInjectionMoldingMachine§2注塑机及工作过程简介InjectionMoldingMachine§2注塑机及工作过程简介注射成型过程往复螺杆式注射机的注射成型过程(A)合模§2注塑机及工作过程简介注射成型过程(B)注射和保压§2注塑机及工作过程简介注射成型过程(C)预塑化和制件冷却§2注塑机及工作过程简介注射成型过程(D)开模和顶出制品12345§2注塑机及工作过程简介HopperBarrelScrewMoldScrewisapplyingaspecifiedpressuretothepolymermeltinordertopackmoreplasticintothecavity.Alsocalled“compensationstage〞.InjectionMoldingProcessFillingMoldcloses,screwrapidlymovesforward,frozenpolymerskinformsatmoldwallsPackingTime(Holding)Cavityfilled,packingbegins,coolingoccurringCoolingPackingcomplete,gatefreezesoff,coolingcontinuesScrewmovesbackandbeginsplasticatingresinfornextshotMoldOpenCoolingcompletes,moldopensInjectionMoldingProcess注射成型周期合模注射座前移注射、保压制品冷却开模顶出制品注射座后移塑化、螺杆后退

注射成型工作循环周期示意图

§2注塑机及工作过程简介§2注塑机及工作过程简介Cooling

TimeMoldOpenTimeFillTimeHoldTimeInjectionMoldingCycleCycleTime:FillTime:HoldTime:CoolingTime:MoldOpenTime:22Sec.19102InjectionMoldingCycle§2注塑机及工作过程简介§3注塑用物料◆高分子材料

◆材料的相互关系

◆高分子材料的分类◆高分子材料的特点◆高分子材料的制造◆高分子材料的成型加工◆影响高分子材料性能的主要因素高分子材料材料分为金属材料、非金属材料和高分子材料三大类。无论那一种材料都包含四个要素：材料的制备〔加工〕材料的性能材料的结构材料的使用性能§3注塑用物料材料的相互关系材料的性能是新材料创造、开展和生产中人们最关心的问题材料的结构与成分决定它的性质和使用性能材料的结构与成分受材料的合成和加工所制约材料必须是最经济、符合社会标准和可持续开展的§3注塑用物料高分子材料的分类合成材料缩聚物加聚物逐步加成物热固性塑料热塑性塑料热塑性热塑性热固性热固性聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚甲醛氟塑料聚甲基丙烯酸甲酯聚偏二氯乙烯环氧树脂聚氨酯聚氨酯氯化聚醚§3注塑用物料高分子材料的分类改性天然材料热固性塑料热塑性塑料硝酸纤维素醋酸纤维素纤维素酯类酪蛋白塑料§3注塑用物料热固性塑料与热塑性塑料差异项目热塑性塑料热固性塑料加工特性重复加工性溶剂中情况化学结构受热软化、熔融、塑制成一定形状、冷却定型可反复多次加工可溶线性分子未成型前受热软化，可塑制成型，在热等条件下，一次成型不能反复加工不溶由线性变为体型分子§3注塑用物料通用塑料与工程塑料分类品种通用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和树脂工程塑料聚酰胺、聚酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、氟塑料、聚醚醚酮、ABS§3注塑用物料热塑性弹性体热塑性弹性体：分子结构中一局部或全部由具有橡胶弹性的链段所组成，大分子链之间存在化学或物理交联而成的网状结构，起补强作用，常温下显示橡胶的弹性。而高温下，受到热的作用，这种网状结构消失，呈现塑性，可按热塑性塑料的成型方法塑化成型，冷却后，这种网状结构又复原。由于其具有塑料和橡胶的加工性和使用性。主要品种：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯〔SBS〕热塑性聚氨酯，聚烯烃共混物等。§3注塑用物料添加剂添加剂是为了改善高分子材料的加工性能和制品的使用性能而使用的辅助材料。添加剂划分为工艺性添加剂和功能性添加剂。§3注塑用物料高分子材料的特点质轻拉伸强度和模量较低传热系数小电气绝缘性能优良成型加工优良减震、消音性能优良某些材料具有优良的减磨、耐磨和自润滑性能耐腐蚀性能优良透光性能优良着色性能优良可赋予各种特殊性能如透气、阻燃、生物降解§3注塑用物料高分子材料的特点使用过程中容易产生蠕变、疲劳、冷流等现象，长期使用性能差。热膨胀系数大耐热较差容易燃烧§3注塑用物料高分子材料的制造§3注塑用物料高分子化合物的制造聚合反响：利用聚合反响是制造高分子化合物的主要手段。高分子反响：利用高分子化合物的化学反应性也是一种获取于其性能高分子化合物的方法。复合化：是又一种制造高分子化合物的方法，利用接枝反响，相容剂等制备高分子合金，高分子与超细材料的共混制备，产生新的有功能性材料。§3注塑用物料高分子材料的成型加工通常是固体〔粉状或粒状〕、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需要的形状，并保持已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。§3注塑用物料塑料热机械曲线与成型加工的关系1、熔融纺丝2、注塑成型3、薄膜成型4、挤出成型5、压延成型6、中空吹塑7、真空和压力成型8、薄膜和纤维热拉伸9、薄膜和纤维冷拉伸§3注塑用物料塑料成型加工工艺§3注塑用物料各种成型方法的适应性§3注塑用物料各种塑料的主要成型方法§3注塑用物料各种塑料的主要成型方法§3注塑用物料塑料主要成型方法比例§3注塑用物料影响高分子材料性能的主要因素项目主要因素高分子化合物相对分子质量及其分布立体规整度、共聚物组成、结晶性、结构缺陷、端基、支化程度、反应性。材料制品降解性与老化性、交联、（交联密度、交联点之间的分子质量）、低分子物（种类、含量）、添加剂、取向度。复合体系其他材料（种类、含量、分散状态）界面特性（界面张力、浸润性、界面浓度）§3注塑用物料化学因素▲构成的元素种类及其连接方式碳链高分子:PEPPPVCPS耐热性较低杂链高分子:PETPOMPA等链刚性大元素有机高分子:硅橡胶§3注塑用物料化学因素立体规整性§3注塑用物料化学因素立体规整性§3注塑用物料化学因素共聚物组成§3注塑用物料化学因素交联§3注塑用物料化学因素§3注塑用物料化学因素端基§3注塑用物料化学因素结构缺陷支链头-头结构不稳定氯原子不饱和双键含氧结构§3注塑用物料化学因素支链§3注塑用物料物理因素相对分子质量及其分布§3注塑用物料相对分子质量与玻璃化温度Tg的关系§3注塑用物料相对分子质量与成型加工性能§3注塑用物料物理因素相对分子质量与成型加工性能§3注塑用物料物理因素相对分子质量与成型加工方法§3注塑用物料物理因素相对分子质量与成型加工方法§3注塑用物料物理因素相对分子质量与成型加工方法§3注塑用物料物理因素相对分子质量与制品性能§3注塑用物料结晶性高分子化合物链结构与结晶性有利于结晶的因素：链结构简单，重复结构单元小，相对分子质量适中；主链上不带或只带极少的支链；主链化学对称好，取代基不大且对称；规整性好；高分子链的刚柔性及分子间作用力适中。§3注塑用物料结晶性§3注塑用物料结晶度聚合方法与结晶性§3注塑用物料结晶度§3注塑用物料结晶性成型方法与结晶性影响因素：熔融温度与熔融时间成型压力冷却速度§3注塑用物料结晶度结晶速度与温度有关，通常在聚合物的熔点以下，玻璃化温度以上结晶速度出现一个极大点。§3注塑用物料结晶性与物性受结晶度影响的物性有：

拉伸强度

弹性模量

热变性温度耐化学药品性吸水性透明性

气体透过性

成型收缩性§3注塑用物料结晶度与物性§3注塑用物料结晶度与物性§3注塑用物料结晶度与物性§3注塑用物料结晶度与物性§3注塑用物料成型过程中的取向在成型过程中，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链将发生取向，取向分为两类：流动取向拉伸取向§3注塑用物料成型过程中的取向流动取向：熔融成型过程中，高分子链、链段或其他添加剂，沿剪切流动的方向排列。§3注塑用物料拉伸取向：高分子链、链段或微晶等受到拉伸力的作用，沿受力方向排列。

单轴拉伸取向

双轴拉伸取向拉伸取向§3注塑用物料取向大小与性能的关系高分子材料经取向后：

拉伸强度、弹性模量、冲击强度、气体阻隔性增加。§3注塑用物料取向大小与性能的关系§3注塑用物料拉伸方法对性能的影响§3注塑用物料取向度大小对透气的影响§3注塑用物料熔体黏度与成型性◆温度的影响§3注塑用物料熔体黏度与成型性不同高分子材料黏度与温度的关系§3注塑用物料熔体黏度与成型性剪切速率§3注塑用物料熔体黏度与温度的关系§3注塑用物料各种因素对熔体黏度的影响§3注塑用物料成型因素对材料的影响§3注塑用物料物料的枯燥§3注塑用物料高分子合金化的影响高分子合金是指塑料与塑料或橡胶经物理共混和化学改性后，形成的宏观上均相，微观上分相的一类材料。§3注塑用物料高分子合金制造

§3注塑用物料高分子合金化后性能改善的性能实例冲击韧性HIPSABSPVC/MBSPA/EPR耐化学药品性PPO/PAPBT/PC耐热性