热固性素塑料-王楠

1、热固性塑料的注射模塑 酚醛树脂、环氧树脂,专 业: 材料工程,内 容 简 介,注射成型简介 热固性塑料注射成型发展史 热固性塑料注射成型的特点 热固性塑料注射成型原理、原料要求 注射机的特征以及成型工艺及控制 举例:酚醛树脂、环氧树脂,注射成型简介：,注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料一种重要的成型加工方法。由于注射成型具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属嵌件的塑件，对成型各种塑料的适应性强，生产效率高、易于实现全自动化生产等一系列优点，因而，注射成型是一种经济而先进的成型技术。,注射成型机基本组成：,典型的注射成型机主要包括注射部分、合模部分、机身、液压系统、加料装置制系统

2、等，如图11所示。,注射成型机基本组成,注射部分主要作用是熔融塑料并将其注射到模具中，包括塑化装置、注射座、注射油缸、移模油缸及液压马达等，其中塑化装置又包括机筒、螺杆、螺轩头以及喷嘴。 合模部分支撑注射模具，起到合模、央紧和开模的作用。该部分主要零部件有定模板、动模板、格林柱、央紧装置、调模装置和顶出装置。 液压与控制系统为注射部分与合模部分提供动力。,注射成型工艺流程简介：,这种成型方法是一种间歇操作过程,塑料在加热机筒内加热熔化,由柱塞或螺杆推挤到闭合模具内,经过一定时间 冷却固化成型,流动状态,制得制品,开启模具,注射成型周期的绝大部分时间为冷却固化所占用,注射成型周期基本流程如下：,

3、第一步：合模，注射。注射成型机合模并且注射座前移使得塑化机筒前端的喷嘴顶到模具的主浇道上。 第二步：保压。当模具完全充满后，螺杆继续对前端熔体施加一定的压力，以便熔融塑料在压力的作用下停留在模具中，这段时间则称为“保压时间”。,第三步：塑化。当浇口固化后，螺杆开始转动，使得熔融塑料向前输送。当螺杆前端熔融塑料到达一定量之后，螺杆停止转动，塑化结束。 第四步：成型制品顶出。当模具中的塑料充分冷却固化，能够维持其形状不变时。模具打开，零件从模具中顶出。,热固性塑料的简介,Company Logo,热固性与热塑性塑料的根本区别： 前者在加工过程中发生了化学变化，后者主要是一个物理变化过程。 热固性塑

4、料的一个重要特性： 未反应前，呈现塑性；完成反应后，就成为一个不溶不熔的体型大分子。 热固性塑料成型加工的关键： 在交联、定型之前完成流动过程。,热固性塑料注射成型,热固性塑料的注射成型是靠自重或机械方法将成型材料加到注射料筒里，经过预热塑化，在一定的压力下注射到具有一定温度的热模里，经过一定的保温时间后成为制品。,热固性塑料注射成型的发展大致可分四个阶段:,(一)1950年以前是探索阶段 热固性塑料成型最早是采用压制法，1930年初开始采用传递法，后来又采用了高频予热，到1950年以前，共三种注射方法：变温注射模塑法，直注射模塑法和迂回注射法。 (二)19601964年是试验和辨论阶段 19

5、60年日本两公司造出了热固性塑料螺杆注射机，1961年美国制造了第一台热固性塑料往复螺杆注射机，1963年美国制出了全自动的二级螺杆注射机。,(三)19651970年是推广应用阶段 注射成型设备在设计上进行了更加细致的研究和改进，料筒、螺杆和温度控制等的设计基本上都有了定局。七十年代初，注射成型作为一种热固性塑料的成型方法被确定下来。 (四)19711974年是普及提高阶段 生产中的三个环节:材料、设备和模具设计的技术水平已达到了能够经济的，高质量的生产高级制品。,热固性塑料注射成型的特点,从两个方面比较其特点： (一)与压制法和传递法相比，注射法的特点； (二)与热塑性塑料的注射成型相比，热

6、固性塑 料注射成型的特点。 (二)与热塑性塑料的注射成型相比，热固性塑料注射成型的特点。,(一)与压制法和传递法相比，注射法有 如下特点:,1、模塑周期短 2、便于自动化 3、生产效率高 4、成本低 5、注射成型品密度均匀，重复性好， 但收缩率较大 6、减轻劳动强度，改善劳动条件,(二)与热塑性塑料的注射成型相比，热固性塑料注射成型的特点：,两者相比：成型过程和控制因素大体相同，但热塑性塑料的固化主要是物理状态和相态的变化，而热固性塑料的固化不但有物理状态的变化，而且更主要的是发生了化学交联反应，因此两者又不完全相同。,热固性塑料的注射成型有如下特点：,1、塑化温度低 2、热固性塑料的料筒一般

7、用循环的液体介质控制温度;热塑性塑料的料筒一般用电加热 3、注射压力高 4、热固性塑料是在加热的模具中固化成型; 而热塑性塑料一般是在冷的模具中固化成型,。 因此，能否精确控制物料在成型过程中各主要阶段的状态变化和化学反应，是成功实现热固性塑料注射的关键。,热固性塑料注射成型原理,成型过程： 物料加入料筒中，受热转变为粘流态而成为有一定流动性的熔体，注入加热的模腔中后在一定的温度和时间下，因发生化学反应而使粘度加大，交联硬化为固体。,1）严格控制料筒温度 温度低时，流动性差，但温度稍高又发生硬化，流动性变小。温度的均一 ，所含的固化物 。 e.g 酚醛树脂：90熔融，T100，能观察到交联反应

8、。 料筒高温加热T在8595 2）螺杆转速n和背压不宜过高 强烈剪切易引起T ，使物料受热不均，部分物料早期固化。 3）尽量减少料筒内熔体的停留时间,1. 热固性塑料在料筒内的塑化,Company Logo,1）熔体流过喷嘴和浇道时,靠近壁面的熔体以湍流形式流动。近壁面存在很大的速度梯度，提高热壁面向熔体的传热效果； 2）充模流速高，熔体通过喷嘴和浇道时所产生大量的剪切摩擦热，T ，进一步塑化，粘度显著降低，有良好的充模能力。 技术关键： 采用高压高速充模和尽量缩短浇注系统长度等 目标：在交联反应显著进行之前将熔体注满模,2.热固性塑料在充模过程中的流动,Company Logo,1）模具温度

9、 ，树脂交联反应速率 ，塑料在模腔中固化时间 。 2）交联产生的热量，促使模腔中物料升温膨胀，对由交联反应而引起的体积收缩有补偿作用。 3）缩聚反应有低分子物析出，合模部分应满足能将这些反应副产物及时排出模腔的要求。,3.热固性塑料在模腔内的固化,Company Logo,基本要求： 在低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性 在高温的模腔内能快速反应固化 最适宜注射成型技术难度由易到难依次是： 酚醛树脂，邻苯二烯丙酯（PDAP），不饱和聚酯，三聚氰胺，环氧树脂(由于固化反应对温度很敏感，故技术难度 ）,注射原料的要求,Company Logo,适于注射的原料，对其关键的要求是： 1）较好的

10、流动性和热稳定性。2）在料筒中加热不会过早发生交联固化。3）有较高的流动性和稳定的粘度。4）能保持以上状态一定的时间。 措施： 为达到这个要求，往往在原料中添加稳定剂，在低温下起阻止交联反应的作用。在模具高温状态下即失去这种作用，充满模腔后能迅速固化。,Company Logo,1）螺杆L/D和(压缩比)较小； 2）螺杆是等距等深的无压缩比螺杆； 3）采用止回环阻止逆流和漏流的螺杆头结构； 4）喷嘴常采用敞开式，孔径较小，便于拆卸。喷嘴内表面应精加工，以防料流有阻滞而引起硬化； 5）料筒设计特殊：夹套型筒体采用水或油加热循环系统，这使得加热均匀稳定，温控精度高，其温度波动控制在1；,热固性塑料

11、注射机的结构特征,Company Logo,热固性塑料注射机的结构特征,6）合模机构能快速降低锁模力，满足及时放气要 求，配以增压油缸实现快速开、合模动作的控制； 7）模具结构相对复杂，必须设置加热装置和温控系统，以利于物料在模内化学反应的顺利进行。 未来发展趋势： 1. 解决浇口废料的问题 2. 采用冷流道（又称温流道）模具 3. 使用无浇口（少浇口）注射成型或细流道成型,Company Logo,注射工艺： 物料进入料筒后，经预热，温度逐渐 ，粘度逐渐 ，积在料筒前端的物料温度并不很高，这一状态中物料主要发生物理变化。 注射充模后，物料迅速通过喷嘴和浇道，因剪切摩擦生热而使料温 ，到达浇口

12、时熔体粘度降至最低点，呈现出最佳流动性能，接近固化的“临近塑性状态”。,注射工艺及成型条件,Company Logo,熔体进入模腔后，受到模具的加热使其温度到达最高点，交联反应开始快速进行，物料粘度很快增加，在高温状态下交联反应不断进行，物料粘度不断 ，固化为制品。 小结： 注射过程包括三大阶段： 塑化过程 注射充模过程 固化过程,注射工艺及成型条件,Company Logo,注射工艺及成型条件,塑化过程的主要工艺条件： 料筒温度 螺杆转速和螺杆背压 充模过程的主要工艺条件： 注射压力 充模速度和保压时间 固化过程的主要工艺条件： 模具温度 固化时间,1）料筒温度 重要性：对塑料的流动性，硬化

13、速率有重要影响 料筒温度过低，物料在螺杆与料筒壁之间将产生 较大的剪切力，造成近螺槽表面的一层塑料因剧烈 摩擦发热而固化，而内部因温度低，流动性差，使 得注射困难； 料筒温度过高，造成过早交联，失去流动性，使 得注射不能顺利进行。 控制要点：逐步升温塑化。,注射工艺及成型条件,Company Logo,2）螺杆转速 螺杆转速高：适用于粘度小的热固性塑料，因为 塑料摩擦力小，螺杆后退时间长。 螺杆转速低：适用于粘度较大的注射料，因为预 塑时摩擦力大，混炼状态不好。 控制要点：预塑化工序与热压固化反应工艺同时进行，转速不必很高，通常3070r/min。,注射工艺及成型条件,Company Logo,3）螺杆背压定义：是预塑计量时加在注塑料上的压力背压过高，预塑料在料筒内停留时间长，温度上升 可使流动性变好，但又可能过早发生固化，粘度提高 流动性下降，不利于充填。控制要点：为减少摩擦热，避免早期固化，通常采用较低背压。,注射工艺及成型条件,Company Logo,4）注射速度 注射速度 ，从喷嘴、流道、浇口等处获得更 多的摩擦热，对固化有利。 注射速度过高，产生过大的摩擦热，易发生制件 局部过早固化，同时模具内低分子气体来不及排出， 会在制件深凹槽、四角