第7章7-1塑料概論

1、第七章第七章 塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)少年辛苦終身事，少年辛苦終身事，莫向光陰惰寸功。莫向光陰惰寸功。 杜荀鶴杜荀鶴問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1 1. 什么是塑料？塑料由哪幾部份組成？什么是塑料？塑料由哪幾部份組成？2 2. 什么是熱塑性塑料？什么是熱固性塑料？什么是熱塑性塑料？什么是熱固性塑料？基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1 1.掌握塑料的概念、分類、成份；掌握塑料的概念、分類、成份；2 2.理解熱塑性、熱固性塑料兩個(gè)概念，二者的區(qū)別；理解熱塑性、熱固性塑料兩個(gè)概念，二者的區(qū)別；3 3.了解塑料的特性及用途。了解塑料的特性及用途。1.1.重點(diǎn)：塑料的概念、成份、分類重點(diǎn)：塑料的概念

2、、成份、分類重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：2.2.難點(diǎn)：對(duì)概念的理解難點(diǎn)：對(duì)概念的理解7-1 塑料概述7-1 塑料概述塑料概述1 1塑料的概念塑料的概念 以以為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤(rùn)滑劑、為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤(rùn)滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，加工過(guò)程中在一定溫度和壓力著色劑等添加劑為輔助成分，加工過(guò)程中在一定溫度和壓力的作用下能流動(dòng)成型的高分子聚合物的作用下能流動(dòng)成型的高分子聚合物( (高分子有機(jī)材料高分子有機(jī)材料) )。一、塑料和樹(shù)脂一、塑料和樹(shù)脂指指受熱時(shí)受熱時(shí)通常有熔融范圍，受外力作用具通常有熔融范圍，受外力作用具有流動(dòng)性，有流動(dòng)性，常溫下常溫下呈固態(tài)或液態(tài)的高分子聚合物，呈固態(tài)

3、或液態(tài)的高分子聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。它是塑料最基本的，也是最重要的成分。 2 2樹(shù)脂的概念樹(shù)脂的概念 3. 3. 高聚物的制備高聚物的制備 把一些低分子化合物（基本結(jié)構(gòu)單元）把一些低分子化合物（基本結(jié)構(gòu)單元）結(jié)合起來(lái)形成高分子化合物（高聚物）的化結(jié)合起來(lái)形成高分子化合物（高聚物）的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程叫做聚合反應(yīng)。按照合成反應(yīng)的學(xué)反應(yīng)過(guò)程叫做聚合反應(yīng)。按照合成反應(yīng)的機(jī)理分，高聚物的制備方法主要有兩類：機(jī)理分，高聚物的制備方法主要有兩類：聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng) (1) (1) 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 聚合反應(yīng)為低分子化合物在反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有副產(chǎn)聚合反應(yīng)為低分子化合物在反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)

4、有副產(chǎn)物產(chǎn)生，生成的高分子化合物具有與參加反應(yīng)的低分物產(chǎn)生，生成的高分子化合物具有與參加反應(yīng)的低分子單元相同的成分。子單元相同的成分。 生成的高聚物主要有：生成的高聚物主要有：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等。乙烯等。 (2) 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng) 由一種或多種單體相互反應(yīng)，縮合而成的高聚由一種或多種單體相互反應(yīng)，縮合而成的高聚物（高分子化合物）的大分子鏈，同時(shí)析出其它低物（高分子化合物）的大分子鏈，同時(shí)析出其它低分子物質(zhì)的反應(yīng)分子物質(zhì)的反應(yīng) 。 生成的高聚物主要有：生成的高聚物主要有：酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂。 是指由自然界中動(dòng)植物分泌物所得的

5、是指由自然界中動(dòng)植物分泌物所得的無(wú)定形有機(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲(chóng)膠等。無(wú)定形有機(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲(chóng)膠等。 是指由低分子化合物經(jīng)化學(xué)合成或者是指由低分子化合物經(jīng)化學(xué)合成或者某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹(shù)脂產(chǎn)物。某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹(shù)脂產(chǎn)物。4 4樹(shù)脂的分類樹(shù)脂的分類塑料塑料 1.1.樹(shù)脂樹(shù)脂塑料的主要成分塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能決定塑料的類型和基本性能膠粘其它成分材料膠粘其它成分材料 賦予塑料可塑性和流動(dòng)性賦予塑料可塑性和流動(dòng)性二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑重要的但非必不可少的成分重要的但非必不可少的成分減少樹(shù)脂用量，降低塑料成本；減少樹(shù)脂用量，降

6、低塑料成本；例如：酚醛壓縮粉若無(wú)填充劑，則既不能進(jìn)行成型加例如：酚醛壓縮粉若無(wú)填充劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；PE、PVC+CaCO3 =廉價(jià)的具有足廉價(jià)的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料；玻璃纖維提高塑料的力學(xué)夠剛性和耐熱性的鈣塑料；玻璃纖維提高塑料的力學(xué)性能；石棉提高耐熱性等。性能；石棉提高耐熱性等。二、塑料的組成二、塑料的組成改善塑料某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。改善塑料某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。按化學(xué)性能可分為按化學(xué)性能可分為有機(jī)填料有機(jī)填料無(wú)機(jī)填料無(wú)機(jī)填料按形狀可分為：按形狀可分為：粉狀粉狀：木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石

7、棉粉等纖維狀纖維狀 ：棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等層狀（片狀）層狀（片狀）：紙張、棉布、麻布、玻璃布等紙張、棉布、麻布、玻璃布等二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑 能夠增加塑料的塑性、流動(dòng)性、柔韌性，改善能夠增加塑料的塑性、流動(dòng)性、柔韌性，改善成型性能，降低剛性和脆性；它是能與樹(shù)脂相溶的、成型性能，降低剛性和脆性；它是能與樹(shù)脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。 常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點(diǎn)固體有機(jī)物。主常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點(diǎn)固體有機(jī)物。主要有要有甲酸脂類甲酸脂類、磷酸酯類磷酸酯類和和氧化石蠟氧化石蠟等。等。二、塑料的

8、組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性；提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性；降低剛性和脆性；降低剛性和脆性；改善塑料的工藝性能和使用性能。改善塑料的工藝性能和使用性能。例如：硝化纖維素若無(wú)增塑劑，則既不能進(jìn)行成型例如：硝化纖維素若無(wú)增塑劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；硝酸纖維、醋酸纖維、加工又無(wú)實(shí)用價(jià)值；硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等等也必須加入增塑劑。也必須加入增塑劑。二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。 可分為以下三種：可分為以下三種： 它的主要作用就是抑制或防止樹(shù)脂在加它的主要作用就是抑制或

9、防止樹(shù)脂在加工或使用過(guò)程中受熱而降解。如工或使用過(guò)程中受熱而降解。如PVC 它的主要作用是阻止樹(shù)脂在光的作用下它的主要作用是阻止樹(shù)脂在光的作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。如降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC 延緩或抑制塑料氧化速度。如延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS： ： ：二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑 為防止塑料在成型過(guò)程中粘模，減少塑料對(duì)模為防止塑料在成型過(guò)程中粘模，減少塑料對(duì)模具的摩擦，改善塑料的流動(dòng)性，提高塑件表面的光具的摩擦，改善塑料的流動(dòng)性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。澤度而加入的添加劑。二、塑料的組成二、

10、塑料的組成2.2.添加劑添加劑如如PE、PP、PVC、PS、ABS等均存在潤(rùn)滑劑。等均存在潤(rùn)滑劑。起起裝飾美觀裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的的作用，某些著色劑還能提高塑料的光光穩(wěn)定性穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性。分類分類顏料顏料染料染料有機(jī)顏料有機(jī)顏料無(wú)機(jī)顏料無(wú)機(jī)顏料二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑特點(diǎn)：特點(diǎn)：無(wú)機(jī)顏料無(wú)機(jī)顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性較好，不易褪色。光性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性較好，不易褪色。染料染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與

11、無(wú)機(jī)顏料相反。性能與無(wú)機(jī)顏料相反。二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑有機(jī)顏料有機(jī)顏料的特性介于無(wú)機(jī)顏料和染料之間。的特性介于無(wú)機(jī)顏料和染料之間。還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等。和加工助劑等等。并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑。種和需求有選擇性的加入某些添加劑。在塑料工業(yè)中著色劑多采用在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料顏料.二、塑料的組成二、塑料的組成2.2.添加劑添加劑在受熱或其它條件下能固化成在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶

12、性物質(zhì)的塑料不熔不溶性物質(zhì)的塑料 ，其分子結(jié)構(gòu)最終為，其分子結(jié)構(gòu)最終為體型體型結(jié)構(gòu)。（結(jié)構(gòu)。（） 1 1按樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分：按樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分： 指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型線型或或支鏈線型支鏈線型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。() 三、塑料的分類三、塑料的分類 表表1-2熱塑性塑料與熱固性塑料有關(guān)成型方面的區(qū)別熱塑性塑料與熱固性塑料有關(guān)成型方面的區(qū)別 一般指具有特種功能（如耐熱、自一般指具有特種功能（如耐熱、自潤(rùn)滑潤(rùn)滑、導(dǎo)電、導(dǎo)電等）、應(yīng)用于特殊要求的塑料。等）、應(yīng)用于特殊要求的塑料。 一般指能

13、承受一定的外力作用，并一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。 一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。價(jià)廉的塑料。三、塑料的分類三、塑料的分類2 2按塑料的用途分：按塑料的用途分：四、塑料的特性四、塑料的特性1.質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、透氣性能一般。質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、透氣性能一般。 5.優(yōu)異的電絕緣性能。優(yōu)異的電絕緣性能。4.優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能（耐酸、耐堿、耐腐蝕）優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能（耐酸、耐堿、耐

14、腐蝕） 3.熱性能（熱導(dǎo)率低熱性能（熱導(dǎo)率低，用于保溫絕緣器皿，用于保溫絕緣器皿）6.成型加工方便和著色性能好。成型加工方便和著色性能好。 2.機(jī)械性能較好，減摩、耐磨、減震、消音性能優(yōu)良。機(jī)械性能較好，減摩、耐磨、減震、消音性能優(yōu)良。 四、塑料的特性四、塑料的特性五、塑料的缺點(diǎn)及應(yīng)用五、塑料的缺點(diǎn)及應(yīng)用 耐熱性較差，一般塑料的工作溫度僅耐熱性較差，一般塑料的工作溫度僅100C左右，左右，否則會(huì)降解、老化。否則會(huì)降解、老化。 導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場(chǎng)合，不導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場(chǎng)合，不能用塑料件。能用塑料件。 吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。 易老化

15、，所以對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的場(chǎng)合，一般易老化，所以對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的場(chǎng)合，一般還是用金屬件。還是用金屬件。 這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是，這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是，隨著新品種塑料的問(wèn)世以及改性技術(shù)的發(fā)展，塑料隨著新品種塑料的問(wèn)世以及改性技術(shù)的發(fā)展，塑料的這些不足都將會(huì)得到改進(jìn)。的這些不足都將會(huì)得到改進(jìn)。 塑料的應(yīng)用塑料的應(yīng)用:(P168):(P168) 因此，塑料存在著一些缺點(diǎn)因此，塑料存在著一些缺點(diǎn)：如一如一般塑料的機(jī)械強(qiáng)度均不如金屬。塑料成般塑料的機(jī)械強(qiáng)度均不如金屬。塑料成型時(shí)收縮率較高。塑料對(duì)溫度的敏感性型時(shí)收縮率較高。塑料對(duì)溫度的敏感性遠(yuǎn)比金屬或其它非金

16、屬材料的大，塑料遠(yuǎn)比金屬或其它非金屬材料的大，塑料的使用溫度范圍遠(yuǎn)較其它材料的窄。塑的使用溫度范圍遠(yuǎn)較其它材料的窄。塑料若長(zhǎng)期受載荷作用，即使溫度不高，料若長(zhǎng)期受載荷作用，即使溫度不高，其形狀會(huì)產(chǎn)生其形狀會(huì)產(chǎn)生“蠕變?nèi)渥儭?，塑料這種漸漸，塑料這種漸漸產(chǎn)生的塑件流動(dòng)是不可塑的，導(dǎo)致塑件產(chǎn)生的塑件流動(dòng)是不可塑的，導(dǎo)致塑件尺寸精度喪失。所以，在選擇塑料時(shí)要尺寸精度喪失。所以，在選擇塑料時(shí)要注意揚(yáng)長(zhǎng)避短。注意揚(yáng)長(zhǎng)避短。思考題思考題 1. 塑料的定義？（答案）塑料的定義？（答案） 2. 2. 塑料的主要成分是什么？（答案）塑料的主要成分是什么？（答案） 3. 3. 填充劑的作用有哪些？（答案）填充劑的作

17、用有哪些？（答案） 4. 4. 增塑劑的作用是什么？（答案）增塑劑的作用是什么？（答案） 5. 5. 潤(rùn)滑劑的作用是什么？（答案）潤(rùn)滑劑的作用是什么？（答案） 6. 6. 試述穩(wěn)定劑的作用與種類？（答案）試述穩(wěn)定劑的作用與種類？（答案） 1 1、 塑料是以合成高聚物為主要成分。它塑料是以合成高聚物為主要成分。它在一定的溫度和壓力下具有可塑性，能夠流動(dòng)在一定的溫度和壓力下具有可塑性，能夠流動(dòng)變形，其被塑造成制品之后，在一定的使用環(huán)變形，其被塑造成制品之后，在一定的使用環(huán)境條件之下，能保持形狀、尺寸不變，并滿足境條件之下，能保持形狀、尺寸不變，并滿足一定的使用性能要求一定的使用性能要求。思考題思考題 2 2、 塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，一般它都加有其它添加劑，為多組成分一般它都加有其它添加劑，為多組成分組成。組成。 3 3、填充劑起降低產(chǎn)品成本、改善塑填充劑起降低產(chǎn)品成本、改善塑料性能和增強(qiáng)的作用。料性能和增強(qiáng)的作用。 思考題思考題 4 4、加入增塑劑能提高塑料的彈性、加入增塑劑能提高塑料的彈性、可塑性、流動(dòng)性，改善其低溫脆化的弱可塑性、流動(dòng)性，改善其低溫脆化的弱點(diǎn)，使塑料變得柔軟和抗振。點(diǎn)，使塑料變得柔軟和抗振。 5 5、潤(rùn)滑劑