塑料成型及模具設(shè)計1

1、塑料成型及模具設(shè)計塑料成型及模具設(shè)計中國礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2013年8月 什么是模具？什么是塑料模具？塑件成型加工的三要素是什么？ 一、樹脂和塑料1.1 1.1 塑料概論塑料概論略略 二、塑料的成分塑料塑料 1.樹脂塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能膠粘其它成分材料 賦予塑料可塑性和流動性1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑重要的但非必不可少的成分減少樹脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，擴大塑料的應(yīng)用范圍。1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑按化學(xué)性能可分為有機填料無機填料按形狀可分為：粉狀纖維狀 層狀（片狀）1.1 1.1 塑料

2、概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑 能夠增加塑料的可加工性、延展性和膨脹性的物質(zhì)；它是能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點有機化合物。 常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點固體有機物。主要有甲酸脂類甲酸脂類、磷酸酯類磷酸酯類和氯化石蠟氯化石蠟等。1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑提高塑性、流動性和柔軟性；降低剛性和脆性；改善塑料的工藝性能和使用性能。1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑 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： 它的主要作用就是抑制或防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。 它的主要作用是阻止樹脂在光的作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能

3、下降等等）。 延緩或抑制塑料氧化速度。： ： ：1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑 為防止塑料在成型過程中粘模，減少塑料對模具的摩擦，改善塑料的流動性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑 起裝飾美觀裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性和耐候性耐候性。分類顏料染料有機顏料無機顏料1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑特點：特點：無機顏料無機顏料：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。染料染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力

4、、透明性好。性能與無機顏料相反。1.1 1.1 塑料概論塑料概論 二、塑料的成分2.添加劑有機顏料有機顏料的特性介于無機顏料和染料之間。還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑和加工加工助劑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品種和需求有選擇性的加入某些添加劑在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料顏料1.1 1.1 塑料概論塑料概論 添加劑添加劑 作作 用用常用的各種添加劑常用的各種添加劑含量含量填充劑填充劑（填料）（填料） 調(diào)整塑料的物理化學(xué)性能提高材料強度減少合成樹脂的用量降低塑料成

5、本木粉、紙、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金屬粉、玻璃纖維、和碳纖維等20%20%50%50%增塑劑增塑劑提高塑件的可塑性和柔軟性但會降低塑件的穩(wěn)定性、介電性和機械強度不易揮發(fā)的高沸點的液體有機化合物或低熔點的固體有機化合物穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑抑制和防止塑料在加工和使用過程中因受熱、光及氧等作用而分解變質(zhì)硬脂酸鹽、鉛的化合物及環(huán)氧化合物0.3%0.3%0.5%0.5%潤滑劑潤滑劑防止塑料在成型加工過程中粘附在模具上提高塑件的流動性硬脂酸及其鹽類1%1%著色劑著色劑有機顏料、無機鹽料、染料 0.01%0.01%0.02%0.02%固化劑固化劑促使合成樹脂進行交聯(lián)反應(yīng)或加快交聯(lián)反應(yīng)速度添加劑的性能添加

6、劑的性能1.1 1.1 塑料概論塑料概論 三、塑料的分類 1 1按塑料的物理化學(xué)性能分：按塑料的物理化學(xué)性能分： 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)是線線型型或支鏈型支鏈型結(jié)構(gòu)。() 線型、支鏈型結(jié)構(gòu)1.1 1.1 塑料概論塑料概論 在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶性物質(zhì)的塑料 ，其分子結(jié)構(gòu)最終為體型體型結(jié)構(gòu)。（）三、塑料的分類 1 1按塑料的物理化學(xué)性能分：按塑料的物理化學(xué)性能分：體型結(jié)構(gòu)1.1 1.1 塑料概論塑料概論 成型前成型前, ,塑塑料中樹脂料中樹脂分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)使制品固使制品固化定型?；ㄐ湍＞邷囟葪l具溫度條件件成型后成型后, ,塑料中樹塑料中樹脂分

7、子結(jié)脂分子結(jié)構(gòu)構(gòu) 成型過程中成型過程中樹脂所發(fā)生樹脂所發(fā)生的變化的變化 制品的熔制品的熔化化, ,溶解溶解性能性能 塑料的使塑料的使 用性用性 常采用的常采用的成型方法成型方法 熱熱塑塑性性塑塑料料 線型或支線型或支鏈狀線型鏈狀線型聚合物分聚合物分子子 冷卻冷卻 基本與成基本與成型前的相型前的相同同 物理變化物理變化（可能有少（可能有少量分解或交量分解或交鏈現(xiàn)象發(fā)生）鏈現(xiàn)象發(fā)生） 可熔化可可熔化可溶解溶解 反復(fù)多次反復(fù)多次使用（可使用（可回收廢料）回收廢料） 注射、擠注射、擠出、吹塑出、吹塑等等 熱熱固固性性塑塑料料 線型聚合線型聚合物分子物分子 加熱（提加熱（提供交聯(lián)反供交聯(lián)反應(yīng)溫度應(yīng)溫度

8、轉(zhuǎn)變?yōu)轶w轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型分子型分子 既有物理變既有物理變化，又有化化，又有化學(xué)變化。有學(xué)變化。有低分子析出低分子析出 既不可熔既不可熔化，也不化，也不可溶解可溶解 一次性使一次性使用，因成用，因成型過程不型過程不可逆可逆 壓縮或壓壓縮或壓 注。有的注。有的品種可以品種可以采用注射采用注射 三、塑料的分類 1.1 1.1 塑料概論塑料概論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、自潤滑等）應(yīng)用于特殊要求的塑料。 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(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。 一般

9、指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。三、塑料的分類2 2按塑料的用途分：按塑料的用途分：1.1 1.1 塑料概論塑料概論 三、塑料的分類1.1 1.1 塑料概論塑料概論PE , PP, PS,通 用 塑 料PBT, PETPAPOM結(jié) 晶 性PVCABSPC非 晶 性通 用 工 程 塑 料PEEKPSULCP特 種 工 程 塑 料工 程 塑 料熱 塑 性 塑 料酚 醛 樹 脂 , 尿 素 塑 膠 等熱 固 性 塑 料塑 料 四、塑料的特性1.質(zhì)輕、比強度高。 2.優(yōu)異的電絕緣性能。3.優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能。 4.減摩、耐磨性能好。5.透光及防護性能。6.減震、消音性能優(yōu)良。 1.1 1.1

10、塑料概論塑料概論 五、常用塑料的性能與用途（自學(xué)）塑料的性能使用性能工藝性能體現(xiàn)塑料的使用價值使用價值體現(xiàn)塑料的成型性能成型性能1.1 1.1 塑料概論塑料概論 思考與練習(xí)：思考與練習(xí)：1.塑料與樹脂的關(guān)系？2.塑料的成分有哪些，各自作用如何？3.塑料按物理化學(xué)性質(zhì)可分為幾種？4.熱塑性塑料和熱固性塑料的主要區(qū)別？5.合成樹脂與天然樹脂的區(qū)別？6.塑料按性能及用途分可分為？1.1 1.1 塑料概論塑料概論 一、聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點固態(tài)聚合物固態(tài)聚合物按照分子排列的幾何特征分為：結(jié)晶型結(jié)晶型無定形無定形1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 一、聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點固態(tài)聚合物固態(tài)聚合物

11、結(jié)晶型結(jié)晶型結(jié)晶度：如果聚合物分子結(jié)構(gòu)簡單，主鏈上帶有的側(cè)基體積小、對稱性高，分子間作用力大，則有利于結(jié)晶，否則；僅是線型和含交聯(lián)不多的體型聚合物；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 一、聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點固態(tài)聚合物固態(tài)聚合物結(jié)晶型結(jié)晶型性能：使聚合物的強度、硬度、剛度及熔點、耐熱性和耐化學(xué)性等提高，但有關(guān)鏈運動的彈性、伸長率和沖擊強度下降；無定形：無定形：遠程無序，近程有序；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 二、聚合物的熱力學(xué)性能1.1.聚合物的物理狀態(tài)聚合物的物理狀態(tài)聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運動特征；玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)1.2 1

12、.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 二、聚合物的熱力學(xué)性能1.1.聚合物的物理狀態(tài)聚合物的物理狀態(tài)圖玻璃化溫度脆化溫度熱分解溫度1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)完全線性無定形完全線性無定形 二、聚合物的熱力學(xué)性能1.1.聚合物的物理狀態(tài)（聚合物的物理狀態(tài)（熱塑性聚合物熱塑性聚合物）思考：思考：體型聚合物如何？1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 二、聚合物的熱力學(xué)性能1.1.聚合物的物理狀態(tài)（聚合物的物理狀態(tài)（線性無定形線性無定形）常用聚合物的熱分解溫度常用聚合物的熱分解溫度聚合物聚合物d d/聚合物聚合物d d/聚乙烯PE335450聚酰胺PA-6310380

13、聚丙烯PP328410聚酰胺PA-66310380聚氯乙稀PVC200300聚甲基丙烯酸甲酯PMMA170300聚苯乙烯PS300400聚甲醛POM2221.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 二、聚合物的熱力學(xué)性能1.1.聚合物的物理狀態(tài)（聚合物的物理狀態(tài)（線性無定形線性無定形）1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理性能及加工工藝性能熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理性能及加工工藝性能狀態(tài)狀態(tài)玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)溫度溫度TgTgTgTg TfTfTfTfTdTd分子狀分子狀態(tài)態(tài)分子糾纏為無規(guī)則分子糾纏為無規(guī)則線團或卷曲狀線團或卷曲狀分

14、子鏈展開、分子鏈展開、鏈段運動鏈段運動高分子鏈運動，高分子鏈運動，彼此滑移彼此滑移工藝狀工藝狀態(tài)態(tài)堅硬的固態(tài)堅硬的固態(tài)高彈性固態(tài)高彈性固態(tài)塑性狀態(tài)或高塑性狀態(tài)或高粘滯狀態(tài)粘滯狀態(tài)加工可加工可能性能性機械加工（挫、鋸、機械加工（挫、鋸、車、銑）車、銑）彎曲、吹塑、彎曲、吹塑、拉伸、真空成拉伸、真空成形、沖壓等形、沖壓等注射、擠出、注射、擠出、壓延、模壓等壓延、模壓等 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)1.1.牛頓流動規(guī)律牛頓流動規(guī)律雷諾系數(shù)雷諾系數(shù)ReRe： 層流（2100） 紊流公式：公式：牛頓牛頓粘度粘度切應(yīng)力切應(yīng)力剪切剪切速率速率1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)

15、1.1.牛頓流動規(guī)律牛頓流動規(guī)律公式：公式：牛頓流動規(guī)律牛頓流動規(guī)律液體自身固有的屬性，反映液體的粘液體自身固有的屬性，反映液體的粘度，表征液體抵抗外力引起變形的能度，表征液體抵抗外力引起變形的能力，與分子結(jié)構(gòu)和溫度有關(guān)；力，與分子結(jié)構(gòu)和溫度有關(guān)；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)1.1.牛頓流動規(guī)律牛頓流動規(guī)律公式：公式：牛頓流體：牛頓流體：應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時間線性增加，且粘度保持不變（定溫），應(yīng)變具有不可逆性質(zhì)，應(yīng)力解除后應(yīng)變以永久變形保持下來。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.2.指數(shù)流動規(guī)律指數(shù)流動規(guī)律非牛

16、頓流體非牛頓流體公式：公式：KKn n粘度粘度系數(shù)系數(shù)非牛頓非牛頓指數(shù)指數(shù)或或a a表觀表觀粘度粘度非牛頓液體在外力作用非牛頓液體在外力作用下抵抗剪切變形的能力下抵抗剪切變形的能力a aKn1流動方程流變方程1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.2.指數(shù)流動規(guī)律指數(shù)流動規(guī)律公式：公式：KKn nn=1,K=n=1,K=n n1 1n n1牛頓流體牛頓流體假塑性液體假塑性液體膨脹性液體膨脹性液體1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)a aKn1 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2.2.指數(shù)流動規(guī)律指數(shù)流動規(guī)律不同類型流體的流不同類型流體的流變曲線：變曲線：反

17、映不同類型流體的表觀粘度a a與剪切速率的關(guān)系；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)a aKn1 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)3.3.假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)n為0.250.67圖1.7變形和流動所需的切應(yīng)力隨剪切速率變化，并呈指數(shù)規(guī)律增大；變形和流動所受到的粘滯阻力隨剪切速率變化，并呈指數(shù)規(guī)律減??；“剪切稀化剪切稀化”1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響分子分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對相對分子分子質(zhì)量質(zhì)量分布分布相對相對分子分子質(zhì)量質(zhì)量1.

18、2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響分子結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)：大分子鏈柔順性較大的聚合物，非牛頓性強；而鏈的剛硬性和分子間吸引力較大聚合物則非牛頓性減弱；大分子中存在支鏈且支鏈長度越大，支化程度越高，粘度增大，流動性降低；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響相對分子質(zhì)量：相對分子質(zhì)量：相對分子質(zhì)量大，大分子鏈段會有所加長，大分子

19、鏈重心移動減慢，鏈的柔順性加大，纏結(jié)點增多，解纏、伸長和滑移困難，需要較大的切變速率和作用時間，熔體粘度和粘度對切變敏感性都增大。增塑劑？增塑劑？1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響相對分子質(zhì)量分布：相對分子質(zhì)量分布：定義：聚合物內(nèi)大分子之間相對分子質(zhì)量的差異；差異越大分布越寬；一般如果平均相對分子質(zhì)量相同，則相對分子質(zhì)量分布較寬時，聚合物熔體粘度較小，非牛頓性較強；實際應(yīng)用？實際應(yīng)用？1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性

20、質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響聚合物結(jié)構(gòu)對粘度的影響助劑：助劑：一般聚合物中添加助劑后，大分子之間的相互作用力會發(fā)生變化，熔體粘度也將發(fā)生改變；在各種添加劑中，增塑劑和潤滑劑最能明顯地降低熔體粘度，而多數(shù)填充劑則提高粘度；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素溫度對粘度的影響溫度對粘度的影響圖1.8溫度升高，體積膨脹，大分子之間的自由空間隨之增大，彼此間范德華力減小，有利于大分子變形和流動，粘度下降。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)

21、 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素溫度對粘度的影響溫度對粘度的影響任何聚合物在成型溫度下長期受熱時，都會產(chǎn)生不同程度的降解，導(dǎo)致粘度下降；制定成型工藝時，必須考慮聚合物在機筒內(nèi)的塑化時間以及注射時間長短。一般聚合物粘度對溫度的敏感性比對切變速率強烈，但這并不意味著任何情況下都能通過升溫來降低粘度或提高流動性。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素壓力對粘度的影響壓力對粘度的影響聚合物熔體在成型壓力增大時，熔體所受的靜壓力也會隨之提高，而且伴隨熔體的體積

22、收縮，其粘度也有所提高；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)4.4.影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素影響聚合物流變學(xué)性質(zhì)的因素如何綜合考慮生產(chǎn)的的經(jīng)濟性、設(shè)備和模具的可靠性以及制品的質(zhì)量等因素，以確保成型工藝能有最佳的注射壓力和注射溫度。21345切變速率切變速率粘度粘度各種因素對聚合物熔體粘度的影響1溫度；2壓力；3相對分子質(zhì)量；4填充劑；5增塑劑或溶劑1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)5.5.熱塑性聚合物流變曲線的應(yīng)用熱塑性聚合物流變曲線的應(yīng)用1）根據(jù)流變曲線確定合理的工藝參數(shù)大多數(shù)熔體雖然具有一定的假塑性性質(zhì)，但在較低和

23、較高的切變速率范圍內(nèi)，粘度的變化梯度不同；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)5.5.熱塑性聚合物流變曲線的應(yīng)用熱塑性聚合物流變曲線的應(yīng)用2）根據(jù)流變曲線采用低溫充模工藝提高制品質(zhì)量和縮短成型周期降低熔體溫度、提高切變速率的措施調(diào)整注塑速度或改變澆口截面尺寸1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)5.5.熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)特征：特征：不僅有物理變化而且有化學(xué)變化即粘度隨交聯(lián)反應(yīng)而變化；通常，熱固性聚合物成型時的粘度仍與切變速率有關(guān)，但關(guān)系已不大，對粘度的主要影響來自交聯(lián)反應(yīng)速度，即聚合物體系內(nèi)產(chǎn)生

24、的體型結(jié)構(gòu)數(shù)量；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)5.5.熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)溫度對粘度的影響具有階段性：溫度對粘度的影響具有階段性： jcjc : :溫度影響占主溫度影響占主 jcjc：化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)占主化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)占主1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)應(yīng)用：應(yīng)用：注射成型時，模具溫度和機筒溫度不同； 三、聚合物的流變學(xué)性質(zhì)5.5.熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì)剪切作用對粘度和流動性有影響：剪切作用對粘度和流動性有影響：提高切應(yīng)力可使切變速率增大，將增加體系內(nèi)活性分子間的碰撞機會并產(chǎn)生較大的摩擦熱

25、，同時導(dǎo)致交聯(lián)反應(yīng)活化能降低，于是交聯(lián)反應(yīng)速度加快，粘度增大，流動性隨之降低。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)1.1.熔體在圓形導(dǎo)管內(nèi)的流動熔體在圓形導(dǎo)管內(nèi)的流動圖1。10體積流量體積流量qv壓力損失壓力損失pnR3(w/K)1/n/(n+1)a a8Lq8Lqv v/( /(R R4 4) )1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)2.2.在扁形導(dǎo)槽內(nèi)的流動在扁形導(dǎo)槽內(nèi)的流動圖1。11流動規(guī)律方程式：流動規(guī)律方程式：p pa a(12Lq(12Lqv v/wh/wh3 3) )1.2 1.2

26、注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)(hp)/2L=K(6qv/wh2) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)3.3.成型過程中的流動狀態(tài)分析成型過程中的流動狀態(tài)分析流動過程三個區(qū)段：流動過程三個區(qū)段：旋轉(zhuǎn)螺桿與料筒之間：輸送、壓縮和熔融塑化、貯存；噴嘴、主流道、分流道、澆口；在模具型腔內(nèi)流動、相變和固化；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)3.3.成型過程中的流動狀態(tài)分析成型過程中的流動狀態(tài)分析第二區(qū)段流動分析：第二區(qū)段流動分析：影響壓力損失影響壓力損失p p因素因素體積流量體積流量qv流動距離流動距離L流道截面尺寸流道截面尺寸表觀粘度表觀粘度大

27、澆口上限；小澆口極限尺寸；升高熔體溫度，提高剪切速率；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)4.4.速度分布與端末效應(yīng)速度分布與端末效應(yīng)圖1。13速度分布：速度分布：流體在圓管內(nèi)的速度分布在管中心最大，向管壁逐漸減小，在管壁處為零；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)4.4.速度分布與端末效應(yīng)速度分布與端末效應(yīng)端末效應(yīng)：端末效應(yīng)：入口效應(yīng)入口效應(yīng):Le=(0.030.05)DRe聚合物由大截面進入小截面流道時，將會在小截面流道的入口處產(chǎn)生收斂性流動。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)

28、 這種收斂流動不僅會使熔體產(chǎn)生很大彈性變形、并消耗相當大的流動壓力，而且還會使熔體在一定長度小截面流道內(nèi)發(fā)生紊流，稱為聚合物入口效應(yīng)；四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)4.4.速度分布與端末效應(yīng)速度分布與端末效應(yīng)端末效應(yīng)：端末效應(yīng)：入口效應(yīng)入口效應(yīng):目的：目的：1）必要時避免或減小入口效應(yīng)，保證制品成型質(zhì)量；2）確定注射壓力時計入由入口效應(yīng)而引起的壓力損耗；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 離模膨脹：離模膨脹：四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)4.4.速度分布與端末效應(yīng)速度分布與端末效應(yīng)端末效應(yīng)：端末效應(yīng)：Ds/D= 0.87(牛頓流體）， 0.87(假塑性流體）膨脹比Df

29、/D;當聚合物熔體流出通道或澆口時，熔流發(fā)生體積膨脹的現(xiàn)象；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 四、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)4.4.速度分布與端末效應(yīng)速度分布與端末效應(yīng)對制件影響：對制件影響：產(chǎn)品變形和扭曲，降低尺寸穩(wěn)定性，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，降低物理和力學(xué)性能；措施：措施：增加管子和口模的平直部分長度；降低成型時壓力和提高成型溫度；對擠出物加以適當速度的牽引或拉伸等；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)5.5.失穩(wěn)流動和熔體破裂失穩(wěn)流動和熔體破裂 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化1.1.成型過程中聚合物的結(jié)晶成型過程中聚合物的結(jié)晶結(jié)晶度結(jié)晶度: 結(jié)晶區(qū)在聚

30、合物中所占的重量百分數(shù)；溫度區(qū)間：溫度區(qū)間：晶胚：晶胚：某一局部溫度的分子鏈已成為有序排列，且大小已能使晶體自發(fā)生長；mg過冷度：過冷度：-m總生長總生長速率速率受晶核生成和晶體生長速率共同制約，開始慢，然后很快達到極大值，隨后逐漸減慢為零；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化1.1.成型過程中聚合物的結(jié)晶成型過程中聚合物的結(jié)晶結(jié)晶傾向聚合物，會不會出現(xiàn)晶形結(jié)構(gòu)結(jié)晶傾向聚合物，會不會出現(xiàn)晶形結(jié)構(gòu)成型時冷卻速度成型時冷卻速度晶形結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度有多大，各部分結(jié)晶情況是否一致晶形結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度有多大，各部分結(jié)晶情況是否一致冷卻條件控制冷卻條件控制結(jié)

31、晶度能影響塑件性能，工業(yè)上采取措施結(jié)晶度能影響塑件性能，工業(yè)上采取措施熱處理熱處理1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程中的取向作用分類分類流動取向流動取向聚合物熔體的大分子及其添加物在剪切流動過程中沿著運動方向排列；拉伸取向拉伸取向在拉伸力的作用下，大分子或微晶等結(jié)構(gòu)沿受力方向排列；定義：定義：聚合物大分子及其鏈段或結(jié)晶聚合物的微晶粒子在應(yīng)力作用下形成的有序排列；動畫動畫1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程中的取

32、向作用注射、壓注成型中聚合物分子的流動取向注射、壓注成型中聚合物分子的流動取向圖1。16聚合物在型腔中的流動是一種剪切流動；取向的同時存在著解??；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)單軸取向單軸取向多軸取向多軸取向 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程中的取向作用注射、壓注成型中聚合物分子的流動取向注射、壓注成型中聚合物分子的流動取向聚合物熔體在模腔中的取向程度圖1。17澆口處取向程度最大（流動壓力、薄殼層厚度）；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程

33、中的取向作用注射、壓注成型的塑件中固體填料的流動取向注射、壓注成型的塑件中固體填料的流動取向圖1。15具有方向性？具有方向性？1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程中的取向作用取向?qū)酆衔镄阅艿挠绊懀喝∠驅(qū)酆衔镄阅艿挠绊懀悍墙Y(jié)晶聚合物：非結(jié)晶聚合物：各向異性；結(jié)晶聚合物結(jié)晶聚合物：其取向是連接晶片的微絲分子束鏈段伸直的結(jié)果，力學(xué)強度和密度都能在取向方位提高，彈性和塑性也會改善，但伸長率下降；聚合物取向后的各向異性程度，與取向時流動性質(zhì)有關(guān)；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體

34、在成型過程中的物理和化學(xué)變化2.2.成型過程中的取向作用成型過程中的取向作用注射成型時影響取向的因素：注射成型時影響取向的因素：1）溫度：熔體溫度和模具溫度升高使取向程度下降；2）注射壓力和保壓力： ，3）澆口凍結(jié)時間：5）充模速度： 快速充模：表層強內(nèi)部弱；慢速充模：1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)4）模具溫度： 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解降解或裂解：降解或裂解：聚合物相對分子量降低的現(xiàn)象；降解實質(zhì)：大分子鏈發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化（斷鏈、交聯(lián)、側(cè)基的變化等）；降解結(jié)果：塑件強度下降、變色、變脆、發(fā)粘、出現(xiàn)氣泡和流紋等

35、；塑件外觀變壞，內(nèi)在質(zhì)量降低。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解降解的種類：降解的種類：熱降解；氧化降解；水降解；應(yīng)力降解1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解防止措施：防止措施：1)嚴格控制原材料的技術(shù)指標和使用合格的原材料；2)使用前對聚合物進行嚴格的干燥；如易吸附水分的聚酯、聚醚和聚酰胺等應(yīng)使水分含量小于0.010.05% ；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ)

36、五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解防止措施：防止措施：3)確定合理的加工工藝和加工條件圖1。181.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解防止措施：防止措施：4)使用附加劑如抗氧化劑、穩(wěn)定劑等；例外：例外：如通過輥壓或共擠作用使聚合物之間或兩種聚合物單體之間進行接枝或嵌段聚合配制共聚物，以改良聚合物性能；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中

37、聚合物的降解防止措施：防止措施：5)成型設(shè)備和模具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)狀態(tài)如與聚合物接觸的部位不應(yīng)有死角或縫隙，流道長度要適中，加熱和冷卻系統(tǒng)應(yīng)有靈敏度高的顯示裝置，保證良好的溫度控制和冷卻速度。1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化3.3.成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解常用聚合物的分解溫度與成型溫度常用聚合物的分解溫度與成型溫度聚合物熱分解溫度成型溫度聚合物熱分解溫度成型溫度聚苯乙烯PS310170250聚丙烯PP300200300聚氯乙稀PVC170150190聚甲基丙烯酸甲酯PMMA280180240聚碳酸酯PC3802703

38、20聚酰胺PA-6360230290氯化聚醚CPS290180270 聚甲醛POM2202401952201.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化4.4.成型過程中聚合物的交聯(lián)成型過程中聚合物的交聯(lián)交聯(lián)：交聯(lián)：聚合物在成型過程中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)；交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在熱固性聚合物的成型過程中，且通常采用壓縮、壓注和層壓成型；體型聚合物在機械強度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和塑件形狀穩(wěn)定性方面比線型好；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 五、聚合物熔體在成型過程中的物理和化學(xué)變化4.4.成型過程中聚合物的交聯(lián)成型過程中聚合物的

39、交聯(lián)“硬化硬化”、“熟化熟化”、“過熟過熟”、“欠熟欠熟”。交聯(lián)反應(yīng)：交聯(lián)反應(yīng)：交聯(lián)度：交聯(lián)度：已經(jīng)發(fā)生作用的基團和反應(yīng)活點對原有基團或反應(yīng)活點的比值；交聯(lián)反應(yīng)很難完全進行；1.2 1.2 注射成型理論基礎(chǔ)注射成型理論基礎(chǔ) 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能( (自學(xué)自學(xué)) )一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性 塑件從塑模中取出冷卻到室溫后，塑件的各部分尺寸都比原來在塑模中的尺寸有所縮小，這種性能稱為。成型收縮的形式成型收縮的形式：塑件的線尺寸收縮 收縮方向性 后收縮 動畫動畫 ：塑料品種 塑件結(jié)構(gòu) 模具結(jié)構(gòu) 成型條件 一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性：可用以下公式來表示。

40、1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性bba實Scbc計S式中： 實際收縮率（%） 計算收縮率（%）a 塑件在成型溫度時的單向尺寸（mm）b 塑件在室溫下的單向尺寸（mm）c 塑模在室溫下的單向尺寸（mm）實S計S1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性 塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為。流動性好、流動性中等、流動性差流動性好、流動性中等、流動性差分子量小，分子量分布寬，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差，熔融指數(shù)高、螺流動長度長、表現(xiàn)粘度小，流動比大的塑料流動性就好。常用塑料根據(jù)它的流動性可分為三類：1.

41、3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。 一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性影響流動性的主要因素： 料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。 注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大。 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能3.結(jié)晶性 所謂即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態(tài)，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能3.結(jié)晶性無定形

42、料為透明（如有機玻璃等）無定形料為透明（如有機玻璃等） 一般結(jié)晶性塑料為不透明或半透明一般結(jié)晶性塑料為不透明或半透明 聚(4)甲基戍烯為結(jié)晶型塑料卻有高透明性ABS為無定形塑料但卻并不透明 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能3.結(jié)晶性在模具設(shè)計及選擇注塑機時的要求及注意事項: 冷速快時,結(jié)晶度低。 料溫上升到成形溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設(shè)備。 粘流態(tài)與固態(tài)密度差大,收縮大,易生產(chǎn)縮孔和氣泡 冷凝時放出熱量大，要充分冷卻。 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發(fā)生分解

43、，這種性能稱為水敏性水敏性。 對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易出現(xiàn)變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱敏性熱敏性。4.熱敏性及水敏性 一、熱塑性塑料的工藝性能1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 5.吸濕性 一、熱塑性塑料的工藝性能據(jù)此，塑料大致可分為以下兩種： 不吸水也不易粘附水分不吸水也不易粘附水分吸濕、粘附水分吸濕、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯 塑料對水分的親疏程度1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 是指有些塑料對應(yīng)力比較敏感，成型后不僅容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)脆易裂，而且會在外力作

44、用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂的現(xiàn)象；應(yīng)力開裂應(yīng)力開裂一、熱塑性塑料的工藝性能6.應(yīng)力開裂及熔體破裂應(yīng)力開裂及熔體破裂措施措施:添加助劑;塑件的工藝性和模具結(jié)構(gòu)方面1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 熔體破裂熔體破裂 是指當一定融熔指數(shù)的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時當流速超過某一數(shù)值時，熔體表面即發(fā)生橫向裂紋；一、熱塑性塑料的工藝性能6.應(yīng)力開裂及熔體破裂應(yīng)力開裂及熔體破裂措施措施:選用熔體指數(shù)較大的物料適當增大噴嘴流道和澆口的截面積;降低注射溫度,提高熔體溫度1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 一、熱塑性塑料的工藝性能 指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在

45、熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。 7.相容性相容性( (共混性共混性) )不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān):分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯分子結(jié)構(gòu)不同時較難相容聚乙烯和聚丙烯1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 8.塑料狀態(tài)與加工性塑料狀態(tài)與加工性 注射成型薄膜吹塑成型擠出成型壓延成型中空成型真空和壓力成型熔融紡絲成型一、熱塑性塑料的工藝性能1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 熔融紡絲成型熔融紡絲成型1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 薄膜吹塑成型薄膜吹塑成型用于吹塑PP（聚丙烯）、HD

46、PE（高密度聚乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）、LLDPE（線性低密度聚乙烯）等塑料薄膜，透明，有光澤、不透氣且無毒，廣泛應(yīng)用于服裝、食品、紡織品、日用品、及其它商業(yè)或工業(yè)用的包裝。1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 擠出成型擠出成型擠出成型是借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的聚合物材料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法。 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 壓延成型壓延成型將已經(jīng)塑化的接近粘流溫度的聚合物材料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度、寬度與表面光潔的薄片狀制品，主要用于生產(chǎn)片材、薄膜、人造革等。 1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 中空成型中空成型1.3 1.3 塑料成型的工藝性能塑料成型的工藝性能 真空和壓力成型真空和壓力成型將裁成一定尺寸和形狀的片材，夾在模具的框架上，讓其在高彈態(tài)的適宜溫度加熱軟化，片材一