塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)第章2

第一章塑料概論

第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性第二節(jié)高聚物的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化第三節(jié)塑料的組成及分類第四節(jié)塑料的工藝性能第五節(jié)常用塑料第六節(jié)塑料的改性第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性一、樹脂與塑料的概念樹脂包括天然樹脂和合成樹脂。天然樹脂是指從樹木、動(dòng)物、石油中分泌出的脂物，如松香是從松樹分泌出鮑乳液狀松脂中分離出來(lái)的；蟲膠是從熱帶昆蟲的分泌物中提取的；而瀝青是從石油中得到的。這些天然樹脂無(wú)明顯的熔點(diǎn)，受熱后逐漸軟化，可溶解于有機(jī)溶劑，不溶解于水等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，天然樹脂不僅在數(shù)量上而且在質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，于是人們根據(jù)天然樹脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，應(yīng)用人工方法制造出了合成樹脂。例如酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯等都屬于合成樹脂。塑料是以樹脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類型的添加劑，在加工過(guò)程中能夠形成流動(dòng)的成型材料。由于添加劑所占比例比較小，塑料的性能主要取決于合成樹脂的性能。下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性二、高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性無(wú)論是天然樹脂還是合成樹脂，它們都屬于高分子聚合物，簡(jiǎn)稱高聚物。塑料的許多優(yōu)異性能都與高聚物的分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。我們知道，低分子化合物中所含的原子數(shù)一般都不多。例如一個(gè)水分子H2O由3個(gè)原子構(gòu)成，一個(gè)石灰石分子CaCO3由5個(gè)原子構(gòu)成。再?gòu)?fù)雜一點(diǎn)的化合物，其分子中所含的原子數(shù)最多也不過(guò)是幾百個(gè)。但是，高聚物則不同，一個(gè)高聚物分子中含有成千上萬(wàn)、甚至幾十萬(wàn)個(gè)原子。例如，尼龍分子中大約含有4千個(gè)原子，天然橡膠分子中大約含有5萬(wàn)到6萬(wàn)個(gè)原子，纖維素（木材中含有此成分）分子中大約含有10萬(wàn)到20萬(wàn)個(gè)原子。從相對(duì)分子質(zhì)量來(lái)看，低分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量只有幾十或幾百，如水的相對(duì)分子質(zhì)量為18，石灰石為100；而高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量比低分子化合物的高得多，一般從幾萬(wàn)至上千萬(wàn)。例如，尼龍分子的相對(duì)分子質(zhì)量為2.3萬(wàn)左右，天然橡膠為40萬(wàn)。再?gòu)姆肿娱L(zhǎng)度來(lái)看，低分子乙烯的長(zhǎng)度約為0.0005μm,而高分子聚乙烯的長(zhǎng)度為6.8μm，后者是前者的13600倍。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性由此可見，高分子是含有原子數(shù)很多、相對(duì)分子質(zhì)量很高、分子很長(zhǎng)的巨型化合物。正是由于高分子化合物與低分子化合物的分子結(jié)構(gòu)存在著如此懸殊的差異，才使高聚物具有許多與低分子化合物很不相同的特性。單就分子中所含原子個(gè)數(shù)、相對(duì)分子質(zhì)量的大小和分子的長(zhǎng)短還不足以表達(dá)高分子的結(jié)構(gòu)特性。每個(gè)高分子里含有按照一定的方式排列的一種或數(shù)種原子或原子團(tuán)，再通過(guò)化學(xué)鏈連成一個(gè)高分子。例如聚乙烯分子里的小單元為C2H4，每個(gè)聚乙烯分子里含有n個(gè)象下面這樣連接起來(lái)的小單元：…—C2H4—C2H4—C2H4—C2H4—…上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性這些小單元稱為“鏈節(jié)”，好像鏈條里的每個(gè)鏈節(jié)；n稱為“鏈節(jié)數(shù)”（聚合度），表示有多少鏈節(jié)聚合在一起。由許多鏈節(jié)構(gòu)成一個(gè)很長(zhǎng)的高聚物分子，稱為“分子鏈”。例如聚乙烯的相對(duì)分子質(zhì)量若是56000，那么一個(gè)聚乙烯分子里就含有兩千多個(gè)乙烯單體分子（單體分子是指用以合成高聚物的小分子）。如果高聚物的分子鏈呈不規(guī)則的線狀（或者團(tuán)狀），高聚物是一根根的分子鏈組成的，則稱為線型高聚物；如圖1-1（a）所示。如果在大分子的鏈之間還有一些短鏈把它們相互交聯(lián)起來(lái)，成為立體結(jié)構(gòu)，則稱為體型高聚物，如圖1-1（c）所示。此外，還有一些高聚物的大分子主鏈上帶有一些或長(zhǎng)或短的小支鏈，整個(gè)分子鏈呈枝狀，如圖1-1（b）所示，稱為帶有支鏈的線型高聚物。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性高聚物的分子結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)也不同。線型高聚物具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌扇苊浕蛉芙猓邷囟葧r(shí)則軟化至熔化狀態(tài)而可流動(dòng)，而且這種特性在高聚物成型前后都存在，因而可以反復(fù)成型，所以稱為熱塑性材料。體型高聚物脆性大，彈性較高，塑性很低，在成型前是可熔的，一經(jīng)成型硬化后，就成為既不溶解又不熔融的固體，不能再次成型，所以稱為熱固性材料。三、結(jié)晶型和非結(jié)晶型高聚物的結(jié)構(gòu)與特性 對(duì)于某些固體材料，如果它們中的質(zhì)點(diǎn)既是近程有序，又是遠(yuǎn)程有序，則可將它們稱為晶體材料，反之則稱為非晶材料。高聚物的結(jié)構(gòu)按照分子排列的幾何特點(diǎn)，也可以分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型兩大類型，其中非結(jié)晶型高聚物又叫做無(wú)定形高聚物。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性結(jié)晶型高聚物由“晶區(qū)”（分子作有規(guī)則緊密排列的區(qū)域）和“非晶區(qū)”（分子處于無(wú)序狀態(tài)的區(qū)域）所組成。晶區(qū)所占的重量百分?jǐn)?shù)稱為結(jié)晶度。例如低壓聚乙烯在室溫時(shí)的結(jié)晶度為85％～90％。通常當(dāng)高聚物的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主鏈上帶有的側(cè)基體積小，對(duì)稱性高，分子間作用力大時(shí)，有利于結(jié)晶；反之，則對(duì)結(jié)晶不利或不能形成結(jié)晶區(qū)。結(jié)晶只發(fā)生在線型高聚物和含交聯(lián)鏈不多的體型高聚物中。結(jié)晶對(duì)高聚物的性能影響重大，由于結(jié)晶造成了分子的緊密聚集狀態(tài)，增強(qiáng)了分子間的作用力，所以使高聚物的強(qiáng)度、硬度、剛度及熔點(diǎn)、耐熱性和耐化學(xué)性等性能都有所提高。而與鏈運(yùn)動(dòng)有關(guān)的性能，如彈性、伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度等則降低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)高聚物的分子結(jié)構(gòu)與特性對(duì)無(wú)定形高聚物的結(jié)構(gòu)，過(guò)去一直認(rèn)為其分子排列是雜亂無(wú)章、相互穿插交纏的。但用電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)無(wú)定型高聚物的質(zhì)點(diǎn)排列不是完全無(wú)序的，而是大距離范圍內(nèi)無(wú)序，小距離范圍內(nèi)有序，即：“遠(yuǎn)程無(wú)序，近程有序”。體型高聚物由于分子鏈間存在大量交聯(lián)，分子鏈難以作有序排列，所以都具有無(wú)定形結(jié)構(gòu)。上一頁(yè)返回第二節(jié)高聚物的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化一、高聚物的熱力學(xué)性能高聚物的物理、力學(xué)性能與溫度密切相關(guān)，溫度變化時(shí)，高聚物的受力行為發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的力學(xué)狀態(tài)，表現(xiàn)出分階段的力學(xué)性能特點(diǎn)。高聚物在不同溫度下的力學(xué)狀態(tài)，就是高聚物的熱力學(xué)性能。這些性能在很大程度上決定了塑料對(duì)加工的適應(yīng)性。下面以熱塑性材料為例說(shuō)明受恒應(yīng)力作用時(shí)變形程度與溫度的關(guān)系。熱塑性材料可以有三種物理聚集狀態(tài)：即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。三種物理狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)變，它體現(xiàn)了分子鏈在不同溫度、力場(chǎng)作用下，分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和分子間的相互作用。圖1-2為高聚物的三種物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系（高聚物的溫度-形變曲線）。下一頁(yè)返回第二節(jié)高聚物的熱力學(xué)性能及在成型過(guò)程中的變化1．玻璃態(tài)溫度低于Tg（玻璃化溫度），曲線基本是水平的，高聚物不僅整個(gè)分子鏈不能運(yùn)動(dòng)，連單個(gè)鏈節(jié)也失去了曲撓性，變得象玻璃那樣堅(jiān)硬，即表現(xiàn)為玻璃態(tài)。此時(shí)，塑料的彈性模量較高，變形程度小。由于塑料的Tg溫度高于室溫，所以一般使用的塑料都處于玻璃態(tài)。2．高彈態(tài)當(dāng)溫度上升，高于Tg低于Tf（粘流化溫度）時(shí)，曲線開始急劇變化，但很快穩(wěn)定趨于水平。高聚物變得象橡膠一樣柔軟而富有彈性，這種狀態(tài)叫做高彈態(tài)。此時(shí)塑料的彈性模量顯著減小，形變能力大大增強(qiáng)，外力去除變形量可以回復(fù)，變形是可逆的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚聚物的熱熱力學(xué)性性能及在在成型過(guò)過(guò)程中的的變化3．粘流流態(tài)當(dāng)溫度繼繼續(xù)上升升高于Tf，變形迅迅速發(fā)展展，彈性性模量再再次很快快下降，，高聚物物即產(chǎn)生生粘性流流動(dòng)，成成為粘流流態(tài)，常常稱之為為熔體。。此時(shí)的的變形是是不可逆逆的粘性性變形。。塑料在在冷卻后后能將形形變永久久保持下下去。當(dāng)溫度過(guò)過(guò)高超過(guò)過(guò)Td（熱分分解溫度度）時(shí)，，大分子子鏈裂解解，高聚聚物降解解成為低低聚物或或單體，，不再具具有高聚聚物的性性能，材材料被破破壞（熱熱分解））。所以以Tf~Td是塑料成成型加工工的范圍圍，這個(gè)個(gè)范圍越越寬，塑塑料成型型加工就就越容易易進(jìn)行。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚聚物的熱熱力學(xué)性性能及在在成型過(guò)過(guò)程中的的變化綜上所述述，高聚聚物的成成型加工工是在粘粘流狀態(tài)態(tài)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。粘粘流化溫溫度Tf是高聚物物成型加加工的最最低溫度度。欲使使高聚物物達(dá)到粘粘流態(tài)，，加熱只只是方法法之一。。還可以以通過(guò)加加入增塑塑劑降低低高聚物物的粘流流溫度。。粘流溫溫度不僅僅與高聚聚物的化化學(xué)結(jié)構(gòu)構(gòu)有關(guān)，，而且與與其相對(duì)對(duì)分子質(zhì)質(zhì)量的大大小有關(guān)關(guān)。粘流流溫度隨隨相對(duì)分分子質(zhì)量量的增加加而升高高。以上所述述是熱塑塑性材料料的熱力力學(xué)性能能，而熱熱固性材材料由于于分子運(yùn)運(yùn)動(dòng)阻力力很大，，一般隨隨溫度發(fā)發(fā)生的力力學(xué)狀態(tài)態(tài)變化較較小，所所以通常常不存在在粘流態(tài)態(tài)甚至高高彈態(tài)，，即遇熱熱不熔，，高溫時(shí)時(shí)則分解解。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚聚物的熱熱力學(xué)性性能及在在成型過(guò)過(guò)程中的的變化二、高聚聚物的加加工工藝藝性能塑料的熱熱力學(xué)性性能決定定了塑料料對(duì)加工工的適應(yīng)應(yīng)性，不不同的物物理狀態(tài)態(tài)，成型型加工方方法也不不同。當(dāng)當(dāng)溫度低低于Tg，塑料的的彈性模模量較高高，變形形程度小小，不宜宜進(jìn)行大大變形的的加工，，但可以以作為結(jié)結(jié)構(gòu)材料料進(jìn)行銼銼、鋸、、鉆、車車、銑等等機(jī)械加加工。溫溫度上升升高于Tg低于Tf時(shí)，塑料料形變能能力大大大增強(qiáng)，，可進(jìn)行行真空成成型、壓壓力成型型、壓延延和彎曲曲成型等等。從Tf開始分子子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)大大激激化，塑塑料的彈彈性模量量降低到到最低值值，較小小的外力力就能引引起熔體體宏觀流流動(dòng)。此此時(shí)在形形變中主主要是不不可逆的的粘性形形變，冷冷卻后塑塑料就能能將形變變永久保保持下去去。因此此，在這這個(gè)溫度度范圍內(nèi)內(nèi)常進(jìn)行行注塑、、擠出、、吹塑成成型等加加工。過(guò)過(guò)高的溫溫度將使使高聚物物的粘度度大大降降低，不不適當(dāng)?shù)氐卦龃罅髁鲃?dòng)性容容易引起起諸如注注射成型型中的溢溢料、擠擠出塑件件的形狀狀扭曲、、收縮和和紡絲過(guò)過(guò)程中纖纖維的毛毛細(xì)斷裂裂等現(xiàn)象象。溫度度高到分分解溫度度附近還還會(huì)引起起高聚物物分解，，以致降降低產(chǎn)品品物理力力學(xué)性能能或引起起外觀不不良等。。因此，，Tg與Tf都是塑料料進(jìn)行加加工的重重要參考考溫度。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚聚物的熱熱力學(xué)性性能及在在成型過(guò)過(guò)程中的的變化三、高聚聚物的結(jié)結(jié)晶高聚物由由非晶態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)為晶晶態(tài)的過(guò)過(guò)程就是是結(jié)晶過(guò)過(guò)程，結(jié)結(jié)晶發(fā)生生在高溫溫熔體向向低溫固固態(tài)轉(zhuǎn)變變過(guò)程中中，在此此過(guò)程中中高聚物物分子作作穩(wěn)定規(guī)規(guī)整排列列的就是是結(jié)晶區(qū)區(qū)。同金金屬的結(jié)結(jié)晶相類類似，高高聚物的的結(jié)晶過(guò)過(guò)程也由由晶核生生成和晶晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)兩步完完成。在高聚物物主體中中，如果果它的某某一局部部的分子子鏈段已已成為有有序排高高聚物列列，且其其大小已已能使晶晶體自發(fā)發(fā)地生長(zhǎng)長(zhǎng)，則該該種大小小的有序序排列的的微粒即即稱為晶晶坯。晶晶坯在高高于熔點(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)結(jié)結(jié)時(shí)散，，處于一一種動(dòng)態(tài)態(tài)平衡狀狀態(tài)。溫溫度接近近熔點(diǎn)乃乃至剛剛剛冷至熔熔點(diǎn)以下下時(shí)，晶晶坯依然然有時(shí)結(jié)結(jié)時(shí)散的的情況，，但某些些晶坯也也會(huì)長(zhǎng)大大，以致致達(dá)到臨臨界的穩(wěn)穩(wěn)定尺寸寸，即變變成晶核核。晶核核生成的的速率與與溫度密密切相關(guān)關(guān)，若以以△Q表表示晶核核生成的的溫度與與熔點(diǎn)之之間的溫溫差，則則當(dāng)△Q等于零零時(shí)，即即溫度為為熔點(diǎn)，，晶核生生成的速速率為零零。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚聚物的熱熱力學(xué)性性能及在在成型過(guò)過(guò)程中的的變化△Q逐漸漸增大，，晶核生生成速率率很快上上升，以以致達(dá)到到一個(gè)最最大值。。這時(shí)，，沒有達(dá)達(dá)到臨界界尺寸的的晶坯結(jié)結(jié)多散少少，最有有利于形形成晶核核。△Q繼續(xù)增增大，分分子鏈段段的運(yùn)動(dòng)動(dòng)阻力會(huì)會(huì)增大，，因而晶晶核生成成率又會(huì)會(huì)降低，，直至接接近于玻玻璃化溫溫度時(shí)又又降為零零。此時(shí)時(shí)，分子子主鏈的的運(yùn)動(dòng)停停止，因因此，晶晶坯的生生長(zhǎng)、晶晶核的生生成及晶晶體的生生長(zhǎng)都停停止。這這樣，凡凡是尚未未開始結(jié)結(jié)晶的分分子均以以無(wú)序狀狀態(tài)或非非晶態(tài)保保持在高高聚物中中，從而而構(gòu)成了了高聚物物中的非非晶區(qū)。。值得注注意的是是，在晶晶核生成成的過(guò)程程中，如如果熔體體中存有有外來(lái)的的物質(zhì)（（異相成成核），，則會(huì)大大大提高高晶核的的生成速速率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化綜上所述，，具有結(jié)晶晶傾向的高高聚物，在在成型的塑塑料制件中中會(huì)不會(huì)出出現(xiàn)晶形結(jié)結(jié)構(gòu)，需由由成型時(shí)塑塑料制件的的冷卻速率率來(lái)決定。。由于結(jié)晶晶度能夠影影響塑料制制品的性能能，所以工工業(yè)上為了了改善由具具有結(jié)晶傾傾向的高聚聚物所制的的塑件性能能，常采用用熱處理方方法（即烘烘若干時(shí)間間）以使其其非晶相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫嘞唷⒉惶€(wěn)定的晶晶形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的的晶形結(jié)構(gòu)構(gòu)，微小的的晶粒轉(zhuǎn)為為較大的晶晶粒等。但但也必須注注意，適當(dāng)當(dāng)?shù)臒崽幚砝砜梢蕴岣吒吒呔畚锏牡男阅埽惨矔?huì)由于晶晶粒的過(guò)分分粗大，使使高聚物變變脆，性能能反而變壞壞。四、高聚物物的取向高聚物熔體體在導(dǎo)管（（如圓管））內(nèi)流動(dòng)的的速率在管管中心最大大，管壁處處為零；在在導(dǎo)管截面面上各點(diǎn)的的速度分布布呈扁平的的拋物線形形狀。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化在這種流動(dòng)動(dòng)情況下，，熱固性和和熱塑性塑塑料中各自自存在的細(xì)細(xì)而長(zhǎng)的纖纖維狀填料料（如木粉粉、短玻璃璃纖維等））和高聚物物分子，在在很大程度度上，都會(huì)會(huì)順著流動(dòng)動(dòng)的方向作作平行的排排列，這種種排列常稱稱為取向作作用。其次次，由于同同樣原因，，熱塑性塑塑料在其玻玻璃化溫度度與粘流溫溫度（或軟軟化點(diǎn)）之之間進(jìn)行拉拉伸時(shí)，也也會(huì)發(fā)生取取向作用。。顯然這些些取向單元元如果繼續(xù)續(xù)存在于塑塑件中，則則塑件就將將出現(xiàn)各向向異性。各各向異性有有時(shí)是塑件件所需要的的，如制造造取向薄膜膜與單絲等等，這樣就就能使塑件件沿拉伸方方向的抗拉拉強(qiáng)度與光光澤程度等等有所增加加。但在制制造許多厚厚度較大的的塑件（如如壓縮產(chǎn)品品）時(shí)，又又要盡量消消除這種各各向異性現(xiàn)現(xiàn)象，因?yàn)闉樗芗写娲嬖诘倪@一一現(xiàn)象不僅僅使取向不不一致，而而且各部分分的取向程程度也有差差別，這樣樣會(huì)使塑件件在某些方方向上的機(jī)機(jī)械強(qiáng)度得得到提高，，但在另外外一些方向向上強(qiáng)度降降低，甚至至發(fā)生翹曲曲或裂紋。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化五、高聚物物的降解高聚物成型型塑件常常常是在高溫溫和應(yīng)力作作用下進(jìn)行行的。因此此，高聚物物分子可能能由于受到到熱和應(yīng)力力的作用或或由于高溫溫下高聚物物中微量水水分、酸、、堿等雜質(zhì)質(zhì)及空氣中中氧的作用用而導(dǎo)致其其相對(duì)分子子質(zhì)量降低低，使高聚聚物的大分分子結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生化學(xué)變變化。通常常我們把高高聚物相對(duì)對(duì)分子質(zhì)量量降低的現(xiàn)現(xiàn)象稱為高高聚物的降降解，也稱稱裂解。降解的實(shí)質(zhì)質(zhì)表現(xiàn)為斷斷鏈、分子子鏈結(jié)構(gòu)的的改變、側(cè)側(cè)基的改變變以及它們們的綜合作作用。在成成型加工中中，高聚物物的降解一一般都難以以完全避免免，而降解解大多是有有害的。輕輕度降解會(huì)會(huì)使高聚物物變色，進(jìn)進(jìn)一步降解解會(huì)使高聚聚物分解出出低分子物物質(zhì)，導(dǎo)致致相對(duì)分子子質(zhì)量降低低，塑件出出現(xiàn)氣泡和和流紋等弊弊病，并因因此削弱塑塑件的各種種物理、力力學(xué)性能。。嚴(yán)重的降降解會(huì)使高高聚物焦化化變黑，產(chǎn)產(chǎn)生大量的的分解物質(zhì)質(zhì)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化對(duì)塑料的成成型加工來(lái)來(lái)說(shuō)，在正正常操作情情況下，熱熱降解是主主要的，由由力、氧氣氣和水等引引起的降解解是次要的的，但它們們也都能通通過(guò)溫度對(duì)對(duì)高聚物的的降解起重重要作用。。所謂熱降降解是指高高聚物在高高溫下受熱熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)，發(fā)生變變色和分解解等現(xiàn)象。。高聚物在成成型過(guò)程中中出現(xiàn)降解解后，塑件件外觀變壞壞，內(nèi)在質(zhì)質(zhì)量降低，，使用壽命命縮短。因因此，加工工過(guò)程都應(yīng)應(yīng)設(shè)法減少少和避免高高聚物降解解。為此，，通常可采采取如下措措施：1）嚴(yán)格格控制原材材料的技術(shù)術(shù)指標(biāo)，使使用合格的的原材料。。若原材料料不合格，，高聚物的的穩(wěn)定性和和加工性變變壞，所含含雜質(zhì)可對(duì)對(duì)降解起催催化作用。。2）使用用前對(duì)高聚聚物進(jìn)行嚴(yán)嚴(yán)格干燥，，特別是聚聚酯、聚醚醚和聚酰胺胺等吸濕性性強(qiáng)的塑料料，使用前前通常應(yīng)使使水分含量量降低到0.01％％～0.05％以下下。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化3）確定定合理的加加工工藝和和加工條件件，使高聚聚物在不易易產(chǎn)生降解解的條件下下加工成型型，這對(duì)于于那些熱穩(wěn)穩(wěn)定性差、、加工溫度度和分解溫溫度非常接接近的高聚聚物尤為重重要。4）采用用結(jié)構(gòu)良好好的成型加加工設(shè)備和和模具。5）當(dāng)加加工溫度較較高時(shí)，在在配方中考考慮使用抗抗氧化劑、、穩(wěn)定劑等等，以加強(qiáng)強(qiáng)高聚物對(duì)對(duì)降解的抵抵抗能力。。六、高聚物物的交聯(lián)高聚物在加加工過(guò)程中中，形成立立體網(wǎng)狀分分子結(jié)構(gòu)的的反應(yīng)稱為為交聯(lián)，通通過(guò)交聯(lián)反反應(yīng)可生成成體型高聚聚物。和線線型高聚物物相比，體體型高聚物物的機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度、耐熱熱性、耐溶溶劑性、化化學(xué)穩(wěn)定性性和塑件的的形狀穩(wěn)定定性均有所所提高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)高高聚物的的熱力學(xué)性性能及在成成型過(guò)程中中的變化所以以在在一一些些對(duì)對(duì)強(qiáng)強(qiáng)度度、、工工作作溫溫度度、、蠕蠕變變等等要要求求較較高高的的場(chǎng)場(chǎng)合合，，體體型型高高聚聚物物有有著著廣廣泛泛的的應(yīng)應(yīng)用用。。交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)主主要要發(fā)發(fā)生生在在熱熱固固性性聚聚合合物物的的成成型型過(guò)過(guò)程程中中，，例例如如，，采采用用壓壓縮縮和和壓壓注注和和層層壓壓等等成成型型方方法法來(lái)來(lái)生生產(chǎn)產(chǎn)熱熱固固性性塑塑料料制制品品，，就就是是典典型型的的交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)。。在在加加工工熱熱塑塑性性材材料料時(shí)時(shí)，，由由于于加加工工條條件件不不當(dāng)當(dāng)或或原原料料不不純純等等，，也也可可能能在在高高聚聚物物中中引引起起交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)，，但但這這種種交交聯(lián)聯(lián)是是非非正正常常的的，，會(huì)會(huì)使使聚聚合合物物性性能能變變壞壞，，在在加加工工中中應(yīng)應(yīng)盡盡量量避避免免。。高聚聚物物的的交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)很很難難進(jìn)進(jìn)行行完完全全。。高高聚聚物物的的交交聯(lián)聯(lián)度度高高，，說(shuō)說(shuō)明明交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行的的程程度度深深。。在在交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行的的同同時(shí)時(shí)，，高高聚聚物物逐逐漸漸失失去去了了可可溶溶性性和和可可熔熔性性。。交交聯(lián)聯(lián)度度不不宜宜過(guò)過(guò)高高或或過(guò)過(guò)低低。。過(guò)過(guò)高高的的交交聯(lián)聯(lián)度度會(huì)會(huì)引引起起高高聚聚物物發(fā)發(fā)脆脆、、變變色色和和起起泡泡；；交交聯(lián)聯(lián)度度過(guò)過(guò)低低，，高高聚聚物物的的機(jī)機(jī)械械強(qiáng)強(qiáng)度度、、耐耐熱熱性性等等較較差差，，塑塑件件表表面面灰灰暗暗，，易易產(chǎn)產(chǎn)生生細(xì)細(xì)微微裂裂紋紋，，吸吸水水量量也也大大。。在在塑塑料料成成型型工工業(yè)業(yè)中中，，交交聯(lián)聯(lián)一一詞詞常常常常用用硬硬化化代代替替。。交交聯(lián)聯(lián)度度過(guò)過(guò)低低稱稱為為““硬硬化化不不足足””，，反反之之稱稱為為““硬硬化化過(guò)過(guò)度度””。。一一般般說(shuō)說(shuō)來(lái)來(lái)，，加加工工溫溫度度高高則則交交聯(lián)聯(lián)速速度度快快，，硬硬化化時(shí)時(shí)間間長(zhǎng)長(zhǎng)則則交交聯(lián)聯(lián)度度高高。。加加工工過(guò)過(guò)程程中中的的流流動(dòng)動(dòng)、、攪攪拌拌等等都都有有利利于于交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)速速度度的的加加快快。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)返回回第二二節(jié)節(jié)高高聚聚物物的的熱熱力力學(xué)學(xué)性性能能及及在在成成型型過(guò)過(guò)程程中中的的變變化化但所所渭渭““硬硬化化得得好好””或或““硬硬化化得得完完全全””并并不不意意味味著著交交聯(lián)聯(lián)反反應(yīng)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行行的的完完全全，，而而是是指指交交聯(lián)聯(lián)作作用用發(fā)發(fā)展展到到一一種種最最為為適適宜宜的的程程度度，，以以致致塑塑料料制制件件的的物物理理性性能能、、力力學(xué)學(xué)性性能能等等達(dá)達(dá)到到最最佳佳狀狀況況。。顯顯然然，，交交聯(lián)聯(lián)程程度度是是不不會(huì)會(huì)達(dá)達(dá)到到100％％的的，，但但是是硬硬化化程程度度卻卻可可以以。。一一般般硬硬化化程程度度大大于于100％％的的為為““過(guò)過(guò)熟熟””，，反反之之則則為為““欠欠熟熟””。。上一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類一、塑塑料的的組成成塑料的的成分分相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜雜，幾幾乎所所有的的塑料料都是是以各各種各各樣的的樹脂脂為基基礎(chǔ)，，再加加入各各種添添加劑劑制成成的。。（一））樹脂脂樹脂多多是從從石油油、煤煤、空空氣、、水和和農(nóng)副副產(chǎn)品品等物物質(zhì)中中提煉煉出來(lái)來(lái)的化化學(xué)物物質(zhì)。。它是是塑料料的主主要成成分（（約占占材料料總重重量的的40%-60%）），有有些樹樹脂不不能單單獨(dú)做做塑料料，必必須加加入一一些添添加劑劑。加加入添添加劑劑的目目的，，是為為了減減少樹樹脂含含量，，改善善塑料料的使使用和和加工工性能能。塑塑料料之所所以具具有可可塑性性或流流動(dòng)性性，就就是樹樹脂所所賦予予的。。下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類（二））填充充劑添加填填充劑劑（填填料）），不不僅能能使塑塑料的的成本本大大大降低低，而而且還還能使使塑料料的性性能得得到顯顯著改改善，，對(duì)塑塑料的的推廣廣和應(yīng)應(yīng)用起起了促促進(jìn)作作用。。常用用的填填料有有木粉粉、紙紙漿、、硅藻藻土、、云母母、石石棉、、炭黑黑、玻玻璃纖纖維等等。填填料在在很大大程度度上能能改變變塑料料的機(jī)機(jī)械性性能、、物理理性能能及工工藝性性能，，如硬硬度、、剛度度、電電絕緣緣性等等。例例如，，聚甲甲醛等等樹脂脂中加加人石石墨、、聚四四氟乙乙烯后后，使使塑料料的耐耐磨性性、抗抗水性性、耐耐熱性性、硬硬度及及機(jī)械械強(qiáng)度度等得得到全全面的的改進(jìn)進(jìn)。用用玻璃璃纖維維作為為塑料料的填填充劑劑，能能使塑塑料的的機(jī)械械強(qiáng)度度大幅幅度地地提高高。有有的填填充劑劑還可可以使使塑料料具有有樹脂脂所沒沒有的的性能能，如如導(dǎo)電電性、、導(dǎo)磁磁性、、導(dǎo)熱熱性等等。大大多數(shù)數(shù)填料料還可可以減減少塑塑料在在成型型時(shí)的的收縮縮率，，以提提高產(chǎn)產(chǎn)品的的尺寸寸精度度。填填料的的用量量一般般不超超過(guò)塑塑料的的40%。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類（三））增塑塑劑樹脂中中加入入增塑塑劑后后，加加大了了其分分子間間的距距離，，因而而削弱弱了大大分子子間的的作用用力。。這樣樣便使使樹脂脂分子子容易易滑移移，從從而使使塑料料能在在較低低的溫溫度下下具有有良好好的可可塑性性和柔柔軟性性。如如聚氯氯乙烯烯樹脂脂中加加入鄰鄰苯二二甲酸酸二丁丁酯，，可變變?yōu)橄笙笙鹉z膠一樣樣的軟軟塑料料。常常用的的增塑塑劑是是液態(tài)態(tài)或低低熔點(diǎn)點(diǎn)固態(tài)態(tài)的有有機(jī)化化合物物，主主要有有甲酸酸酯類類、磷磷酸酯酯類和和氯化化石蠟蠟等。。對(duì)增增塑劑劑的要要求是是：與與樹脂脂有良良好的的相溶溶性；；揮發(fā)發(fā)性小小，不不易從從塑件件中折折出；；無(wú)毒毒、無(wú)無(wú)臭味味、無(wú)無(wú)色；；對(duì)光光和熱熱比較較穩(wěn)定定；不不吸濕濕。另另外還還需注注意，，加人人增塑塑劑固固然可可以使使塑料料的工工藝性性能和和使用用性能能均得得到改改善，，但也也降低低了樹樹脂的的某些些性能能，如如穩(wěn)定定性、、介電電性、、機(jī)械械強(qiáng)度度等。。因此此，在在塑料料中要要盡可可能少少添加加增塑塑劑，，有些些塑料料可不不添加加增塑塑劑。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類（四））穩(wěn)定定劑穩(wěn)定劑劑可以以提高高樹脂脂在受受外界界因素素（如如熱、、光、、氧和和射線線等））作用用時(shí)的的穩(wěn)定定性，，阻止止和減減緩塑塑料在在加工工使用用過(guò)程程中的的分解解變質(zhì)質(zhì)。許許多樹樹脂在在成型型加工工和使使用過(guò)過(guò)程中中由于于受上上述因因素的的作用用，性性能會(huì)會(huì)變壞壞，即即所謂謂“老老化””。加加人少少量（（千分分之幾幾）穩(wěn)穩(wěn)定劑劑可以以減緩緩這種種情況況的發(fā)發(fā)生。。對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定劑劑的要要求是是除對(duì)對(duì)聚合合物的的穩(wěn)定定效果果好外外，還還應(yīng)能能耐水水、耐耐油、、耐化化學(xué)藥藥品，，并與與樹脂脂相溶溶，在在成型型過(guò)程程中不不分解解、揮揮發(fā)小小、無(wú)無(wú)色。。根據(jù)據(jù)不同同的作作用，，穩(wěn)定定劑可可分熱熱穩(wěn)定定劑、、光穩(wěn)穩(wěn)定劑劑，抗抗氧化化劑等等。常常用的的穩(wěn)定定劑有有硬脂脂酸鹽鹽、鉛鉛的化化合物物及環(huán)環(huán)氧化化合物物等。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類（五））潤(rùn)滑滑劑添加潤(rùn)潤(rùn)滑劑劑的目目的是是對(duì)塑塑料表表面起起潤(rùn)滑滑作用用，改改進(jìn)塑塑料熔熔體的的流動(dòng)動(dòng)性，，減少少或避避免對(duì)對(duì)模具具型腔腔的摩摩擦和和粘附附，從從而使使塑件件的表表面更更加光光潔，，也有有助于于延長(zhǎng)長(zhǎng)模具具的使使用壽壽命。。常用用的潤(rùn)潤(rùn)滑劑劑有硬硬脂酸酸及其其鹽類類，其其加入入量通通常小小于1％。。（六））著色色劑在塑料料中有有時(shí)要要用有有機(jī)顏顏料、、無(wú)機(jī)機(jī)顏料料和染染料使使塑料料制件件具有有各種種色彩彩，以以適合合使用用上的的美觀觀要求求，這這些有有機(jī)顏顏料、、無(wú)機(jī)機(jī)顏料料和染染料就就稱為為著色色劑。。有些些著色色劑兼兼有其其他作作用，，如本本色聚聚甲醛醛塑料料用碳碳黑著著色后后能在在一定定程度度上防防止光光老化化；聚聚氯乙乙烯用用二鹽鹽基性性亞磷磷酸鉛鉛等顏顏料著著色后后，可可避免免紫外外線的的射人人，對(duì)對(duì)樹脂脂起著著屏蔽蔽作用用，因因此，，它們們還可可以提提高塑塑料的的穩(wěn)定定性。。對(duì)著著色劑劑的一一般要要求是是：性性質(zhì)穩(wěn)穩(wěn)定，，不易易變色色，不不與其其他成成分（（增塑塑劑、、穩(wěn)定定劑等等）起起化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)，著著色力力強(qiáng)，，與樹樹脂有有很好好的相相溶性性。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類（七））固化化劑固化劑劑又稱稱硬化化劑、、交聯(lián)聯(lián)劑。。它的的作用用在于于促使使合成成樹脂脂進(jìn)行行交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)應(yīng)而形形成體體型網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)或或加快快交聯(lián)聯(lián)反應(yīng)應(yīng)速度度，成成為較較堅(jiān)硬硬和穩(wěn)穩(wěn)定的的塑料料制件件。例例如，，在環(huán)環(huán)氧樹樹脂中中加人人乙二二胺、、三乙乙醇胺胺等。。塑料的的添加加劑除除上述述幾種種外，，還有有發(fā)泡泡劑（（制造造泡沫沫塑料料）、、阻燃燃劑（（降低低塑料料的燃燃燒性性）、、防靜靜電劑劑、導(dǎo)導(dǎo)電劑劑和導(dǎo)導(dǎo)磁劑劑等。。塑料還還可以以制成成“合合金””，即即把不不同品品種不不同性性能的的塑料料用機(jī)機(jī)械的的方法法均勻勻溶合合起來(lái)來(lái)，或或者將將不同同單體體的塑塑料通通過(guò)化化學(xué)處處理得得到新新性能能的塑塑料。。例如如，ABS塑料料就是是由苯苯乙烯烯、丁丁二烯烯、丙丙烯睛睛組成成，經(jīng)經(jīng)共聚聚和混混合而而制成成的三三元““合金金”。。上一頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)頁(yè)返回第三節(jié)節(jié)塑塑料料的組組成及及分類類二、塑塑料的的分類類目前，，塑料料的品品種很很多，，目前前已投投入生生產(chǎn)的的有300余種種，常常用的的有40多多種。。從不不同角角度按按照不不同原原則進(jìn)進(jìn)行分分類的的方式式也各各不相相同。。但常常用的的塑料料分類類方法法有以以下兩兩種：：（一））按分分子結(jié)結(jié)構(gòu)及及其熱熱性能能分類類1.熱熱塑塑性塑塑料這種塑塑料具具有線線型分分子鏈鏈或帶帶支鏈鏈線型型分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)，如如圖1-1（（a））、1-1（b）所示。。這類類塑料料在加加熱時(shí)時(shí)，分分子活活動(dòng)能能力強(qiáng)強(qiáng)，鏈鏈分子子間容容易產(chǎn)產(chǎn)生相相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，物料料形態(tài)態(tài)由固固態(tài)逐逐漸軟軟化或或熔融融成膠膠糊狀狀態(tài)或或粘稠稠流體體狀態(tài)態(tài)，但但冷卻卻后又又可變變硬復(fù)復(fù)原為為固態(tài)態(tài)。如如此可可以反反復(fù)進(jìn)進(jìn)行多多次。。在這這一過(guò)過(guò)程中中一般般只有有物理理變化化，塑塑料分分子結(jié)結(jié)構(gòu)并并無(wú)變變化,因而而其變變化過(guò)過(guò)程是是可逆逆的。。但是是，如如果溫溫度過(guò)過(guò)高而而且保保溫時(shí)時(shí)間過(guò)過(guò)長(zhǎng)，，材料料也將將被破破壞。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)塑塑料的組組成及分類類簡(jiǎn)而言之，，熱塑性塑塑料是可以以多次反復(fù)復(fù)加熱而仍仍具有可塑塑性的塑料料。聚乙烯烯、聚丙烯烯、聚苯乙乙烯、聚氯氯乙烯、有有機(jī)玻璃、、聚甲醛、、聚碳酸酯酯、ABS等塑料均均屬此類。。2.熱固固性塑料這類塑料最最終具有體體型網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖1-1（（c）所示。這種種分子結(jié)構(gòu)構(gòu)是在塑料料加熱成型型后期逐漸漸形成的。。在加熱之之初，因分分子呈線型型結(jié)構(gòu)，具具有可溶性性和可塑性性，可塑制制成一定形形狀的塑件件；當(dāng)繼續(xù)續(xù)加熱時(shí)，，溫度達(dá)到到一定程度度后，分子子呈現(xiàn)立體體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)，樹脂變變成不溶或或不熔的體體型結(jié)構(gòu)，，使形狀固固定下來(lái)不不再變化。。如再加熱熱，也不再再軟化，不不再具有可可塑性。在在這一變化化過(guò)程中既既有物理變變化，又有有化學(xué)變化化，因而其其變化過(guò)程程是不可逆逆的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)塑塑料的組組成及分類類簡(jiǎn)而言之，，熱固性塑塑料是通過(guò)過(guò)加熱硬化化制得的塑塑料。熱固固性塑料常常采用壓縮縮、壓注或或?qū)訅旱确椒椒ǔ尚汀?。酚醛塑料料、氨基塑塑料、環(huán)氧氧塑料、有有機(jī)硅塑料料、不飽合合聚酯塑料料等均屬此此類。（二）按用用途分類1.通用用塑料這類塑料主主要是指產(chǎn)產(chǎn)量大，用用途廣、價(jià)價(jià)格低的一一類塑料，，主要包括括六大品種種：聚乙烯烯、聚氯乙乙烯、聚苯苯乙烯、聚聚丙烯、酚酚醛塑料和和氨基塑料料。它們的的產(chǎn)量約占占塑料總產(chǎn)產(chǎn)量的80%，構(gòu)成成了塑料工工業(yè)的主體體。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)塑塑料的組組成及分類類2.工程程塑料工程塑料常常指在工程程技術(shù)中用用作結(jié)構(gòu)材材料的塑料料。它除具具有較高的的機(jī)械強(qiáng)度度外，還具具有很好的的耐磨性、、耐腐蝕性性、自潤(rùn)滑滑性及尺寸寸穩(wěn)定性等等，即具有有某些金屬屬性能，因因而可以代代替金屬作作某些機(jī)械械構(gòu)件。目目前常用的的工程塑料料包括聚酰酰胺、聚甲甲醛、聚碳碳酸酯、ABS、、聚砜、聚聚苯醚、聚聚四氟乙烯烯等幾種。。3.特特殊塑料料特殊塑料料指具有有某些特特殊性能能的塑料料。這類類塑料有有高的耐耐熱性或或高的電電絕緣性性及耐腐腐蝕性等等性能，，如氟塑塑料、聚聚酰亞胺胺塑料、、有機(jī)硅硅樹脂、、環(huán)氧樹樹脂等。。特殊塑塑料還包包括為某某些專門門用途而而改性制制得的塑塑料，如如導(dǎo)磁塑塑料和導(dǎo)導(dǎo)熱塑料料。上一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能塑料的工工藝性能能是塑料料在成型型加工過(guò)過(guò)程中表表現(xiàn)出來(lái)來(lái)的特有有性質(zhì)，，表現(xiàn)在在許多方方面，有有些性能能直接影影響成型型方法和和工藝參參數(shù)的選選擇，有有些性能能直接影影響塑件件質(zhì)量，，同時(shí)也也影響著著模具的的設(shè)計(jì)，，有的則則只與操操作有關(guān)關(guān)。下面面就熱塑塑性塑料料和熱固固性塑料料的工藝藝性能分分別進(jìn)行行討論。。一、熱塑塑性塑料料的工藝藝性能熱塑性塑塑料的成成型工藝藝性能除除了前面面討論過(guò)過(guò)的熱力力學(xué)性能能、結(jié)晶晶性及取取向性外外，還應(yīng)應(yīng)包括收收縮性、、流動(dòng)性性、相容容性、吸吸濕性及及熱穩(wěn)定定性等。。下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能1.收收縮性塑件自模模具中取取出冷卻卻到室溫溫后，其其尺寸或或體積會(huì)會(huì)發(fā)生收收縮變化化，這種種性質(zhì)稱稱為收縮縮性。收收縮性的的大小以以單位長(zhǎng)長(zhǎng)度塑件件收縮量量的百分分?jǐn)?shù)來(lái)表表示，叫叫做收縮縮率。由由于成型型模具材材料與塑塑料的線線脹系數(shù)數(shù)不同，，收縮率率分為實(shí)實(shí)際收縮縮率和計(jì)計(jì)算收縮縮率。實(shí)實(shí)際收縮縮率表示示模具或或塑件在在成型溫溫度時(shí)的的尺寸與與塑件在在室溫時(shí)時(shí)的尺寸寸之間的的差別，，而計(jì)算算收縮率率則表示示室溫時(shí)時(shí)模具尺尺寸與塑塑件尺寸寸的差別別。這兩兩種收縮縮率的計(jì)計(jì)算可按按下列公公式求得得：上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能式中S’—實(shí)際際收縮率率；S—計(jì)計(jì)算收縮縮率；Lc一模具具或塑件件在成型型溫度時(shí)時(shí)的單向向尺寸；；Ls—塑件件在室溫溫時(shí)的單單向尺寸寸；Lm—模具具在室溫溫時(shí)的單單向尺寸寸。在普通中中、小型型模具成成型零件件尺寸計(jì)計(jì)算時(shí)，，計(jì)算收收縮率與與實(shí)際收收縮率相相差很小小，且模模具或塑塑件在成成型溫度度時(shí)的單單向尺寸寸測(cè)量不不變，所所以常采采用計(jì)算算收縮率率。實(shí)際際收縮率率表示塑塑料實(shí)際際所發(fā)生生的收縮縮，在大大型、精精密模具具成型零零件尺寸寸計(jì)算時(shí)時(shí)常采用用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能塑件收縮縮的形式式除由于于熱脹冷冷縮、塑塑件脫模模時(shí)的彈彈性恢復(fù)復(fù)及塑性性變形等等原因產(chǎn)產(chǎn)生的尺尺寸線性性收縮外外，還會(huì)會(huì)按塑件件形狀、、料流方方向及成成型工藝藝參數(shù)的的不同產(chǎn)產(chǎn)生收縮縮方向性性。此外外，塑件件脫模后后殘余應(yīng)應(yīng)力的緩緩慢釋放放和必要要的后處處理工藝藝也會(huì)使使塑件產(chǎn)產(chǎn)生后收收縮。顯顯然，影影響塑件件成型收收縮的因因素主要要有：（1）塑塑料品種種各種塑料料都具有有各自的的收縮率率。同一一種塑料料由于樹樹脂的相相對(duì)分子子質(zhì)量、、填料及及配方比比等不同同，其收收縮率及及各向異異性也不不同。例例如，樹樹脂的相相對(duì)分子子質(zhì)量高高，填料料為有機(jī)機(jī)的，樹樹脂含量量較多，，則塑料料的收縮縮率就大大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能（2）塑塑件結(jié)構(gòu)構(gòu)塑件的形形狀、尺尺寸、壁壁厚、有有無(wú)嵌件件、嵌件件數(shù)量及及其分布布對(duì)收縮縮率的大大小也有有很大影影響。如如塑件的的形狀復(fù)復(fù)雜、壁壁薄、有有嵌件、、嵌件數(shù)數(shù)量多且且對(duì)稱分分布，收收縮率就就小。（3）模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)模具的分分型面、、加壓方方向、澆澆注系統(tǒng)統(tǒng)形式、、布局及及尺寸等等因素直直接影響響料流方方向、密密度分布布、保壓壓補(bǔ)縮作作用及成成型時(shí)間間，因而而也對(duì)收收縮率及及方向性性影響很很大。如如采用直直接澆口口和大截截面的澆澆口，可可減少收收縮，但但方向性性強(qiáng)；若若澆口寬寬且短，，則方向向性??；；距離澆澆口近的的或與料料流方向向垂直的的部位收收縮大等等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能（4）成成型工藝藝擠出成型型和注射射成型一一般收縮縮率大，，方向性性也很明明顯。塑塑料的裝裝料形式式、預(yù)熱熱情況、、成型溫溫度、成成型壓力力、保壓壓時(shí)間等等對(duì)收縮縮率及方方向性都都有較大大影響。。例如采采用壓錠錠加料，，進(jìn)行預(yù)預(yù)熱，采采用較低低的成型型溫度、、較高的的成型壓壓力，延延長(zhǎng)保壓壓時(shí)間等等均是減減小收縮縮率及方方向性的的有效措措施。由上述可可知，影影響塑料料收縮率率變化的的因素很很多，而而且相當(dāng)當(dāng)復(fù)雜。。不同品品種的塑塑料，其其收縮率率各不相相同，即即使同一一品種而而批號(hào)不不同的塑塑料，或或同一塑塑件的不不同部位位，其收收縮率也也經(jīng)常不不同。因因此收縮縮率不是是一個(gè)固固定值，，而是在在一定范范圍內(nèi)變變化的，，這個(gè)波波動(dòng)范圍圍越小，，塑件的的尺寸精精度就越越容易保保證，否否則就難難于控制制。在模模具設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)應(yīng)根根據(jù)以上上因素綜綜合考慮慮選取塑塑料的收收縮率；；對(duì)精度度高的塑塑件應(yīng)選選取收縮縮率波動(dòng)動(dòng)范圍小小的塑料料，并留留有試模模后修正正的余地地。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能2.流流動(dòng)性在成型加加工中，，塑料熔熔體在一一定的溫溫度與壓壓力作用用下充填填模腔的的能力，，就是塑塑料的流流動(dòng)性。。塑料流流動(dòng)性的的好壞，，在很大大程度上上影響了了成型工工藝的許許多參數(shù)數(shù)，如成成型溫度度、壓力力、周期期、模具具澆注系系統(tǒng)的尺尺寸及其其他結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)。。在決定定零件大大小與壁壁厚時(shí)，，也要考考慮流動(dòng)動(dòng)性的影影響。從分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)來(lái)來(lái)講講，，流流動(dòng)動(dòng)的的產(chǎn)產(chǎn)生生實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)上上是是分分子子間間相相對(duì)對(duì)滑滑移移的的結(jié)結(jié)果果。。高高聚聚物物熔熔體體的的滑滑移移是是通通過(guò)過(guò)分分子子鏈鏈段段運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)來(lái)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的。。顯顯然然，，流流動(dòng)動(dòng)性性主主要要取取決決于于分分子子組組成成、、相相對(duì)對(duì)分分子子質(zhì)質(zhì)量量大大小小及及其其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。只只有有線線型型分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)而而沒沒有有或或很很少少有有交交聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的高高聚聚物物流流動(dòng)動(dòng)性性好好，，而而體體型型結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的高高分分子子一一般般不不產(chǎn)產(chǎn)生生流流動(dòng)動(dòng)。。高高聚聚物物中中加加人人填填料料會(huì)會(huì)降降低低樹樹脂脂的的流流動(dòng)動(dòng)性性；；加加人人增增塑塑劑劑、、潤(rùn)潤(rùn)滑滑劑劑可可以以提提高高流流動(dòng)動(dòng)性性。。流流動(dòng)動(dòng)性性差差的的塑塑料料，，在在注注射射成成型型時(shí)時(shí)不不易易充充填填模模腔腔，，易易產(chǎn)產(chǎn)生生缺缺料料。。有有時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)采采用用多多個(gè)個(gè)澆澆口口時(shí)時(shí)，，塑塑料料熔熔體體的的會(huì)會(huì)合合處處不不能能很很好好地地熔熔接接而而產(chǎn)產(chǎn)生生熔熔接接痕痕。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)返回回第四四節(jié)節(jié)塑塑料料的的工工藝藝性性能能這些些缺缺陷陷甚甚至至?xí)?huì)導(dǎo)導(dǎo)致致零零件件報(bào)報(bào)廢廢；；相相反反，，若若材材料料流流動(dòng)動(dòng)性性太太好好，，注注射射時(shí)時(shí)容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生流流涎涎、、造造成成塑塑件件在在分分型型面面、、活活動(dòng)動(dòng)成成型型零零件件、、推推桿桿等等處處的的溢溢料料飛飛邊邊。。因因此此，，成成型型過(guò)過(guò)程程中中應(yīng)應(yīng)適適當(dāng)當(dāng)選選擇擇與與控控制制材材料料的的流流動(dòng)動(dòng)性性，，以以獲獲得得滿滿意意的的塑塑料料制制件件。。塑料料流流動(dòng)動(dòng)性性的的好好壞壞采采用用統(tǒng)統(tǒng)一一的的方方法法來(lái)來(lái)測(cè)測(cè)定定，，對(duì)對(duì)熱熱塑塑性性塑塑料料常常用用的的方方法法有有熔熔融融指指數(shù)數(shù)測(cè)測(cè)定定法法和和螺螺旋旋線線長(zhǎng)長(zhǎng)度度試試驗(yàn)驗(yàn)法法。。熔熔融融指指數(shù)數(shù)測(cè)測(cè)定定法法是是將將被被測(cè)測(cè)塑塑料料裝裝入入如如圖1-3所示示的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)裝裝置置內(nèi)內(nèi)，，在在一一定定的的溫溫度度和和壓壓力力下下，，通通過(guò)過(guò)測(cè)測(cè)定定熔熔體體在在10min內(nèi)內(nèi)通通過(guò)過(guò)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)毛毛細(xì)細(xì)管管（（直直徑徑為為ΦΦ2.09mm的的出出料料模模孔孔））的的塑塑料料重重（（質(zhì)質(zhì)））量量值值來(lái)來(lái)確確定定其其流流動(dòng)動(dòng)性性的的狀狀況況，，該該值值叫叫做做熔熔融融指指數(shù)數(shù)。。熔熔融融指指數(shù)數(shù)越越大大，，流流動(dòng)動(dòng)性性越越好好。。熔熔融融指指數(shù)數(shù)的的單單位位為為g/10min。。螺螺旋旋線線長(zhǎng)長(zhǎng)度度試試驗(yàn)驗(yàn)法法是是將將被被測(cè)測(cè)塑塑料料在在一一定定的的溫溫度度與與壓壓力力下下注注人人如如圖1-4所示示的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的阿阿基基米米德德螺螺旋旋線線模模具具內(nèi)內(nèi)（（圖圖中中所所示示數(shù)數(shù)字字，，單單位位為為cm））來(lái)來(lái)表表示示該該塑塑料料的的流流動(dòng)動(dòng)性性。。流流動(dòng)動(dòng)長(zhǎng)長(zhǎng)度度越越長(zhǎng)長(zhǎng)，，流流動(dòng)動(dòng)性性就就越越好好。。上一一頁(yè)頁(yè)下一一頁(yè)頁(yè)返回回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能熱塑性塑塑料的流流動(dòng)性分分為三類類：流動(dòng)動(dòng)性好的的，如聚聚酰胺、、聚乙烯烯、聚丙丙烯、聚聚苯乙烯烯、醋酸酸纖維素素等；流流動(dòng)性中中等的，，如改性性聚苯乙乙烯、ABS、、AS、聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯、聚聚甲醛、、氯化聚聚醚等；；流動(dòng)性性差的，，如聚碳碳酸酯、、硬聚氯氯乙烯、、聚苯醚醚、聚砜砜、氟塑塑料等。。影響流動(dòng)動(dòng)性的因因素主要要有：（1）溫溫度料溫高，，則流動(dòng)動(dòng)性大。。但不同同塑料也也各有差差異。聚聚苯乙烯烯、聚丙丙烯、聚聚酰胺、、聚甲基基丙烯酸酸甲酯、、ABS、AS、聚聚碳酸酯酯、醋酸酸纖維等等塑料的的流動(dòng)性性隨溫度度變化的的影響較較大；而而聚乙烯烯、聚甲甲醛的流流動(dòng)性受受溫度變變化的影影響較小小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能（2）壓壓力注射壓力力增大，，則熔料料受剪切切作用大大，流動(dòng)動(dòng)性也增增大，尤尤其是聚聚乙烯、、聚甲醛醛較為敏敏感。（3）模模具結(jié)構(gòu)構(gòu)澆注系統(tǒng)統(tǒng)的形式式、尺寸寸、布置置（如型型腔表面面粗糙度度、澆道道截面厚厚度、型型腔形式式、排氣氣系統(tǒng)））、冷卻卻系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)、、熔料的的流動(dòng)阻阻力等因因素都直直接影響響熔料的的流動(dòng)性性。凡促促使熔料料溫度降降低，流流動(dòng)阻力力增加的的因素，，就會(huì)使使流動(dòng)性性降低。。3.相相容性相容性是是指兩種種或兩種種以上不不同品種種的塑料料，在熔熔融狀態(tài)態(tài)不產(chǎn)生生相互分分離現(xiàn)象象的能力力。如果果兩種塑塑料不相相容，則則混熔時(shí)時(shí)制件會(huì)會(huì)出現(xiàn)分分層、脫脫皮等表表面缺陷陷。不同同塑料的的相容性性與其分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)有一定定關(guān)系，，分子結(jié)結(jié)構(gòu)相似似者較易易相容，，例如高高壓聚乙乙烯、低低壓聚乙乙烯、聚聚丙烯彼彼此之間間的混熔熔等；分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)不同時(shí)時(shí)較難相相容，例例如聚乙乙烯和聚聚苯乙烯烯之間的的混熔。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能塑料的相相容性又又俗稱為為共混性性。通過(guò)過(guò)塑料的的這一性性質(zhì)，可可以得到到類似共共聚物的的綜合性性能，是是改進(jìn)塑塑料性能能的重要要途徑之之一，例例如聚碳碳酸酯和和ABS塑料相相容，就就能改善善聚碳酸酸酯的工工藝性（（主要是是流動(dòng)性性）。4.吸吸濕性吸濕性是是指塑料料對(duì)水分分的親疏疏程度。。據(jù)此塑塑料大致致可以分分為兩種種類型：：第一類類是具有有吸濕或或粘附水水分傾向向的塑料料，例如如聚酰胺胺、聚碳碳酸酯、、ABS、聚聚苯醚、、聚砜等等；第二二類是吸吸濕或粘粘附水分分極小的的材料，，如聚乙乙烯、聚聚丙烯等等。造成成這種差差別的原原因主要要是由于于其組成成及分子子結(jié)構(gòu)的的不同。。如聚酰酰胺分子子鏈中含含有酰胺胺基CO一NH極性基基因，對(duì)對(duì)水有吸吸附能力力；而聚聚乙烯類類的分子子鏈中是是由非極極性基因因組成，，表面是是蠟狀，，對(duì)水不不具有吸吸附能力力。材料料疏松使使塑料的的表面積積增大，，也容易易增加吸吸濕性。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能凡是具有有吸濕或或粘附水水分的塑塑料，如如果水分分含量超超過(guò)一定定的限度度，則由由于在成成型加工工過(guò)程中中，水分分在成型型機(jī)械的的高溫料料筒中變變成氣體體，會(huì)促促使塑料料高溫水水解，從從而導(dǎo)致致材料降降解，成成型后的的塑件出出現(xiàn)氣泡泡、銀絲絲與斑紋紋等缺陷陷。因此此，塑料料在加工工成型前前，一般般都要經(jīng)經(jīng)過(guò)干燥燥，使水水分含量量在0.5％％～0.2％％以下。。并要在在加工過(guò)過(guò)程中繼繼續(xù)保溫溫，以防防重新吸吸潮。5.熱熱敏性和和水敏性性①熱敏性性是指某某些熱穩(wěn)穩(wěn)定性差差的塑料料，在高高溫下受受熱時(shí)間間較長(zhǎng)或或澆口截截面過(guò)小小及剪切切作用大大時(shí)，料料溫增高高就易發(fā)發(fā)生變色色、降解解、分解解的傾向向。具有有這種特特性的塑塑料稱為為熱敏性性塑料，，如硬聚聚氯乙烯烯、聚甲甲醛、聚聚三氟氯氯乙烯等等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能熱敏性塑塑料在分分解時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生單體體、氣體體、固體體等副產(chǎn)產(chǎn)物，尤尤其是有有的分解解氣體對(duì)對(duì)人體、、設(shè)備、、模具都都有刺激激、腐蝕蝕作用或或有毒性性，同時(shí)時(shí)，有的的分解物物往往又又是促使使塑料分分解的催催化劑（（如聚氯氯乙烯的的分解物物為氯化化氫，能能促使高高分子分分解作用用進(jìn)一步步加?。榱肆朔乐篃釤崦粜运芩芰显诔沙尚瓦^(guò)程程中出現(xiàn)現(xiàn)過(guò)熱分分解現(xiàn)象象，可采采取在塑塑料中加加人穩(wěn)定定劑、合合理選擇擇設(shè)備（（如選用用螺桿式式注射機(jī)機(jī)）、正正確控制制成型溫溫度和成成型周期期、及時(shí)時(shí)清理設(shè)設(shè)備中的的分解物物等辦法法。此外外，也可可采取合合理設(shè)計(jì)計(jì)模具的的澆注系系統(tǒng)、模模具表面面鍍鉻等等一些措措施。②水敏性性在高溫下下，熔體體對(duì)水降降解的敏敏感性，，稱為水水敏性。。具有水水敏性的的塑料，，稱為水水敏性塑塑料，如如聚碳酸酸酯等。。水敏性性塑料在在成型過(guò)過(guò)程中，，即使含含有很少少水分，，也會(huì)在在高溫及及高壓下下發(fā)生水水解，因因此這類類塑料在在成型前前必須進(jìn)進(jìn)行干燥燥處理。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能二、熱固固性塑料料的工藝藝性能熱固性塑塑料同熱熱塑性塑塑料相比比，具有有制件尺尺寸穩(wěn)定定性好，，耐熱好好和剛性性大等特特點(diǎn)，所所以在工工程上應(yīng)應(yīng)用十分分廣泛。。熱固性性塑料在在熱力學(xué)學(xué)性能上上明顯不不同于熱熱塑性塑塑料。其其主要的的工藝性性能指標(biāo)標(biāo)有收縮縮率、流流動(dòng)性、、水分及及揮發(fā)物物含量、、硬化速速度等。。1.收收縮率同熱塑性性塑料一一樣，熱熱固性塑塑料也具具有因成成型冷卻卻而引起起的尺寸寸減小。。計(jì)算方方法與熱熱塑性塑塑料收縮縮率相同同。產(chǎn)生生收縮的的主要原原因有：：上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能（1）.熱收縮縮這是因熱熱脹冷縮縮而引起起的尺寸寸變化。。由于塑塑料是由由高分子子化合物物為基礎(chǔ)礎(chǔ)組成的的物質(zhì)，，線膨脹脹系數(shù)比比鋼材大大幾倍至至十幾倍倍，制件件從成型型加工溫溫度冷卻卻到室溫溫時(shí)，就就會(huì)產(chǎn)生生遠(yuǎn)大于于模具尺尺寸收縮縮的收縮縮，這種種熱收縮縮所引起起的尺寸寸減小是是可逆的的。收縮縮量大小小可用塑塑料線膨膨脹系數(shù)數(shù)的大小小來(lái)判斷斷。（2）結(jié)結(jié)構(gòu)變變化引起起的收縮縮熱固性塑塑料的成成型加工工過(guò)程是是熱固性性樹脂在在模腔中中進(jìn)行化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的過(guò)程程，即產(chǎn)產(chǎn)生交聯(lián)聯(lián)結(jié)構(gòu)，，分子鏈鏈間距離離縮小，，結(jié)構(gòu)緊緊密，引引起體積積收縮。。這種由由結(jié)構(gòu)變變化而產(chǎn)產(chǎn)生的收收縮，在在進(jìn)行到到一定程程度時(shí)，，就不會(huì)會(huì)繼續(xù)產(chǎn)產(chǎn)生。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)塑塑料料的工藝藝性能（3）彈彈性恢復(fù)復(fù)塑料制件件固化后后并非剛剛性體，，脫模時(shí)時(shí)，因成成型壓力力降低，，會(huì)產(chǎn)生生一彈性性恢復(fù)值值，這種種現(xiàn)象降降低了收收縮率。。在成型型以玻璃璃纖維和和布質(zhì)為為填料的的熱固性性塑料時(shí)時(shí)，這種種情況尤尤為明顯顯。（4）塑塑性變形形這主要表表現(xiàn)在制制件脫模模時(shí)，成成型壓力力迅速降降低，但但模壁緊緊壓著制制件的周周圍，產(chǎn)產(chǎn)生塑性性變形