第7章7-1塑料概論

第七章

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，莫向光陰惰寸功?！跑鼹Q問題：1.什么是塑料？塑料由哪幾部份組成？2.什么是熱塑性塑料？什么是熱固性塑料？基本內(nèi)容：1.掌握塑料的概念、分類、成份；2.理解熱塑性、熱固性塑料兩個(gè)概念，二者的區(qū)別；3.了解塑料的特性及用途。1.重點(diǎn)：塑料的概念、成份、分類重點(diǎn)難點(diǎn)：2.難點(diǎn)：對概念的理解7-1塑料概述7-1塑料概述1．塑料的概念

——以樹脂為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，加工過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(高分子有機(jī)材料)。塑料一、塑料和樹脂——指受熱時(shí)通常有熔融范圍，受外力作用具有流動(dòng)性，常溫下呈固態(tài)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。2．樹脂的概念樹脂

3.高聚物的制備

把一些低分子化合物（基本結(jié)構(gòu)單元）結(jié)合起來形成高分子化合物（高聚物）的化學(xué)反應(yīng)過程叫做聚合反應(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：

聚合反應(yīng)

縮聚反應(yīng)(1)聚合反應(yīng)

聚合反應(yīng)為低分子化合物在反應(yīng)過程中沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，生成的高分子化合物具有與參加反應(yīng)的低分子單元相同的成分。生成的高聚物主要有：聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯等。

(2)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)。生成的高聚物主要有：酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂?！侵赣勺匀唤缰袆?dòng)植物分泌物所得的無定形有機(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲膠等?！侵赣傻头肿踊衔锝?jīng)化學(xué)合成或者某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。天然樹脂合成樹脂4．樹脂的分類塑料

——樹脂＋添加劑1.樹脂作用：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(dòng)性二、塑料的組成2.添加劑⑴填充劑（填料）重要的但非必不可少的成分作用：減少樹脂用量，降低塑料成本；例如：酚醛壓縮粉若無填充劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價(jià)值；PE、PVC+CaCO3=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)性能；石棉提高耐熱性等。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。⑴填充劑（填料）（20~40%）分類：按化學(xué)性能可分為有機(jī)填料無機(jī)填料按形狀可分為：粉狀：木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等纖維狀：棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等層狀（片狀）：紙張、棉布、麻布、玻璃布等二、塑料的組成2.添加劑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；它是能與樹脂相溶的、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。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氧化石蠟等。二、塑料的組成2.添加劑⑵增塑劑作用：提高塑性、流動(dòng)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。例如：硝化纖維素若無增塑劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價(jià)值；硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。二、塑料的組成2.添加劑⑵增塑劑凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑?？煞譃橐韵氯N：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。如PVC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)性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS熱穩(wěn)定劑：光穩(wěn)定劑：抗氧化劑：二、塑料的組成2.添加劑⑶穩(wěn)定劑（0.3~0.5%）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(dòng)性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。二、塑料的組成2.添加劑⑷潤滑劑（<1%）如PE、PP、PVC、PS、ABS等均存在潤滑劑。起裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性。分類顏料染料有機(jī)顏料無機(jī)顏料二、塑料的組成2.添加劑⑸著色劑（0.01~0.02%）特點(diǎn)：無機(jī)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：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與無機(jī)顏料相反。二、塑料的組成2.添加劑⑸著色劑（0.01~0.02%）有機(jī)顏料的特性介于無機(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.二、塑料的組成2.添加劑⑸著色劑（0.01~0.02%）

——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)最終為體型結(jié)構(gòu)。（變化過程不可逆）1．按樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分：

——指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈線型結(jié)構(gòu)。(變化過程可逆)熱塑性塑料熱固性塑料三、塑料的分類

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

成型前，塑料中樹脂分子結(jié)構(gòu)使制品固化定型的模具溫度條件成型后，塑料中樹脂分子結(jié)構(gòu)成型過程中樹脂所發(fā)生的變化制品的熔化，溶解性能塑料的使用性常采用的成型方法熱塑性塑料線型或支鏈狀線型聚合物分子冷卻基本與成型前的相同物理變化（可能有少量分解或交鏈現(xiàn)象發(fā)生）可熔化可溶解反復(fù)多次使用（可回收廢料）注射、擠出、吹塑等熱固性塑料線型聚合物分子加熱（提供交聯(lián)反應(yīng)溫度轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型分子既有物理變化，又有化學(xué)變化。有低分子析出既不可熔化，也不可溶解一次性使用，因成型過程不可逆壓縮或壓注。有的品種可以采用注射——一般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑、導(dǎo)電等）、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(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。——一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。三、塑料的分類2．按塑料的用途分：特種塑料工程塑料通用塑料四、塑料的特性1.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。4.優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能（耐酸、耐堿、耐腐蝕）3.熱性能（熱導(dǎo)率低，用于保溫絕緣器皿）6.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。

四、塑料的特性五、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100°C左右，否則會(huì)降解、老化。導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場合，不能用塑料件。吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。

易老化，所以對于使用壽命較長的場合，一般還是用金屬件。

這些不足使塑料在某些領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。但是，隨著新品種塑料的問世以及改性技術(shù)的發(fā)展，塑料的這些不足都將會(huì)得到改進(jìn)。塑料的應(yīng)用:(P168)

因此，塑料存在著一些缺點(diǎn)：如一般塑料的機(jī)械強(qiáng)度均不如金屬。塑料成型時(shí)收縮率較高。塑料對溫度的敏感性遠(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。塑料若長期受載荷作用，即使溫度不高，其形狀會(huì)產(chǎn)生“蠕變”，塑料這種漸漸產(chǎn)生的塑件流動(dòng)是不可塑的，導(dǎo)致塑件尺寸精度喪失。所以，在選擇塑料時(shí)要注意揚(yáng)長避短。思考題

1.塑料的定義？（答案）

2.塑料的主要成分是什么？（答案）

3.填充劑的作用有哪些？（答案）

4.增塑劑的作用是什么？（答案）

5.潤滑劑的作用是什么？（答案）

6.試述穩(wěn)定劑的作用與種類？（答案）

1、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)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，并滿足一定的使用性能要求。思考題

2、塑料的主要成分是合成樹脂，一般它都加有其它添加劑，為多組成分組成。

3、填充劑起降低產(chǎn)品成本、改善塑料性能和增強(qiáng)的作用。

思考題

4、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點(diǎn)，使塑料變得柔軟和抗振。

5、潤滑劑的作用是易于成型流動(dòng)與脫模。思考題

6、穩(wěn)定劑的作用：能抑制和防止塑料在加工成型或使用過程中，因受熱、光、氧等作用而產(chǎn)生降解、氧化斷鏈、交鏈等現(xiàn)象而致使塑料性能遭到破壞，使塑料的性能穩(wěn)定。穩(wěn)定劑的種類有：光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和抗氧劑等。思考題

表1—1高分子與低分子的區(qū)別

有顯著區(qū)別方面低分子高分子一個(gè)分子所包含的原子個(gè)數(shù)幾個(gè)~幾百個(gè)幾千個(gè)~到幾百萬個(gè)相對分子量幾~幾百幾萬~上千萬分子長度

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