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注塑模具实用教程第1章塑料基本知识

更新时间:2020-04-24 03:24
 

  注塑模具实用教程第1章塑料基本知识_机械/仪表_工程科技_专业资料。第一章 塑料基本知识 第1章 塑料基本知识 2018年11月2日 1 第一章 塑料基本知识 本章学习要求 ? 熟悉塑料的概念及其组成。 ? 熟悉塑料的优缺点。 ? 掌握成型工艺性能。 ?

  第一章 塑料基本知识 第1章 塑料基本知识 2018年11月2日 1 第一章 塑料基本知识 本章学习要求 ? 熟悉塑料的概念及其组成。 ? 熟悉塑料的优缺点。 ? 掌握成型工艺性能。 ? 了解塑料的分类。 2018年11月2日 2 第一章 塑料基本知识 引入 想想我们的周围都有哪些物品? 它们都是用什么工程材料制成的? 2018年11月2日 3 第一章 塑料基本知识 1-1 概述 1-1-1 什么是塑料? 塑料是指以有机合成树脂为主要成分,加入 或不加入其他配合材料(添加剂)而构成的高分子 人造材料。它通常在加热、加压条件下可模塑成 具有一定形状的产品,在常温下这种形状保持不 变。 2018年11月2日 4 第一章 塑料基本知识 1.1.2 塑料的组成 塑料是一种混合物:合成树脂+添加剂 1.合成树脂 合成树脂决定了塑料制品的基本性能,其作用是将各种助 剂粘结成一个整体,添加剂是为改善塑料的成型 工艺性能,改善制品的使用性能或降低成本 而加入的一些物质。包括填充剂、增塑剂、 稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等 。 2018年11月2日 5 第一章 塑料基本知识 1.1.2 塑料的组成 2.添加剂: (1) 填充剂 又称填料;是塑料中一种重要但并非必要的成分。在塑料中 加入填充剂可减少贵重树脂含量,降低成本 。 填充剂有无机填充剂和有机填充剂。常用的填充剂的形态有 粉状、纤维状和片状三种。 粉状填充剂有木料、纸浆、大理石、滑石粉、云母粉、石棉 粉、石墨等;纤维状填充剂有棉花、亚麻、玻璃纤维、石棉纤维、 碳纤维、硼纤维和金属须等;片状填充剂有纸张、棉布、麻布和 玻璃布等。 填充剂的用量通常占塑料全部成分的40%以下。 2018年11月2日 6 第一章 塑料基本知识 (2)增塑剂 增塑剂是能与树脂相溶的、低挥发性的高沸点的有机化 合物,它能够增加塑料的可塑性和柔软性,改善其成型性能,降 低刚性和脆性。其作用是降低聚合物分子间的作用力。使树脂高 分子容易产生相对滑移,从而使塑料在较低的温度下具有良好的 可塑性和柔软性。 但增塑剂的加入会降低塑料的稳定性、介电性能和机械 强度。因此在塑料中应尽可能地减少增塑剂的含量。大多数塑料 一般不添加增塑剂。 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁配、邻 苯二甲吱二辛酪、樟脑等。 2018年11月2日 7 第一章 塑料基本知识 (3)着色剂 大多合成材脂的本色是白色半透明或无色透明的。为使塑件获得 各种所需色彩,在工业生产中常常加入着色剂来改变合成树脂的本 色,从而得到颜色鲜艳漂亮的制品。有些着色剂还能提高塑料的光 稳定性、热稳定性。如本色聚甲醛塑料用碳黑着色后能在一定程度 上有助于防止光老化。 对着色剂的一般要求是:着色力强,与 树脂有很好的相溶性,不与塑料中其他成分 起化学反应,性质稳定,成型过程中不因温 度、压力变化而降解变色,而且在塑件的长 期使用过程中能够保持稳定。 2018年11月2日 8 第一章 塑料基本知识 (4)稳定剂 树脂在加工过程和使用过程中会产生老化,即降解。所谓降 解是指聚合物在热、力、氧、水、光、射线等作用下,大分子断 链或化学结构发生有害变化的反应。为防止塑料在热、光、氧和 霉菌等外界因素的作用时的产生降解和交联,在聚合物中添加的 能够稳定其化学性质的添加剂称为稳定剂。 根据稳定剂所发挥的作用的不同,可分为热稳定剂、光稳定剂 和抗氧化剂等。 2018年11月2日 9 第一章 塑料基本知识 (5)固化剂 线型高分子结构的合成树脂需发生交联反应转变成体型 固化剂又称硬化剂、交联剂。用于成型热固性塑料, 高分子结构。固化剂添加的目的是促进交联反应。例如 在环氧树脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。 2018年11月2日 10 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 1.根据塑料中树脂的分子结构和受热后表现的性能,可分成两大 类:热塑性塑料和热固性塑料。 (1)热塑性塑料 热塑性塑料中树脂的分子结构呈线型或支链型结构,常称为 线性聚合物。它在加热时可塑制成一定形状的塑件,冷却后保持 已定型的形状。如再次加热,又可软化熔融,可再次制成一定形 状的塑件,可反复多次进行,具有可逆性。 常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯和聚 酰胺(尼龙)、聚苯乙烯、聚氯乙烯和ABS等。 2018年11月2日 11 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 (2)热固性塑料 热固性塑料在受热之初也具有链状或树枝状结构,同样具 有可塑性和可熔性,可塑制成一定形状的塑件。当继续加热时, 这些链状或树枝状分子主链间形成化学键结合,逐渐变成网状结 构,称之为交联反应。当温度升高到达一定值后,交联反应进一 步进行,分子最终变为体型结构,成为既不熔化又不熔解的物质, 称为固化。当再次加热时,由于分子的链与链之间产生了化学反 应,塑件形状固定下来不再变化。常用的热固性塑料有酚醛、三 聚氰胺—甲醛、不饱和聚酯等。 2018年11月2日 12 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 2.根据塑料性能及用途分类可分为通用塑料、工程塑料和特 种塑料等。 (1)通用塑料 通用塑料指的是产量大、用途广、价格低、性能普通的一类 塑料,通常用作非结构材料。世界上公认的六大类通用塑料有聚 乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 酚醛塑料和氨基塑料,其产量约占世 界塑料总产量的75%以上。构成了塑 料工业的主体。 2018年11月2日 13 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 (2)工程塑料 工程塑料泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等 工业品质的塑料。除具有较高的机械强度外,这类塑料的耐磨性、 耐腐蚀性能、耐热性、自润滑性及尺寸稳定性等均比通用塑料优 良, 它们具有某些金属特性,因而在机械制造、轻工、电子、日 用、字航、导弹、原子能等工程技术部门得到广泛应用。越来越 多地代替金属作某些机械零件。 目前工程上使用较多的塑料包括聚酰胺、 聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、聚苯醚、聚 四氟乙烯等, 其中前四种发展最快,为国际 上公认的四大工程塑料。 2018年11月2日 14 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 (3)特种塑料(功能塑料) 指那些具有特殊功能、适合某种特殊场合用途的塑料, 主要有医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、超导电塑料、耐 辐射塑料、耐高温塑料等。其主要成分是树脂,有的是专 门合成的树脂,也有一些是采用上述通用塑料和工程塑料 用树脂经特殊处理或改性后获得特殊性能。这类塑料产量 小,性能优异,价格昂贵。 2018年11月2日 15 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 3.按塑料的结晶形态不同一般分为结晶性塑料和非结晶性塑 料(无定性塑料)。 结晶性塑料是指在适当的条件下,分子能产生某种几何结 构的塑料(如:PE、PP、PA、POM、PET、PBT等),大多数的属于部 分结晶态。非结晶性塑料是指分子形状和分子相互排列不呈晶体 结构而呈无序状态的塑料,如:ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、 AS等。 非结晶性塑料又称无定形塑料, 非结晶性塑料在各个方向上表现的的 力学特性是相同的,即各向同性。 2018年11月2日 16 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 4、按塑料的透光性不同一般分为透明塑料半透明塑料和不透明塑 料。 透光率在88%以上的塑料称为透明塑料,如:PMMA、PS、 PC、Z-聚酯等。 常用的半透明塑料有:PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF 等。 不透明的塑料主要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等。 2018年11月2日 17 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 5、按塑料的硬度不同一般分为硬质塑料、半硬质塑料、和软 质塑料。 常见硬质塑料有:ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、 PPO等; 半硬质塑料有:PP、PE、PA、PVC等; 软质塑料有:软PVC、BS (K料)、TPE、TPR、EVA、TPU等。 2018年11月2日 18 第一章 塑料基本知识 1.1.3 塑料的分类 6、按塑料的化学结构不同可分为: (1)聚烯烃类:如LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE、 PP等; (2)聚苯乙烯类:如PS、AS、BS、ABS、MBS、HIPS等; (3)聚酰胺类:如PA6、PA66、PA610、PA1010等; (4)聚醚类:如PC、POM、PSF、PPO等; (5)聚酯类:如PBT、PET等; (6)丙烯酸酯类:如PMMA。 2018年11月2日 19 第一章 塑料基本知识 1、塑料的优点: 1.1.4 塑料的优点和缺点 (1)易于加工,易于成型,适于全自动大批量生产,成本低。 即使塑件的几何形状相当复杂,也可以模塑成型,其生产效率远 胜于金属加工,特别是注射成型塑件,只要一道工序,即可制造 出很复杂的塑料制品。 由于塑料易于加工,可以进行大批量生产,设备费用比较低 廉,所以制品成本较低。 2018年11月2日 20 第一章 塑料基本知识 ? 1、塑料的优点: (2)可根据需要随意着色,或制成透明塑件。 利用塑料可制作五光十色、透明美丽的塑件,通过塑料之间 的共混,还可以做出具有珠光珠光宝气效果的塑件,大大提高其 商品附加值,并给人一种清新明快的感觉。 2018年11月2日 21 第一章 塑料基本知识 ? 1、塑料的优点: (3)质量轻、比强度高 大多数塑料的比重与水相当,在1.0g/cm3左右,与金属、陶 瓷塑件相比,质量轻。塑料的机械强度虽不及金属及陶瓷,但比 强度(强度与密度的比值)比它们要高,故可制做轻质高强度的塑 件。如果在塑料中填充玻璃纤维后,其强度和耐磨性能还可大大 提高。 2018年11月2日 22 第一章 塑料基本知识 ? 1、塑料的优点: (4)不生锈、不易腐蚀.塑料不会象金属那样易生锈或受到化学药 品腐蚀,使用时不必担心酸、碱、盐、油类、药品、潮湿及霉菌 等的侵蚀。 (5)不易传热、保温性能好。由于塑料比热大,热导率小,不 易传热,故其保温及隔热效果良好。 2018年11月2日 23 第一章 塑料基本知识 ? 1、塑料的优点: (6)既能制做导电部件,又能制作绝缘产品 塑料本身是很好的绝缘物质,目前可以说没有哪一种电气 元件不使用塑料的。但如果在塑料中填充金属粉末或碎屑加以成 型,也可制成导电良好的产品。 2018年11月2日 24 第一章 塑料基本知识 ? 1、塑料的优点: (7)减震、消音性能优良,透光性好。 塑料具有优良的减震、消音性能;透明塑料(如:PMMA、PS、 PC等)可制作透明的塑件,如镜片、标牌、罩板等。 2018年11月2日 25 第一章 塑料基本知识 2、塑料的缺点: ? (1)尺寸稳定性差,制品精度较低:成型时收缩率较高,有的 高达3%以上,并且影响塑料成型收缩率的因素很多,这使得 塑料制件要获得高的精度难度很大; ? (2)塑料制件的使用温度范围较窄,容易老化; ? (3)难以分解,环保性差; ? (4)耐热性差、易于燃烧; ? (5)刚性差,不耐压; ? (6)机械强度较低。 ? (7)易受损伤、也容易沾染灰尘及污物。 2018年11月2日 26 第一章 塑料基本知识 ? 1.2塑料的性能 ? 1.2.1塑料的使用性能 ? 塑料的使用性能即塑料制品在实际使用中需要的性能。主要 有物理性能、化学性能、机械性能、热性能、电性能等。 ? 1. 塑料的物理性能 : ? 塑料的物理性能主要有密度、表观密度、透湿性、吸水性、 透明性、透光性等。 ? 2. 塑料的化学性能 : ? 塑料的化学性能有耐化学性、耐老化性、耐候性、光稳定性、 抗霉性等。 2018年11月2日 27 第一章 塑料基本知识 ? 1.2.1塑料的使用性能 ? 3. 塑料的机械性能: ? 塑料的机械性能主要有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、 断后伸长率、冲击韧度、疲劳强度、蛹变权限、摩擦因数及 磨耗、硬度等。 ? 4. 塑料的热性能 ? 塑料的热性能主要是线膨胀系数、热导率、玻璃化温度、 耐热性、热变形温度、热稳定性、 ? 热降解温度、耐燃性、比热容等。 ? 5. 塑料的电性能 ? 塑料的电性能主要有介电常数、 ? 介电强度、耐电弧性等。 2018年11月2日 28 第一章 塑料基本知识 1.2.2 塑料的成型性能 ? 1.2.2.1热塑性塑料成型工艺性能 ? 热塑性塑料的工艺性能除了热力学性能、结晶性、 取向性外,还有收缩性、流动性、热敏性、水敏性、吸 湿性、相容性等。 2018年11月2日 29 第一章 塑料基本知识 (1)收缩性(重点): 塑料在成型及冷却过程中发生了体积收缩 。 产生原因:热胀冷缩+聚集态变化 收缩率:单位长度塑件收缩量的百分率 收缩率=(模具尺寸—塑件尺寸)/塑件尺寸 0.5%=(100. 5—100)/100 模具设计尺寸=塑件尺寸+(塑件尺寸X收缩率) 模具设计尺寸=塑件尺寸X(1+收缩率) 2018年11月2日 30 第一章 塑料基本知识 2.收缩性(重点): 影响收缩率变化的主要因素有四个方面: ①塑料的品种。 ②塑件结构。 ③模具结构。 ④成型工艺条件。 常用塑料收缩率见表1-1 2018年11月2日 31 第一章 塑料基本知识 (2)流动性(重点): 塑料熔体在一定温度与压力作用下充填模腔的能力。 对成型工艺过程影响:成型温度、压力、浇注系统尺寸。 流动性的影响因素:相对分子量、填料与增塑剂和润滑剂的 含量。 2018年11月2日 32 第一章 塑料基本知识 热塑性塑料流动性表示:熔体流 动速率指数,简称熔融指数。 设计模具时常用反映塑料的流动性 参数:溢料间隙数值大小 2018年11月2日 33 第一章 塑料基本知识 溢料间隙(重点):指塑料熔体在成型压力下 不得溢出的最大间隙值 溢料间隙(mm) 流动性等级 塑料类型 尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、醋酸纤维素 改性聚苯乙烯、 ABS 、聚甲 醛、聚甲基丙烯酸甲酯 ≤0.03 0.03~0.05 好 中等 0.05~0.08 差 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚 砜、聚苯醚 34 2018年11月2日 第一章 塑料基本知识 按照模具设计要求,热塑性塑料的流动性可分为三类: (1)流动性好的塑料:如聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚 苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、醋酸纤维素(CA)和聚甲基戊烯等。 (2)流动性中等的塑料:如改性聚苯乙烯(HIPS)、ABS、AS、 聚 甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚甲醛(POM)和氯化聚醚等。 (3)流动性差的塑料:如聚碳酸酯(PC)、硬聚氯乙烯(PVC)、 聚苯醚(PPO)、聚矾(PS)、聚芳砜(PASF)和氟塑料等。 2018年11月2日 35 第一章 塑料基本知识 ? (3) 热敏性 (重点) ? 热敏性塑料在高温下受热时间较长或进料口截面过小,剪 切作用大时,料温增高易发生变色、降解,分解的倾向,具有 这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯PVC、聚偏氯 乙烯、醋酸乙烯共聚物,聚甲醛POM,聚三氟氯乙烯等。 热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物,特 别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或 毒性。 ? 2018年11月2日 36 第一章 塑料基本知识 (4)水敏性:塑料的水敏性是指它在高温、高压下对水降解的敏 感性。如聚碳酸脂即是典型的水敏性塑料。即使含有少量水分, 在高温、高压下也会发生降解:因此,水敏性塑料成型前必须严 格控制水分含量,进行干燥处理。 (5)吸湿性 是指塑料与水分的亲疏程度。 吸水倾向大的塑料:ABS、聚酰氨PA 吸水倾向小的塑料:聚乙烯PE、聚丙烯PP 吸附水分对成型加工工艺过程的影响:促使塑料高温水解。 处理措施:成型加工前烘干处理。 2018年11月2日 37 第一章 塑料基本知识 2018年11月2日 38 第一章 塑料基本知识 (6)相容性 指两种或两种以上不同品种的塑料,在熔融 状态下产生相互分离的能力,又称共混性。 相容性好的不同种类塑料相容可得到不同种类塑料的综 合性能,改进塑料性能。 相容性对成型加工过程影响:改用不同品种塑料时需首 先确定清洗料筒的方法(一般用清洗法或拆洗法),相 容性塑料,只需要将所要加工的原料直 接加入成型设备中清洗即可。如果是不相 容的塑料,就应更换料筒或彻底清洗料筒。 2018年11月2日 39 第一章 塑料基本知识 复习与思考: 1、什么是塑料?简述其优、缺点。篮球即时比分 2、塑料的添加剂有哪几种? 3、热塑性塑料成型方法有哪几种? 4、简述热塑性塑料与热固性塑料的区别。 5、影响收缩率变化的因素有哪些? 2018年11月2日 40 第一章 塑料基本知识 6、计算题: 塑件尺寸如图1-3,材料为ABS,收缩率0.5%。计算该塑件的模具 型腔在常温下的对应尺寸应为多少毫米? 2018年11月2日 41

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