歡迎登陸捷誠學習天地：,塑料的性能與應用 溫州捷誠塑機有限公司,歡迎登陸捷誠學習天地：,塑料概述,一、塑料的定義 塑料是一種具有可塑性的人造高分子有機化合物(樹脂). 塑料是指以有機合成樹脂為主要成分,加入或不加入其他配合材料(助劑)而構成的人造材料.它通常在加熱、加壓條件下可塑制成具有一定形狀的器件. 所謂可塑性,是指象黏土那樣,加力就變形,而撤除外力之后不恢復原狀的性質.所謂彈性(彈力),是指施加一定程度的力就變形,但撤去所施加的力則恢復原狀,這種性質叫彈性(例如:橡膠),具有彈性的物體叫做彈性體(如:松緊帶);塑料就是利用這種加熱時所產生的可塑性,加工成各種形狀的. 二、塑料的來源 塑料是由低分子有機化合物(如:乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯醇等)在一定條件下聚合而成的高分子有機化合物(聚合物).構成塑料的分子,由于分子量都有在10000以上的高分子,所以說塑料是高分子化合物(高聚物).一般塑料分子中都含有碳(C)原子和氫(H)原子,有的塑料分子結構中含有少量氧(O)、硫(S)原子.塑料的基本原料是低分子碳、氫化合物,它是從石油、天然氣或煤裂解物中提煉和合成出來的人造樹脂.,歡迎登陸捷誠學習天地：,三、塑料的發展過程,不同塑料的開發生產時間: 1920-1933:聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP) 1935:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 1939:聚對苯二甲酸乙烯共聚物(ABS) 1949:聚酰胺(Nylon) 1950:聚甲基丙烯酸甲酯(Acrylic) 1956:聚甲醛(POM) 1958:聚碳酸酯(PC) 1964:聚氧化二甲亞苯(PPO) 1965:聚砜(PSF) 1975:聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 1985:液晶塑料(LCP) 1994:改性為注塑級的PET(PETG) 1995:超彈性聚甲醛(TPOM) 1996:透明硬質聚氯乙烯 自欺欺人1960后以后,塑料的應用和加工技術得到了突飛猛進的發展.,歡迎登陸捷誠學習天地：,四、塑料的分類,目前,塑料已發展到300多種,最常用的塑料有十幾種. 1、按塑料的應用領域分類 一般分為通用塑料和工程塑料: 通用塑料只可作為一般非結構性材料使用,其產量大、價格相對低廉、性能一般,多用于制做日用品.(如:PE、PP、PVC、PS、PMMA、EVA等) 工程塑料是指具有較高力學性能及耐高溫、耐腐蝕,可以作為結構性材料,具有優異的綜合性能(包括:機械性能、電性能、耐熱性能、耐化學性能等),可在較寬闊的溫度范圍內和較長的時間內能良好地保持這種性能,并能在承受機械應力和較為苛刻的化學、物理環境中長期使用.被公認的七大工程塑料為:ABS、PC、POM、PA、PET、PBT、PPO等,工程塑料的產量相對較少,價格較貴.另外,還有功能塑料(如:LCP、人造器官等)、納米塑料、降解塑料等. 2、按塑料的結晶形態分類 一般分為結晶性塑料和無定形塑料 結晶性塑料是指在適當的條件下,分子能產生某種幾何結構的塑料(如:PE、PP、PA、POM、PET、PBT等),大多數的屬于部分結晶態.無定形塑料是指分子形狀和分子相互排列不呈晶體結構而呈無序狀態的塑料(如:ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、AS等),非結晶性塑料在各個方向上表現的的力學特性是相同的(各向同性).,歡迎登陸捷誠學習天地：,3、按其受熱時所呈現的基本行為分類,一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料 熱塑性塑料是指在特定的溫度范圍內,能反復加熱軟化和冷卻變硬的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用.熱固性塑料是指受熱后成為不熔的物質,再次受熱不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料(如:酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂、聚胺酯、發泡聚苯乙烯等). 4、按塑料的透光性分類 一般分為透明塑料半透明塑料和不透明塑料. 透光率在88以上的塑料稱為透明塑料(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.,歡迎登陸捷誠學習天地：,5、按塑料的硬度分類,一般分為硬質塑料、半硬質塑料、和軟質塑料 常見硬質塑料有:ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等; 半硬質塑料有:PP、PE、PA、PVC等; 軟質塑料有:軟PVC、K膠(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU等. 6、按塑料的化學結構分類 A、聚烯烴類(如:LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE、UHMWPE、PP等) B、聚苯乙烯類(如:PS、AS、BS、ABS、MBS、HIPS等) C、聚酰胺類(如:PA6、PA66、PA610、PA1010等) D、聚醚類(如:PC、POM、PSF、PPO等) E、聚酯類(如:PBT、PET等) F、丙烯酸酯類(如:PMMA),歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,五、塑料的物理性能,1.比重(密度) 塑料的比重是在一定的溫度下,秤量試樣的重量與同體積水的重量之比值,單位為g/cm3,常用液體浮力法作測定方法. 2.吸水性 塑料的吸水性是指規定尺寸的試樣浸入一定溫度(252)的蒸餾水中,經過24小時后所吸收的水份量;吸收水份后影響其尺寸及形狀,吸水率用重量表達時,常以表示. 3.透氣性 透氣性是指一定厚度的塑料薄膜在一個大氣壓力下,一平方米的面積中,在24小時內所透過氣體的體積(cm3)值,但透氣量與薄臘厚度、面積、時間、溫度、氣壓差值等有關. 4.透濕性 透濕性是指水蒸氣對塑料薄膜的透過情況,基本原理及定義與透氣性相同.,歡迎登陸捷誠學習天地：,5.透明度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比稱為透光度;在入射光方向上的散射光對所有透射光之比,稱霧度或混濁度.霧度通常是半透明的,并對射入光有漫透的性質. 6.拉伸強度 拉伸強度是指在規定 的試驗溫度、濕度和拉伸速度下,沿試樣的縱軸方向施加拉伸載荷,測定試樣破壞時的最大載荷. 7.壓縮強度 壓縮強度是指在試樣上施加壓縮載荷至破裂(對脆性材料而言)或產生屈服的強度(對非脆性材料而言). 8.彎曲強度 彎曲強度是指試樣在兩個支點上,施加集中載荷,使試樣變形或直至破裂時的強度. 9.沖擊強度 沖擊強度是指試樣受沖擊破斷時,單位面積上所消耗的焦耳,對于某些沖擊強度高的塑料,常在試樣中間開有規定尺寸之缺口,這樣可以降低它在破斷時所需要的焦耳. 不同的試件可用不同的試驗方法:落球式沖擊試驗、高速拉伸沖擊試驗.,歡迎登陸捷誠學習天地：,10.摩擦系數 摩擦系數是指摩擦力與正壓力之比值.在試樣上加一個正壓力,測定試樣剛性運動時的動和靜比值. 11.磨耗 磨耗是指塑料在摩擦過程中,微粒從摩擦表面不斷分離,引起摩擦件尺寸不斷地改變的機械性破壞過程,也有稱為磨損或磨蝕. 12.硬度 塑料硬度是指塑料抵抗其他硬物體壓入的性能,通用的有洛氏硬度和肖氏硬度兩種. 肖氏硬度是指在規定的壓力、時間下計算壓痕器的壓針所壓入的深度. 肖氏壓痕器可分為兩類,即:A、D型.施加負荷重量為1.0、5.0公斤,壓下時間為15秒,A型適用于軟質塑料,D型適用于半硬質塑料;當用A型,測出超過95%量程時,應改用D型,當D型測出超過95%量程時,則需要改用洛氏壓痕. 13.疲勞強度 疲勞強度是指在一個靜態破壞力而有小量交變循環的環境下,使塑料破壞的強度;疲勞載荷來源有拉壓、彎曲、扭轉、沖擊等。,歡迎登陸捷誠學習天地：,14.蠕變 蠕變是指在一定的溫度、濕度條件下,塑料在固定的外力持續作用下,隨時間變化所表現出的特征,這種變形的特征隨增加載荷而增加,隨減少載荷而減少,其變形亦逐漸恢復.蠕變的來源有拉伸蠕變、壓縮蠕變、彎曲蠕變等. 15.持久強度 持久強度是指塑料長時間經受靜載荷的能力由高而降低的時間函數.例如:未經載荷前的塑料強度是1000小時,而載荷后可能只有其50%至70%之間. 16.線膨脹系數 線膨脹系數是指溫度升高1攝氏度時,每一厘米的塑料伸長的厘米數.塑料的線膨脹系數一般是鋼材的十倍左右. 17.比熱 比熱是指1克塑料升高難1攝氏度時,所需要的熱量單位. 18.導熱系數 導熱系數是指某一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位.塑料的導熱系數很小,僅為鋼材的百分之一左右,所以是良好的絕熱材料.,歡迎登陸捷誠學習天地：,19.耐熱性 塑料耐熱性是反映塑件溫度與變形量之間關系的特性,耐熱性對溫度有關的塑件更為重要. 20.玻璃化溫度 塑料由熔融可流動溫度降低至固態時的溫度稱為玻璃化溫度,此時分子鏈段基本上不能運動,鏈節內部旋轉扣緊也很困難,只有原子之間的少許移動拉伸及有普通的彈性變形,所以此時的塑料會有很大的脆性. 21.脆化溫度 當對于一定低溫下的塑料施加壓力時,在很小變形下它就會破壞,此溫度就是脆化溫度. 22.分解溫度 分解溫度是指塑料在受熱時大分子鏈斷裂時的溫度,同時是鑒定塑料耐熱性的指標之一;當熔料溫度超過分解溫度時,大部分熔料會呈現發黃的顏色,且制品的強度會大大降低. 23.熔融指數 熔融指數(MFI)MI是指熱塑性塑料在一定溫度和壓力下,熔體在10分鐘時間內通過測試器的小孔所流出的熔料重量,單位是以克/10分鐘表示.,歡迎登陸捷誠學習天地：,24.耐燃燒性 塑料的耐燃燒性是用燃燒速率(燃燒時間內試樣的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前后重量之差的百分率)之比來表示的,由起火時間燃燒至自燃時間及熄滅時間,亦可作為耐燃燒性能的參考數. 25.耐電壓 迅速將電壓升高到某一極限值,停留一段時間,塑料試樣被擊穿,稱此時的電壓值為試樣能經受的耐電壓. 26.耐老化性 塑料的耐老化性是指在使用、貯存和加工過程中,由于受到光、熱、氧、水、生物、應力等外來因素的作用,引起化學結構破壞而使原有的優良性能有所下降的現象.研究塑料的老化性是為了提高它的穩定性,延長其使用壽命. 27.耐化學性 塑料的耐化學性是指塑料在化學介質中是否受到腐蝕,評定的依據通常是塑料在介質中一定時間后的重量、體積、強度、色澤等的變化程度. 28.成型收縮率 成型收縮是指熱塑性塑料在模具中成型時,冷卻后脫模出的成型品,必有收縮現象,即成型品小于模腔尺寸.,歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,七、塑料的特性 1.塑料的優點: (1)易于加工、易于制造(易于成型) 即使制品的幾何形狀相當復雜,只要能從模具中脫模,都比較容易制作.因而其效率遠勝于金屬加工,特別是注塑成型制品,經過一道工序,即可制造出很復雜的成品. (2)可根據需要隨意著色,或制成透明制品 利用塑料可制作五光十色、透明美麗的制品,尚可任意著色的特性,可提高其商品價值,并給人一種明快的感覺. (3)可制做輕質高強度的產品 與金屬、陶瓷制品相比,質量輕、機械性能好,比強度(強度與密度的比值)高,故可制做輕質高強度制品.特別是填充玻璃纖維后,更可提高其強度. 另外,由于塑料質量輕,可節約能源,故其制品亦日趨輕量化.,歡迎登陸捷誠學習天地：,(4)不生銹、不易腐蝕 塑料一般耐各種化學藥品的腐蝕,不會象金屬那樣易生銹或受到腐蝕.使用時不必擔心酸、堿、鹽、油類、藥品、潮濕及霉菌等的侵蝕. (5)不易傳熱、保溫性能好 由于塑料比熱大,熱導率小,不易傳熱,故其保溫及隔熱效果良好. (6)既能制做導電部件,又能制作絕緣產品 塑料本身是很好的絕緣物質,目前可以說沒有哪一種電氣制品不使用塑料的.但如果在塑料中填充金屬粉末或碎屑加以成型,也可制成導電良好的產品. (7)減震、消音性能優良,透光性好 塑料具有優良的減震、消音性能;透明塑料(如:PMMA、PS、PC等)可制作透明的塑料制品(如:鏡片、標牌、罩板等). (8)產品制造成本低 塑料原料本身雖然不那么便宜,但如(1)項所述,由于塑料易于加工,設備費用比較低廉,所以能降低產品成本.,歡迎登陸捷誠學習天地：,2.塑料的缺點,(1)耐熱性差、易于燃燒 這是塑料最大的缺點,與金屬和玻璃制品相比,其耐熱性遠為低劣,溫度稍高,就會變形,而且易于燃燒.燃燒時多數塑料能產生大量的熱、煙和有毒氣體;即使是熱固性樹脂,超過200攝氏度也會冒煙,并產生剝落. (2)隨著溫度的變化,性質也會大大改變 高溫自不待言,即使遇到低溫,各種性質也會大大改變. (3)機械強度較低 與同樣體積的金屬相比,機械強度低得多,特別是薄型制品,這種差別尤為明顯. (4)易于受特殊溶劑及藥品的腐蝕 一般來說,塑料比較不容易受化學藥品的腐蝕,但有些塑料(如:PC、ABS、PS等)這方面的性質特別差;在一般情況下熱固性樹脂耐腐蝕性相當強.,歡迎登陸捷誠學習天地：,(5)耐久性差,易老化 無論是強度、表面光澤或透明度,都不耐久,受負荷有蠕變現象.另外,所有的塑料均怕紫外線及太陽光照射,在光、氧、熱、水及大氣環境作用下會老化. (6)易受損傷、也容易沾染灰塵及污物 塑料的表面硬度都比較低,容易受損傷;另外,由于是絕緣體,故帶有靜電,因此容易沾染灰塵. (7)尺寸穩定性差 與金屬相比,塑料收縮率很高,故難于保證尺寸精度.在使用期間受潮、吸濕或溫度發生變化時,尺寸易隨時間發生變化.,歡迎登陸捷誠學習天地：,八、塑料的著色,著色劑的應用品種有:干粉(色粉)、色種、色母粒、液態色漿等,分為有機顏料和無機顏料兩大類.著色劑需要具有以下良好的性能:著色力強、遮蓋力強、分散性(相容性)好、耐熱性好、耐光性好、耐遷移性好、耐溶劑性好、耐藥品性好、收縮率低等.隨著客戶對塑件顏色的要求越來越苛刻,色母粒或拉粒的應用越來越廣. 九、水口料的回收利用 一般熱塑性的水口料均可回收利用,實驗證明水口料的添加比例在25%以內,對其塑料的性能(強度)影響不明顯(10%以下).水口料的控制及回收利用是塑料工業的研究課題,熱流道模具的使用就是減少水口料的創舉.水口料的回收利用次數及比例,對塑料制品的顏色強度等均有不同程度的影響,生產時要嚴格控制添加水口料量.,歡迎登陸捷誠學習天地：,熱塑性樹脂的諸性質,一、塑料的熱力學三態 在自然界中,我們把物質在常溫中的聚集狀態分成三種:即氣態、液態、和固態. 以非晶態線型高聚物為代表的高分子聚合物,由于分子結構的連續性,以及其巨大分子量,所以它們的聚集狀態不同于一般低分子化合物,而是在不同的熱力條件下,以其獨特的三種形態存在:即玻璃態、高彈態、和粘流態. 高分子聚合物是不存在氣態的,在受熱而可能氣化之前,分子結構已受到徹底的破壞,成為低分子的氣化物質或碳化物. 高分子聚合物的玻璃態實際上是固態的一種表現形式,特點是在一定的溫度范圍內,呈現出固態物質普遍具有的性質,在某些力學特性上類似于普通的玻璃. 高分子聚合物的粘流態是一種獨特的“液態”,在某個溫度范圍內,具有既可以流動又有別于普通低分子液體的力學性質.,歡迎登陸捷誠學習天地：,高分子聚合物的高彈態是介乎玻璃態和粘流態溫度范圍的獨有的形態. 高分子聚合物和其他物質一樣,在特定的溫度壓力條件下都有一個相對穩定的形態.比如,在普通使用條件下,可以將有機玻璃視為玻璃態的代表,而將液體樹脂視為粘流態的代表. 當外界溫度、壓力發生變化并達到某種水平時,高分子聚合物將改變原有的狀態而轉變成另外的狀態.注塑加工廠的任務就是提供這些變化的條件,在加工過程中,塑料原料(以高分子聚合物為基體)受溫度、壓力、剪切作用時,其粘度、物理結構、形態等等都會出現變化,其中以溫度影響最大,這是塑料熱成型的理論依據.,歡迎登陸捷誠學習天地：,非晶態線型高聚物在一定的壓力、不同溫度條件下,上述三種聚集態及其轉變條件如圖A所示,這是以相對形變率來表達的三態區間的劃分.圖中標示的溫度為聚苯乙烯試樣的溫度. 高分子聚合物,包括有結晶傾向的高聚物,不管是熱塑性的還是熱固性的,都有這樣類似的區間劃分,只是曲線的形狀各不相同.例如聚乙烯、聚丙烯等有結晶傾向的高聚物,其形變曲線如圖B所示,這類高聚物在進入熔點后即出現粘流態,粘度迅速下降,不可逆形變在整體中發生.在圖A、圖B中形變曲線上有一個脆化溫度Tx,低于這個溫度,分子鏈段的自我振動被“凍結”下來,不可拉伸、扭轉,亦無法吸收和分散外力.在外力作用下,鏈段很快斷裂,塑料制品將顯得象普通玻璃那樣易于擊碎.,歡迎登陸捷誠學習天地：,二、塑料三態的微觀結構和工藝特性,1、玻璃態 處于玻璃態下的塑料分子,鏈段運動基本上處于停止的狀態,分子在自身的位置上振動,分子鏈纏繞成團狀或卷曲狀,相互交錯,紊亂無序.在玻璃態時分子的聚集狀態如下圖所示:,歡迎登陸捷誠學習天地：,當受到外力作用時,分子鏈段將作瞬間微小伸縮和鍵角改變.整個塑料形體具有一定的剛性和強度(抗張強度、抗彎強度等).在這種形態下,塑膠件可以被使用或進行機械加工(如:切削、鉆孔、銑刨等). 一般非結晶形塑料(如:聚苯乙烯、有機玻璃、聚碳酸酯等),其玻璃化溫度高于室溫,我們可以將原料顆粒、定型了的制件視為玻璃態.至于聚乙烯、聚丙烯等“軟”性塑料,事實上也存在著“硬”性的玻璃態.這類塑料中的非結晶部分,玻璃態溫度比室溫低很多(12385),在玻璃態度溫度以上處于高彈態,表現為柔性,而結晶部分熔點又比室溫為高(137),因晶格能的束縛,鏈段不能自由活動,表現為剛性,所以也能作為具有固定形狀的塑料使用. 2、高彈態 處于高彈態下的塑料分子,動能增加,鏈段展開成網狀,但分子 的運動仍維持在小鏈段的旋轉,鏈與鏈之間不發生位置移動.受外力作用時可產生緩慢形變,當外力除去后,又是慢慢恢復原狀.在這種狀態下,塑料具有一種類似橡膠的彈性,所以又稱橡膠態.通常稱為彈性或橡膠體的高聚物,便函是在室溫下處于高彈態的高聚物.,歡迎登陸捷誠學習天地：,高彈態有兩個特點: (1)在較小作用力下可產生較大變形,外力解除后能恢復原狀. (2)高彈形變并非瞬間發生,而是隨時間逐漸發展.與普通的彈性形變不同,在同樣外力作用下,形變要延遲一段時間才能完成,而且形變量大,松弛性也較明顯. 塑料的高彈態其實只有在熱加工過程中才出現.,歡迎登陸捷誠學習天地：,3、粘流性 處于粘流態下的塑料分子,網狀結構已經解體,大分子鏈與鏈之間,鏈段與鏈段之間都有能夠自由移動.可以說,這是塑料的“液體”存在的形式,只是粘性大,物理構成不同,力學性質不同.當給予外力時,分子間很容易相互滑動,造成塑性體的變形,除去外力便不再恢復原狀. 塑料熱成型過程可以這樣描述:通過熱和力的作用,讓塑料從室溫的玻璃態,經歷程高彈態轉變為粘流態,注射入具有一定形狀的封閉模腔,然后在模腔內逐漸冷卻,從粘流態轉回玻璃態,最后形成與模腔形狀一致的制品. 塑料只能在粘流態下才能注射充填成型,即是說,塑料的加工溫度范圍只能是從粘流溫度(或結晶型塑料的熔點)到分解溫度之間.如果這個范圍寬,加工將比較容易,如果這個范圍窄,可選擇的加工溫度限制就大,加工就較為困難.前者以聚乙烯為代表,后者以聚氯乙烯為代表.經常應用的聚苯乙烯、ABS等亦屬于范圍寬的一類,所以在設定注塑機料筒溫度時,能夠比較隨意;如果不需考慮色粉對高溫的敏感性,溫度調高些或調低些,對生產影響不大. 塑料在加熱料筒中經歷的熱力學變化如圖C所示:,歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,從圖中可以看出,在熱的作用下,塑料是從玻璃態經歷高彈態轉化為粘流態.正常的加工溫度應保證這種轉化順利進行,從進料段往前到射嘴段,溫度逐漸遞增,如若破壞了這種遞增,將使操作不穩定.即使有時在實際生產中,調校的射嘴溫度比其前段料筒溫度略低,但前段料筒位置內的料事實上已完全進入粘流態,稍低溫度的射嘴起著保溫及出料均勻的作用. 塑料的粘流態溫度范圍有一定極限,超過了這種極限,即超過了分解溫度,塑料產生分解,會破壞原來的化學結構,成為低分子化合物,甚至碳化.有時噴嘴對空注射發生爆鳴聲,就是由于氣態低分子生成物從料筒內的高壓突然轉變為低壓進入大氣,瞬間膨脹造成.這種現象的出現,說明料筒內部分塑料不堪高溫或長時間受熱而發生了分解. 正常生產過程中的塑料,不般不會超過分解溫度,但如果料筒內壁或螺桿損傷后有死角,造成長時間停滯或受到劇烈的擠壓剪切,就有可能發生分解,注塑出來的制件,往往帶有焰火狀黃斑.,歡迎登陸捷誠學習天地：,三、塑料分子的取向,塑料成型加工過程中,有一個取向現象值得注意.我們先看一下塑料實際上是如何流入成型模具的,這將有助于了解塑膠表面和芯部方向性的產 生原因.如下圖所示:,歡迎登陸捷誠學習天地：,非晶態高聚物的玻璃態、高彈態和粘流態以及結晶型高聚物的非晶態部分,在一定條件下,會存在分子取向.當液體狀態下的塑料在注塑機中受力的作用下,高速通過噴嘴及模具的流道時,長線形的高分子會順著流動方向作相互平行的排列,一旦這些排列在塑料冷卻固化之前來不及消除而留在了固態塑料制件之中,分子的取向及因此而形成的取向效應便保持下來. 一般來說,取向作用會使制件的整體性遭受削弱,表現為塑件內部各處的物理機械性能不均衡.由于分子排列的結果,與分子鏈相垂直的方向,強度將差于平行方向.顯然,當這種取向強烈時,制件很可能出現翹曲變形或開裂. 下表列舉了幾種常用塑料分子取向后其橫、直兩個方向上的抗張強度及伸長率的比較:,歡迎登陸捷誠學習天地：,塑料的取向作用在有些制品上是比較容易注意到的.如圖D中的透明聚苯乙烯圓形面蓋制品,粗的直澆口設在中央,由于注塑時起始射壓不高,后來的塑料在較大的壓力梯度下緩慢進入模腔,造成分子輻射狀的取向排列,加上冷卻過程太快,定向作用便被保留下來.結果,經過一段不長時間的使用或靜置,機械強度的差異便以應力破壞的方式暴露出來,從中央開始沿輻射方向出現眾多裂紋. 圖E是黑色的改性聚苯乙烯及聚苯乙烯共混料制件,在料流方向上出現一個彎曲位A,由于通道突然收縮變窄,塑料充盈時壓力梯度大,分子取向作用大,當注射接近結束發生輕微脹模時,熱熔料擠開基本冷固了的排列有序的分子鏈,于是出現了A位置應力發白的缺陷.,歡迎登陸捷誠學習天地：,1-注塑機料筒; 2-樹脂注入模具(實際上由主流道、澆口組成); 3-模具(型腔內部); 4-中心處流速較快的部分; 5-沿模腔壁面而流速極慢的部分; 6-取向而拉伸展開的樹脂分子; 7-纏繞在一起的樹脂分子 克服取向作用一個途徑是采用較充分的注射條件(如:加快注射速度,提高料溫和模溫),必要時讓制件在接近塑料軟化溫度下進行“退火”,但效果并不太理想. 備注:退火是在低于Tm而高于Tg的溫度下(一般是在熱變形溫度以下2030)進行的熱處理方法.,歡迎登陸捷誠學習天地：,四、熔體粘度,熔體粘度是反映塑料熔體流動的難易程度的特性,是熔體流動阻力的度量,粘度越高,流動阻力越大,流動越困難.聚乙烯的分子形狀及其分子量分布的不同,其熔體粘度將有不同的表現.當熔融溫度或施加的壓力所引起速度變化時,將對加聚物或縮聚物的熔融粘度產生影響.圖1-1和圖1-2為各種樹脂的熔融粘度和溫度、壓力的關系.,歡迎登陸捷誠學習天地：,從圖1-1可以看出,乙酸纖維素、聚苯乙烯、聚甲基丙烯甲酯、尼龍及聚碳酸酯等樹脂,它們都是隨著溫度的增加粘度急劇下降的,因此曲線的斜率較大,而聚乙烯及聚甲醛樹脂則對溫度不敏感. 圖1-2和圖1-3表示測定時因加壓引起速度(稱之為剪切速度)變化時,各樹脂熔體粘度的變化情況.從圖1-2可知,聚苯乙烯及各種聚乙烯樹脂的熔體粘隨速度的增加表現出急劇下降的傾向,而尼龍、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯的熔體粘度則對速度不敏感.圖1-3中把熱塑性聚酯和聚丙烯作了比較,如在100cm/s的低速度區域,當剪切速度改變時熱塑性聚酯的粘度幾乎不變,而聚丙烯樹脂的粘度則隨剪切速度的增加而急劇下降.,歡迎登陸捷誠學習天地：,熱塑性樹脂存在這樣一種傾向,如果其熔體粘度對溫度敏感的話對剪切速度就表現得不敏感;相反,對剪切速度敏感的話對溫度就不敏感.唯一例外的樹脂是聚苯乙烯,它的熔體粘度不僅對溫度敏感而且對剪切速度也敏感.,歡迎登陸捷誠學習天地：,聚苯乙烯(PS)之所以是最容易成型加工的樹脂,就是因為能簡單地通過提高熔融溫度,或通過提高熔融樹脂注入到模具時的速度(注射速度)的方法來降低其樹脂粘度.象尼龍含有官能團的樹脂其最佳成型溫度(實際的注射溫度)都在熔融溫度附近,而且其溫度可調范圍較小;由于活潑原子團組成的加聚物,其最佳成型溫度高得多,溫度可調范圍大,通過提高注射速度的方法等都可降低其熔體粘度,加聚物樹脂的特性通過多級注射速度的注塑機會得到更好的發揮.,歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,五、結晶度,熱塑性樹脂固體中的分子聚集狀態有疏有密,可以把致密的部分稱為結晶部分,而把過疏的部分稱為非晶部分,大多數的聚合物都會有某種程度的結晶部分;因此,我們把結晶部分的含有率稱為結晶度.但一般而論,像尼龍、熱塑性聚酯那樣具有官能基的聚合物,或像聚丙烯、聚乙烯等分子排列較規整的聚合物,它們的結晶度較高,而共聚物或混合的聚合物等其結晶度較低.一般聚合物的實際結晶度比其固有的結晶度要低,因此,其結晶度可以通過熱處理或提高模溫的方法得到提高. 結晶度高的聚合物其強度增加、伸長率下降、體積減小.塑料的結晶度越高,其密度就大,熔融溫度(熔點)也越高,而且強度大,透明性低,伸長率小.可見結晶度和物性有著緊密的關系,各種樹脂在拉伸特性上的變化和該樹脂在成型加工過程中產生的結晶化的差異有關.而且結晶化的差異越大,聚合物其拉伸特性的變化幅度也越大.,歡迎登陸捷誠學習天地：,結晶性較好的聚合物會因其結晶化的進行而產生體積收縮,進而影響其制品的尺寸穩定性.因此,必須設法在加工時盡可能使其結晶度提高到固有的結晶度,以防止后收縮引起制品的尺寸穩定性.現實 上,為了改善制品的尺寸穩定性,常在樹脂中添加一些能起結晶化的促進劑(成核劑).,歡迎登陸捷誠學習天地：,六、玻璃化溫度,在熱塑性樹脂中有一個玻璃化溫度(玻璃化轉變點)的現象,即:聚合物在隨溫度增高的過程中,在其熔融前會在某一溫度范圍內處于既非固體又非粘性液體的橡膠態,我們把出現橡膠態度的開始溫度稱為其玻璃化溫度(Tg).在這個溫度范圍里聚合物的熱膨脹會突然變大,而且所發生的形變和橡膠不同,是不可逆的形變. 玻璃化溫度特性對使用聚合物制品時是非常重要的;例如,把制品放置在玻璃化溫度以上的溫度條件下時,會招致意想不到的變形.反之,如果想對制品進行改變形狀加工處理等,則可以在玻璃化溫度以上進行實施.此外,希望提高制品的結晶度時,也可以在這個溫度范圍中進行處理.,歡迎登陸捷誠學習天地：,七、蠕變及應力松弛,如果把一個由熱塑性樹脂制成的細長板的一端掛上重物,在放置了一個較長的時間后,就會發現板的長度在隨著時間一點一點地增大,而且即使把重物取下來,板的長度也不會再恢復,我們把這種現象稱為蠕變. 如果在板的兩端加上拉應力或者壓應力并使之保持在一定的長度,同樣在放置了一個較長的時間后,就會發現所加的應力在逐漸變小甚至變為零,我們把這種現象叫做應力松弛. 當然,這種現象在作用力施加較短的瞬間是見不到的,只有在長時間受力的情況下才能發生.這種現象在鋼鐵、陶瓷或熱固性樹脂中是見不到的,熱塑性樹脂之所以發生這種現象,與線狀巨大分子隨時間順其應力方向滑移有關. 因此,為了防止這種現象的發生,就應該增加大分子和大分子之間的橫向束縛力.這其中的一個方法就是提高其結晶度,如尼龍、聚酯及聚丙烯等樹脂,本來其結晶度就較高,但為了更好地防止以上現象的發生,必須在進行纖維加工時,用熱處理或拉伸來最大限度地提高它們的結晶性.另一個方法就是使用某些化學藥品,使之形成三維網狀結構,如熱固性樹脂就屬于此類,因其三維網狀結構的束縛可以有效地防止大分子間的滑移.,歡迎登陸捷誠學習天地：,塑料的蠕變現象或應力松弛現象常引起一些意外的事故.如把一個是凹形,一個是凸形的兩個制品,強制壓在一個組合成“子母扣配合”的形式時,由于是強制壓入,在接合部兩制品必然要分別受到壓應力和拉應力的作用,時間一長接合部就會松動而影響裝配品的繼續使用.此外,在制品的貯存或搬運過程中,必須注意不要使之受到很大的應力,否則會引起制品的變形、破損等問題. 八、熱膨脹 熱塑性樹脂的缺點之一是其熱膨脹和熱收縮比較大,有時會因此影響其使用.例如,在其他種類的樹脂表面上用熱塑性樹脂涂覆時,或把金屬和熱塑性樹脂組合在一起使用時,由于各自膨脹系數的不同,有時會造成彎曲、龜裂、松弛等問題.而且,把其制品作為機械零部件使用時,也會因發生熱膨脹等引起尺寸變化,造成配合不良等問題. 一般各種材料都有隨溫度升高其熱膨脹系數增大的傾向.樹脂的熱膨脹系數對溫度的變化及樹脂的比容(單位質量所具有的體積)和溫度的關系如下圖所示:,歡迎登陸捷誠學習天地：,從上圖中可知,樹脂在一定的溫度范圍內其熱膨脹系數是以一定的速率變化的,而一旦到了玻璃化溫度就會有急劇的增大,最后導致熔融.根據對樹脂內部的觀察,在低溫下保持不變的自由體積(分子間的自由間隙),一旦進入玻璃化溫度后就會隨溫度升高而急劇增大.塑件變形加工必須在Tg溫度以上進行,正是因為自由體積增大后分子易于運動,所以有利于改變其形狀的加工.熱塑性樹脂的熱膨脹系數一般比其他材料要大510倍.,歡迎登陸捷誠學習天地：,九、塑料的流動方向和熔料的冷凝過程,歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,十、與注塑加工有關的主要塑料性能,1、流動性 受熱后熔融狀態的塑料,在壓力作用下,充滿整個型腔的能力叫流動性,一般用專業流動性測試模具來進行測試. 同一種類不同牌號的塑料的流動性均不相同,不同結構的塑件對塑料的流動性提出不同的要求,塑料的流動性與成型溫度和壓力等條件密切相關.通常,若流動性太大,一方面會使熔料充填不緊密,造成制品的疏松,影響產品質量;另一方面流動性太大,注塑件周邊容易出現披鋒(毛邊)粘模及噴嘴流延,造成水口堵塞.而塑料的流動性過小,對于結構復雜流程較長的塑件,注塑時流動困難,易出現缺膠、縮水等現象,產生大量廢品;或必須用高壓條件注塑,容易造成塑件內應力過大.我們要根據產品結構、大小、厚薄情況,選擇流動性合適的塑料成型.,歡迎登陸捷誠學習天地：,2、吸水性及揮發物含量 在熱塑性塑料中或多或少地含有水分及揮發物,適量的水分有增塑的作用.如果塑料中的水份及揮發物超過一定的比例時,則會在注塑時出現很多問題(如:降解、發霧、強度降低等),嚴重時可產生氣泡(銀紋)、表面粗糙,對于透明制品透光性被破壞(渾濁不清)等不良現象,對精密塑件很難保證其精度.但是絕對干燥的塑料會引起流動性降低,脆性增加,成型時充模困難,也是不可使用的,這一點要特別注意,有的人認為塑料干燥得越充分越好,這是一個錯誤的觀念. 引起塑料中水分和揮發物多的原因主要有以下三個方面; A、塑料樹脂的平均分子量低; B、塑料樹脂在生產時沒有得到充分的干燥; C、吸水性大的塑料因存放不當而使之吸收了周圍空氣中的水分,不同塑料有不同的干燥溫度和干燥時間的規定.,歡迎登陸捷誠學習天地：,3、收縮率 產生收縮率的主要原因有以下三個方面: A、塑料具有比金屬大得多的熱收縮(大一個數量級,約十倍). B、塑料制品在硬化后并非剛體,在脫模后塑件有一定的彈性回復. C、剛脫模時,壓力開始降低,但塑件仍然貼在模壁上,制品發生塑性變形. 影響收縮率的因素有塑料的性質成型條件模具與制品的設計.無定型塑料的收縮率小于1%,結晶型塑料的收縮率均超過1%,結晶性塑料注塑的制品,具有后收縮現象,需在冷卻24小時后進行測量其尺寸,精確度可達0.02mm.,歡迎登陸捷誠學習天地：,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、塑料的加工溫度 塑料的加工溫度就是達到粘流態的溫度,加工溫度不是一個點而是一個范圍(從熔點到分解溫度之間).在對塑料進行熱成型時應根據制件的大小、復雜程度、厚薄、嵌件情況、所用著色劑對溫度的耐受性、機臺性能等因素選擇適當的加工溫度. 為何在注塑生產中溫度計所反映溫度常可改變,而且同一制品(同一模具)放到不同機臺生產時所設定的溫度可能不相同?實際上塑料的熱成型溫度是相對固定的,只是由于采用的測溫方法、測溫點布局及溫度感應器的性能差別才造成上述差異.溫度指示控制儀上顯示的溫度并非料筒內熔料的實際溫度,而是間接的、局部性的溫度.,歡迎登陸捷誠學習天地：,5、注塑成型前需了解的塑料性能 每個注塑工作者在設定注塑工藝條件時,需要徹底了解所用塑料的相關性能,才能科學地設定工藝條件和分析注塑生產過程中出現的問題. A、塑料的種類、牌號(了解塑料的成份、性能時考慮的因素); B、塑料的密度(設定多段射膠的位置時考慮的因素); C、塑料的吸濕性及允許水量(設定干燥條件時考慮的因素); D、塑料的玻璃化溫度、熔點、分解溫度(設定料筒溫度時考慮的因素); E、塑料的熔融指數FMI(設定注射壓力、背壓時考慮的因素); F、塑料的結晶性(設定模溫/料溫時考慮的因素); G、塑料容許的注射壓力范圍(設定注射壓力時考慮的因素); H、塑料在料筒內容許的停留時間(設定殘料量及停機時考慮的因素); I、 塑料的成型收縮率(設定模溫/料溫/壓力時考慮的因素); J、塑料成型時的模具溫度范圍(設定模溫時考慮的因素); K、其它性能(如:耐化學性、熱變形溫度等)在塑件后加工時考慮的因素.,歡迎登陸捷誠學習天地：,備注:使用新材料時,應向供應商索取“塑料物性表”,以便了解上述性能.,歡迎登陸捷誠學習天地：,常用塑料的性能及工藝特點,聚 苯 乙 烯 (P S) 1. PS的性能: PS是無定型聚合物,密度為1.04g/cm3左右(銷大于水),稱為標準塑料,流動性好,吸水率低(小于0.02%),是一種易于成型加工的透明塑料.其制品透光率達8891%,著色力強,硬度高.但PS制品脆性較大,易產生內應力開裂(可有煤油浸擦來檢驗),耐熱性較差(6080),無味無毒. 2. PS的應用: 裝飾品、照明指示牌、燈罩、文具、透明玩具、日用品、廚房用品、水杯、餐盒、鏡片、冷藏庫和冰箱內絕熱層(發泡后)、建材、EPS包裝材料等. 3. PS的工藝特點: PS的熔點為166,加工溫度一般在職85220為宜,分解溫度約為280,故其加工溫度范圍較寬.PS料在加工前,可不用干燥,由于其MT較大流動性好,流動阻力小,故其注射壓力可低些.因PS比熱低,其制件一經模具散熱即能很快冷凝固化,其冷卻速度比一般原料要快,開模時間可早一些,其塑化時間和冷卻時間都較短,成型周期時間會短一些;PS制品的光澤隨模溫增加而截止好,帶有內應力的膠件可在6580水槽內浸泡沫塑料12小時,然后緩慢冷卻至室溫,便能消除內應力.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4. PS的加工條件: 5. PS的模具制作:,歡迎登陸捷誠學習天地：,高抗沖擊聚苯乙烯(H I P S),1、HIPS的性能: HIPS為PS的改性材料,密度1.04g/cm3左右,分子中含有515%橡膠成份,其韌性比PS提高了四倍左右,沖擊強度大大提高,可做結構性材料使用(如:制品上可做扣位、柱位),但易老化.它也具有PS易于成型加工、著色力強的優點,HIPS制品為不透明性;HIPS吸水性低,加工時可不需預先干燥. 2、HIPS的應用: 各類家庭電器外殼、電子零件、電子儀表殼、冷藏庫和冰箱內殼、電話殼、文具、玩具、建材、包裝材料等. 3、HIPS的工藝特點: 因HIPS分子含有515%的橡膠成分,在一定程度上影響了其流動性,注射壓力和成型溫度都宜高一些.其冷卻速度比PS慢,故需足夠的保壓壓力、保壓時間和冷卻時間.成型周期會比PS稍長一點,其加工溫度一般在175230為宜.HIPS制件中存在一個特殊的“白邊”問題,可通過提高模溫和鎖模力、減少保壓壓力及保壓時間等辦法來改善,產品中夾水紋會比較明顯.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、HIPS的加工條件: 5、HIPS的模具制作,歡迎登陸捷誠學習天地：,苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS或AN),1、AS的性能: AS為丙烯-苯乙烯的共聚體,也稱作SAN,密度1.07g/cm3左右,它不易產生內應力開裂.透明度較高,其軟化溫度和抗沖擊強度比PS高,耐疲勞性差. 2、AS的應用: 托盤類、杯、餐具、冰箱內格、旋鈕、燈飾配件、飾物、儀表鏡、包裝盒、文具、氣體打火機、牙刷柄等. 4、AS的加工條件 AS加工溫度一般在210250為宜.該料較易吸濕,加工前需干燥一小時以上,其流動性比PS稍差一點,故注射壓力亦略高一些,模溫控制在4575較好.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、AS的加工條件 5、AS的模具制作,歡迎登陸捷誠學習天地：,K 料(B S),1、K 料的性能: K料是由苯乙烯與丁二烯共聚而成,它是無定型聚合物,又稱人造橡膠.透明、無味、無毒、密度為1.01g/cm3左右(比PS、AS的低),耐沖擊性能比AS高,透明性(8090%)好,熱變形溫度為77,耐化學性較差,易受油、酸、堿及活性強的有機溶劑侵蝕.K料中含有丁二烯成分的多少,其硬度亦不同,由于K料的流動性好,加工溫度范圍較寬,所以其加工性能良好(MFI為8克/10分鐘). 2、K料的應用: 杯子、蓋子、瓶、合頁式盒子、衣架、玩具、PVC的代用料制品、食品包裝及醫藥包裝用品等. 3、K料的工藝特點: K料的吸水性低,加工前可不用干燥,如果K料長時間在濕度大的環境中敞開式存放,則需干燥(65以下),而且流動性好,易于加工,其加工溫度范圍較寬,一般為170250之間,不結晶,收縮率低(0.40.7%).K料在高于260時,若熔料在料筒中停留時間長(20分鐘以上),會引致熱降解,影響其透明度,甚至會變色變脆.宜用“低壓、中速、中溫”的條件成型,模具溫度宜在2060之間,較厚的制品,取出后可放入水中冷卻,以得到均勻冷卻,避免出現空洞現象.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、K料的加工條件: 5、K料的模具制作:,歡迎登陸捷誠學習天地：,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),1、ABS的性能: ABS為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物,它是無定型聚合物,密度為1.05g/cm3左右,具有較高的機械強度和良好“豎、韌、鋼”的綜合性能.ABS是一種應用廣的工程塑料,其品種多樣,用途廣泛,也稱“通用工程塑料”,(MBS稱為透明ABS),易于成型加工,耐化學腐蝕性差,制品易電鍍. 2、ABS的應用: 泵葉輪、軸承、把手、管道、電器外殼、電子產品零件、玩具、表殼、儀表殼、水箱外殼、冷藏庫和冰箱內殼. 3、ABS的工藝特點: (1)ABS的吸濕性較大和耐溫性較差,在成型加工前必須進行充分干燥和預熱,將水分含量控制在0.03%以下. (2)ABS樹脂的熔融粘度對溫度的敏感性較低(與其它無定型樹脂不同).ABS的注射溫度雖然比PS稍高,但不能像PS那樣有較寬松的升溫范圍,不能用盲目升溫的辦法來降低其粘度,可用增加螺桿轉速或提升注射壓力/速度的辦法來提高其流動性.一般加工溫度在190235為宜. (3)ABS的熔融粘度屬中等,比PS、HIPS、AS均較高,流動性較差,需采用較高的注射壓力啤貸. (4)ABS采用中等到注射速度啤貸效果好(除非形狀復雜、薄辟制件需用較高的注射速度),產品水口位易產生氣紋. (5)ABS成型溫度較高,其模溫一般調節在4580.生產較大產品時,定模(前模)溫度一般比動模(后模)略高5左右為宜. (6)ABS在高溫炮筒內停留時間不宜過長(應小于30分鐘),否則易分解發黃.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、ABS的加工條件: 5、ABS的模具制作,歡迎登陸捷誠學習天地：,有機玻璃(P M M A),1、PMMA的性能: PMMA為無定型聚合物,俗稱有機玻璃(亞加力),密度為1.18g/cm3左右.透明度極好,透光率為92%,它是很好的光學材料;耐熱性較好(熱變形溫度為98),其產品機械強度中等表面硬度低、易被硬物劃傷而留下痕跡,與PS相比,不易脆裂. 2、PMMA的應用: 儀表鏡片、光學制品、電器、醫療器材、透明模型、裝飾品、太陽鏡片、假牙、廣告牌、鐘表面板、汽車尾燈、擋風玻璃等. 3、PMMA的工藝特點: PMMA的加工要求較嚴格,它對水份和溫度很敏感,加工前要充分干燥,其熔體粘度較大,需在較高溫度(219240)和壓力下成型,模溫在6580較好.PMMA熱穩定性不太好,受高溫或在較高溫度下停留時間過長都會造成降解.螺桿轉速不宜過大(60rpm左右即可),較厚的PMMA制件內易出現“空洞”現象,需用大澆口和“高料溫、高模溫、慢速”注射的條件來加工的.,歡迎登陸捷誠學習天地：,4、PMMA的加工條件: 5、PMMA的模具制作:,歡迎登陸捷誠學習天地：,聚 乙 烯 (P E),1、PE的性能: PE是塑料中產量最大的一種塑料,密度為0.94g/cm3左右,特點是半透明、質軟、無毒、價廉、加工方便.PE是一典型的結晶型高聚物且有后收縮現象.它的種類較多,常用的有LDPE較軟(俗稱軟膠或花料),HDPE俗稱硬性軟膠,它比LDPE硬,透光性差,結晶度大;LLDPE性能非常優良,與工程塑料相似.PE耐化性好,不易腐蝕,印刷困難,印刷前表面需