13.12.20221

1.1塑料材料1.2塑料的流變性

1.3

塑料成型工藝性能第1章塑料材料及成型工藝性能13.12.20222

1.1.1塑料的概念

塑料是以高分子聚合物為主要成分，加入一定量添加劑而組成的一種混合物。1.1塑料材料13.12.20223

填充劑：改善塑料性能（粉狀、片狀、纖維）。增塑劑：提高可塑性、流動(dòng)性、柔韌性、降低脆性。穩(wěn)定劑：熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑。潤滑劑：對塑料的表面起潤滑作用，防止塑料在成型加工時(shí)黏模。著色劑：無機(jī)顏料、無機(jī)顏料、染料。其它：發(fā)泡劑、阻燃劑、固化劑、防靜電劑、導(dǎo)電劑和導(dǎo)磁劑等。1.1塑料材料1.1.2塑料的填充劑13.12.20224

1.1塑料材料1.1.2塑料的填充劑添加劑、填充料及補(bǔ)強(qiáng)料常用村料對聚合物性質(zhì)的影響強(qiáng)化纖維碳素、碳、礦物質(zhì)纖維、玻璃、kevlar增加拉伸強(qiáng)度增加彎曲模數(shù)(flexuralmodulus)提高熱變形溫度提升抗收縮與抗翹曲能力導(dǎo)電性填充料鋁粉、碳纖維、石墨提高電氣性質(zhì)提高熱傳導(dǎo)性耦合劑Silanes、titanates改善聚合物與纖維接口之鍵結(jié)力抗燃劑氯、溴、硫、金屬鹽降低燃燒發(fā)生率及擴(kuò)散速度混合填充料碳酸鈣、硅、粘土降低材料成本塑化劑單體液體、低分子量材料改善熔膠的流動(dòng)性加強(qiáng)撓曲性著色劑（色料或染料）金屬氧化物、鉻酸鹽、碳黑提供耐久的顏色防止熱裂解或紫外線造成裂解發(fā)泡劑氣體、氮復(fù)合物、聯(lián)氨衍生物造成孔穴組織以降低材料密度13.12.20225

1.1.3塑料的分類1.按塑料中樹脂分子結(jié)構(gòu)和受熱后呈現(xiàn)的基本行為分類：塑料非結(jié)晶型熱塑性塑料結(jié)晶型熱固性塑料1.1塑料材料13.12.20226

熱塑性塑料與熱固性塑料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的對比1.1塑料材料受熱行為圖示13.12.20227

非結(jié)晶性熱塑性塑料結(jié)晶性熱塑性塑料常用的材料ABS、壓克力（PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)聚縮醛樹脂(POM)、尼龍(PA,)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性聚脂(PBT、PET)微觀結(jié)構(gòu)分子在液相和固相都呈現(xiàn)雜亂的配向性分子在液相呈現(xiàn)雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體。受熱反應(yīng)具有軟化溫度范圍，但沒有明顯的熔點(diǎn)具有明確的熔點(diǎn)性質(zhì)透明抗化學(xué)性差成形時(shí)體積收縮率低通常強(qiáng)度不高一般具有高熔膠粘度熱含量低半透明或不透明抗化學(xué)性佳成形時(shí)體積收縮率高強(qiáng)度高熔膠粘度低熱含量高1.1塑料材料13.12.20228

2.按塑料的性能及用途分：

通用塑料：指產(chǎn)量大、用途廣且價(jià)廉的塑料。

工程塑料：在工程技術(shù)中常作為結(jié)構(gòu)材料來使用。特殊功能塑料：具有特殊性能的塑料（用于醫(yī)藥、光敏及液晶方面的氟塑料）。1.1塑料材料13.12.20229

五大泛用塑料及用途：低密度聚乙烯(LDPE)容器、塑料袋、膠膜、管子…等。高密度聚乙烯(HDPE)膠管、膠布、膠膜…等。聚苯乙烯(PS)外殼、玩具、壁磚…等。聚氯乙烯(PVC)瓶子、塑料管、薄膜、保鮮膜…等。聚丙烯(PP)汽車保險(xiǎn)桿、儀表板、纖維…等。1.1塑料材料13.12.202210

工程塑料：起源：自1956年杜邦推出Derlin商名新塑料,宣稱可取代金屬,工程塑料之名由此開始。特性：機(jī)械強(qiáng)度高而且有適當(dāng)平衡.耐熱,耐久或具特殊機(jī)能.加工性良好，價(jià)格合理且工程性良好。1.1塑料材料08.12.2022111.1.4塑料的性能密度小(重量輕，塑料料比重0.9~2，鋁2.7，鐵7.8)。比強(qiáng)度(b/ρ)和比剛度(E/ρ)高。化學(xué)穩(wěn)定性好好。電氣性能優(yōu)良良。減摩、耐磨和和自潤滑性好好。成型和著色性性能好。多種防護(hù)性能能：除防腐外外，塑料還具具有防水、防防潮、防透氣氣、防振、防防輻射等。耐熱性差、受受載荷易蠕變變、老化現(xiàn)象象。1.1塑料材料08.12.2022121.1.5塑料的可加加工性1.1.5.1熱塑性塑料料的溫度力力學(xué)狀態(tài)及及成型加工工的關(guān)系Ⅰ—非結(jié)晶Ⅱ—結(jié)晶型Tg-玻璃化溫度度Tm-結(jié)晶型熔點(diǎn)點(diǎn)Tf-非晶型流動(dòng)動(dòng)溫度Td-分解溫度1.1塑料材料08.12.202213圖1-3熱固性塑料料的狀態(tài)與與溫度的關(guān)關(guān)系1.1.5.2熱固性塑料料的狀態(tài)與與溫度的關(guān)關(guān)系1.1塑料材料08.12.202214當(dāng)溫度和壓力力變更時(shí)，黏黏流態(tài)的塑料料表觀黏度會(huì)會(huì)相應(yīng)地發(fā)生生變化，這稱稱為塑料的流流變性。1.2.1牛頓型流體流體在平直圓圓管內(nèi)受切應(yīng)應(yīng)力而發(fā)生的的流動(dòng)形式有有層流和湍流流兩種。層流：被看著著一層層彼此此相鄰且平行行的薄層流體體沿外力作用用方向進(jìn)行的的相對滑移，，而且各層之之間無相互影影響。湍流：流體各各點(diǎn)的速度大大小與方向都都隨時(shí)間而變變化，且流體體內(nèi)相互干擾擾嚴(yán)重。1.2塑料的流變性性08.12.202215D:管道直徑；V:流體的平均速速度；ρ:流體的密度；；η:流體剪切粘度度。Re<2100~4000時(shí)為層流，Re>4000時(shí)為湍流。塑料在成型加加工過程中的的流動(dòng)基本上上屬于層流。。層流與湍流的的區(qū)分以雷諾諾數(shù)（Re）為準(zhǔn)，1.2塑料的流變性性08.12.202216牛頓流動(dòng)定律律：在一定溫度下下，當(dāng)剪切力力τ作用于兩個(gè)相相距為dr的液體平行層層面并以相對對速度dv移動(dòng)時(shí)，則剪剪切力τ與剪切速率dv/dr(也稱速度梯度度）之間呈下下列直線關(guān)系系：其中：η為牛頓黏度，，單位:Pa·s(N·s/m2)。符合上式的流流體都稱為牛牛頓型流體。。液體流動(dòng)時(shí)不不服從上式規(guī)規(guī)律的均稱為為非牛頓體。。1.2塑料的流變性性08.12.202217非牛頓型流體體原則上包括括黏性流體、、黏彈性流體體及時(shí)間依賴賴性流體。可可以將非牛頓頓型流體當(dāng)作作黏性流體看看待，黏性流流體又分為：：賓哈流體膨脹性流體假塑性流體。。非牛頓流體““黏度”稱稱為非牛頓頓黏度或稱表表觀黏度（1-2）1.2塑料的流變性性08.12.202218圖1-4不同類型流體體的流動(dòng)曲線線圖1-5不同類型流體體表觀黏度與與剪切速速率的關(guān)系1.2塑料的流變性性08.12.202219圖1-6溫度對表觀黏黏度的影響1.2塑料的流變性性08.12.2022201.3.1流動(dòng)性定義：在成型過程中中，塑料熔體體在一定的溫溫度與壓力作作用下充填型型腔的能力。。實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)是由于分分子間產(chǎn)生相相互滑移，而而熔體分子間間的滑移又是是通過分子鏈鏈段運(yùn)動(dòng)來實(shí)實(shí)現(xiàn)的,取決于分子組組成、相對分分子質(zhì)量大小小及其結(jié)構(gòu)。。影響：塑料的流動(dòng)性性差時(shí)→缺料料。熔體流動(dòng)性太太好→溢料。。1.3塑料成型工藝藝性能08.12.202221熱塑性塑料料熔融指數(shù)數(shù)(MI)單位:g/10min1—熱電偶2—料筒3—出料孔4—保溫層5—加熱棒6—柱塞7—重錘（加柱柱塞共重2160g）圖1-7熔融流動(dòng)指指數(shù)測定法法熱塑性塑料料的流動(dòng)性性的測量方方法1：1.3塑料成型工工藝性能08.12.2022221.每轉(zhuǎn)一周半半徑增大12.5mm2.槽斷面是半半圓形，直直徑為4.9mm3.螺旋線槽總總長為1925mm。4.將塑料熔體體一定壓力力溫度注射射入螺旋形形槽中央，，制成蚊香香形狀的試試品，測定定其螺旋線線的總長度度。螺旋線流動(dòng)動(dòng)試驗(yàn)法模模具流道示示意圖熱塑性塑料料的流動(dòng)性性的測量方方法2：1.3塑料成型工工藝性能Viscosity黏(滯)度08.12.202223熱塑性塑料料的流動(dòng)性性分為三類類：流動(dòng)性好的的：PE、PP、PS、醋酸纖維維等；流動(dòng)性中等等的：改性聚苯乙乙烯、ABS、AS、有機(jī)玻璃璃、POM、氯化聚醚醚等；流動(dòng)性差的的：PC、硬聚氯乙乙烯、聚苯苯醚、聚砜砜、氟塑料料。1.3塑料成型工工藝性能08.12.202224①稱取7.5g塑料粉，20℃±5℃溫度下并以以50MPa的壓力下在在內(nèi)徑為28mm的模子內(nèi)預(yù)預(yù)壓成圓錠錠。②模具溫度度150℃±±5℃,并保溫5min；③將圓錠放放入拉西格格模的加料料室，并在在20s左右將壓模模增至30MPa，保壓3min；④長度即為為其流動(dòng)值值。圖1-8拉西格流動(dòng)動(dòng)性測定模模熱固性塑料料的流動(dòng)性性的測量方方法：1.3塑料成型工工藝性能08.12.2022251.3.2收縮性造成成型收收縮的原因因：熱脹冷縮因彈性回復(fù)復(fù)造成的收收縮結(jié)晶收縮定向收縮影響收縮率率變化的因因素：塑料品種塑件特征模具結(jié)構(gòu)成型工藝參參數(shù)1.3塑料成型工工藝性能08.12.2022261）收收縮縮率率計(jì)計(jì)算算S實(shí)=（a-b）/bS計(jì)=c-b/c（1-5）S實(shí)———實(shí)際際收收縮縮率率（（%)；S計(jì)———計(jì)算算收收縮縮率率（（%)；a————塑件件在在成成型型溫溫度度時(shí)時(shí)的的單單向向尺尺寸寸（（mm)b————塑件件在在常常溫溫下下的的單單向向尺尺寸寸（（mm)c————模具具型型腔腔在在常常溫溫下下的的單單向向尺尺寸寸（（mm)1.3塑料料成成型型工工藝藝性性能能08.12.2022271.3.3結(jié)晶晶性性熱塑塑性性塑塑料料按按其其冷冷卻卻時(shí)時(shí)是是否否出出現(xiàn)現(xiàn)結(jié)結(jié)晶晶現(xiàn)現(xiàn)象象可可將將其其分分為為結(jié)結(jié)晶晶型型與與非非結(jié)結(jié)晶晶型型（（或或稱稱無無定定型型））。。結(jié)晶晶型型塑塑料料是是不不透透明明的的或或半半透透明明的的，，而而非非結(jié)結(jié)晶晶型型塑塑料料是是透透明明的的（（少少數(shù)數(shù)例例外外））。。結(jié)晶晶度度對對制制品品質(zhì)質(zhì)量量的的影影響響：：結(jié)晶晶度度大大的的塑塑件件密密度度大大，，強(qiáng)強(qiáng)度度、、硬硬度度高高，，剛剛度度、、耐耐磨磨性性好好，，耐耐化化學(xué)學(xué)性性和和電電性性能能好好。。結(jié)晶晶度度小小的的塑塑料料，，柔柔軟軟性性、、透透明明性性較較好好，，伸伸長長率率和和沖沖擊擊韌韌度度較較大大。。1.3塑料料成成型型工工藝藝性性能能08.12.202228宜采采用用中等等冷冷卻卻速速度度，即即將將模模具具溫溫度度控控制制在在Tg與Tvmax之間間。保保證證晶晶體體生生長長良良好好，，結(jié)結(jié)晶晶完完整整且且生生產(chǎn)產(chǎn)周周期期短短。。圖1-9結(jié)晶晶速速度度與與溫溫度度的的關(guān)關(guān)系系影響響結(jié)結(jié)晶晶的的因因素素：：冷卻卻速速度度：：1.3塑料料成成型型工工藝藝性性能能08.12.2022291.3.4熱敏敏性性及及吸吸濕濕性性熱敏敏性性：：塑料料對對溫溫度度的的敏敏感感性性，，高高溫溫下下發(fā)發(fā)生生變變色色、、分分解解的的傾傾向向性性。。熱敏敏性性塑塑料料：：硬硬聚聚氯氯乙乙烯烯、、聚聚偏偏氯氯乙乙烯烯、、氯氯乙乙烯烯和和醋醋酸酸乙乙烯烯共共聚聚物物（（EVA）、、聚聚甲甲醛醛、、聚聚三三氟氟氯氯乙乙烯烯等等。。吸濕濕性性：：是指指塑塑料料對對水水分分的的親親疏疏程程度度。。吸吸濕濕性性的的大大小小取取決決于于聚聚合合物物組組成成及及分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。例如如：：PA、PC、ABS、PS等，，在在其其分分子子鏈鏈中中由由于于含含有有極極性性基基團(tuán)團(tuán)，，對對水水有有吸吸附附能能力力，，故故屬屬于于吸吸濕濕傾傾向向大大的的塑塑料料1.3塑料料成成型型工工藝藝性性能能08.12.2022301.3.5聚合合物物降降解解與與定定向向聚合合物物降降解解：：聚合合物物分分子子在在受受到到熱熱、、應(yīng)應(yīng)力力、、微微量量水水、、酸酸、、堿堿等等雜雜質(zhì)質(zhì)以以及及空空氣氣中中的的氧氧作作用用，，導(dǎo)導(dǎo)致致聚聚合合物物鏈鏈斷斷裂裂、、分分子子變變小小、、相相對對分分子子質(zhì)質(zhì)量量降降低低的的現(xiàn)現(xiàn)象象稱稱為為聚聚合合物物降降解解（（也也稱稱裂裂解解））。。聚合合物物降降解解的的影影響響：：輕度度降降解解會(huì)會(huì)使使聚聚合合物物變變色色；；進(jìn)進(jìn)一一步步降降解解會(huì)會(huì)使使聚聚合合物物分分解解出出低低分分子子物物質(zhì)質(zhì)