塑料成型的工艺特性教学文稿.ppt

塑料成型的工艺特性第三讲塑料成型的工艺特性（二）塑料受热时的物理状态图2-1 聚合物分子链结构示意图a)线型 b)带有支链线型 c)体型（二）塑料受热时的物理状态2.聚合物的聚集态结构及其性能。结晶型聚合物由“晶区”(分子作有规则紧密排列的区域)和“非晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成，如图2-2所示。图2-2 结晶型聚合物结构示意图1-晶区 2-非晶区（二）塑料受热时的物理状态3、聚合物的热力学性能与加工工艺性(1)聚合物的热力学性能。图2-3中曲线1为线型无定形聚合物受恒应力作用时变形程度与温度的关系曲线，也叫热力学曲线。图2-3 聚合物的热力学曲线（二）塑料受热时的物理状态(2)聚合物的加工工艺性Tf与Td一样都是聚合物材料进行成型加工的重要参考温度。不同状态下塑料的物理性能与加工工艺性见表2-1。状态玻璃态高谈态粘流态温度Tg 以下Tg TfTfTd分子状态分子纠缠为无规则线团或卷曲状分子链展开，链段运动高分子链运动，彼此滑移工艺状态坚硬的固态高弹性固态，橡胶状塑性状态或高粘滞状态加工可能性可作为结构材料进行锉、锯、钻、车、冼等机械加工弯曲、吹塑、引伸、真空成型、冲压等，成型后会产生较大的内应力可注射、挤出、压延、模压等，成型后应力小表2-1 热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能讨论：在塑料成型过程中是否真正在塑料成型过程中是否真正做到做到“一模一样一模一样”？塑料成型的工艺性能：塑料在成形过程中表现出来的特有性质。塑料在成形过程中表现出来的特有性质。热塑性热塑性塑料塑料收缩性收缩性流动性流动性相容性相容性吸湿性吸湿性热敏性热敏性热固性热固性塑料塑料收缩性收缩性流动性流动性比容和压缩比比容和压缩比硬化速度硬化速度水分及挥发物含量水分及挥发物含量（三）热塑性塑料的工艺性能：（三）热塑性塑料的工艺性能：1 1、收缩性收缩性塑件从模具中取出冷却到室温后，尺塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性寸或体积收缩的特性称为收缩性 成型收缩的大小可用收缩率来表示：成型收缩的大小可用收缩率来表示：式中式中 S Ss s实际收缩率实际收缩率 S Sj j 计算收缩率计算收缩率 a a 模具或塑件在成型温度时的尺寸模具或塑件在成型温度时的尺寸 b b 塑件在室温时的尺寸塑件在室温时的尺寸 c c 模具在室温时的尺寸模具在室温时的尺寸热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：成型收缩的形式成型收缩的形式 1 1）塑件的尺寸收缩：）塑件的尺寸收缩：由于由于热胀冷缩热胀冷缩和塑件脱模时和塑件脱模时弹性恢复弹性恢复、塑性变形、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。2 2）收缩的方向性：）收缩的方向性：塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现各各向异性，向异性，沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。与料流垂直方向则收缩小，强度低。热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：3 3）后收缩：）后收缩：塑件成型时，由于受成型压力、切应力、塑件成型时，由于受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不一致、硬化不均和塑性变形等因素的影响，塑一致、硬化不均和塑性变形等因素的影响，塑件内存在残余应力。当脱模后，由于应力趋向件内存在残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存条件的影响，使塑件再次收缩，这平衡及储存条件的影响，使塑件再次收缩，这种收缩称为种收缩称为后收缩后收缩。一般塑件在脱模后。一般塑件在脱模后10h10h内内变化最大，变化最大，24h24h后基本定型，但最后稳定要经后基本定型，但最后稳定要经过过30306060天。天。通常热塑性塑料的后收缩比热固通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大，挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。性塑料大，挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：4 4）后处理收缩：）后处理收缩：在某些情况下，塑件按其性能和工在某些情况下，塑件按其性能和工艺要求，成型后要进行热处理，处理后艺要求，成型后要进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫也会导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫后后处理收缩处理收缩。在模具设计时，对高精度塑。在模具设计时，对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的偏差件则应考虑后收缩及后处理收缩的偏差并予以补偿。并予以补偿。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：影响收缩的基本因素影响收缩的基本因素：塑料品种塑料品种塑件特性塑件特性进料口的形式、尺寸、分布进料口的形式、尺寸、分布成型条件成型条件（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：2.2.流动性流动性塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为称为流动性流动性流动性流动性。流动性好、流动性中等、流动性差流动性好、流动性中等、流动性差分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。动比大的塑料流动性就好。常用塑料根据它的流动性可分为三类：常用塑料根据它的流动性可分为三类：（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：2.2.流动性流动性模具结构模具结构模具结构模具结构凡促使熔融料降低温度，增加流凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。动性阻力的则流动性就降低。影响流动性的主要因素：影响流动性的主要因素：温度温度温度温度料温高则流动性增大，但不同塑料料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。也各有差异。压力压力压力压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。流动性也增大。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的流动性常用热塑性塑料的流动性常用熔融指数熔融指数（单位（单位g g）、）、螺旋线长度螺旋线长度（单位（单位cmcm）来表示。）来表示。2.2.流动性流动性 熔融指数用如右图所示的熔融指数用如右图所示的标准装置（熔融指数测定仪）标准装置（熔融指数测定仪）来测定来测定。将被测塑料装入加热料筒中并将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在一定的温度和压力下，进行加热，在一定的温度和压力下，测定塑料熔体在测定塑料熔体在10min10min内从出料孔内从出料孔挤出的重量。挤出的重量。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：2.2.流动性流动性模具结构：模具结构：模具结构：模具结构：凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。的则流动性就降低。影响流动性的主要因素：影响流动性的主要因素：温度：温度：温度：温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力：压力：压力：压力：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。性也增大。塑料的分子结构与成分：塑料的分子结构与成分：具有线型分子结构塑料流具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动性，加入增塑剂和润滑动性好。加入填料，降低流动性，加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。剂，增加塑料的流动性。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：3 3）相容性（共混性）：）相容性（共混性）：指两种或两种以上不指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。象的能力。不同塑料的相容性与其分子结构有不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容；一定关系，分子结构相似者较易相容；反之较难。反之较难。通过塑料的这一性质，可得到类似通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。的重要途径之一。（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：4 4）吸湿性）吸湿性 ：表明塑料对水分的敏感程度。表明塑料对水分的敏感程度。具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：PAPA、PCPC、PSUPSU、ABSABS等；等；既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如PEPE、PPPP、POMPOM等。等。凡是具有吸湿或粘附水分倾凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型则在成型过程中由于水分在成型设备的高温料筒中变为气体并促设备的高温料筒中变为气体并促使塑料发生水解，成型后塑料出使塑料发生水解，成型后塑料出现气泡、银丝等缺陷。因此，对现气泡、银丝等缺陷。因此，对吸湿性和粘附水分倾向大的塑料，吸湿性和粘附水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，使水分在成型之前应进行干燥，使水分控制在控制在0.50.50.2%0.2%以下以下注意注意（三）（三）热塑性塑料的工艺性能：热塑性塑料的工艺性能：5.5.热敏性及水敏性热敏性及水敏性水敏性水敏性水敏性水敏性 有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为性能称为水敏性水敏性。热敏性热敏性热敏性热敏性 对热较为敏感，在高温下受热时间对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为能称为热敏性热敏性。（四）（四）热固性塑料的工艺性能：热固性塑料的工艺性能：1.收缩性收缩性 热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。算方法与热塑性塑料基本相同。热固性塑料流动性通常以热固性塑料流动性通常以拉西格流动性拉西格流动性拉西格流动性拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。2.2.流动性流动性（四）（四）热固性塑料的工艺性能：热固性塑料的工艺性能：测定方法：测定方法：将一定重量的被侧塑将一定重量的被侧塑料预压成圆锭，将圆锭放料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度入压模中，在一定的温度和压力下，测定它从模孔和压力下，测定它从模孔中挤出的长度（毛糙部分中挤出的长度（毛糙部分不计在内），即为拉西格不计在内），即为拉西格流动值流动值（四）（四）热固性塑料的工艺性能：热固性塑料的工艺性能：2.2.流动性流动性影响流动性的因素：影响流动性的因素：塑料品种塑料品种塑料品种塑料品种 模具结构模具结构模具结构模具结构 成型工艺成型工艺成型工艺成型工艺 一般树脂分子量小一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状填料颗粒细且呈球状,水、增水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。流动性。采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。流动性。（四）（四）热固性塑料的工艺性能：热固性塑料的工艺性能：3 3、比容和压缩率比容和压缩率 比容比容 压缩率压缩率 表示粉状塑料的松散程度，用来确定压缩表示粉状塑料的松散程度，用来确定压缩模加料腔容积的大小。比容和压缩率大，要求模加料腔容积的大小。比容和压缩率大，要求加料腔体积增大，同时成形困难。加料腔体积增大，同时成形困难。（四）（四）热固性塑料的工艺性能：热固性塑料的工艺性能：4 4、硬化速度硬化速度 硬化硬化是指热固性塑料成形时分子由线形向体型转变，是指热固性塑料成形时分子由线形向体型转变，完成交联反应的过程。完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每硬化速度通常以塑料试样硬化每1 1厚度所需的秒数来厚度所需的秒数来表示。表示。影响硬化速度的因素：影响硬化速度的因素：塑料品种；塑件形状及壁厚；塑料品种；塑件形状及壁厚；成型温度及是否预热、预压等有密切关系。成型温度及是否预热、预压等有密切关系。例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长加压例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。时间等措施，都能显著加快硬化速度。硬化速度的调整：硬化速度的调整：压注或注射成形时，应要求在塑化、压注或注射成形时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化慢以保持长时间的流动状态，填充时化学反应慢，硬化慢以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。小结：1、热塑性塑料的工艺性能2、热固性塑料的工艺性能作业：P63P63（一）（一）5 5、6 6结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！31