塑料件模具设计 塑料的组成和工艺特性.docx
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1、 本文由zhangchipapa贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 第二章 塑料的组成和工艺特性 2.1 塑料的组成 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料。 塑料的组成: 合成树脂+各种添加剂。 1 合成树脂 合成树脂实质上是高分子物质,它是塑 料的基材,对塑料的物理、化学性能起 决定作用。合成树脂常呈液体状、粉状 或颗粒状。 2塑料添加剂 (1)增塑剂 凡添加到聚合物中能使聚合物体系的塑性增加 的物质都可以称为增塑剂。 增塑剂的主要作用是为了改进树脂的柔顺性、 延伸性和可塑性等,以达到降低其熔融粘度 和熔融温度,改善其加工性能的目的。 2
2、塑料添加剂 (2)填料 (填充剂) 填料在充填过程中一般显示两种功能:首先增加容量,降低塑料 成本;其次是能够改善塑料性能,即用以塑料改性,提高塑料 的物理性能、加工性能和塑件的质量等。 例如,把木粉加入到酚醛树脂中,即能起到降低成本的作用,还 能改善韧性; 把玻璃纤维加入到塑料中,可以大幅度提高塑料的机械强度; 聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)中加入钙质填料后,可得到物美价 廉的具有刚性和耐热性的钙塑料。此外,有的填料还可使塑料 具有树脂没有的性能,如导电性、导磁性、导热性等。 常用的填充剂有玻璃纤维、碳酸钙(CaCO3)、滑石粉、木粉等。 2塑料添加剂 (3)稳定剂 工业上为了提高树脂在
3、热、光和霉菌等外 界因素作用时的稳定性,常在树脂中加 入一些添加剂,这些阻碍塑料变质的物 质称为稳定剂。稳定剂的加入量很少, 一般仅为千分之几,但作用却很大。常 用的稳定剂有光稳定剂、热稳定剂等。 2塑料添加剂 (4)润滑剂 为防止塑料在成型过程中发生粘模和减少塑料对 设备的磨擦,同时还能改善塑料的流动性以及 提高制品表面光泽度而加入的添加剂称为润滑 剂 2塑料添加剂 (5)着色剂 着色剂是能使塑料制件具有各种颜色的物质,现代塑料 成型加工中,塑料着色已变得越来越重要,所有的塑 件中约有80是经过着色的。塑件的着色不仅能够使 塑件外观绚丽多彩、美艳夺目,提高塑件的商品价值, 还可根据不同的用途
4、给塑件配以合适的颜色,起到特 殊的作用。例如军用塑料制品的着色大多与自然界中 的颜色相近,以便于增加其隐蔽性,用起来方便又安 全。此外,着色剂还可改善塑件的性能,如可以提高 耐候性,力学强度、电性能及光学性能等。 2.2 塑料的分类 塑料工业发展很快,到目前为止,塑料的 品种已近300种,常用的有约30种。根据 塑料的制造方法、成型工艺和用途等不 同可把塑料进行分类。 2.2 塑料的分类 (1) 按制造方法分类: 聚合树脂和缩聚树脂 聚合反应是将许多低分子单体化合成 高分子聚合物的化学反应,在此反应过程中没 有低分子物质析出。 缩聚反应是将相同的或不同的低分子单 体化合高分子聚合物的化学反应,
5、在此反应过 程中有低分子物质析出。 2.2 塑料的分类 (2)按成型性能分类 塑料分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料的特点是受热后软化或熔融,冷却后固化, 热塑性塑料 再加热仍可软化。热塑性塑料的分子结构呈线型或支链型 结构。热塑性塑料主要由聚合树脂制成。热塑性塑料又可 分为无定形塑料和结晶形塑料。 热固性塑料在开始受热时可以软化或熔融,一旦固化 热固性塑料 成型就不会再软化。热固性塑料在加热开始时也具有线型 或支链型结构,但受热后逐渐结合成体型结构。热固性塑 料大多以缩聚树脂为主,加入各种添加剂制成的。 2.2 塑料的分类 3)按用途分类: 塑料可分为通用塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙
6、烯、聚氯乙烯等)和工程塑料(如聚碳酸 酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚苯醚等), 其中工程塑料又可分为通用工程塑料和特种 工程塑料。近年来,人们对用于特种环境塑 料的研究中,又出现了功能塑料,其中有医 用塑料、光敏塑料等。 2.3 塑料的性能和用途 (1)质量轻 密度0.832.2g/cm3 塑料密度小,对于减轻机械设备重量和节能具有重要的意义,尤 其是对车辆、船舶、飞机、宇宙航天器而言。 最轻的是 聚4-甲基-1-戊烯 代号 PMP 光学塑料之一 例如透镜、视镜;微波炉中的盘碟 最重的是 聚四氟乙烯 PTFE 电线电缆包层、密封圈、电饭锅的防粘层、贵重药 品 的包装等。 (2)优良的化学稳定性
7、塑料对酸、碱、盐等化学物质均有耐腐蚀能力。如PTFE 被 称为“塑料王”,耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类。它的化学 稳定性超过了所有的已知材料。最常用的耐腐蚀材料为硬聚氯 乙烯. 2.3 塑料的性能和用途 (3)绝缘性能好 塑料对电、热、声都有良好的绝缘性能,被广泛地用来制 造电绝缘材料、绝热保温材料以及隔音隔热材料。 (4)比强度高(强度与密度之比) 塑料的绝对强度不如金属高,但塑料密度小,所以比强度、比 刚度相当高尤其是以各种高强度的纤维状、片状和粉末状 的金属或非金属为填料制成的增强塑料,其比强度和比刚度 比金属还高。 如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢、鱼杆),其比强度超过金属; 碳纤维增强塑料
8、(羽毛球拍杆),其绝对强度接近于钢 2.3 塑料的性能和用途 (5)光学性能好 塑料的折光率较高,并且具有很好的光泽, 如有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸脂等都可制成 晶莹透明的制品。 (6)多种防护性能 塑料还具有防水、防潮、防辐射、防震等 多种防护性能,被广泛地用来制造食品、化工、 航天工业的包装材料和防护材料 2.3 塑料的性能和用途 (7) 耐磨和自润滑性好:塑料的摩擦系数小、 耐磨性好、有很好的自润滑性,加上比 强度高,传动噪声小,它可以在液体介 质、半干甚至干摩擦条件下有效地工作。 它可以制成轴承、齿轮、凸轮和滑轮等 机器零件,非常适用于转速不高、载荷 不大的场合。 2.4 常用塑料简介
9、 2.4.1 热塑性塑料 (1)聚乙烯(PE) )聚乙烯( ) 聚乙烯是由乙烯聚合而成的, 聚乙烯是由乙烯聚合而成的,是塑料工业中产量最大的 塑料。 塑料。 聚乙烯无毒,无味,呈乳白色,密度为0.91 聚乙烯无毒,无味,呈乳白色,密度为 0.96g/cm3。聚乙烯有优良的绝缘性、耐化学腐蚀性 。聚乙烯有优良的绝缘性、 及耐低温性能,还有很高的耐水性,长期与水接触其 及耐低温性能,还有很高的耐水性, 性能可保持不变。 性能可保持不变。这种塑料很容易加工成各种形状 (管、桶、袋、盆等)的塑料制件,已广泛应用于电 盆等)的塑料制件, 器工业、化学工业、食品工业、机械制造工业、 器工业、化学工业、食品
10、工业、机械制造工业、农业 等各个方面。 等各个方面。 2.4 常用塑料简介 聚乙烯的聚合方法按压力来分有低压法、中压法、高压法,所 得到的聚合物相应地称为低压聚乙烯、中压聚乙烯和高压聚 乙烯。 高压法制备的聚乙烯,密度和结晶度较低,质地柔软、透明性 好,可以用于制薄膜和日用品。这种聚乙烯也称为低密度聚 低密度聚 乙烯。 乙烯 而低压法和中压法制备的聚乙烯,由于密度和结晶度较高,所 以刚性大,机械强度高,但透明性较差,适于制备各种工业 配件。这种聚乙烯又称为高密度聚乙烯 高密度聚乙烯。 高密度聚乙烯 但和其他塑料相比,聚乙烯机械强度低,表面硬度差。聚乙烯 的绝缘性能优异,成型时在流动方向和垂直方
11、向上收缩性差 异较大,易产生变形、缩孔。此外,聚乙烯质地柔软且易脱 模,塑件有浅的侧凹时可强行脱模。 塑件有浅的侧凹时可强行脱模。 塑件有浅的侧凹时可强行脱模 2.4 常用塑料简介 (2)聚丙烯(PP) 聚丙烯是60年代发展起来的热塑性塑料。聚丙烯密度低,无色, 无味,无毒,外观和聚乙烯很相似,呈白色蜡状,密度为 09009lgcm3。但和聚乙烯相比,它的透明性更高, 透气性更低。此外,聚丙烯的弹性、屈服强度、硬度及抗拉、 抗压强度等都高于聚乙烯。聚丙烯吸水率0.02,几乎不 吸水,因此其高频绝缘性能好,绝缘性能不受湿度的影响。 此外,聚丙烯耐热性好,能在100以上的温度下进行消毒 灭菌,熔点
12、为164170,其最高使用温度可达150,最 低使用温度为-15,但当温度低于35时会脆裂。聚丙烯 在氧、热、光的作用下极易降解、老化,所以必须加入防老 化剂。定向拉伸后聚丙烯可制作铰链,抗弯曲疲劳强度特别 高。聚丙烯成型加工时成型收缩率较大,易导致成型加工出 聚丙烯成型加工时成型收缩率较大, 聚丙烯成型加工时成型收缩率较大 来的制件出现变形、缩孔等缺陷。 来的制件出现变形、缩孔等缺陷。 2.4 常用塑料简介 由于聚丙烯具有上述许多优良特性,因 此常用它来制作各种机械零件,如法兰、 接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件 等,也可用做水、蒸汽、各种酸碱等的 输送管道,盖和箱壳及各种绝缘零件, 此外
13、还可用于医药工业中(注射器)等。 2.4 常用塑料简介 (3)聚氯乙烯(PVC) 聚氯乙烯是世界上产量仅次于聚乙烯而占第二位的塑料。 聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末,由于其分子结构中含有 氯原子,因此聚氯乙烯通常不易燃烧,离火即灭,火焰呈黄 色, 常用的聚氯乙烯有硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯之分。 硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑剂,有较好的抗拉、抗弯、 抗压和抗冲击性能,可单独用做结构材料。 软聚氯乙烯含有较多的增塑剂,它的柔软性、断裂伸长率、 耐寒性增加,但脆性、硬度、抗拉强度降低。 PVC的化学稳定性比较高,电器绝缘性能优良。在成型加工 在成型加工 时聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢,
14、 时聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢,所以必须加 入稳定剂,并严格控制温度及熔料的滞留时间。 入稳定剂,并严格控制温度及熔料的滞留时间。 2.4 常用塑料简介 聚氯乙烯因其化学稳定性高,可用于防 腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风 机等;聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工 业上制作各种贮槽的衬里、建筑物的瓦 楞板、门窗结构、墙壁装饰物等。由于 电气绝缘性能优良而在电气、电子工业 中用于制造插座,插头、开关、电缆。 在日常生活中,聚氯乙烯用于制造凉鞋、 雨衣、玩具、人造革等。 2.4 常用塑料简介 (4)聚苯乙烯(PS) 聚苯乙烯是仅次于聚氯乙烯和 聚乙烯的第三大塑料品种。 聚苯乙烯是一种无定形
15、高聚物,它无色,无味、 透明,密度为105 gcm3,容易染色和加工, 尺寸稳定,电绝缘性和热绝缘性较好。聚苯乙 烯的透明性也好,但若长时间存放或受到光照 易出现混浊和发黄的现象。此外,聚苯乙烯还 有优良的电性能(尤其是高频绝缘性能)和一定 的化学稳定性。但耐热性低,热变形温度一般 在7098,只能在较低的温度下使用。 2.4 常用塑料简介 成型加工中,聚苯乙烯的流动性好, 成型加工中,聚苯乙烯的流动性好,易成型且成品率 浇注系统很适宜采用点浇口形式。 高,浇注系统很适宜采用点浇口形式。由于热膨胀系 数高,塑件中不宜有嵌件,否则会因两者的热膨胀系 数相差太大而导致开裂,适用于壁厚均匀的塑件,
16、由于聚苯乙烯的刚性大、透明度好、电性能优良,而 且成本低、易成型,近几十年来,发展了改性聚苯乙 烯和以苯乙烯为基体的共聚物,使它的用途更加广泛。 聚苯乙烯在工业上可制作仪表外壳、灯罩、化学仪器 零件、透明模型等;在电气方面用做良好的绝缘材料、 接线盒、电池盒等电器零件;在日用品方面广泛用于 包装材料、各种容器、玩具、一次性快餐盒 一次性快餐盒等 一次性快餐盒 2.4 常用塑料简介 (5)丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS) ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而 成的聚合物,丙烯腈使ABS有良好的耐化 学腐蚀性及表面硬度,丁二烯使ABS坚韧, 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 因此ABS
17、具有良好的综合力学性能。 2.4 常用塑料简介 ABS外观为粒状或粉状,呈浅象牙色,不透明 但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味, 易燃烧、无自熄性,密度为10812g cm3。 ABS具有较高的抗冲击强度,且在低温下也不 迅速下降;有良好的机械强度和一定的耐磨性、 耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气 性能。 ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加 工,且易着色。 2.4 常用塑料简介 ABS具有良好的成型性和综合力学性能,因此 用途广泛,在机械工业上用来制造水箱外壳、 蓄电池槽、冷藏库,冰箱衬里、管道、电机外 壳,仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。 ABS在汽车工业上的用途也
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