有机高分子材料成形幻灯片.ppt
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1、有机高分子材料成形第1页,共87页,编辑于2022年,星期一主要内容:主要内容:n1.高分子材料工艺性能?高分子材料工艺性能?n2.高分子材料成形有什么特点?高分子材料成形有什么特点?第三章 有机高分子材料及其成形2第2页,共87页,编辑于2022年,星期一引言引言n怎么制作月饼?怎么制作月饼?第三章 有机高分子材料及其成形3材料?工具?材料?工具?第3页,共87页,编辑于2022年,星期一引言引言n怎么制作塑料瓶?怎么制作塑料瓶?第三章 有机高分子材料及其成形4材料?工具?材料?工具?第4页,共87页,编辑于2022年,星期一3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一
2、、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性 塑件从塑模中取出冷却到室温后,塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小,这种性能称为收缩性收缩性收缩性收缩性。成型收缩的形式成型收缩的形式:塑件的线尺寸收缩 收缩方向性 后收缩 后处理收缩 5第三章 有机高分子材料及其成形第5页,共87页,编辑于2022年,星期一影响收缩的基本因素影响收缩的基本因素影响收缩的基本因素影响收缩的基本因素:塑料品种 塑件特性 进料口的形式、尺寸、分布 成型条件 收缩率的计算收缩率的计算收缩率的计算收缩率的计算:塑件的成型收缩值可用以下公式来表示。6第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑
3、性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能第6页,共87页,编辑于2022年,星期一式中:实际收缩率(%)计算收缩率(%)a 塑件在成型温度时的单向尺寸(mm)b 塑件在室温下的单向尺寸(mm)c 塑模在室温下的单向尺寸(mm)(2-4)(2-4)7第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能第7页,共87页,编辑于2022年,星期一2.流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力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,熔融指数高、
4、螺流动长度长、表现粘度小,流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:8第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能第8页,共87页,编辑于2022年,星期一 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。影响流动性的主要因素:模具结构模具结构模具结构模具结构 压力压力压力压力 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。注塑压力增大则熔融料受剪切作用大,流动性也增大。9第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工
5、艺性能2.流动性第9页,共87页,编辑于2022年,星期一 所谓结晶现象结晶现象结晶现象结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。结晶型塑料结晶型塑料结晶型塑料结晶型塑料 非结晶型(又称无定形)塑料非结晶型(又称无定形)塑料非结晶型(又称无定形)塑料非结晶型(又称无定形)塑料 10第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性第10页,共87页,编辑于2022年,星期一无定形料为透明(如有机玻璃等
6、)无定形料为透明(如有机玻璃等)一般结晶性塑料为不透明或半透明一般结晶性塑料为不透明或半透明 例外:例外:例外:例外:聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明 11第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性第11页,共87页,编辑于2022年,星期一 结晶型塑料结晶型塑料结晶型塑料结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:冷凝时放出热量大,要充分冷却。料温上升到成形温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。12第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的
7、工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性第12页,共87页,编辑于2022年,星期一 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,这种性能称为水敏性水敏性。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,料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性热敏性。热敏性热敏性热敏性热敏性水敏性水敏性水敏性水敏性13第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能4.热敏性及水敏性 第13页,共87页,编辑于2022年,星期一吸湿性吸湿性吸湿性吸湿性据此,
8、塑料大致可分为以下两种:不吸水也不易粘附水分不吸水也不易粘附水分吸湿、粘附水分吸湿、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯 塑料对水分的亲疏程度14第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能5.吸湿性 第14页,共87页,编辑于2022年,星期一 是指当一定融熔指数的聚合物熔体,在恒温下通过喷嘴孔时,当流速超过某一数值,熔体表面即发生横向裂纹,这种现象被称为熔体破裂。是指有些塑料对应力比较敏感,成型时容易产生内应力,质脆易裂,当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象,被称为应力开裂。应力开
9、裂应力开裂熔体破裂熔体破裂15第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能6.应力开裂及熔体破裂第15页,共87页,编辑于2022年,星期一 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象的能力。相容性相容性相容性相容性8.塑料状态与加工性塑料状态与加工性注射成型注射成型薄膜吹塑成型薄膜吹塑成型挤出成型挤出成型压延成型压延成型中空成型中空成型真空和压力成型真空和压力成型熔融纺丝成型熔融纺丝成型16第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能7.相容性相容性(共混性共混性)第16页,
10、共87页,编辑于2022年,星期一 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。17第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能1.收缩性第17页,共87页,编辑于2022年,星期一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。2.流动性18第三章 有机高分子材料及其成形3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第18页,共87页,编辑于2022年,星期一 每一品种的热固性塑料通常分三个不同等
11、级的流动性:拉西格流动值为100-130mm:适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件;拉西格流动值为131-150mm:用于压制中等复杂程度的塑件;拉西格流动值为151-180mm:可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。19第三章 有机高分子材料及其成形2.流动性3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第19页,共87页,编辑于2022年,星期一影响流动性的因素: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,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑
12、剂含量高的,流动性大。模具成型表面光滑、型腔形状简单,有利于改善流动性。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)等都能提高塑料的流动性。20第三章 有机高分子材料及其成形2.流动性3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第20页,共87页,编辑于2022年,星期一流动性对成型的影响:流动性过小流动性过小流动性过小流动性过小 则填充不足,不易成型,成型压力增大。流动性过大流动性过大流动性过大流动性过大 溢料过多,填充不密实,塑件组织疏松,树脂与填料混合不均,易粘模,脱模和清理困难及早硬化等缺陷;21第三章 有机高
13、分子材料及其成形2.流动性3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第21页,共87页,编辑于2022年,星期一比容比容比容比容 压缩率压缩率压缩率压缩率 每一克塑料所占有的体积(以厘米厘米厘米厘米3 3 3 3/克克克克计)。塑粉与塑件两者体积或比容之比值(其值恒大于其值恒大于其值恒大于其值恒大于1 1 1 1)。22第三章 有机高分子材料及其成形3.比容和压缩率3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第22页,共87页,编辑于2022年,星期一在热固性塑料的成型过程中,树脂发生交联反应,在热固性塑
14、料的成型过程中,树脂发生交联反应,分子结构由线型变为分子结构由线型变为体型体型,塑料由既可熔又可溶变为,塑料由既可熔又可溶变为既不既不熔又不溶熔又不溶的状态,在成型工艺中把这一过程称为的状态,在成型工艺中把这一过程称为固化固化固化固化(熟化)(熟化)(熟化)(熟化)。23第三章 有机高分子材料及其成形4.固化特性3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第23页,共87页,编辑于2022年,星期一塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。成型过程中化学反应的副产物。(流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等)(预热干燥,开排气槽,加排气工步)处理
15、方法:处理方法:处理方法:处理方法:产生的影响:产生的影响:产生的影响:产生的影响:来源:来源:来源:来源:24第三章 有机高分子材料及其成形5.水分及挥发物含量3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能第24页,共87页,编辑于2022年,星期一热固性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料:化学作用使分子结构由线性变为网状,分子停止运动,塑料硬化成坚硬的固体。加热时很快由固态变成粘流态,这种状态存在的时间很短;25第三章 有机高分子材料及其成形6.受热时的物理状态3.3.1 塑料的工艺性能塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能
16、第25页,共87页,编辑于2022年,星期一1.1.热塑性塑料的工艺性能有哪些?热塑性塑料的工艺性能有哪些?2.2.热固性塑料的工艺性能有哪些?热固性塑料的工艺性能有哪些?思考题:思考题:26第三章 有机高分子材料及其成形n收缩性收缩性n流动性(影响因素)流动性(影响因素)n结晶性结晶性n热敏性、水敏性热敏性、水敏性n吸湿性吸湿性n应力开裂、熔体破裂应力开裂、熔体破裂n相容性相容性n收缩性收缩性n流动性流动性n比容和压缩率比容和压缩率n固化特性固化特性n水分及挥发物含量水分及挥发物含量n受热时的物理状态受热时的物理状态第26页,共87页,编辑于2022年,星期一3.3.2塑料的主要成形方法塑料
17、的主要成形方法第三章 有机高分子材料及其成形27n 按成型过程中物理状态不同分类按成型过程中物理状态不同分类 :把塑料加热至熔点以上(使之处于熔把塑料加热至熔点以上(使之处于熔融态),对其进行成型加工的一种方法。融态),对其进行成型加工的一种方法。塑料处在熔融温度以下(至少低于熔点塑料处在熔融温度以下(至少低于熔点10-20),塑料尚处于软化状态时进行的一种成),塑料尚处于软化状态时进行的一种成型方法。型方法。压注成型压注成型注射成型注射成型挤出成型挤出成型压缩成型压缩成型吹塑成型吹塑成型真空及压缩空气成型真空及压缩空气成型气辅成型气辅成型固相成型固相成型熔融成型熔融成型 第27页,共87页,
18、编辑于2022年,星期一一、注射成形一、注射成形n注射成型注射成型(Injection Molding),主要用于,主要用于热热塑性塑料塑性塑料的成型,也可用于的成型,也可用于热热固性塑料的成型。固性塑料的成型。第三章 有机高分子材料及其成形28颗粒、粉颗粒、粉状塑料状塑料注射机注射机料筒料筒加热加热熔融熔融充模充模冷却冷却固化固化塑件塑件第28页,共87页,编辑于2022年,星期一一、注射成形一、注射成形第三章 有机高分子材料及其成形291.1.注射机的主要作用注射机的主要作用:顶件顶件开模与合模动作开模与合模动作注射结束,进行保压与补缩注射结束,进行保压与补缩在一定压力和速度下将塑料注入型
19、腔在一定压力和速度下将塑料注入型腔加热熔融塑料,达粘流态加热熔融塑料,达粘流态第29页,共87页,编辑于2022年,星期一2.注射机的分类:指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程。按外形外形可分为:卧式卧式、立立式式和角式注射机角式注射机。塑化塑化注射机按塑化方式分为:注射机按塑化方式分为:柱塞式注射机柱塞式注射机和和螺杆式注射机螺杆式注射机。一、注射成形一、注射成形30第三章 有机高分子材料及其成形第30页,共87页,编辑于2022年,星期一3.柱塞式注射机31第三章 有机高分子材料及其成形一、注射成形一、注射成形第31页,共87页,编辑于2022年,星期一 很大一部分压力
20、用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。最大注射量取决于料筒的塑化能力(与塑料受热面积有关)与柱塞直径与行程。塑料靠料筒壁和分流梭传热,柱塞推动塑料无混合作用,易产生塑化不均的现象。塑化不均塑化不均:最大注射量受限最大注射量受限:注射压力损失大:注射压力损失大:柱塞式注射机存在的缺点:柱塞式注射机存在的缺点:32第三章 有机高分子材料及其成形3.柱塞式注射机一、注射成形一、注射成形 从柱塞开始接触塑料到压实塑料,注射速度逐渐增加。易产生层流现象且料筒难于清洗易产生层流现象且料筒难于清洗注射速度不均:注射速度不均:第32页,共87页,编辑于2022年,星期一4.螺杆式注射机合合模模注注射射保保压压
21、冷冷却却开开模模顶顶件件合合模模注注射射螺杆预热螺杆预热螺杆式注射机模塑工作循环螺杆式注射机模塑工作循环33第三章 有机高分子材料及其成形一、注射成形一、注射成形第33页,共87页,编辑于2022年,星期一螺杆式注射机的螺杆式注射机的优点优点优点优点:加加热热缸內的材料缸內的材料滞留处滞留处少,少,热稳定热稳定性差的材料也很少因性差的材料也很少因滞留滞留而分解。而分解。由由于于加加热缸热缸的的压力损失小压力损失小,用,用较较低的射出低的射出压压力力也也能成型。能成型。成型周期短、效率高,生产过程可实现自动化成型周期短、效率高,生产过程可实现自动化可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件
22、。可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。34第三章 有机高分子材料及其成形4.螺杆式注射机一、注射成形一、注射成形借助螺杆借助螺杆的的旋转运动旋转运动,材料內部也,材料內部也发热发热,均勻塑化,塑,均勻塑化,塑化能力大化能力大。第34页,共87页,编辑于2022年,星期一 螺杆螺杆式式较较柱塞式多一柱塞式多一旋转动作旋转动作,产产生分力生分力(Ft)(Ft),可使材,可使材料在螺旋槽料在螺旋槽间产间产生混生混炼炼作用,增加作用,增加了了塑化能力。塑化能力。5.螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较35第三章 有机高分子材料及其成形一、注射成形一、注射成形第35页,共87页,编辑于2022
23、年,星期一6.注射成型工艺注射过程注射过程成型后处理成型后处理成型前准备成型前准备原料的检验、染色和干燥模具清理嵌件预热料筒清理退火调湿36第三章 有机高分子材料及其成形一、注射成形一、注射成形第36页,共87页,编辑于2022年,星期一6.注射成型工艺(1)成型前准备:原料检验原料检验原料染色原料染色原料干燥原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥37第三章 有机高分子材料及其成形第37页,共87页,编辑于2022年,星期一(2)注射过程:原料检验原料检验预处理预处理合合模模注注射射装入料斗装入料斗保保压压脱脱模模装入嵌件装入嵌件清理料筒清理料筒清理模具
24、清理模具涂脱模剂涂脱模剂嵌件清理、预热嵌件清理、预热预塑化预塑化塑件后处理塑件后处理冷冷却却38第三章 有机高分子材料及其成形6.注射成型工艺第38页,共87页,编辑于2022年,星期一(3)注射成型后处理 放在放在一定温度一定温度一定温度一定温度的红外线或循环热风烘箱、液体介质中的红外线或循环热风烘箱、液体介质中(矿物油,石蜡)一段时间,再缓慢冷却。(矿物油,石蜡)一段时间,再缓慢冷却。将刚从模具中脱出的塑件放在热水中将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100(100120)120),隔绝空气,进行防氧化处理,达到吸湿平衡。调湿后缓冷至隔绝空气,进行防氧化处理,达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。
25、室温。退火:退火:调湿:调湿:退火的温度退火的温度退火的温度退火的温度:高于使用温度1020,低于相变温度1020。39第三章 有机高分子材料及其成形6.注射成型工艺第39页,共87页,编辑于2022年,星期一温度温度压力压力时间时间(成型周期)(成型周期)40第三章 有机高分子材料及其成形7.注射成型工艺条件第40页,共87页,编辑于2022年,星期一(1)温度料筒温度:料筒温度:喷嘴温度:喷嘴温度:模具温度:模具温度:成型周期长,脱模后翘曲变形,影响尺寸精度;产生较大内应力,开裂,表面质量下降。温度过高温度过高温度太低温度太低略低于料筒最高温度:防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象;但温度也不
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