熱塑性塑料注塑成型和擠出成型管材

1、 本文由linwangzhu貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 熱塑性塑料注塑成型 2006 年 10 月 熱塑性塑料注塑成型 本書主要講述了熱塑性塑料的通用注塑成型工藝.同時(shí)也介紹了原料,模具,設(shè)備,產(chǎn)品設(shè) 計(jì)以及一些擠出管材方面的知識(shí). 一. 1.塑料的組成與分類 1.塑料的組成與分類 1.1 塑料的定義: 塑料基礎(chǔ)知識(shí) 塑料是以高分子樹脂為主要成分,在一定條件下(如溫度,壓力等)可塑制成一定形狀且在常溫下保 持形狀不變的材料. 塑料它可以是純的樹脂,也可以是加有各種添加劑的混合物,添加劑的是用來改善純樹脂的物理機(jī)械 性能,改善加工性

2、能或者為了節(jié)約樹脂. 因此,塑料最基本的物理化學(xué)性質(zhì)是由樹脂的性質(zhì)所決定的.樹脂可分天然樹脂和人造樹脂,后者又 稱合成樹脂.樹脂都屬高聚物,這些高聚物有獨(dú)特的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與分子外部結(jié)構(gòu).高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定 了高聚物最基本的物理化學(xué)性質(zhì);而高分子外部結(jié)構(gòu)則決定高聚物的加工性能和物理機(jī)械性能. 1.2 塑料的組成: 塑料都以合成樹脂(極少天然樹脂)為基本原料,并可能加入填料,增塑劑,染料,穩(wěn)定劑,潤(rùn)滑劑 等各種輔助料而組成.因此,不同品種牌號(hào)的塑料,由于選用樹脂及輔助料的性能,成分,配比及塑料生 產(chǎn)工藝不同,則其使用及工藝特性也各不相同. 1.3 塑料的分類: 1.3.1 按受熱時(shí)的行為分: a)

3、 熱塑性塑料 加熱時(shí)變軟以至流動(dòng),冷卻變硬成型出產(chǎn)品,這種過程是可逆的,可以反復(fù)進(jìn)行.聚乙烯,聚丙烯, 聚氯乙烯,聚苯乙烯,聚甲醛,聚碳酸酯,聚酰胺,丙烯酸類塑料,其它聚烯烴及其共聚物,聚砜,聚苯 醚,氯化聚醚等都是熱塑性塑料.熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu),分子鏈之間無化學(xué) 鍵產(chǎn)生,加熱時(shí)軟化流動(dòng),冷卻變硬的過程是物理變化. b) 熱固性塑料 第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng),加熱到一定溫度,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),交聯(lián)固化而變硬,這種變化是不可逆 的,此后,再次加熱時(shí),已不能再變軟流動(dòng)了.正是借助這種特性進(jìn)行成型加工,利用第一次加熱時(shí)的塑 化流動(dòng),在壓力下充滿型腔,進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的

4、制品.這種材料稱為固性塑料. 熱固性塑較 的樹脂固化前是線型或帶支鏈的,固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵,成為三度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不僅不能再熔融, 在溶劑中也不能溶解.酚醛,脲醛,三聚氰胺甲醛,環(huán)氧,不飽和聚酯,有機(jī)硅等塑料,都是熱固性塑料. 1.3.2 按樹脂合成時(shí)的反應(yīng)類型分 : a) 聚合型塑料 塑料基礎(chǔ)知識(shí) -1 熱塑性塑料注塑成型 2006 年 10 月 樹脂是由聚合反應(yīng)制得.這種樹脂一般是由含有不飽和鍵,主要是雙鍵的單體,借雙鍵打開生成的, 反應(yīng)過程中無低分子產(chǎn)物釋出.聚烯烴,聚鹵代烯烴,聚苯乙烯,聚甲醛,丙烯酸類塑料都屬于聚合型塑 料.聚合型塑料都是熱塑性塑料. b) 縮聚型塑料 樹脂是由

5、縮聚反應(yīng)制得.這種樹脂一般是由含有某種官能團(tuán)(一般最少含有兩個(gè)官能團(tuán))的單體,借 官能團(tuán)之間的反應(yīng)使單體連接起來而形成的. 1.3.3 按塑料中樹脂大分子的有序狀態(tài)分: a) 無定形塑料 樹脂大分子的排列是無序的.這種塑料,由于樹脂分子鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),或因熱力學(xué)原因,或成型過程 工藝條件范圍的限制,分子鏈不會(huì)產(chǎn)生有序的整齊堆砌形成結(jié)晶結(jié)構(gòu),而呈現(xiàn)無規(guī)則的隨機(jī)排列.在純樹 脂狀態(tài),這種塑料是透明的. b) 結(jié)晶型塑料 樹脂大分子排列呈現(xiàn)出有序晶相.從熔融狀態(tài)冷卻變?yōu)橹破愤^程中,樹脂的分子鏈能夠有序地緊密堆 砌產(chǎn)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)的.一般所謂的結(jié)晶型塑料,實(shí)際上都是半結(jié)晶的,不像低分子晶體(例如 NaCl)

6、那樣能 產(chǎn)生 100%的結(jié)晶度.樹脂大分子鏈排列呈現(xiàn)出無定形相與結(jié)晶相共存的狀態(tài).成型條件對(duì)結(jié)晶度和晶態(tài)結(jié) 構(gòu)有明顯影響,從而對(duì)制品性能有明顯影響.結(jié)晶結(jié)構(gòu)只存在于熱塑性塑料中. 1.3.4 按性能和應(yīng)用范圍分: a) 通用塑料 通用塑料是指生產(chǎn)量大,貨源廣,價(jià)格低,適于大量應(yīng)用的塑料.通用塑料一般皆具有良好的成型工 藝性,可采用多種工藝成型出多種用途制品.一般說,通用塑料不具有突出的綜合力學(xué)性能和耐熱性,不 宜用于承載要求較高的結(jié)構(gòu)件和在較高溫度下工作的耐熱件.但通用塑料的各品種,都有各自的某些優(yōu)異 性能,使它具有廣泛用途.聚乙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯,聚丙烯,酚醛塑料合稱五大通用塑料.其它聚

7、 烯烴,乙烯基塑料及其共聚物與改性材料,丙烯酸塑料,氨基塑料等也都屬于通用塑料. b)工程塑料 工程塑料是指那些具有突出力學(xué)性能,耐熱性,或優(yōu)異耐化學(xué)試劑,耐溶劑性,或在變化的環(huán)境條件 下可保持良好絕緣介電性能的塑料.工程塑料一般可以作為承載結(jié)構(gòu)件,高溫環(huán)境下的耐熱件和承載件, 高溫條件,潮濕條件,大范圍的變頻條件下的介電制品和絕緣用品.工程塑料的生產(chǎn)批量小,價(jià)格也較昂 貴,用途范圍相對(duì)狹窄,一般都是按某些特殊用途生產(chǎn)一定批量的材料.現(xiàn)有的工程塑料主要品種有聚酰 胺,聚碳酸酯,聚甲醛,聚苯醚,ABS,PET,PBT,聚砜,聚苯硫醚,氯化聚醚,聚酰亞胺,聚醚醚酮, 氟塑料,超高分子量聚乙烯,環(huán)氧

8、塑料和不飽和聚酯等. 此外還有具有某種特殊功能,適于某種特殊用途的特種工程塑料,例如用于導(dǎo)電,壓電,熱電,導(dǎo)磁, 感光,防輻射,光導(dǎo)纖維,液晶,高分子分離膜,專用于摩擦磨損用途等塑料. 特種工程塑料又稱功能塑 料.特種工程塑料的主要成分是樹脂,有些是專門合成的特種樹脂,但也有一些是采用上述通用塑料或工 程塑料用樹脂經(jīng)特殊處理或改性后獲得特殊性能的. 塑料基礎(chǔ)知識(shí) -2 熱塑性塑料注塑成型 2006 年 10 月 2.塑料的基本性能 塑料的基本性能 2.1 質(zhì)輕,比強(qiáng)度高 塑料質(zhì)輕,一般塑料的密度都在 0.9 2.3 g/cm 之間,只有鋼鐵的 1/8,鋁的 1/2 左右,而各種泡 沫塑料的密度

9、更低,約在 0.1 O.5 g/cm之間. 比強(qiáng)度是按單位質(zhì)量計(jì)算的強(qiáng)度,有些增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度接近甚至超過鋼材.例如合金鋼材,其單位 質(zhì)量的拉伸強(qiáng)度為 160 兆帕,而用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料可達(dá)到 170 400 兆帕. 一般而言,多數(shù)塑 料的比強(qiáng)度與金屬在同一數(shù)量級(jí),比剛度低于金屬數(shù)倍至一個(gè)數(shù)量級(jí),但某些結(jié)構(gòu)泡沫塑料,比剛度可與 金屬媲美.用高模量增強(qiáng)劑增強(qiáng)后,某些塑料的比剛度可以超過金屬. 2.2 優(yōu)異的電絕緣性能 幾乎所有的塑料都具有優(yōu)異的電絕緣性能,如極小的介電損耗和優(yōu)良的耐電弧特性,這些性能可與陶瓷 媲美. 2.3 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能 一般塑料對(duì)酸堿等化學(xué)藥品均有良好的耐腐蝕能力,特別

10、是聚四氟乙烯的耐化學(xué)腐蝕性能比黃金還要 好,甚至能耐 " 王水 " 等強(qiáng)腐蝕性電解質(zhì)的腐蝕,被稱為"塑料王". 2.4 減摩,耐磨性能好 大多數(shù)塑料具有優(yōu)良的減摩,耐磨和自潤(rùn)滑特性.許多工程塑料制造的耐摩擦零件就是利用塑料的這 些特性,在耐磨塑料中加入某些固體潤(rùn)滑劑和填料時(shí),可降低其摩擦系數(shù)或進(jìn)一步提高其耐磨性能. 2.5 透光及防護(hù)性能 多數(shù)塑料都可以作為透明或半透明制品,其中聚苯乙烯和丙烯酸酯類塑料象玻璃一樣透明.有機(jī)玻璃 化學(xué)名稱為聚甲基丙烯酸甲酯,可用作航空玻璃材料.聚氯乙烯,聚乙烯,聚丙烯等塑料薄膜具有良好的 透光和保暖性能,大量用作農(nóng)用薄膜.

11、塑料具有多種防護(hù)性能,因此常用作防護(hù)保裝用品,如塑料薄膜, 箱,桶,瓶等. 2.6 減震,消音性能優(yōu)良 某些塑料柔韌而富于彈性,當(dāng)它受到外界頻繁的機(jī)械沖擊和振動(dòng)時(shí),內(nèi)部產(chǎn)生粘性內(nèi)耗,將機(jī)械能轉(zhuǎn) 變成熱能,因此,工程上用作減震消音材料.例如,用工程塑料制作的軸承和齒可減小噪音,各種泡沫塑 料更是廣泛使用的優(yōu)良減震消音材料. 上述塑料的優(yōu)良性能,使它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中具有廣泛用途;它已從過去作為金屬, 玻璃,陶瓷,木材和纖維等材料的代用品,而一躍成為現(xiàn)代生活和尖端工業(yè)不可缺少的材料.然而,塑料 也有不足之處.例如,耐熱性比金屬等材料差,一般塑料僅能在 100 以下溫度使用,少數(shù) 200

12、 左右 使用;塑料的熱膨脹系數(shù)要比金屬大 3 10 倍,容易受溫度變化而影響尺寸的穩(wěn)定性;在載荷作用下, 塑料會(huì)緩慢地產(chǎn)生粘性流動(dòng)或變形,即蠕變現(xiàn)象;此外,塑料在大氣,陽光,長(zhǎng)期的壓力或某些質(zhì)作用下 會(huì)發(fā)生老化,使性能變壞等. 塑料的這些缺點(diǎn)或多或少地影響或限制了它的應(yīng)用.但是,隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和塑料材料研究工作 的深入,這些缺點(diǎn)正被逐漸克服,性能優(yōu)異的新穎塑料和各種塑料復(fù)合材料正不斷涌現(xiàn) . 塑料基礎(chǔ)知識(shí) -3 熱塑性塑料注塑成型 2006 年 10 月 3.塑料成型的相關(guān)名詞 3.塑料成型的相關(guān)名詞 塑料成型 3.1 密度/比重 密度是指物質(zhì)單位體積的重量. 比重是指物質(zhì)密度與水密度的比

13、值. 3.2 比容及壓縮率 比容為每一克塑料所占有的體積(cm/g),壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值(其值恒大于 1) 它們都可被用來確定壓模裝料室的大小, . 其數(shù)值大即要求裝料室體積要大, 同時(shí)又說明塑粉內(nèi)充氣多, 排氣困難,成形周期長(zhǎng),生產(chǎn)率低.比容小則反之,而且有利于壓錠,壓制. 3.3 吸水率 吸水率是指塑膠吸收水分的程度,測(cè)法是先將樣品烘干后稱重,浸入水中 24 或 48 小時(shí)后,取出再稱 重,計(jì)算重量增加的百分比,即為吸水率. 3.4 流動(dòng)性 塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動(dòng)性. 這是模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要工藝參數(shù). 流動(dòng)性大易造成溢料過多,填充型腔不密

14、實(shí),塑件組織疏松,樹脂,填料分頭聚積,易粘模,脫模及清理 困難,硬化過早等弊病.但流動(dòng)性小則填充不足,不易成形,成形壓力大.所以選用塑料的流動(dòng)性必須與 塑件要求,成型工藝及成形條件相適應(yīng). 3.5 硬化特性 熱固性塑料在成型過程中在加熱受壓下轉(zhuǎn)變成可塑性粘流狀態(tài),隨之流動(dòng)性增大填充型腔,與此同時(shí) 發(fā)生縮合反應(yīng),交聯(lián)密度不斷增加,流動(dòng)性迅速下降,融料逐漸固化.模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)硬化速度快,保持流 動(dòng)狀態(tài)短的料則應(yīng)注意便于裝料,裝卸嵌件及選擇合理的成型條件和操作等以免過早硬經(jīng)或硬化不足,導(dǎo) 致塑件成形不良. 3.6 水分及揮發(fā)物含量 各種塑料中含有不同程度的水分,揮發(fā)物含量,過多時(shí)流動(dòng)性增大,易溢料,保

15、持時(shí)間長(zhǎng),收縮增大, 易發(fā)生波紋,翹曲等弊病,影響塑件機(jī)電性能.但當(dāng)塑料過于干燥時(shí)也會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性不良成型困難,所以 不同塑料應(yīng)按要求進(jìn)行預(yù)熱干燥,對(duì)吸濕性強(qiáng)的料,尤其在潮濕季節(jié)即使對(duì)預(yù)熱后的料也應(yīng)防止再吸濕 3.7 熱敏性 熱敏性塑料系指某些塑料對(duì)熱較為敏感,在高溫下受熱時(shí)間較長(zhǎng)或進(jìn)料口截面過小,剪切作用大時(shí), 料溫增高易發(fā)生變色,降聚,分解的傾向,具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料. 3.8 水敏性 有的塑料(如聚碳酸酯)即使含有少量水分,但在高溫,高壓下也會(huì)發(fā)生分解,這種性能稱為水敏性, 對(duì)此必須預(yù)先加熱干燥. 3.9 吸濕性 塑料中因有各種添加劑,使其對(duì)水分各有不同的親疏程度,所以塑料大致

16、可分為吸濕,粘附水分及不 吸水也不易粘附水分的兩種,料中含水量必須控制在允許范圍內(nèi),不然在高溫,高壓下水分變成氣體或發(fā) 塑料基礎(chǔ)知識(shí) -4 熱塑性塑料注塑成型 2006 年 10 月 生水解作用,使樹脂起泡,流動(dòng)性下降,外觀及機(jī)電性能不良.所以吸濕性塑料必須按要求采用適當(dāng)?shù)募?熱方法及規(guī)范進(jìn)行預(yù)熱,在使用時(shí)還需用紅外線照射以防止再吸濕. 3.10 透氣性 透氣性是指塑料膜或塑料板的氣體穿透性能 3.11 熔體指數(shù) 熔體指數(shù)(MI),是一種表示塑膠材料加工時(shí)流動(dòng)性的數(shù)值. 3.12 拉伸強(qiáng)度/斷裂伸長(zhǎng)率 拉伸強(qiáng)度是指將塑膠材料拉伸到某一程度(如屈服點(diǎn)或斷裂點(diǎn))所需力的大小, 通常以每單位面積多少

17、力 來表示.而其拉伸后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)度的百分比即為斷裂伸長(zhǎng)率. 3.13 彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度為塑膠抗彎曲的能力. 3.14 沖擊強(qiáng)度 沖擊強(qiáng)度是指塑膠受外力沖擊時(shí)所能承受的最大能量. 3.15 硬度 一般塑膠的硬度最常用洛氏硬度及紹氏硬度兩種測(cè)試方法來表示.其中紹氏 A 常用來測(cè)定較軟塑料, 如 TPE 等彈性體或橡膠等;紹氏 D 用來測(cè)定較硬塑料,如一般之泛用塑膠及部份工程塑膠,而多數(shù)之高 性能工程塑膠或較硬之工程塑膠,則需用洛氏來測(cè)定. 3.16 熱變形溫度 熱變形溫度是指使塑膠試片在一定壓力及一定溫度下,彎曲到一定程度時(shí)的溫度. 3.17 長(zhǎng)期耐熱溫度 長(zhǎng)期耐熱溫度是指塑膠材料在長(zhǎng)時(shí)間使用

18、之耐熱性. 3.18 耐化學(xué)藥品性 耐化學(xué)藥品性的是指將塑膠材料在一定溫度下浸漬于溶劑中一段時(shí)間后,測(cè)定其重量,體積,拉伸強(qiáng) 度與斷裂伸長(zhǎng)率的變化,變異小的即表示具有優(yōu)良的抗溶劑性變. 3.19 耐候性 耐候性是指塑膠材料對(duì)戶外環(huán)境下,受光,熱,大氣,風(fēng)雨的影響,而引起質(zhì)變,劣化的抵抗性. 3.20 透明度 透明度是指塑膠在可視光域的光透率,塑膠依光透過程度,可分為透明性,半透明性及不透明性. 3.21 光澤度 光澤度是表于物質(zhì)近似可完全反射光的完美鏡面程度,光澤度好,就表于物質(zhì)具有光亮的外表. 3.22 絕緣破壞電壓 絕緣破壞電壓是將高電位差施加于試片,達(dá)到絕緣性破壞的最小電壓,除以兩極間距離(試樣的厚度) 的值(Kv/mm). 塑料基礎(chǔ)知識(shí) -5 熱塑性塑料注塑成型 2006 年