386【营销狂】热塑性材料特性.docx

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1、第一章热塑性塑料成型热塑性塑料品种每繁多，即使同品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。另外，为了变更原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学方法在原有的树脂结构中导入肯定百分比量的其它单体或高分子等，以变更原有树脂的结构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。例如，ABS即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腊、丁二烯等其次和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。由于热塑性塑料品种多、性能困难，即使同一类的塑料也有仅供注塑用和挤出用之分,故本章节主要介绍各种注塑用的热塑性塑料。1、收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，

2、影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1.l塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变更，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。1.2 塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层马上冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都干脆影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。1.3 进料口形式

3、、尺寸、分布这些因素干脆影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。干脆进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。1.4 成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变更大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度匀称性也有关，干脆影响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力刚好间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压

4、力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当变更塑件收缩状况。模具设计时依据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形态，进料口形式尺寸及分布状况，按阅历确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以驾驭收缩率时，一般宜用如下方法设计模具：对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。要后处理的塑件经后处理确定尺寸变更状况（测量时必需在脱模后24小时以后）。按实际收缩状况修正模具。再试模并可适当地变更工艺条件略微修正收缩值以满意塑件要求。2、流淌性2.1 热塑性塑料流淌性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流淌长度、表现粘度

5、及流淌比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流淌长度长、表现粘度小，流淌比大的则流动性就好，对同一品名的塑料必需检查其说明书推断其流淌性是否适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常用塑料的流淌性分为三类：流淌性好尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、聚（4）甲基戍烯；流淌性中等聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、有机玻璃、聚甲醛、聚苯醛；流淌性差聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯酸、聚飒、聚芳飒、氟塑料。2.2 各种塑料的流淌性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点：温度料温高则流淌性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其

6、耐冲击型及MFR值较高的）、聚丙烯、尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料的流淌性随温度变更较大。对聚乙烯、聚甲醛、则温度增减对其流淌性影响较小。所以前者在成型时宜调整温度来限制流淌性。压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流淌性也增大，特殊是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成型时宜调整注塑压力来限制流淌性。模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流淌阻力（如型面光滑度，料道截面厚度，型腔形态，排气系统）等因素都干脆影响到熔融料在型腔内的实际流淌性，凡促使熔融料降低温度，增加流淌性阻力的则流淌性就降低。模具设计时应依据所用塑料的流淌性，选用合理的

7、结构。成型时则也可限制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适当地调整填充状况以满意成型须要。3、结晶性热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。所谓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。作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透亮性而定，一般结晶性料为不透亮或半透亮（如聚甲醛等），无定形料为透亮（如有机玻璃等）。但也有例外情况，如聚（4）甲基戍烯为结晶型塑料却有高透亮性，ABS为无定形料但却并不透亮。在模具设计及选择注

8、塑机时应留意对结晶型塑料有下列要求及留意事项：料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化实力大的设备。冷却回化时放出热量大，要充分冷却。熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。冷却快，结晶度低，收缩小，透亮度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必需限制模温。各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有接着结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。结晶化温度范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。4、热敏性塑料及易水解塑料4.1 热敏性系指某些塑料对热较为敏感，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

9、易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特殊是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应留意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铭，不得有死角滞料，必需严格控制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。4.2 有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必需预先加热干燥。5、应力开裂及熔体裂开5.1 有的塑料对应力敏感，成型时易产生内应

10、力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应留意干燥，合理的选择成型条件，以削减内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形态，不宜设置嵌件等措施来尽量削减应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成型时应适当的调整料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避开塑件过于冷脆时脱模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开裂性，消退内应力并禁止与溶剂接触。5.2 当肯定融熔体流淌速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔体裂开，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流淌速率高的聚合物等，

11、应增大喷嘴、浇道、进料口截面，削减注塑速度，提高料温。6、热性能及冷却速度6.1 各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时须要热量大，应选用塑化实力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢），故必需充分冷去1.要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必需选用适当的注塑机及加强模具冷却。6.2 各种塑料按其种类特性及塑件形态，要求必需保持适当的冷却速度。所以模具必需按成型要求设置加热和冷却系统，

12、以保持肯定模温。当料温使模温上升时应予冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持肯定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在肯定温度，以限制冷却速度，保证流淌性，改善填充条件或用以限制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流淌性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型状况有时需加热或冷却交替运用或局部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。各种塑料成型时要求的模温及热性能见表14及表1-5。7、吸湿性塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必

13、需限制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流淌性下降、外观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必需按要求采纳适当的加热方法及规范进行预热，在运用时还需用红外线辐照以防止再吸湿。其次章增加塑料为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。常在塑料中加入玻璃纤维（简称玻纤），滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增加材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增加塑料（如环氧树脂为母体树脂塑料的增加塑料又称为玻璃钢）。由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各不相同。下面主要介绍模塑用的热固性增加塑料及注射用的热塑性增加塑料。1、热固性增

14、加塑料热固性增加塑料是由树脂、增加材料、助剂等组成。其中树脂作为母体和粘结剂，它要求有良好的流淌性、相宜的固化速度、副产物少，易调整粘度和良好的相溶性，并需满足塑件及成型要求。增加材料起骨架作用，其品种规格繁多，但常用玻璃纤维，一般用量为60%、长度为152（）亳米。助剂包括调整粘度的稀释剂（用以改进玻纤与树脂的粘结）、用以调整树脂-纤维界面状态的玻纤表面处理剂、用以改进流淌性，降低收缩，提高光泽度及耐磨性等用的填料和着色剂等。由于选用的树脂，玻纤的品种规格（长度、直径，无碱或含碱，支数，股数，加捻或无捡），表面处理剂，玻纤与树脂混制工艺（预混法或预浸法，塑料配比等不同则其性能也各不相同。1.

15、1 加工特性流淌性增加料的流淌性比一般压塑料差，流淌性过大时易产生树脂流失与玻纤分头聚积。过小则成型压力及温度将显著提高。影响流淌性的因素许多，要评定某种料的流淌性，必需按组成作详细分析。影响流淌性的因素收缩率增加塑料的收缩率比一般压塑料小，它主要由热收缩及化学结构收缩组成。影响收缩的因素首先是塑料类种。一般酚醛比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等要大，其中不饱和聚酯料收缩最小。其它影响收缩的因素是塑件形态及壁厚，厚壁则收缩大，塑料中含填料及玻纤量大则收缩小，挥发物含量大则收缩也大，成型压力大，装料量大则收缩小，热脱模比冷脱模的收缩大，固化不足收缩大，当加压时机及成型温度适当，固化充分而匀称时则收缩

16、小。同一塑件其不同部位的收缩也各不相同，尤其对薄壁塑件更为突出。一般收缩率为。0.3%,以0.1%0.2%的居多，收缩大小还与模具结构有关，总之确定收缩率时应综合考虑各种因素。压缩比增加料的比容，压缩比都较一般压塑料大，预混料则更大，因此在模具设计时需取较大的装料室，另外向模内装料也较困难，尤其预混料更为不便，但如采纳料坯预成型工艺则压缩比就可显著减小。装料量一般可预先估算，经试压后再作调整。估算装料量的方法可由如下四种：计算法装料量可按公式（I-I）计算：A=VGl+（3%5%）（1-1）式中:A-装料量（克）；V-塑件体积（厘米3）；G-所用塑料比重（克/厘米3）；3%5%-物料挥发物、毛刺等损耗量补偿值。形态简化计算法，将困难形态塑件简化成由若干个简洁形态组成，同时将尺寸也