塑料的组成与性能.ppt
目的与要求：,1.掌握塑料的组成与分类2.掌握塑料成型工艺特性,重点难点：,塑料成型工艺特性,聚合物的概念,塑料的主要成分为树脂，树脂分为天然树脂和合成树脂，我们使用的塑料一般都是以合成树脂为主要原料制成的。树脂属于高分子聚合物，简称高聚物或聚合物。,高聚物特点:,含原子数量多相对分子质量大分子长度长.,聚乙烯分子模型,聚合物分子的结构特点,对聚合物大分子研究表明：大分子基本都属于长链状结构，根据形状不同可分为线型聚合物、带支链的线型聚合物及体型聚合物。,线型聚合物的物理特性,具有弹性和塑性，在适当的融剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔化状态，且这种特性在聚合物成型前和成型后都存在，可反复成型，这样的聚合物具有热塑性。,体型聚合物的物理特性,脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化后成为不溶不熔的固体，即使在再高温度下（甚至烧焦碳化下）也不会软化。这样的聚合物称为热固性聚合物。,聚合物的热力学性能,聚合物在不同温度下表现出来的分子热运动特征称为聚合物的物理状态。,聚合物物理状态主要与温度有关,其物理状态分为玻璃态（结晶聚合物亦称结晶态）、高弹态和粘流态三种，。,热塑性塑料的温度力学状态及成型加工的关系,聚合物的交联,聚合物成型时，当温度达到成型固化温度，其分子结构由线型或支链型结构变为空间网状体型结构的反应称为交联。交联反应主要发生在热固性聚合物成型过程中，采用压缩、压注等成型方法。,在热塑性聚合物成型时，由于成型条件或其他原因（如原料不纯）等也可能引起交联反应，使聚合物的性能变坏，这在成型过程中应尽量避免。,聚合物的降解,聚合物分子受到热应力、微量水、酸、碱等杂质以及空气中氧的作用，导致聚合物分子链断裂、分子变小、相对分子质量降低的现象称为聚合物降解（裂解）。,降解,减少或避免降解措施,严格控制原材料的技术指标和使用 合格原材料；使用前对聚合物进行严格的干燥；确定合理的加工工艺和加工条件；使用附加剂。,塑料的组成成分,塑料是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂而组成的混合物。,树脂决定着塑料的性质和类别，约占塑料质量分数的40-100。,注意区别：塑料的名称通常采用对应的树脂名称来表示，所以，很容易混淆塑料就是树脂！,树脂,1）填充剂/填料 与塑料中的其它成份机械混合，不起化学反应，目的为了减少树脂用量降低成本或改善塑料某些性能。,添加剂,作用：改善塑料的可塑性及改善塑料的流动性。,常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯类，癸二酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。,2）增塑剂 加入增塑剂以后，树脂分子间距变大，也就削弱了树脂分子间的作用力，使树脂分子容易滑动，即改善了树脂的成型加工性能。,着色要求：着色容易与其它组份不起化学反应成型中不因温度压力变化而变色分解长期使用过程中能够保持稳定。,根据着色要求和颜料及染料的区别，所以工业上一般采用颜料。,3）着色剂 塑料着色，主要起到装饰美观的作用，同时还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐气候性。包括无机颜料、有机颜料和染料三类，,4）稳定剂 为了防止塑料“老化”，需要添加一些能稳定塑料化学性能的物质，称为稳定剂。,老化：塑料在成型、储存或使用过程中，因受外界因素（热、光、氧、射线等）作用而引起的性能变化称为老化。,根据稳定剂的作用可分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂三类。,5）润滑剂 防止粘模和减少塑料对设备的摩擦，同时提高塑料的流动性和塑件表面光泽度。,常用的润滑剂有：烃类、酯类、脂肪酸类、脂肪酸酰、金属皂类。,6）固化剂 也叫硬化剂、交联剂，它的作用是促使合成树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度。固化剂一般多用在热固性塑料中。,在环氧树脂中加入乙二胺；在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺。,例如：,7）发泡剂 在制作泡沫塑料制品时，预先将发泡剂加入塑料中，在塑料成型时放出气体，从而形成具有一定孔型的泡沫塑料制品。,石油醚、碳酸胺等。,常用的发泡剂：,8）阻燃剂、防霉剂、导电剂、导磁剂、防静电剂等。,塑料的分类,1.按合成树脂的分子结构及其受热时呈现的基本行为分类：,1）热塑性塑料,分子是线性结构或支链型结构，加热时软化并熔融，成为可以流动的黏稠液体，于是可以塑制成一定的形状，冷却后得到既定的形状，成型过程只有物理变化而无化学反应，塑料可以回收利用。,很多凉鞋穿几天就坏了，其原因就是其塑料已经超过了最大回收利用次数。,常见的热塑性塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。,2)热固性塑料,分子刚开始是线型或支链型结构，其添加剂中加入固化剂，加热到固化剂发生化学反应（交联反应）时，分子结构变为网状体型结构，即转变为固体，成为不溶不熔的物质，其过程是不可逆的。,成型过程是不可逆的化学反应（化学反应肯定伴随着物理变化）过程，塑料不能再回收利用！,常见的热固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等。,2.按塑料的用途分类：,1）通用塑料,顾名思义，就是指产量大、用途广、价格低、易于成型的塑料。,其主要包括六大品种：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料。,通用塑料产量占塑料总产量的一半以上！,2）工程塑料 可成型工程结构件一类的塑料。较之通用塑料它具有强度高、尺寸稳定、在高低温下变形小、能保持良好性能的特点，如ABS、尼龙、聚甲醛、聚砜等。,3）特种塑料 具有特种功能的塑料。如耐高温、低温、高冲击、具有高强度的塑料；具有导电或超导功能的塑料（即导磁、吸波、光敏、记忆性及超导功能）等。,工艺性能 体现塑料的成型特性，是塑料在成型过程中表现出来的特有性质。,塑料成型的工艺特性,1.收缩性,塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变小，这种性质称为收缩性。,热固性塑料的工艺特性,由于成型模具与塑料的线膨胀系数不同，收缩分为实际收缩率和计算收缩率。,塑件的收缩不仅仅是热胀冷缩的结果，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形也会引起塑件尺寸的线性收缩，另外，塑料的品种、塑件的结构、成型工艺、模具结构等对塑件的收缩都会产生影响。,收缩性的大小以塑件收缩尺寸的单位长度百分比来表示，称为收缩率。,2.流动性,塑料在一定的温度、压力作用下充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性。,塑料的流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料(即短射)或熔接痕等缺陷，因此需要较大的成型压力才能成型。,短射,塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生严重的溢边。,影响塑料流动性的因素：,温度 料温高，则流动性大。但不同塑料也各有差异。压力 注射压力增大，则熔体受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛对注射压力较为敏感。模具结构 浇注系统的结构及尺寸、冷却系统的设计、熔体的流动阻力、排气是否顺利等都对流动性有直接的影响。凡能促使料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。,3.相容性,相容性又称为共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要条件和重要途径。例如：ABS与聚碳酸酯共混后性能大为改善。,两种或两种以上不同品种的塑料熔融后能融合到一起而不产生分离、起层现象的性能称为相容性。相容性的优劣与其分子结构的相似程度有关。分子结构相似则易于相容，反之则难于相容（即“相似者相容”原则）。,4.吸湿性,即塑料对水分的吸附性能。按吸湿或黏附水分能力的大小，可将塑料分为吸湿性塑料和不吸湿性塑料两大类。吸湿性塑料在注射成型过程中比较容易发生降解，成型后塑件上出现气泡、银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理，使水分含量不超过0.5%。,5.热敏性,即某些热稳定性差的塑料，遇高温或在高温中时间较长时发生降解，出现变色等影响塑件性能的现象。必要时可在塑料中添加热稳定剂。,6.结晶性,注意：,一般，结晶型塑料是不透明或半透明的，非结晶型塑料是透明的。,日常生活中，常见的晶体是透明的，而非晶体通常是不透明的，对于塑料制品，正好相反，请勿混淆！,塑料在成型后的冷凝过程中，有的具有结晶性，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等，而有的则属于非结晶型的塑料，如聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚砜等。,其中：,结晶型塑料：聚4甲基戊烯1，有高透明度；非结晶型塑料：ABS，不透明。,结晶度大的塑料密度大，强度、硬度高，耐磨性及刚度好，耐化学腐蚀，电性能也好。结晶度小的塑料柔软性、伸长率、抗冲击强度较大。,7.应力开裂,有的塑料性质较脆，成型时易产生内应力，在外力作用下易产生应力开裂，如聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜等。在设计塑件结构、模具结构及成型的工艺条件时都要加以注意，必要时还可添加稳定剂。,热固性塑料的工艺特性,1.收缩性 与热塑性塑料的情况近似。,热固性塑料收缩率产生原因有,热收缩 结构变化引起的收缩 弹性恢复 塑性变形,2.流动性 与热塑性塑料的情况近似。,影响流动性的主要因素有塑料品种、模具结构和成型条件等。,3.比容和压缩率 比容：指单位重量的松散塑料所占的体积（cm3/g）压缩率：塑料体积与成型后塑件体积之比，其比值恒大于1,比容和压缩率要适当。值太大，模具加料腔则大，模具也大，成本高，而且料太松散，成型时气体太多，排气困难，成型周期变长,不利于成型。,4.硬化速度 硬化速度是指熔融塑料充满型腔后，分子结构从线型或支链型结构变为网状体型三维结构即交联固化所需的时间。,硬化速度慢会使成型时间加长，降低生产效率。而硬化速度过快，又不适于成型大型的或复杂的塑件。,5.水分及挥发物含量1）塑料中水分的来源：塑料本身含有一部分水、存储时吸附一部分水、成型时化学反应的副产物。,水分含量过高，塑料流动性过大，易产生溢边和内应力，而且塑件中易产生气泡使塑件强度降低并产生水纹，光泽也不好。水分含量过少，会大大降低其流动性，成型时不易充满型腔，成型困难。同时还不利于预压打饼。,2）塑料中挥发物的来源：塑料本身含有一部分低分子挥发物、成型时化学反应的副产物。,常用热塑性塑料简介,（1）聚乙烯（PE）塑料工业中产量最大的品种（2）聚丙烯（PP）（3）聚氯乙烯（PVC）（4）聚苯乙烯（PS）（5）丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）（6）聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）俗称有机玻璃，透光率可高达92%,1.4常用塑料介绍,常用热塑性塑料简介,（7）聚碳酸脂（PC）（8）聚砜（PSF）（9）聚酰胺（PA）“尼龙”是国外商品名，我国的商品名称为“锦纶”，在工程塑料中居首位。（10）聚甲醛（POM）（11）氟塑料 聚四氟乙烯号称“塑料王”,1.4常用塑料介绍,常用热固性塑料,（1）酚醛塑料（PF）（2）氨基塑料（3）环氧树脂（EP）万能胶的主要成分是环氧树脂,1.4常用塑料介绍,思考与练习：,简述塑料的基本组成与分类2.何谓收缩性？收缩性计算公式是怎样的？,
