第一章 塑料,1.1 塑料的基本组成,一、树脂,塑料是以合成树脂为基体，在其中添加了某些特定用途的添加剂，并在加工中为制品的某阶段可流动成型的材料。,合成树脂是塑料最基本、最重要的组成部分，决定塑料的类型和基本性能。作用:胶粘其它成分材料 ;赋予塑料可塑性和流动性,指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。,胶粘其它成分材料 赋予塑料可塑性和流动性,2、合成树脂 定义：人们模仿天然树脂的成分用化学方法人工制取的树脂。 特点：合成树脂不能直接使用，需通过一定的加工工艺将它转化为塑料或塑件后才能使用。,1、天然树脂 定义：是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质。 特点：无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解于有机溶剂，而不溶解于水。,定义：凡添加到聚合物中能使聚合物的塑性增加的物质。作用：削弱聚合物分子间的作用力；为高分子链的运动起了润滑作用；能改进树脂的柔顺性、延伸性和可塑性等；降低其熔融粘度和熔融温度；改善其加工性能。,二、塑料添加剂,1、增塑剂,(1)苯二甲酸脂类 可以使材料保持良好的绝缘性和耐寒性。(2)磷酸脂类 可以使材料保持较好的耐热性，但耐寒性较差，有毒性。(3)二辛脂类 可以使材料具有较好的耐寒性，但耐油性较差。,常用的增塑剂有以下几种：,定义：填料一般是对聚合物呈惰性的粉末物质。优点：可以改善塑料的某些物理性能；可以减少树脂的用量，降低塑料的成本。,2、填料,3、稳定剂,常用的填充剂有玻璃纤维、碳酸钙(CaCO3)、滑石粉、木粉等。定义:减缓或阻止塑料在加工和使用过程中分解变质的添加剂.,稳定剂的选择：要求和树脂相容性好，对树脂的稳定效果好；其次要求在成型过程中最好不分解，挥发性小，无色、耐油、耐化学药品及耐水等。分类：(1)光稳定剂 能改善塑料的耐日光性。 (2)热稳定剂 抑制其热降解、热分解。,定义：以改进高聚物的流动性、减少摩擦、降低界面黏附力为目的而在树脂中使用的一种添加剂。分类：润滑剂分为外润滑剂和内润滑剂两种。 作用：同一种润滑剂在不同的聚合物或不同的加工条件下会表现出不同的润滑作用，多数润滑剂兼有内、外润滑剂的双重功能。,4、润滑剂,(1)脂肪酸及其脂类 (2)脂肪酸酰胺类 (3)金属皂类 (4)烃类 (5)硅有机化合物 润滑剂的用量一般为0.5%1%(质量分数)。,常用的塑料润滑剂种类有：,5、着色剂,一般来说，理想的着色剂应色彩鲜艳，着色力大；有良好的分散性；具有良好的热稳定性，不变色、不分解，能长期耐热；良好的光稳定性、耐溶剂性、化学稳定性；不影响塑料的加工性能和使用性能；价格便宜。,1.2 塑料的分类,一、按塑料的使用特性分类,1、通用塑料,特点：产量大、用途广、成形性好、价格低、性能普通、主要用于制造日用品的塑料。,2、工程塑料,特点：产量小，价格较高，具有优异的力学性能、电性能、化学性能、耐磨耐热性能、耐腐蚀性能、自润滑性能及尺寸稳定性，可代替一些金属材料用于制造结构零部件。,特点：产量小，价格较高，性能优异。,3、功能塑料,2、热固性塑料在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）,二、按塑料受热后呈现的基本特性分类,1、热塑性塑料指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆),1 塑料一般由哪些成分组成？2 在塑料中加入填料的作用是什么？对填料有何要求？3 增塑剂的作用是什么？对增塑剂有何要求？4 稳定剂有几类？它们的作用是什么？5 着色剂的作用是什么？对它的要求是什么？6 塑料是如何进行分类的？热塑性塑料和热固性塑料有什么区别？,第二章 塑料的性能与加工,一、塑料的基本性能 1、可塑性 2、弹性 3、强度 4、耐腐蚀性 5、绝缘性 6、透光及防护性能 7、减振、消音性能 8、质轻,不足之处：耐热性比金属等材料差； 容易受温度变化而影响尺寸的稳定性； 易发生蠕变现象； 易发生老化。,二、塑料的用途,1、农业、渔业： 塑料在农业方面常用的材料有薄膜、管道、片板、绳索和编织袋等。塑料温室，农作物、肥料和药物等的包装,农田水利工程多选用塑料管，农舍建筑、畜牧保护、农业机械及器具、鱼网、,2、包装：塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)包装膜、编织袋、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。,3、交通运输：汽车、火车、轮船等交通工具及相应的附属设施所用的塑料，按每辆或每艘计，逐年增加。品种有：燃油箱、保险杠、遮阳板、车座、门把手、方向盘、仪表板等。,4、电气工业：电线、电缆、绝缘体、家用电器、计算机及各种通讯设备等。5、化学工业：塑料耐腐蚀性使塑料化工设备方面得以广泛应用，如制作塔器、贮槽、贮罐、反应器、电镀电解槽、热交换器、烟囱、管道、阀门、泵、衬里等。6、仪器仪表：制造各种部件。,7、建筑工业：给水管系统，排水管系统，雨水管、槽系统，电气护套管系统，热收缩管系统，塑料门窗系统，板材，壁纸，地板卷材，地板毡，披叠板系统，平托盘，发泡与实芯硬PVC多种异型材，防水材料，堵水材料，装饰装修材料，建筑涂料，外加剂，粘接剂，卫生洁具，家具等等。8、航空工业：飞机用各种增强塑料作结构和覆面材料，常规武器中各种零部件。9、国防和尖端工业：各种烧蚀材料、耐腐材料、增强材料等。,工业,10、家具：家用、机关、工厂、学校和公共场所用家具。11、体育用具：各种健身用品。12、日用品：在人们的日常生活中，塑料的应用更广泛，如市场上销售的塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。目前在各种家用电器，如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也获得了广泛的应用。塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用，例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)，包装薄膜，编织袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。 13、医疗：医用高分子分人工脏器、修复人体缺陷和制作医疗器械三大类。如人工血管、心脏瓣膜、食道、气管等；人工耳朵、人工皮肤、人工关节等；输液器、输血袋、注射器、插管、检验用品、病人用具、手术室用品等。,1、注射成型是采用注射成型机将粒状塑料连续输入到料筒中受热熔融成黏性流动状态，由螺杆或柱塞推至料筒端部，通过喷嘴和浇注系统将熔体注入闭合的模具中，经保压、冷却后固化成型，然后开模取出塑件。,三、塑料的主要成型方法,注射成型特点： 1)成型周期短 2)对成型各种塑料的适应性强。 3)生产效率高，易于实现自动化生产。 4)注射成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂， 制造成本高。,2、压缩成型是将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料粒料在受热和受压的作用下充满闭合的模具型腔，固化成型后得到塑件。,压缩成型与注射成型相比的特点： 1)压缩成型所使用的设备和模具以及生产过程的控制都比较简单。 2)压缩成型的塑料制品耐热性好，塑件的收缩率小、变形小，各项性能比较均匀。 3)压缩成型适宜成型流动性差的塑料，比较容易成型大、中型塑件。,同时压缩成型又有如下的特点： 1)压缩成型生产周期长，效率低，不易实现自动化，劳动条件较差。 2)不能模压对尺寸精度要求较高的塑件。 3)带有深孔、开头有精细嵌件的塑件难以成型。 4)对模具材料要求较高。一般压塑模具使用寿命仅2030万次。,3、压注成型在改进压缩成型缺点，吸收注射模具经验基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型、挤胶成型。,压注成型特点：1)压注成型能生产带有精细嵌件，较深的孔和外形复杂、薄壁或壁厚变化很大的塑件。2)压注成型周期短，生产效率高。3)压注成型塑件的物理力学性能较高；塑件的飞边很薄，容易修除；在塑件的合模方向上有较高的尺寸精度;表面粗糙度值较小。4）压注成型安放嵌件方便。,缺点：模具结构复杂、制造成本高，塑料浪费较大，塑件修整工作量大，工艺条件较压缩成型严格，操作难度大。,4、挤出成型将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后，得到所要的零件。,4、挤出成型特点： 1)挤出成型所用设备结构简单、操作方便、占地面积少、 环境清洁。 2)可以连续化生产，效率高、投资少、成本低。 3)模具结构也较简单，制造维修方便。 4)塑件的内部组织均衡致密，尺寸比较稳定。 5)挤出成型适应性强。,5、中空成型（吹塑成型）是将熔融坯料放入吹塑模具内，向坯料吹入压缩空气，使处于高弹态的融入塑料型坯发生膨胀变形，然后再经冷却定型，获得中空容器它是制造中空件和管筒型薄膜的方法。,2.2 常用热塑性塑料的性能与加工,一、聚乙烯聚乙烯(Polyethylene，PE)是由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物。,nCH2CH2,乙烯,聚乙烯,链节：高分子化合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是CH2CH2。,单体：能合成高分子化合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。,聚合度：聚乙烯分子结构中的n值表示高分子化合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。,1、结构性能 聚乙烯是无臭、无味及无毒的可燃性白色粉末。耐腐蚀性、电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，可以氯化、辐照改性，可用玻璃纤维增强。,高密度聚乙烯（HDPE）熔点、刚性、硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电性能和良好的耐辐射性。适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件。,低密度聚乙烯（LDPE）柔软性、伸长率、冲击韧度和透明性好。适于制作薄膜等。,密度：0.940.96g/cm3 成型收缩率：1.5%3.6% 成型温度：140220。,超高分子量聚乙烯冲击韧度高，耐疲劳，耐磨，用冷压烧结成型。适于制作减摩。耐磨及传动零件。,2、成型性能,1、结晶型塑料、吸湿性小2、流动性极好，溢边值0.02mm左右，流动性对压力变化敏感3、可能发生熔融破裂，与有机溶剂接触可发生开裂4、加热时间长则发生分解、烧焦5、冷却速度慢，因此必须充分冷却，宜设冷料穴，模具应有冷却系统6、收缩率范围大，收缩值大、定向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温，保持冷却均匀、稳定,7、宜高压低温注射，料温均匀，填充速度应快，保压充分8、不宜用直接进料口，否则易增大内应力，或产生收缩不均，取向性明显，变形增大，应注意选择进料口位置与数量，防止产生缩孔、翘曲变形9、质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模,3、加工方法 聚乙烯可用挤出、注塑、吹塑等方法进行成型，但挤出方法用得较多。,二、聚丙烯聚丙烯(Polypropylene，PP)是由丙烯单体经自由基聚合而成的聚合物。,1、结构性能 质轻，密度小，刚硬有韧性，弯曲程度高，耐疲劳、耐应力开裂，屈服强度、抗拉强度、抗压强度、硬度等力学性能均优于低压聚乙烯。耐热性较好，具有良好的电性能和高频绝缘性，基本上不吸水，有较好的化学稳定性。0以下易变脆，热变形温度较低，耐候性差，不耐磨，易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。,密度：0.90.91g/cm3 成型收缩率：1.0%2.5% 成型温度：160220,2、成型性能,1、结晶型塑料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与金属接触易发生分解。2、流动性极好，溢边值0.03mm左右、3、冷却速度快，浇注系统及冷却系统的散热应适度。4、成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，取向性强。,