塑料件模具設計 塑料的組成和工藝特性

1、本文由zhangchipapa貢獻 ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 第二章 塑料的組成和工藝特性 2.1 塑料的組成 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料。 塑料的組成: 合成樹脂+各種添加劑。 1 合成樹脂 合成樹脂實質上是高分子物質，它是塑 料的基材，對塑料的物理、化學性能起 決定作用。合成樹脂常呈液體狀、粉狀 或顆粒狀。 2塑料添加劑 (1增塑劑 凡添加到聚合物中能使聚合物體系的塑性增加 的物質都可以稱為增塑劑。 增塑劑的主要作用是為了改進樹脂的柔順性、 延伸性和可塑性等，以達到降低其熔融粘度 和熔融溫度，改善其加工性能的目的。 2塑料

2、添加劑 (2填料 (填充劑 填料在充填過程中一般顯示兩種功能：首先增加容量，降低塑料 成本；其次是能夠改善塑料性能，即用以塑料改性，提高塑料 的物理性能、加工性能和塑件的質量等。 例如，把木粉加入到酚醛樹脂中，即能起到降低成本的作用，還 能改善韌性； 把玻璃纖維加入到塑料中，可以大幅度提高塑料的機械強度； 聚乙烯(PE、聚氯乙烯(PVC中加入鈣質填料后，可得到物美價 廉的具有剛性和耐熱性的鈣塑料。此外，有的填料還可使塑料 具有樹脂沒有的性能，如導電性、導磁性、導熱性等。 常用的填充劑有玻璃纖維、碳酸鈣(CaCO3、滑石粉、木粉等。 2塑料添加劑 (3穩(wěn)定劑 工業(yè)上為了提高樹脂在熱、光和霉菌等外

3、 界因素作用時的穩(wěn)定性，常在樹脂中加 入一些添加劑，這些阻礙塑料變質的物 質稱為穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的加入量很少， 一般僅為千分之幾，但作用卻很大。常 用的穩(wěn)定劑有光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑等。 2塑料添加劑 (4潤滑劑 為防止塑料在成型過程中發(fā)生粘模和減少塑料對 設備的磨擦，同時還能改善塑料的流動性以及 提高制品表面光澤度而加入的添加劑稱為潤滑 劑 2塑料添加劑 (5著色劑 著色劑是能使塑料制件具有各種顏色的物質，現代塑料 成型加工中，塑料著色已變得越來越重要，所有的塑 件中約有80是經過著色的。塑件的著色不僅能夠使 塑件外觀絢麗多彩、美艷奪目，提高塑件的商品價值， 還可根據不同的用途給塑件配以合適的顏色

4、，起到特 殊的作用。例如軍用塑料制品的著色大多與自然界中 的顏色相近，以便于增加其隱蔽性，用起來方便又安 全。此外，著色劑還可改善塑件的性能，如可以提高 耐候性，力學強度、電性能及光學性能等。 2.2 塑料的分類 塑料工業(yè)發(fā)展很快，到目前為止，塑料的 品種已近300種，常用的有約30種。根據 塑 料的制造方法、成型工藝和用途等不 同可把塑料進行分類。 2.2 塑料的分類 (1 按制造方法分類: 聚合樹脂和縮聚樹脂 聚合反應是將許多低分子單體化合成 高分子聚合物的化學反應，在此反應過程中沒 有低分子物質析出。 縮聚反應是將相同的或不同的低分子單 體化合高分子聚合物的化學反應，在此反應過 程中有低

5、分子物質析出。 2.2 塑料的分類 （2）按成型性能分類 塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料 熱塑性塑料的特點是受熱后軟化或熔融，冷卻后固化， 熱塑性塑料 再加熱仍可軟化。熱塑性塑料的分子結構呈線型或支鏈型 結構。熱塑性塑料主要由聚合樹脂制成。熱塑性塑料又可 分為無定形塑料和結晶形塑料。 熱固性塑料在開始受熱時可以軟化或熔融，一旦固化 熱固性塑料 成型就不會再軟化。熱固性塑料在加熱開始時也具有線型 或支鏈型結構，但受熱后逐漸結合成體型結構。熱固性塑 料大多以縮聚樹脂為主，加入各種添加劑制成的。 2.2 塑料的分類 3）按用途分類： 塑料可分為通用塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、聚氯乙烯等和工程

6、塑料(如聚碳酸 酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚苯醚等， 其中工程塑料又可分為通用工程塑料和特種 工程塑料。近年來，人們對用于特種環(huán)境塑 料的研究中，又出現了功能塑料，其中有醫(yī) 用塑料、光敏塑料等。 2.3 塑料的性能和用途 （1）質量輕 密度0.832.2g/cm3 塑料密度小，對于減輕機械設備重量和節(jié)能具有重要的意義，尤 其是對車輛、船舶、飛機、宇宙航天器而言。 最輕的是 聚4-甲基-1-戊烯 代號 PMP 光學塑料之一 例如透鏡、視鏡；微波爐中的盤碟 最重的是 聚四氟乙烯 PTFE 電線電纜包層、密封圈、電飯鍋的防粘層、貴重藥 品 的包裝等。 （2）優(yōu)良的化學穩(wěn)定性 塑料對酸、堿、鹽等化學物

7、質均有耐腐蝕能力。如PTFE 被 稱為“塑料王”，耐強酸、強堿、強氧化劑和鹽類。它的化學 穩(wěn)定性超過了所有的已知材料。最常用的耐腐蝕材料為硬聚氯 乙烯. 2.3 塑料的性能和用途 （3）絕緣性能好 塑料對電、熱、聲都有良好的絕緣性能，被廣泛地用來制 造電絕緣材料、絕熱保溫材料以及隔音隔熱材料。 （4）比強度高（強度與密度之比） 塑料的絕對強度不如金屬高，但塑料密度小，所以比強度、比 剛度相當高尤其是以各種高強度的纖維狀、片狀和粉末狀 的金屬或非金屬為填料制成的增強塑料，其比強度和比剛度 比金屬還高。 如玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼、魚桿），其比強度超過金屬； 碳纖維增強塑料（羽毛球拍桿），其絕對強

8、度接近于鋼 2.3 塑料的性能 此外，聚丙烯的彈性、屈服強度、硬度及抗拉、 抗壓強度等都高于聚乙烯。聚丙烯吸水率<0.02，幾乎不 吸水，因此其高頻絕緣性能好，絕緣性能不受濕度的影響。 此外，聚丙烯耐熱性好，能在100以上的溫度下進行消毒 滅菌，熔點為164170，其最高使用溫度可達150，最 低使用溫度為-15，但當溫度低于35時會脆裂。聚丙烯 在氧、熱、光的作用下極易降解、老化，所以必須加入防老 化劑。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強度特別 高。聚丙烯成型加工時成型收縮率較大，易導致成型加工出 聚丙烯成型加工時成型收縮率較大， 聚丙烯成型加工時成型收縮率較大 來的制件出現變形

9、、縮孔等缺陷。 來的制件出現變形、縮孔等缺陷。 2.4 常用塑料簡介 由于聚丙烯具有上述許多優(yōu)良特性，因 此常用它來制作各種機械零件，如法蘭、 接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件 等，也可用做水、蒸汽、各種酸堿等的 輸送管道，蓋和箱殼及各種絕緣零件， 此外還可用于醫(yī)藥工業(yè)中(注射器等。 2.4 常用塑料簡介 (3聚氯乙烯(PVC 聚氯乙烯是世界上產量僅次于聚乙烯而占第二位的塑料。 聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末，由于其分子結構中含有 氯原子，因此聚氯乙烯通常不易燃燒，離火即滅，火焰呈黃 色， 常用的聚氯乙烯有硬質聚氯乙烯和軟質聚氯乙烯之分。 硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎

10、、 抗壓和抗沖擊性能，可單獨用做結構材料。 軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，它的柔軟性、斷裂伸長率、 耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉強度降低。 PVC的化學穩(wěn)定性比較高，電器絕緣性能優(yōu)良。在成型加工 在成型加工 時聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫， 時聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫，所以必須加 入穩(wěn)定劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間。 入穩(wěn)定劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間。 2.4 常用塑料簡介 聚氯乙烯因其化學穩(wěn)定性高，可用于防 腐管道、管件、輸油管、離心泵、鼓風 機等；聚氯乙烯的硬板廣泛用于化學工 業(yè)上制作各種貯槽的襯里、建筑物的瓦 楞板、門窗結構、墻壁裝飾物等。由于 電氣

11、絕緣性能優(yōu)良而在電氣、電子工業(yè) 中用于制造插座，插頭、開關、電纜。 在日常生活中，聚氯乙烯用于制造涼鞋、 雨衣、玩具、人造革等。 2.4 常用塑料簡介 (4聚苯乙烯(PS 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和 聚乙烯的第三大塑料品種。 聚苯乙烯是一種無定形高聚物，它無色，無味、 透明，密度為105 gcm3，容易染色和加工， 尺寸穩(wěn)定，電絕緣性和熱絕 緣性較好。聚苯乙 烯的透明性也好，但若長時間存放或受到光照 易出現混濁和發(fā)黃的現象。此外，聚苯乙烯還 有優(yōu)良的電性能(尤其是高頻絕緣性能和一定 的化學穩(wěn)定性。但耐熱性低，熱變形溫度一般 在7098，只能在較低的溫度下使用。 2.4 常用塑料簡介 成型加工中

12、，聚苯乙烯的流動性好， 成型加工中，聚苯乙烯的流動性好，易成型且成品率 澆注系統(tǒng)很適宜采用點澆口形式。 高，澆注系統(tǒng)很適宜采用點澆口形式。由于熱膨脹系 數高，塑件中不宜有嵌件，否則會因兩者的熱膨脹系 數相差太大而導致開裂，適用于壁厚均勻的塑件， 由于聚苯乙烯的剛性大、透明度好、電性能優(yōu)良，而 且成本低、易成型，近幾十年來，發(fā)展了改性聚苯乙 烯和以苯乙烯為基體的共聚物，使它的用途更加廣泛。 聚苯乙烯在工業(yè)上可制作儀表外殼、燈罩、化學儀器 零件、透明模型等；在電氣方面用做良好的絕緣材料、 接線盒、電池盒等電器零件；在日用品方面廣泛用于 包裝材料、各種容器、玩具、一次性快餐盒 一次性快餐盒等 一次性

13、快餐盒 2.4 常用塑料簡介 (5丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而 成的聚合物，丙烯腈使ABS有良好的耐化 學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌， 苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 因此ABS具有良好的綜合力學性能。 2.4 常用塑料簡介 ABS外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明 但成型的塑料件有較好的光澤。它無毒、無味， 易燃燒、無自熄性，密度為10812g cm3。 ABS具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下也不 迅速下降；有良好的機械強度和一定的耐磨性、 耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣 性能。 ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于

14、成型加 工，且易著色。 2.4 常用塑料簡介 ABS具有良好的成型性和綜合力學性能，因此 用途廣泛，在機械工業(yè)上用來制造水箱外殼、 蓄電池槽、冷藏庫，冰箱襯里、管道、電機外 殼，儀表殼、齒輪、泵葉輪、軸承和把手等。 ABS在汽車工業(yè)上的用途也日趨增加，用ABS ABS ABS 可制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)導管、 加熱器等，還有的用ABS夾層板制作小轎車車 身等。此外，ABS還可用來制作水表殼、紡織 器材、家用電器外殼、文教體育用品、玩具、 電子琴及收錄機殼體、食品包裝容器、農藥噴 霧器及家具等。 2.4 常用塑料簡介 (6聚酰胺(PA 聚酰胺通稱尼龍，它在世界上 的消費量居工程塑料之首位

15、。耐磨性最好 尼龍的命名由二元胺與二元酸中的碳原子數來 決定，如己二胺和癸二酸反應所得的縮 聚物稱 尼龍610，并規(guī)定前一個數指二元胺中的碳原 子數，后一個數為二元酸中的碳原子數；若由 氨基酸的自聚制取，則由氨基酸中的碳原子數 來定，如己內酸胺中有6個碳原子，故自聚物 稱尼龍6或聚己內酰胺。常見的尼龍品種有尼 龍l 010、尼龍610、尼龍66、尼龍6、尼龍9、 尼龍11等。 2.4 常用塑料簡介 尼龍有優(yōu)良的力學性能，其抗沖擊強度比一般塑料有顯著 提高，其中尼龍6尤為突出尼龍本身無毒、無味、不霉爛， 其吸水性強、收縮率大，常常因吸水而引起尺寸變化、尼 龍具有良好的消音效果和自潤滑性能，耐化學

16、性能良好， 對酸、堿、鹽性能穩(wěn)定，耐溶劑性能和耐油性也好。 成型加工時，尼龍具有較低的熔融粘度和良好的流動性， 生產的制件容易產生飛邊. 因其吸水性強，成型加工前必須 進行干燥處理。熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差，因此在高 溫料筒內停留時間不宜過長： 由于尼龍有較好的力學性能，被廣泛地使用在工業(yè)上制作 各種機械、化學和電氣零件，如軸承、齒輪、滾子、輥軸、 滑輪、泵葉輪、風扇葉片、蝸輪、高壓密封扣圈、墊片、 閥座、輸油管、儲油容器、繩索、傳動帶、電池箱、電器 線圈骨架等。 2.4 常用塑料簡介 (7聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯是聚丙烯 酸酯類塑料中最重要的一類，俗稱有機玻璃。透光性最

17、好， 有機玻璃。 有機玻璃 透光性最好， 號稱透光之冠。 號稱透光之冠。 它是一種無定形聚合物，故成型收縮率不大，僅為08。 它的密度為119122gcm3，具有很高的透明性，透 1 19 1 22g cm3 光率為9092，有較強的耐化學腐蝕性，力學性能中 等，電性能和耐候性能優(yōu)良，聚甲基丙烯酸甲酯可用來制 造具有一定透明度的防震、防爆和觀察等方面的零件，如 油杯、光學鏡片、車燈燈罩、油標及各種儀器零件，透明 模型、透明管道、汽車和飛機的窗玻璃、飛機罩蓋，也可 用做廣告牌、絕緣材料等。 2.4 常用塑料簡介 (8聚碳酸酯(PC 聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的 熱塑性工程塑料，無色透明的塑件，密度為

18、 1.2gcm3。 它具有良好的韌性和剛性，抗沖擊性極好；成 型收縮率一般為0508，因此成型零 件可達到很好的尺寸精度，并在很寬的溫度變 化范圍內保持其尺寸的穩(wěn)定性；具有良好的抗 蠕變、耐磨，耐熱、耐寒性和良好的耐氣候性， 2.4 常用塑料簡介 在加工成型時，聚碳酸酯吸水率小，但當溫度達到一 定高度時，它對水分比較敏感，因此加工前物料必須 經干燥處理，否則會出現銀絲、氣泡及強度下降現象； 聚碳酸酯熔融溫度高，熔融粘度大， 流動性差，所以 可用提高溫度的辦法來增加融熔塑料的流動性。 聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的工程塑料，用途也很廣泛， 在機械上主要用做各種節(jié)流閥、潤滑油輸油管、芯軸、 軸承、齒輪、

19、蝸輪、蝸桿、齒條、凸輪、滑輪、泵葉 輪、鉸鏈、螺母、墊圈、容器、冷凍(冷卻裝置零件、 燈罩及各種外殼和蓋板等，在電器方面用做電機零件、 電話交換器零件、信號用繼電器、風扇部件、撥號盤， 儀表殼、接線板等，還可制作照明燈、高溫透鏡、視 孔鏡、防護玻璃等光學零件。 2.4 常用塑料簡介 (9聚甲醛(POM 聚甲醛是繼尼龍之后發(fā)展起 來的一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。其性能 不亞于尼龍，而價格卻比尼龍低廉。塑料中彈 塑料中彈 性最好，彈性元件 性最好， 聚甲醛特別適合于做軸承、凸輪、滾輪、輥子、 齒輪等耐磨、傳動零件，還可用于制造汽車儀 表板、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋、箱體、 化工容器、泵葉輪、鼓

20、風機葉片、配盤、線圈 座、各種輸油管、蛆料彈簧等。 2.4 常用塑料簡介 (11聚四氟乙烯（PTFE 聚四氟乙烯是氟塑料(主要包括 聚三氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯等中最重要的一 種，俗稱塑料王 塑料王。 塑料王 聚四氟乙烯樹脂為白色粉末，平均密度為2.2gcm3。 聚四氟乙烯具有卓越的性能，它的化學穩(wěn)定性是其他任何 塑料無法比擬的，強酸、強堿及各種氧化劑甚至沸騰的 “王水”和原子工業(yè)中用的強腐蝕劑五氟化鈾等腐蝕性很 強的介質對它都不起作用，其化學穩(wěn)定性超過金、鉑、玻 璃、陶瓷及特種鋼等， 聚四氟乙烯具有良好的電氣絕緣性，且不受環(huán)境濕度、溫 度和電頻率的影響。 聚四氟乙烯的缺點是容易熱膨脹

21、，不耐磨，機械強度差， 剛性不足且成型困難。制件一般是先將粉料冷壓成坯件， 然后再燒結成型。 2.4 常用塑料簡介 聚四氟乙烯在防腐化工機械上用于制造管子、 閥門、泵、涂層襯里等；在電絕緣方面廣泛應 用在要求有良好高頻性能并能高度耐熱、耐寒、 耐腐蝕的場合，如噴氣式飛機、雷達等上面的 某些零件；也可用于制造自潤滑減摩軸承、活 塞環(huán)等零件。由于它具有不粘性，在塑料加工 及食品工業(yè)中被廣泛地用于脫模劑。在醫(yī)學上 還可用它制作代用血管、人工心肺裝置等。 2.4 常用塑料簡介 232 熱固性塑料 (1酚醛樹脂(PF 酚醛樹脂是最早工業(yè)化的塑料產品， 它屬于熱固性塑料，在我國熱固性塑料中占第一位。 酚醛

22、樹脂本身很脆，呈琥珀玻璃態(tài)，必須加入各種纖 維或粉末狀填料后才能獲得具有一定性能要求的酚醛 塑料。與一般熱塑性塑料相比，酚醛 塑料具有剛性好， 變形小，耐熱、耐磨等性能，能在150200溫度范 圍內長期使用；具有良好的電絕緣性能，在水潤滑條 件下有極低的摩擦系數。 但它的沖擊強度較差，質地較脆。酚醛塑料具有良好 的成型性能，常用于壓縮成型。模具的溫度對其流動 性有較大影響，硬化時放出大量熱量，厚壁大型塑件 內部溫度易過高，發(fā)生硬化不勻及過熱現象。 2.4 常用塑料簡介 酚醛層壓塑料根據所用填料不同，有紙質、布質、木 質、石棉和玻璃布等各種層壓塑料，可用來制成各種 型材和板材。布質及玻璃布酚醛層壓塑料具有優(yōu)良的 力學性能、耐油性能和一定的介電性能，用于制造軸 瓦、導向輪、無聲齒輪、軸承及電工結構材料和電氣 絕緣材