塑料模具與設(shè)備oweroinresena

塑料模具與設(shè)備主講胡成武湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

三、其他塑料成型

通過本課程的學(xué)習(xí)，既對基礎(chǔ)理論有較深理解、專業(yè)上有所掌握，又能獨(dú)立設(shè)計(jì)塑料成型工藝和塑料成型模具，合理選擇成型設(shè)備，并具備一定的塑料制品設(shè)計(jì)能力。

本課程內(nèi)容一、塑料成型的理論基礎(chǔ)。二、注射成型工藝及模具設(shè)計(jì)，注射模具與注射機(jī)的關(guān)系本課程目的第一篇塑料成型基礎(chǔ)第一章概論一、塑料及其應(yīng)用二、塑料的加工適應(yīng)性三、塑料的主要成型方法重點(diǎn)掌握第一節(jié)塑料及其應(yīng)用一、塑料的概念1、什么是塑料?塑料是以高分子聚合物為主要成分，并在加工為制品的某階段可流動(dòng)成型的材料。2、什么是高分子聚合物?高分子聚合物指由許多小分子單體通過聚合或縮聚反應(yīng)形成的長鏈大分子。3、塑料的特性是什么？塑料具有特殊的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性能，以及優(yōu)良的成型加工性能，在加熱和壓力下，利用不同的成型方法幾乎可將塑料制成任何形狀的制品。4、塑料為什么會(huì)有這些特性？

這歸根于高分子聚合物的巨大相對分子質(zhì)量。它們的原子之間具有很大的作用力，分子之間的長鏈蜷曲纏繞。這些纏繞在一起的分子既可互相吸引又可互相排斥，使塑料產(chǎn)生了彈性。高分子聚合物在受熱時(shí)不像一般低分子物質(zhì)那樣有明顯的熔點(diǎn)，從長鏈的一端加熱到另一端需要時(shí)間，即需要經(jīng)歷一段軟化的過程，因此塑料便具有可塑性。5、高分子聚合物與低分子物質(zhì)的重要區(qū)別是什么？高分子聚合物沒有精確、固定的相對分子質(zhì)量。同一種高分子聚合物的相對分子質(zhì)量的大小并不一樣，只能采用平均相對分子質(zhì)量來描述。組成：以合成樹脂為主要成分，根據(jù)不同需要添加不同添加劑所組成的混合物。1.合成樹脂什么是合成樹脂？合成樹脂是人們模仿天然樹脂的成分，并克服了產(chǎn)量低、性能不理想的缺點(diǎn)，用化學(xué)方法人工制取的各種樹脂。

合成樹脂決定了塑料的基本性能，作用：

⑴在塑料制件中，為均一的連續(xù)相，將各種添加劑粘結(jié)成一個(gè)整體，使其具有一定的物理力學(xué)性能。⑵在成型加工中，與所加的添加劑配制成的塑料有良好的成型工藝性能。二、塑料的組成2．穩(wěn)定劑作用：減緩或阻止塑料在加工和使用過程中的分解變質(zhì)。分類：熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和紫外線吸收劑等。用量：塑料的0．3％～0．5％。3．填料包括：填充劑和增強(qiáng)劑。作用：降低塑料成本或改進(jìn)塑料的性能。填充劑：碳酸鈣、硫酸鈣和硅酸鹽、木粉、石棉等。增強(qiáng)劑：典型品種有玻璃纖維、棉、麻和紙筋等，性能特殊的還有碳纖維、陶瓷纖維、硼纖維及其單晶纖維。用量：塑料的40％以下。4．增塑劑作用：提高塑料的可塑性和柔軟性。增塑劑：一些高沸點(diǎn)的液態(tài)有機(jī)化合物或低熔點(diǎn)的固態(tài)有機(jī)化合物。5．潤滑劑作用：⑴對塑料的表面起潤滑作用，防止熔融的塑料粘附在成型設(shè)備或模具上。⑵改進(jìn)塑料熔體的流動(dòng)性能。⑶提高制品表面的光亮度。潤滑劑：硬脂酸、鹽類等。用量：小于塑料的1％。7．固化劑作用：熱固性塑料成型時(shí)，使合成樹脂完成交聯(lián)反應(yīng)而固化。固化劑（或交聯(lián)劑）：酚醛樹脂中加六亞甲基四胺；環(huán)氧樹脂中加乙二胺或順丁烯二酸酐等。6．著色劑作用：增加塑料制品的色彩，改善塑料的耐候性。著色劑：有機(jī)顏料，顏色鈉猩紅、黃光硫靛紅棕、顏料藍(lán)、炭黑等；礦物顏料，鉻黃、絳紅鎘、氧化鉻、鋁粉末等。三、塑料的分類1．按制造方法分類有機(jī)化學(xué)中的兩種反應(yīng)：聚合反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。分類：聚合樹脂、縮聚樹脂兩類。聚合反應(yīng)：將許多低分子單體化合成高分子聚合物的化學(xué)反應(yīng)。在此反應(yīng)過程中沒有低分子物質(zhì)析出。這種反應(yīng)既可在同一種物質(zhì)的分子間進(jìn)行(其反應(yīng)產(chǎn)物稱為聚合體)，也可以在不同物質(zhì)的分子間進(jìn)行(其反應(yīng)產(chǎn)物稱為共聚體)。

縮聚反應(yīng)：將相同的或不相同的低分子單體化合成高分子聚合物的化學(xué)反應(yīng)。此反應(yīng)過程中有低分子物質(zhì)析出。2．按成型性能分類分類：熱塑性塑料、熱固性塑料兩類。熱塑性塑料的特點(diǎn)：受熱后軟化或熔融，此時(shí)可成型加工，冷卻后固化，再加熱仍可軟化。熱固性塑料的特點(diǎn)：開始受熱時(shí)也可以軟化或熔融，但一旦固化成型就不再軟化。此時(shí)，即使加熱到接近分解的溫度也無法軟化，且也不會(huì)溶解在溶劑中。為什么塑料具有熱塑或熱固性的特性？⑴熱塑性塑料的分子結(jié)構(gòu)呈鏈狀或樹枝狀，稱為線性聚合物。這些分子互相纏繞但并不連結(jié)在一起，受熱后具有可塑性。（無定型、結(jié)晶形塑料）⑵熱固性塑料加熱開始時(shí)鏈狀或樹枝狀結(jié)構(gòu)，但受熱后逐漸結(jié)合成網(wǎng)狀(稱為交聯(lián)反應(yīng))，成為既不熔化又不熔解的物質(zhì)，稱為體型聚合物。分子的鏈與鏈間產(chǎn)生化合反應(yīng)，再次加熱時(shí)不能軟化。常用成型方法：熱塑性塑料，注射、擠出或吹塑等；熱固性塑料，壓縮或壓注，有的也可以采用注射成型。3．按用途分類分類：通用塑料、工程塑料及特殊用途的塑料等。通用塑料：用途最廣泛、產(chǎn)量最大、價(jià)格最低廉。聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛(PF)和氨基塑料六大類，約占世界塑料總產(chǎn)量的80％。工程塑料：可用作工程材料的塑料。主要有丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、苯醚（PPO）、聚砜(PSF)及各種增強(qiáng)塑料。四、塑料的性能和用途1．質(zhì)量輕密度與水相近，約為鋼密度的1／6，但力學(xué)強(qiáng)度比木材、玻璃、陶瓷等要高得多，有的甚至可與鋼鐵媲美。用途：特別適合制造輕巧的日用品和家用電器零件，對要求減輕自重的車輛、船舶和飛機(jī)有特別重要的意義。2．比強(qiáng)度高按單位質(zhì)量來計(jì)算材料的抗拉強(qiáng)度(稱之為比強(qiáng)度)，它并不遜于金屬，工程塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等，遠(yuǎn)超過金屬。用途：可用于制造工程機(jī)械，纖維增強(qiáng)塑料可用作負(fù)載較大的結(jié)構(gòu)零件，小轎車中塑料的質(zhì)量約占整車質(zhì)量的1／10，宇宙飛船中塑料的體積約占飛船總體積的1／2。3．耐化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)對酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕均有抵抗能力。用途：硬聚氯乙烯被廣泛用來制造化工管道及容器。4．絕緣性能好對電、熱、聲都有良好的絕緣性能，極低的介電損耗性能。用途：被廣泛地用做電絕緣、絕緣保溫及隔音吸音材料。其優(yōu)越的電氣絕緣性能和極低的介電損耗性能，可以與陶瓷和橡膠媲美?，F(xiàn)又制造出半導(dǎo)體、導(dǎo)電導(dǎo)磁塑料等，它們對電子工業(yè)的發(fā)展具有獨(dú)特的意義。5．光學(xué)性能好塑料的折射率較高，且有很好的光澤。用途：不加填充劑的大都可制成透光性良好的制品，如有機(jī)玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等都可制成透明的制品。廣泛地用來制造玻璃窗、罩殼、透明薄膜以及光導(dǎo)纖維材料。6．加工性能好、經(jīng)濟(jì)效益顯著a、容易成型，成型加工周期短；b、成型塑件所需專用設(shè)備投資少，能耗低；c、與金屬制件加工相比，加工工序少；d、加工過程中的邊角廢料多數(shù)可回收再用，以單位體積計(jì)算，生產(chǎn)塑料制件的費(fèi)用僅為有色金屬的1／10，因此塑料制件的總體經(jīng)濟(jì)效益顯著。

但是應(yīng)注意：a、一般塑料的剛性差；b、塑料的耐熱性差；c、散熱性差；d、若長期受載荷作用，產(chǎn)生“蠕變”現(xiàn)象。e、易燃燒.f、光和熱作用下性能容易變壞，發(fā)生老化現(xiàn)象。第二節(jié)塑料的加工適應(yīng)性溫度對于塑料的加工有著重要的影響。隨著加工溫度的逐漸升高，塑料將經(jīng)歷玻璃態(tài)、高彈態(tài)、黏流態(tài)直至分解。不同狀態(tài)其性能不同，決定了對加工的適應(yīng)性。

1、玻璃化溫度θg以下，堅(jiān)硬的固體。2、θg至θf為高彈態(tài)，橡皮狀彈性體。3、θf（θm）開始黏流態(tài)（稱為熔體）。以上討論結(jié)論：在一定的加工溫度下塑料具有可擠壓性、可模塑性、可延性、可紡性、可機(jī)加工性等。第三節(jié)塑料的主要成型方法

1．注射成型(注塑成型)成型原理：注射機(jī)將粒狀的塑料連續(xù)輸入到注射機(jī)料筒中受熱并逐漸熔融，成黏性流動(dòng)狀態(tài)，由料筒中的螺桿或柱塞推至料筒端部。通過料筒端部的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)將熔體注入閉合的模具中，充滿后經(jīng)過保壓和冷卻，使制件固化定型，然后開啟模具取出制件。應(yīng)用：主要用于熱塑性塑料，現(xiàn)也用于熱固性塑料。注射成型在塑料制件成型中占有很大比例，塑料成型模具產(chǎn)量中半數(shù)以上是注射模具。

2．?dāng)D出成北型(擠塑成假型)成型原慕理：與饅注射成宏型的原線理類似旁，將?；鬆钏芰锨嘣跀D出海機(jī)的料淹筒中完起成加熱慮和加壓泳過程，晝?nèi)垠w經(jīng)芳過裝在改擠出機(jī)們機(jī)頭上累的成型?？谀D養(yǎng)出，然嗎后冷卻夸定型，叼借助牽朵引裝置凈拉出，雅成為具鄉(xiāng)豐有一定袋橫截面診形狀的林連續(xù)制攏件。應(yīng)用：雁熱塑性帥塑料的錄主要成太型方法沈之一。逗除了成互型加工梅外，該晚法還用宗于塑料很的混煉郊加工。4．壓縮微成型(壓制成型)工作原熄理：把秘由上、賽下模(或凸、攏凹模)組成的想模具安播裝在壓圾力機(jī)的戴上、下駐模板之競間，將噴塑料原護(hù)料直接噴加在敞歷開的模稠具型腔秧內(nèi)，再耳將模具膏閉合，城塑料粒氏料(或粉料、唐預(yù)制坯料)在受熱見和受壓陽的作用過下充滿握閉合的班模具型閱腔，固晴化定型厭后得到艇塑料制來件。應(yīng)用：主裝要用于熱獎(jiǎng)固性塑料狠。3．中空頑成型（魯吹塑成饞型）工作原謙理：先簡用擠出篇機(jī)或注伐射機(jī)擠害出或注叫射出管鐮筒形狀雅的熔融澇坯料，旦然后將懷此坯料宴放人吹族塑模具躲內(nèi)，向揀坯料內(nèi)闊吹入壓排縮空氣哪，使中薄空的坯嗓料均勻煮膨脹直戲至緊貼蛋模具內(nèi)囑壁，冷仙卻定型憶后開啟預(yù)模具取病出中空慢制件。應(yīng)用：商它是制澇造中空必制件和來管筒型樸薄膜的仁方法。5．壓注成潑型（傳遞勺成型）工作原補(bǔ)理：將鹽塑料粒宇料或坯璃料裝入峽模具的茫加料室就，在受嚴(yán)熱、受籠壓下熔衫融的塑擇料通過算模具加配料室底翠部的澆仍注系統(tǒng)哲充滿閉詞合的模狐具型腔防，然后鮮固化成廈型。應(yīng)用：與護(hù)壓縮成型奏一樣，壓牧注成型也貝是熱固性疊塑料成型膜的主要方舌法之一，籍適用于形竟?fàn)顝?fù)雜或償帶有較多掛嵌件的熱煙固性塑料槍制件。6．固相修成型特點(diǎn)：困使塑料貢在熔融腎溫度以浮下成型國，在成起型過程不中塑料喜沒有明碗顯的流堡動(dòng)狀態(tài)售。應(yīng)用：多鄭用于塑料答板材的二糠次成型加殊工。習(xí)題與思敞考1、什么是烤合成樹脂?什么是塑顆料?為什么塑振料能得到喝日益廣泛句的應(yīng)用?2、什么愈是熱塑熔性塑料阿和熱固發(fā)性塑料?兩者在本潑質(zhì)上有何書區(qū)別?3、試述易熱塑性掏塑料的煌狀態(tài)與樸加工的柴關(guān)系?4、熱塑性鄰塑料的主紹要成型方特法有哪些?熱固性塑財(cái)料的主要句成型方法只有