塑料成型的工藝特性第三講

塑料成型的工藝特性能力目標：能從各種塑料的不同工藝特性方面考慮學會選擇塑料。知識目標：掌握塑料成型的工藝特性（二）塑料受熱時的物理狀態1、聚合物的分子結構(1)樹脂與塑料(2)高分子與低分子(3)聚合物的分子結構如果聚合物的分子鏈呈不規則的線狀(或者團狀)，聚合物是一根根的分子鏈組成的，則稱為線型聚合物，如圖2-1a所示。如果在大分子的鏈之間還有一些短鏈把它們相互交聯起來，成為立體結構，則稱為體型聚合物，如圖2-1c所示。此外，還有一些聚合物的大分子主鏈上帶有一些或長或短的小支鏈，整個分子鏈呈枝狀(見圖2-1b)，稱為帶有支鏈的線型聚合物。（二）塑料受熱時的物理狀態圖2-1聚合物分子鏈結構示意圖a)線型b)帶有支鏈線型c)體型（二）塑料受熱時的物理狀態2.聚合物的聚集態結構及其性能。結晶型聚合物由“晶區”(分子作有規則緊密排列的區域)和“非晶區”(分子處于無序狀態的區域)所組成，如圖2-2所示。圖2-2結晶型聚合物結構示意圖1-晶區2-非晶區（二）塑料受熱時的物理狀態3、聚合物的熱力學性能與加工工藝性(1)聚合物的熱力學性能。圖2-3中曲線1為線型無定形聚合物受恒應力作用時變形程度與溫度的關系曲線，也叫熱力學曲線。圖2-3聚合物的熱力學曲線（二）塑料受熱時的物理狀態(2)聚合物的加工工藝性Tf與Td一樣都是聚合物材料進行成型加工的重要參考溫度。不同狀態下塑料的物理性能與加工工藝性見表2-1。狀態玻璃態高談態粘流態溫度Tg以下Tg～TfTf～Td分子狀態分子糾纏為無規則線團或卷曲狀分子鏈展開，鏈段運動高分子鏈運動，彼此滑移工藝狀態堅硬的固態高彈性固態，橡膠狀塑性狀態或高粘滯狀態加工可能性可作為結構材料進行銼、鋸、鉆、車、冼等機械加工彎曲、吹塑、引伸、真空成型、沖壓等，成型后會產生較大的內應力可注射、擠出、壓延、模壓等，成型后應力小表2-1熱塑性塑料在不同狀態下的物理、工藝性能討論：在塑料成型過程中是否真正做到“一模一樣”？塑料成型的工藝性能：塑料在成形過程中表現出來的特有性質。熱塑性塑料收縮性流動性相容性吸濕性熱敏性熱固性塑料收縮性流動性比容和壓縮比硬化速度水分及揮發物含量（三）熱塑性塑料的工藝性能：1、收縮性——塑件從模具中取出冷卻到室溫后，尺寸或體積收縮的特性稱為收縮性成型收縮的大小可用收縮率來表示：式中Ss——實際收縮率

Sj——計算收縮率

a——模具或塑件在成型溫度時的尺寸

b——塑件在室溫時的尺寸

c——模具在室溫時的尺寸熱塑性塑料的工藝性能：

成型收縮的形式1）塑件的尺寸收縮：由于熱脹冷縮和塑件脫模時彈性恢復、塑性變形等原因，導致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小。2）收縮的方向性：塑料在成型時由于分子的取向作用使塑件呈現各向異性，沿料流方向（即平行方向）收縮大，強度高，與料流垂直方向則收縮小，強度低。熱塑性塑料的工藝性能：3）后收縮：

塑件成型時，由于受成型壓力、切應力、各向異性、密度不均、填料分布不均、模溫不一致、硬化不均和塑性變形等因素的影響，塑件內存在殘余應力。當脫模后，由于應力趨向平衡及儲存條件的影響，使塑件再次收縮，這種收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10h內變化最大，24h后基本定型，但最后穩定要經過30～60天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料大，擠塑和注射的后收縮比壓縮成型大。（三）熱塑性塑料的工藝性能：4）后處理收縮：

在某些情況下，塑件按其性能和工藝要求，成型后要進行熱處理，處理后也會導致塑件尺寸收縮，這種收縮叫后處理收縮。在模具設計時，對高精度塑件則應考慮后收縮及后處理收縮的偏差并予以補償。（三）熱塑性塑料的工藝性能：影響收縮的基本因素：⑴塑料品種⑵塑件特性⑶進料口的形式、尺寸、分布⑷成型條件（三）熱塑性塑料的工藝性能：2.流動性

塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。流動性好、流動性中等、流動性差分子量小，分子量分布寬，分子結構規整性差，熔融指數高、螺流動長度長、表現粘度小，流動比大的塑料流動性就好。常用塑料根據它的流動性可分為三類：（三）熱塑性塑料的工藝性能：2.流動性模具結構——凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。影響流動性的主要因素：溫度——料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。壓力——注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大。（三）熱塑性塑料的工藝性能：熱塑性塑料的流動性常用熔融指數（單位g）、螺旋線長度（單位cm）來表示。2.流動性

熔融指數用如右圖所示的標準裝置（熔融指數測定儀）來測定。將被測塑料裝入加熱料筒中并進行加熱，在一定的溫度和壓力下，測定塑料熔體在10min內從出料孔擠出的重量。（三）熱塑性塑料的工藝性能：2.流動性模具結構：凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。影響流動性的主要因素：溫度：料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。壓力：注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大。塑料的分子結構與成分：具有線型分子結構塑料流動性好。加入填料，降低流動性，加入增塑劑和潤滑劑，增加塑料的流動性。（三）熱塑性塑料的工藝性能：3）相容性（共混性）：指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態下不產生相分離現象的能力。不同塑料的相容性與其分子結構有一定關系，分子結構相似者較易相容；反之較難。通過塑料的這一性質，可得到類似共聚物的綜合性能，這是改進塑料性能的重要途徑之一。（三）熱塑性塑料的工藝性能：4）吸濕性：表明塑料對水分的敏感程度。

具有吸濕或粘附水分傾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；

既不吸濕也不易粘附水分的塑料，如PE、PP、POM等。

凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成型過程中由于水分在成型設備的高溫料筒中變為氣體并促使塑料發生水解，成型后塑料出現氣泡、銀絲等缺陷。因此，對吸濕性和粘附水分傾向大的塑料，在成型之前應進行干燥，使水分控制在0.5～0.2%以下注意（三）熱塑性塑料的工藝性能：5.熱敏性及水敏性水敏性——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發生分解，這種性能稱為水敏性。熱敏性——對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易出現變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱敏性。（四）熱固性塑料的工藝性能：1.收縮性

熱固性塑料收縮的表現形式、影響因素和計算方法與熱塑性塑料基本相同。

熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示，數值大則流動性好。2.流動性（四）熱固性塑料的工藝性能：

測定方法：將一定重量的被側塑料預壓成圓錠，將圓錠放入壓模中，在一定的溫度和壓力下，測定它從模孔中擠出的長度（毛糙部分不計在內），即為拉西格流動值（四）熱固性塑料的工藝性能：2.流動性影響流動性的因素：⑴塑料品種

⑵模具結構

⑶成型工藝

一般樹脂分子量小,填料顆粒細且呈球狀,水、增塑劑、潤滑劑含量高的，流動性大。

模具成型表面光滑、型腔形狀簡單，有利于改善流動性。

采用預壓錠及先預熱，提高成型壓力，提高成型溫度（在低于塑料硬化溫度的條件下）等都能提高塑料的流動性。（四）熱固性塑料的工藝性能：3、比容和壓縮率比容＝壓縮率＝

表示粉狀塑料的松散程度，用來確定壓縮模加料腔容積的大小。比容和壓縮率大，要求加料腔體積增大，同時成形困難。（四）熱固性塑料的工藝性能：4、硬化速度

硬化是指熱固性塑料成形時分子由線形向體型轉變，完成交聯反應的過程。

硬化速度通常以塑料試樣硬化每1㎜厚度所需的秒數來表示。