塑胶材料知识 目录 塑料的概念 1.塑料的主要成份是树脂。 2.塑料:是由高分子合成树脂(聚合物)为主要成份渗入各种辅助料或添加剂，在特定温度、压力下具有可塑性和流动性,可被模塑成一定形狀、且在一定条件下保持形状不变的材料。 3.塑料对电、热、声具有良好的绝缘性。电绝缘性、耐电弧性、保温、隔声、吸音、吸振、消声性能卓越。 常用原材料的发展历史 塑料分类 按树脂来源方式： 天然塑料 人工合成塑料 按树脂化学结构： 热固性塑料 热塑性塑料 按树脂合成方式： 缩聚型合成塑料 加聚型合成塑料 塑料分类 根据塑料性能及用途，分类： (1)通用塑料 通用塑料是一种非结构材料，是指那些产量大、用途广、价格低、性能一般的常用塑料。 (2)工程塑料 指在工程技术中用作结构材料的塑料，这类塑料一般具有较高的机械强度，还具有很好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性及尺寸稳定性等。 (3) 增强塑料 在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料，以进一步改善塑料的力学性能和电性能，这种新型的复合材料通常称为增强塑料。 (4)特殊塑料 随着高分子材料的发展，许多塑料通过各种措施加以改性和增强，得到具有某些特殊性能的特种塑料，这类塑料有高的耐热性、高的电绝缘性及高耐腐蚀性，如氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂、环氧树脂等，还包括为某些专门用途而改性制得的导磁塑料、导热塑料、导电塑料、医用塑料等。 塑料分类 塑料基本性能 (1)收缩性 塑件自模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩的特性称收缩性。成形后塑件的收缩称为成形收缩，其大小可用收缩率来表示。 (2)流动性 塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的能力称为流动性。 (3)热敏性 热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热时间长的情况下就会产生降解、分解、变色的特性，具有这种特性的塑料叫做热敏性塑料。 (4)吸水性 塑料吸收水分的性质称为吸水性。 (5)硬化特性 硬化特性是热固性塑料特有的性能，专指热固性塑料的交联反应。 塑料基本性能：粘度 定义: 流动时的抵抗力 粘度会随着剪切率或是温度的提高而降低 不同的材料需要不同的射出压力 不同的材料在粘度上的差异极大 Cp – 比热 吸热的能力 k – 热传导率 传热的能力 冷却时间与热传导系数、密度及比热有关 这些性质总和就是材料的热扩散系数 P – 压力; V – 比容; T – 温度 描述塑胶如何随着压力及温度的变化而发生体积上的变化 在充填及保压的阶段，塑胶随着压力的增加而膨胀 在冷却的阶段，塑胶随着温度的降低而收缩 当塑料分子链发生整齐排列，形成类似“结晶”状时，称为结晶化 材料结晶性越高，表示越容易收缩 弹性模数 E1和E2 分別代表流动方向与垂直流动方向的弹性模数值 E值越高，或是E1与E2值相差越小，产品越不容易收缩，也越不容易翘曲变形 非结晶性材料的E1及E2值有时相差达数倍 添加的材料在E1及E2值的差异越大，产品也越容易翘曲变形 1、塑料成形方法 (1) 注射成形（Inject Molding） 又称注塑成形，其原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成形塑件。这样就完成了一次注射工作循环。注射成形是在专门的注射机上进行。 (2) 压塑成形（Compress Molding） 又称压缩成形、模压成形、压制成形等，基本原理是将粉状、粒状或片状塑料放在金属模具中加热软化熔融，在压力下充满模具成型，塑料中的高分子产生交联反应而固化转变成为具有一定形状和尺寸的塑料制件。 (3) 挤出成形（Extruded Molding） 又称挤塑成形，它是使加热或未经加热的塑料借助螺杆的旋转推进力通过模孔连续地挤出，经冷却凝固而成为具有恒定截面的连续成形制品的方法。 (4)压延成形(Mangle Molding) 使加热塑化的物料通过一系列相向旋转的辊筒之间，受挤压和延展作用成为平面状连续材料的成形方法。 2．塑料加工 塑料加工是塑料成形后的再加工，亦称二次加工，是将成形后的塑件通过适当的工艺方法制成制品。 (1) 机械加工 即采用钻、磨、铣、车削等机械加工方法的二次加工操作。 (2) 连接加工 即采用热熔粘接(焊接)、粘接、机械连接等方法，使塑料型材或零件固定在一起的二次加工操作可以将小而简单的构件组合成大而复杂的构件。 (3) 表面处理 即对塑料制品表层进行修整和装饰，以改变塑料零件的表面性质，提高其抗老化、耐腐蚀能力的二次加工方法，也可起着色装饰作用。 常见塑料性能－ABS ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 化学和物理特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 注塑模工艺条件 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为80~90℃下最少干燥2小时。熔化温度：210~280℃；建议温度：245℃。 模具温度：25~70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁较低）。 注射压力：500~1000bar。注射速度：中高速度。 典型用途 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 常见塑料性能－PA6 PA6 聚酰胺6或尼龙6 化学和物理特性 PA6的化学物理特性和PA66很相似，但它的熔点较低，工艺温度范围很宽。它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好,但吸湿性也更强。为了提高PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶。对于没有添加剂的产品，PA6的收缩率在1%~1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使收缩率降低到0.3%。 注塑模工艺条件 干燥处理：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。如果湿度大于0.2%，建议在80℃以上的热空气中干燥16小时。如果材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行105℃，8小时以上的线℃。模具温度：80~90℃。注射压力：750~1250bar。注射速度：高速（对增强型材料要稍微降低）。 典型用途 由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承。 常见塑料性能－PA66 PA66 聚酰胺66或尼龙66 化学和物理特性 PA66有较高的熔点。是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度，在成型后仍然具有吸湿性。为了提高PA66的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶。PA66的粘性较低，因此流动性很好（但不如PA6）。PA66的收缩率在1%~2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%~1%.收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上相差较大。 注塑模工艺条件 干燥处理：建议在85℃的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105℃，12小时的线℃。对玻璃添加剂的产品为275~280℃。熔化温度应避免高于300℃。模具温度：80℃。注射压力：750~1250bar。注射速度：高速（对增强型材料要稍微降低）。 典型用途 PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。 常见塑料性能－PC PC 聚碳酸酯 化学和物理特性 PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。收缩率很低，一般为0.1%~0.2%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差。 注塑模工艺条件 干燥处理：PC材料具有吸湿性。建议干燥条件为100C~200C，3~4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。熔化温度：260~340℃；模具温度：70～120℃。 注射压力：尽可能地使用高注射压力。注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。 典型用途 电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等）。 常见塑料性能－PMMA PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 化学和物理特性 俗称“有机玻璃”，具有优良的光学特性及耐气侯变化特性。白光的穿透性高达92%。PMMA制品具有很低的双折射，特别适合制作影碟等。PMMA具有室温蠕变特性。随着负荷加大、时间增长，可导致应力开裂现象。PMMA具有较好的抗冲击特性。 注塑模工艺条件 干燥处理：PMMA材料具有吸湿性。建议干燥条件为90C~200℃，2~4小时。熔化温度：240~270℃；模具温度：35~70℃。注射速度：中等。 典型用途 汽车工业（信号灯设备、仪表盘等），医药行业（储血容器等），工业应用（影碟、灯光散射器），日用消费品（饮料杯、文具等）。 常见塑料性能－POM POM 聚甲醛 化学和物理特性 POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%~3.5%。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。熔化温度：190~230℃；模具温度：80~105℃。注射压力：700~1200bar。注射速度：中等或偏高的注射速度。 典型用途 POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。 常见塑料性能－PP PP 聚丙烯 化学和物理特性 PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。PP不存在环境应力开裂问题。PP的流动率MFR范围在1~40。PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：220~275℃；模具温度：40~80℃，建议50℃。注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑 。 典型用途 汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。 常见塑料性能－PS PS 聚苯乙烯 化学和物理特性 大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。典型的收缩率在0.4~0.7%。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80℃、2~3小时。熔化温度：180~280℃。对于阻燃型材料其上限为250℃；模具温度：40~50℃。注射压力：200~600bar。注射速度：建议使用快速的注射速度。 典型用途 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。 塑料材料的选用－应考虑的适用条件 机械 受应力的形式和大小，负荷的形式和时间，抗疲劳要求，允许的变形，超负荷和意外受力情況，抗冲击要求等。 热 正常的工作温度，最高和最低的工作温度。 环境 接触溶剂和各种蒸汽的情況，与酸碱等化学反应，吸水情況，受紫外线和环境氧化影响，受砂，雨水侵蚀，受霉菌，微生物影响等情況。 毒性 阻燃性，色粉，添加剂或分解过程中的毒性。 外观 透明度，表面光度，色泽的一致和持久性。 塑料材料的选用－应考虑的适用条件 尺寸 允许误差和尺寸稳定，重量因素。 生产 加工工艺的选择，装配方法，修剪和二次加工，质量控制和监督。 经济 材料成本，模具成本，加工机械成本，辅助设备成本，操作成本，机械维修成本等 法规 安全规定(阻燃，食品，医药) 工业规定(汽车工业，电子工业等) 塑料材料的选用 一般结构零件 要求：强度和耐热性无特殊要求，一般用来代替钢材或其它材料，批量大，需较高的生产率。成本低，有时对外观有一定的要求。 应用：电子零件，电器(机)外壳，文具，日用品，玩具，仪表，紧固件。 材料：低压聚乙烯(HDPE)，聚氯乙烯(PVC)，改性聚苯乙烯(20A，204)，ABS，聚丙烯(PP)。 透明结构件 要求：同上，另具良好的透明度。 应用：灯罩，仪表镜片，玩具，光学镜片。 材料：亚克力(有机玻璃PMMA)，改性聚苯乙烯(204,203A)，聚碳酸酯(PC)，GP,SAN,ABS,聚枫(PTFE,F-4)。 塑料材料的选用 耐磨受力传动零件 要求：较高的强度，钢性，韧性，耐磨性，耐疲劳性，热稳定性。 应用：轴承，齿轮，齿条，蜗轮，凸轮，辊子，联轴器。 材料：尼龙，聚甲醛(POM)，聚碳酸酯(PC)，氯化聚醚(PPO)，线性聚酯,聚酚氧。拉伸强度58.8kpa以上，工作温度80-120。 减磨自润滑零件 要求：受力较小，运动速度较快，需低摩擦系数，高耐磨性，好自润滑性。 应用：活塞环，机械动密封圈，滑动导轨，轴承。 材料：聚枫(PSU)，F-4填充的POM,聚全氟乙丙烯(F-46)，低压聚乙烯(HDPE)。 塑料材料的选用 耐高温結构零件 要求：在高温下工作，具有高热变形温度，和高温抗蠕变性，并要求有高温耐磨性，耐腐蚀性，电绝缘性 应用：高温工作的结构传动零件，齿轮，轴承，活塞环，泵，阀门，B,F,H,C级电气绝缘零件。 材料：聚枫(PTFE,F-4)，聚苯醚，聚全氟乙丙烯(F-46)等 耐腐蚀零件 要求：对酸碱和有机溶剂有良好的抗腐蚀能力， 应用：化工管道，容器等 材料：聚枫(PSU),F-4，聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)。 * CAD-IT Consultants (Shanghai) Co., Ltd Jason Qiu Bring you tomorrows technology today... 塑料的概念及分类 1 塑料基本性能 2 常见塑料成型工艺及加工方法 3 常见塑料性能 4 塑料材料的选用 2 US 1952 ABS US 1953 PET US 1943 Silicone Germany 1955 HDPE Germany/US 1959 PC Italy 1957 PP US 1943 Teflon US 1939 PA UK 1939 LDPE Germany/US 1933 PVC UK 1934 PMMA Germany 1930 PS [ 9 / 52 ] 按塑料适用范围： 1.通用塑料 2.工程塑料 按塑料是否结晶： 非结晶型塑料 半结晶型塑料 结晶型塑料 Material Viscosity Water 10-1 10 Polymer 10,000 Glass 1020 提高温度 Shear Rate (1/s) Viscosity (Pa-s) 低流动阻力 高流动阻力 PMMA Hi Viscosity PP Low Viscosity Fill Time (sec) Inj. Pressure and Clamp Force PP Low MFR 塑料基本性能：粘度对注射压力及锁模力的影响 塑料基本性能：热性能 密度 (p) 比热(Cp) 热传导率 (k) 冷却时间 改变 Pressure Increases Temperature Specific Volume 塑料基本性能：PVT 塑料基本性能：PVT E1 E2 塑料基本性能：弹性模数 纤维可增加冲击强度 但是添加纤维可能会造成产品翘曲变形 塑料基本性能：添加纤维 常见塑料成型工艺及加工方法 常见塑料成型工艺及加工方法 常见塑料成型工艺及加工方法
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