【正文】 類型。對于聚合物分子，其強度是由化學(xué)鍵和分子間力（范德華力）共同決定的，聚合物分子鏈的形狀和空間構(gòu)型對分子間力有重要影響。1）注射模2）壓縮模3）壓注模4）擠出模5）氣動成型模 1．5 練習(xí)思考題1）什么是塑料材料？舉實例說明塑料材料在實際使用中的特點？2）談一談對塑料制品成型加工技術(shù)在國民經(jīng)濟和現(xiàn)代制造業(yè)中地位的認(rèn)識？第2章 塑料成型技術(shù)基礎(chǔ) 2．1 聚合物的概念及塑料的組成2．1．1 高分子的概念2．1．1．1 高分子的定義20世紀(jì)20年代，德國化學(xué)家斯陶丁格提出高分子化合物分子結(jié)構(gòu)模型，從而確立了大分子學(xué)說。1．1．3．2 塑料材料在國民經(jīng)濟中的地位高分子學(xué)科的創(chuàng)立、石油化工工業(yè)的發(fā)展、成型加工技術(shù)的開拓，已使塑料材料躋身于金屬、纖維和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，成為新型的重要材料之一，更成為國民經(jīng)濟中各行各業(yè)不可缺少的重要材料。 2）理論和技術(shù)發(fā)展階段1872年Adolf Bayer用甲醛反應(yīng)得到樹脂狀物質(zhì)；1899年Aithur Smith獲得了關(guān)于酚醛樹脂的第一個英國專利（16874號）；1909年Lee Hendrik Baekeland控制和改進(jìn)反應(yīng)使得酚醛樹脂成為第一個進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)的合成樹脂；1925～1935年間，建立了有關(guān)高分子化合物特征和生成的基本理論，從而在有機化學(xué)和物理化學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了高分子化學(xué)和物理這一新興學(xué)科，有力地促進(jìn)了塑料工業(yè)的發(fā)展。；2）具有某些優(yōu)良的機械性能，如比強度高、摩擦系數(shù)小、自潤滑性好、吸震性好等；3）電性能優(yōu)良，如絕緣性能好、介電損耗低等；4）化學(xué)穩(wěn)定性高，能耐酸、堿和許多化學(xué)藥品的腐蝕；5）光學(xué)性能優(yōu)良，如光學(xué)塑料的折射率、透光范圍等指標(biāo)均較好；6）表面裝飾性好，如著色、噴漆、電鍍等性能優(yōu)良；7）成型工藝性能優(yōu)良，加工成本低，經(jīng)濟性好；8）性能可改良性好，通過改性技術(shù)改善塑料的性能和用途成為主要發(fā)展方向。缺點：1）耐高溫性差，一般塑料的使用溫度范圍為60～300℃；2）機械性能欠缺，如機械強度、剛性、表面硬度、耐疲勞性等較低；3）尺寸穩(wěn)定性差，如熱膨脹系數(shù)、收縮率、抗蠕變性等性能均不理想；4）耐候性差，如易老化、變色、發(fā)脆等；5）塑料是非綠色材料，對人體、環(huán)境等不良影響成為阻礙其發(fā)展的重要因素。這期間，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)。1．2 塑料制品成型加工的概念1．2．1 塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系從塑料的原材料到塑料制品，所經(jīng)過的生產(chǎn)流程如下圖所示。他認(rèn)為，高分子是分子量特別大的一類化合物，是由很多化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接成鏈狀或網(wǎng)狀的大分子，對于人工合成的則稱為高分子聚合物或聚合物。例1 無規(guī)聚丙烯（PP）的軟化溫度約為80℃，使用價值很低；等規(guī)聚丙烯（PP）的熔點溫度約為165℃，具有較好的使用價值。2）塑料中添加填料和助劑的目的在于改善材料的內(nèi)在性質(zhì)和加工性質(zhì)，并達(dá)到提高制品使用性能。 2．2 聚合物的加工性質(zhì)及塑料的成型工藝性2．2．1 聚合物的加工性質(zhì)2．2．1．1 聚合物的聚集態(tài)聚合物是由眾多的高分子聚集在一起的，其在加工過程中所表現(xiàn)出的許多性質(zhì)和行為都與高分子的聚集態(tài)有關(guān)，包括高分子的長鏈結(jié)構(gòu)、纏結(jié)狀態(tài)和力學(xué)狀態(tài)等。該聚集態(tài)可進(jìn)行真空成型（熱成型）、壓力成型、壓延成型等加工。2）Tf（Tm）溫度和Td溫度是衡量制品成型性能的重要指標(biāo)，Tf（Tm）溫度低，有利于熔融，生產(chǎn)時熱能消耗少；Tf（Tm）～Td溫度范圍越寬，塑料熔體的熱穩(wěn)定性越好，可在較寬的溫度范圍內(nèi)流動和成型，不易發(fā)生熱分解等質(zhì)量問題。此時聚合物粘度低流動性大，易于成型，制品的因次穩(wěn)定性（形狀和幾何尺寸穩(wěn)定性）較好。2．2．2．1 熱塑性塑料的工藝性熱塑性塑料的成型工藝性能除了熱力學(xué)性能（聚集態(tài)及加工性質(zhì)）、結(jié)晶性和取向性外，還包括收縮性、流動性、相容性、吸濕性、熱穩(wěn)定性等。其影響因素主要有塑料性質(zhì)、溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)等。2．2．2．2 熱固性塑料的工藝性熱固性塑料在熱力學(xué)性能上的表現(xiàn)明顯不同于熱塑性塑料，其主要工藝性能指標(biāo)有收縮率、流動性、比容和壓縮率、硬化速度、水分及揮發(fā)物含量等。比容和壓縮率都可表示粉狀或纖維狀塑料的松散性，可用來確定模具加料室的大小。球晶是由無數(shù)微晶聚集而成的多晶聚集體，微晶（單晶）的結(jié)晶形態(tài)為“折疊鏈”結(jié)構(gòu)3）結(jié)晶聚合物為晶區(qū)和非晶區(qū)兩相混合結(jié)構(gòu)，各個分子鏈貫穿多個晶區(qū)和非晶區(qū)，結(jié)晶度一般為10～60%，最大可達(dá)90%。3）二次結(jié)晶和后結(jié)晶都會使制品性能和尺寸在使用和存放中發(fā)生變化，影響制品的正常使用。4）成型加工后常采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砀纳平Y(jié)晶的狀態(tài)，穩(wěn)定制品的性能和尺寸。如高取向高結(jié)晶聚合物的Tg溫度約可升高20～30℃；垂直于取向的線膨脹系數(shù)約大于取向方向的3倍。6）成型加工后采用適當(dāng)?shù)臒崽幚聿粌H影響聚合物結(jié)晶的狀態(tài)，還能對大分子的解取向和解除凍結(jié)的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生作用，進(jìn)一步改善和穩(wěn)定制品的性能。2）聚合物交聯(lián)的實質(zhì)表現(xiàn)為分子鏈中帶有的反應(yīng)基團(tuán)及反應(yīng)活點和添加的交聯(lián)劑（硬化劑）相互間的連接作用。由于流動與形變是一般聚合物加工過程最基本的工藝特征，因此聚合物流變學(xué)的研究對聚合物加工有著非常重要的現(xiàn)實意義。3）由下式可知速度梯度和剪切速率在數(shù)值上相等，因此可用剪切速率（單位S1）來表示液體的流動形變。2．4．2 非牛頓流體及其流變方程1）非牛頓流體是指液體層流時不符合牛頓流動定律的液體，其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時間不呈比例關(guān)系，液體粘度ηa（稱為非牛頓粘度或表觀粘度）不是常數(shù)；應(yīng)變具有粘彈性特征，流動中包含著不可逆形變和可逆形變兩部分。6）聚合物液體在給定剪切速率下的表觀粘度ηa主要由大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)和聚合物液體內(nèi)的自由體積兩方面因素決定。5）聚合物成型加工常用的剪切速率范圍為壓縮成型1～10 S混煉與壓延成型10～102 S壓注成型102～103 S擠出成型10～103 S注射成型103～105 S1。3）在加工過程中通過增加壓力和降低溫度，都能獲得同樣的粘度變化效果，稱為壓力—溫度等效性，如壓力達(dá)到1000大氣壓時，熔體粘度的變化相當(dāng)于降低30～50℃溫度所產(chǎn)生的作用?！痗m3，有一定的機械強度，但和其他塑料相比機械強度低，表面硬度差。塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。定向拉伸后聚丙烯可制作銳鏈，有特別高的抗彎曲疲勞強度。作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，就可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。2．主要用途 由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于防腐管道、管件、輸油管、離心泵、鼓風(fēng)機等。應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機；模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置。對水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。在電氣方面用作良好的絕緣材料、接線盒、電池盒等。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。要求塑件精度高時。／cm3，比普通硅玻璃輕一半。2）為了得到良好的外觀質(zhì)量，防止塑件表面出現(xiàn)流動痕跡、熔接線痕和氣泡等不良現(xiàn)象，一般采用盡可能低的注射速度。耐磨。為了進(jìn)一步改善尼龍的性能，常在尼龍中加入減摩劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、玻璃纖維填料等，克服了尼龍存在的一些缺點，提高了機械強度。聚甲醛尺寸穩(wěn)定、吸水率小，具有優(yōu)良的減摩、耐磨性能。3．成型特點 聚甲醛成型收縮率大，熔點明顯（約153～160℃），熔體粘度低，粘度隨溫度變化不大，在熔點上下聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，所以，注射速度要快，注射壓力不宜過高；摩擦系數(shù)低、彈性高，淺側(cè)凹槽可采用強制脫出，塑件表面可帶有皺紋花樣；聚甲醛熱穩(wěn)定性差、加工溫度范圍窄，所以要嚴(yán)格控制成型溫度，以免引起溫度過高或在允許溫度下長時間受熱而引起分解；冷卻凝固時排除熱量多，模具上應(yīng)設(shè)計均勻冷卻的冷卻回路。耐室溫下的水、稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油、脂肪烴、但不耐堿、胺、酮、脂、芳香烴，并有良好的耐氣候性。2．5．2．10 聚砜（PSU）1．基本特性 聚砜是60年代出現(xiàn)的工程塑料，它是在大分子結(jié)構(gòu)中含有砜基（—SO2—）的高聚物，此外還含有苯環(huán)和醚鍵（—O—），故又稱聚苯醚砜。2．主要用途 聚砜可用于制造精密公差、熱穩(wěn)定性、剛性及良好電絕緣性的電氣和電子零件，如斷路元件、恒溫容器、開關(guān)、絕緣電刷、電視機元件、整流器插座、線圈骨架、儀器儀表零件等；制造需要具備熱性能好、耐化學(xué)性、持久性、剛性好之零件，如轉(zhuǎn)向柱軸環(huán)、電動機罩、飛機導(dǎo)管、電池箱、汽車零件、齒輪、凸輪等。電絕緣性能優(yōu)良。其耐熱性能好，能在120℃下長期使用，抗氧化性能比尼龍高。2．5．2．13 氟塑料氟塑料是各種含氟塑料的總稱，主要包括聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯等。其摩擦系數(shù)是塑料中最低的。與聚四氟乙烯相比，密度相似，～／cm3，硬度較大，摩擦系數(shù)大，耐熱性及高溫下耐蝕性稍差。耐熱性能優(yōu)于聚三氟氯乙烯，比聚四氟乙烯稍差。酚醛樹脂通常由酚類化合物和醛類化合物縮聚而成。2．主要用途 酚醛層壓塑料用浸漬過酚醛樹脂溶液的片狀填料制成，可制成各種型材和板材。2．5．3．2 氨基塑料氨基塑料是由氨基化合物與醛類（主要是甲醛）經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得的塑料，主要包括脲甲醛、三聚氰膠甲醛等。密胺塑料主要用作餐具、航空茶杯及電器開關(guān)、滅弧罩及防爆電器的配件。此外，還耐化學(xué)藥品、耐熱，電氣絕緣性能良好，收縮率小。12）什么是粘度對剪切速率的敏感性？對指導(dǎo)加工有何意義？13）什么是成型加工中的壓力—溫度等效性？對指導(dǎo)加工有何意義？14）聚合物熔體流出流道或澆口時會發(fā)生什么變化？影響離模膨脹的因素有哪些？15）什么叫失穩(wěn)流動？什么叫熔體破裂？如何克服？16）什么是熔接痕？其產(chǎn)生的原因是什么？對制品的使用有何影響？17）在塑料材料中加入填料和穩(wěn)定劑有何作用？18）什么是熱塑性塑料和熱固性塑料？兩者在本質(zhì)上有何區(qū)別？19）在塑料的成型工藝性能指標(biāo)中，談一談計算收縮率和實際收縮率的意義及應(yīng)用？20）水分及揮發(fā)物對熱固性塑料的成型有何影響？ 第3章 塑料制件的設(shè)計原則3．1 塑料制件的選材塑料制件的選材應(yīng)考慮以下幾個方面，以判斷其是否能滿足使用要求。3）國內(nèi)塑料制品的尺寸精度一般參照SJ1372—78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。（五）塑件壁厚1）塑料制品的壁厚取決于塑件的尺寸大小、形狀結(jié)構(gòu)、使用要求、模具結(jié)構(gòu)、塑料的工藝性能和經(jīng)濟成本等因素。（九）孔的設(shè)計1）塑件上成型的孔有通孔、盲孔、異形孔等。2）嵌件與塑件應(yīng)牢固連接。4）當(dāng)設(shè)計的塑件外觀要求較高時，應(yīng)先通過造型，而后逐步繪制圖樣。2）注射過程定量加料、均勻塑化、注射充模、保壓補縮、冷卻脫模。4）費用低，較適合小批量生產(chǎn)。 4．3 壓縮成型工藝4．3．1 擠出成型原理及成型工藝過程4．3．1．1 擠出成型原理卷取切割型材牽引冷卻定型擠出成型塑 化加 料1）主要成型具有恒定截面形狀的塑料型材制品。4．3．2 擠出成型工藝參數(shù)1）溫度料筒溫度、機頭溫度、口模溫度。3）擠出速度螺桿結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速。3）生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。工藝準(zhǔn)備：模具清理、嵌件預(yù)熱。4．1．2 注射成型工藝參數(shù)1）溫度料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度。2）塑件上為何要設(shè)計拔模斜度？拔模斜度的大小與哪些因素有關(guān)？3）塑件的壁厚過厚與過薄會使制件產(chǎn)生哪些缺陷？4）列舉你所了解的2～3個塑料制件表面彩飾情況的例子并作出評價？ 第4章 塑料成型工藝4．1 注射成型工藝4．1．1 注射成型原理及成型工藝過程4．1．1．1 注射成型原理保壓補縮冷卻定型開模取件注射充模塑 化加 料1）能成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品。4）嵌件周圍的塑料層應(yīng)保證一定的厚度。（十）螺紋設(shè)計1）塑件上的螺紋可以采用直接成型、機械加工、金屬嵌件等方法成型。（六）加強肋及其它防變形結(jié)構(gòu)1）防變形結(jié)構(gòu)的主要作用是增加塑件強度和避免塑件翹曲變形。（二）表面質(zhì)量塑料制品的表面質(zhì)量主要與模具型腔的表面粗糙度、成型工藝條件、塑料品種等因素有關(guān)，其表面粗糙度一般比模具低1～2級。2）塑料的物理性能，如對使用環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性、光學(xué)特性、絕熱或電氣絕緣的程度、精加工和外觀的完美程度等。其缺點是耐氣候性差、耐沖擊性低，質(zhì)地脆。傳遞成型收縮率大；含水分及揮發(fā)物多，使用前需預(yù)熱干燥，且成型時有弱酸性分解及水分析出，模具應(yīng)鍍鉻防腐，并注意排氣；流動性好，硬化速度快，因此，預(yù)熱及成型溫度要適當(dāng)，裝料、合模及加工速度要快；帶嵌件的塑料易產(chǎn)生應(yīng)力集中，尺寸穩(wěn)定性差?？扇境筛鞣N鮮艷的色彩，外觀光亮，部分透明，表面硬度較高，耐電弧性能好，耐礦物油、耐霉菌的作用。布質(zhì)及玻璃布酚醛層壓塑料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐油性能和一定的介電性能，用于制造齒輪、軸瓦、導(dǎo)向輪、無聲齒輪、軸承及電工結(jié)構(gòu)材料和電氣絕緣材料。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。其他性能與聚四氟乙烯相似。它可用來制造各種用于腐蝕性介質(zhì)中的機械零件，如泵、計量