【正文】 熔性和可塑性，可塑制成一定形狀的制品，但當(dāng)繼續(xù)加熱溫度達(dá)到一定程度后，分子呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，樹脂變成了不熔的體型結(jié)構(gòu)，此時即使再加熱到接近分解的溫度，也不再軟化。 2．1．2塑料的分類按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其特性分類 1) 熱塑性塑料 這類塑料的合成樹脂都是線型或帶有支鏈型結(jié)構(gòu)的聚合物，在一定的溫度下受熱變軟，成為可流動的熔體。 固化劑 對著色劑的要求是：耐熱、耐光，性能穩(wěn)定，不易與其它組分起化學(xué)反應(yīng)，易擴(kuò)散，著色力強(qiáng)，與樹脂有良好的相溶性。著色劑 合成樹脂的本色大都是白色半透明或無色透明的。 潤滑劑 潤滑劑對塑料的表面起潤滑作用。 穩(wěn)定劑 添加穩(wěn)定劑的作用是提高塑料抵抗光、熱、氧及霉菌等外界因素作用的能力，阻緩塑料在成型或使用過程中的變質(zhì)。 填充劑（又稱填料）添加填充劑的目的是降低塑料中樹脂的使用量，從而降低制品成本；其次是改善塑料的加工性能和使用性能，填充劑在塑料中的含量一般控制在 40% 以下。第二章 塑料的組成與工藝特性教學(xué)目的：掌握塑料的組成及工藝特性教學(xué)重點：塑料的組成及工藝特性教學(xué)難點：塑料的組成及工藝特性教學(xué)課時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：2．1 塑料的基本組成2．1．1 塑料的組成塑料以合成樹脂為主要成分，經(jīng)與不同的添加劑混合而成具有可塑成型的混合物,在加熱加壓的條件下具有可塑性,常溫下為柔韌的固體。交聯(lián)聚合物的性能交聯(lián)聚合物的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和塑件的形狀穩(wěn)定性等都有所提高。減少和避免聚合物降解的措施1）嚴(yán)格控制聚合物的技術(shù)指標(biāo)，使用合格的原材料；2）聚合物在使用前進(jìn)行干燥處理；3）確定合理的加工工藝和加工條件；4）使用附加劑來加強(qiáng)聚合物對降解的抵抗能力。沿試件截面越靠近中心區(qū)域取向程度越小，中心兩側(cè)而不到表層的一帶取向程度較高。注射、壓注成型塑件中纖維狀填料的取向圖224 扇形片試樣中填料的取向從圖中可以看出，填料排列的方向主要順著流動的方向，碰到阻力后，改稱與阻力垂直的方向，并按此定形。結(jié)晶度對塑件的影響為了改善塑件的性能，通常采用熱處理的方法使非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?，不穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)，微小的晶粒轉(zhuǎn)為較大的晶粒，但晶粒過分粗大，會使聚合物變脆，性能變差。1．4 聚合物在成型過程中的物理化學(xué)變化一、聚合物的結(jié)晶概念結(jié)晶過程：聚合物由非晶態(tài)轉(zhuǎn)為晶態(tài)的過程。熱固性聚合物加熱可使材料熔融，而且在足夠高的溫度下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，最終完成硬化等化學(xué)反應(yīng)。三、熱塑性和熱固性聚合物流變行為的比較熱塑性聚合物加熱是一種物理作用，加工過程所獲得的形狀必須通過冷卻定型（硬化）。二、聚合物熔體的粘彈性流動熔體中的彈性形變與聚合物的相對分子質(zhì)量、外力作用速度或時間以及熔體的溫度等有關(guān)。式（4）為牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程。故可以用剪切速率代替速度梯度，兩者在數(shù)值上相等。 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體及其流變方程 圖24 液體在流道中流動時的速度梯度圖 從圖中可得出 v = dx/dt （1） 故 dv/dr＝d (dx/dt )/dr＝d(dx/dr)/dt （2）式中 v － 液層移動速度； dv/dr － 單位距離內(nèi)的速度差（速度梯度）； dx/dr － 一個液層相對于另一個液層移動的距離，它是剪切力作用下該層液體產(chǎn)生的切應(yīng)變γ，即γ＝dx/dr。其中 θg －－玻璃化溫度，是聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的臨界溫度，是塑料使用的上限溫度； θ f －－粘流溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的臨界溫度； θ b －－脆化溫度，是塑料使用的下限溫度； θ d －－熱分解溫度； θ b ～ θg －－塑料的使用溫度范圍。3）θ＞θ f ，曲線變形迅速發(fā)展，彈性模量再次很快下降，聚合物即產(chǎn)生粘性流動，成為粘流態(tài)。聚合物的體積膨脹，表現(xiàn)為柔軟而富有彈性的高彈態(tài)。1）θ＜θg ，曲線基本是水平的，變形程度小，而且是可逆的；但彈性模量較高，聚合物處于剛性狀態(tài)，表現(xiàn)為玻璃態(tài)。 聚合物的熱力學(xué)性能圖23 聚合物的熱力學(xué)曲線圖23中曲線1為線型無定形聚合物受恒應(yīng)力作用時變形程度與溫度的關(guān)系曲線，也較熱力學(xué)曲線。（三） 聚合物的分子結(jié)構(gòu)線型聚合物：聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的線狀，聚合物是一根根的分子鏈組成的，稱線型聚合物。低分子：原子數(shù)很少、相對分子質(zhì)量很低的分子。（二） 高分子與低分子高分子：含有原子數(shù)很多、相對分子質(zhì)量很高、分子很長的巨型分子。合成樹脂：人們根據(jù)天然樹脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，應(yīng)用人工方法制的的樹脂。壓縮空氣成型：是利用壓縮空氣，使加熱軟化的塑料片材發(fā)生塑性變形并緊貼在模具型面上成為塑料制件的成型方法。中空成型主要用于生產(chǎn)塑料瓶子、水壺、提桶、玩具等。 中空成型：中空成型又稱中空吹塑成型。其成型原理是借助于轉(zhuǎn)動的螺桿，連續(xù)的將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的成型物料從擠出機(jī)的機(jī)筒中擠出，并通過特定斷面形狀的口模成型。它的原理是將熱固性塑料置于高溫的模具加料腔內(nèi)，使其受熱熔融塑化成粘流態(tài)，并在活塞的壓力作用下，通過模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的模腔中；熔融塑料在此繼續(xù)受熱受壓，經(jīng)交聯(lián)固化而定型；最后打開模具獲得所需形狀的制品。 壓縮成型：其原理是將預(yù)熱過的塑料原料直接加入到處于成型溫度下的模具型腔中，然后閉模及加壓加熱，塑料在型腔內(nèi)受熱受壓，熔融塑化并向型腔各部位充填，待充分固化定型后，卸壓啟模即得模壓制品 。其原理是將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài)，在柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速注射入閉合的模具型腔中，充分硬化定型后從模內(nèi)脫出成型的塑件。二、 塑料模具的分類按照塑料制件的成型方法可分為以下幾類：二、塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位；塑料模具設(shè)計與制造在塑料工業(yè)中的地位。塑料成型工藝與模具設(shè)計（修訂版）屈華昌 主編李和平 主講高等教育出版社緒論教學(xué)目的：了解塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性、塑料模具的分類。教學(xué)重點：教學(xué)難點：教學(xué)課時：1學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：一、 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展初創(chuàng)階段； 發(fā)展階段；飛躍發(fā)展階段； 穩(wěn)定增長階段。三、塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢模具的標(biāo)準(zhǔn)化；加強(qiáng)理論研究；塑料制件的精密化、微型化和超大型化；新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用。注射成型：注射成型又稱注射模塑或注塑成型。幾乎所有的熱塑性塑料（除氟塑料外）及部分熱固性塑料皆可經(jīng)注射成型而獲得各種形狀的塑料制品，其應(yīng)用覆蓋了國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。壓注成型:壓注成型又稱傳遞成型。 擠出成型：擠出成型又稱擠壓成型。并在冷卻、牽引和切斷等一系列的輔助裝置的作用下，獲得具有一定截面形狀的連續(xù)型材，如管材、棒材、板材、片材、電線電纜的包覆層及其它的異型材等。中空成型的原理是先通過擠出或注塑的成型方法生產(chǎn)出高彈狀態(tài)的塑料型坯，再把塑料型坯放入閉合的模腔內(nèi)，然后向型坯內(nèi)吹入壓縮空氣，使其脹大并緊貼在模腔表壁，經(jīng)冷卻定型后獲得與模具型腔形狀一致的中空制品。真空成型：將加熱的塑料片材與模具型腔表面所構(gòu)成的封閉空腔內(nèi)抽真空，使片材在大氣壓力下發(fā)生塑性變形而緊貼于模具型面上成為塑料制件的成型方法。三、 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達(dá)到的目的學(xué)習(xí)目的與要求： 了解塑料的組成、分類及其性能； 了解塑料成型的基本原理和工藝特點； 掌握各種成型設(shè)備對各類模具的要求； 掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法；具有初步分析、解決成型現(xiàn)場技術(shù)問題的能力。 第一章 高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點與性能教學(xué)目的：了解聚合物的分子結(jié)構(gòu)與性能教學(xué)重點：聚合物的熱力學(xué)性能教學(xué)難點：聚合物的熱力學(xué)性能教學(xué)課時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容： 聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點一 、聚合物的分子結(jié)構(gòu)（一） 樹脂與塑料 天然樹脂：從物體中直接提取出來的樹脂。因為合成樹脂有優(yōu)良的性能，所以塑料一般都是用合成樹脂制得的。無論是天然樹脂還是合成樹脂都是高分子聚合物。如H2O、CaCO3等。體型聚合物：在大分子鏈之間有一些短鏈把它們相互交聯(lián)起來，成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱體型聚合物。此曲線分為三個階段，即線型無定形聚合物常存在的三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。2）θg≤θ≤θ f ，曲線開始急劇變化，但很快穩(wěn)定趨于水平。外力去除變形量可以恢復(fù)，彈性是可逆的。此變形不可逆。表21 熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工藝性能狀態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)溫度θg以下θg ～ θfθf ～ θd分子狀態(tài)分子糾纏為無規(guī)則線團(tuán)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(tài)堅硬的固態(tài)高彈性固態(tài)，橡膠狀塑性狀態(tài)或高粘滯狀態(tài)加工可能性可作為結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行銼、鋸、鉆、車、銑等機(jī)械加工彎曲、吹塑、引伸、真空成型等，成型后會纏身較大的內(nèi)應(yīng)力可注射、擠出、壓延等，成型后應(yīng)力小。 所以 dv/dr＝dγ/dt＝γ′ （3）式中 γ′ － 單位時間內(nèi)的切應(yīng)變，稱為剪切速率。切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系 τ＝η （dv/dr）＝η γ′ （4）式中τ－ 液層單位表面上所加的切應(yīng)力； η － 比例常數(shù)（牛頓粘度）。它表明液層單位表面上所加的切應(yīng)力與液層間的速度梯度成正比。當(dāng)相對分子質(zhì)量越大、外力作用時間越短、熔體溫度超高于材料熔點時，彈性現(xiàn)象表現(xiàn)顯著。在加熱的過程中，材料內(nèi)在性質(zhì)發(fā)生一定變化，但未改變材料整體可塑性的基本特性，材料是可以反復(fù)塑造成型的。材料一旦硬化，就失去了再次軟化、流動和改變形狀的能力，也就是說這種聚合物不可以反復(fù)塑造成型。結(jié)晶度：結(jié)晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分比。二、成型過程中的取向作用概念取向作用：熱固性和熱塑性塑料中各自存在的細(xì)而長的纖維狀填料和聚合物分子，在很大程度上，都會順著流動的方向作平行的排列，這種排列稱為取向作用。注射、壓注成型塑件中聚合物分子的取向 圖225 注射成型長條形試樣中聚合物取向程度分析 （a）橫向截面 （b）軸向縱截面從圖中可以看出，沿試件軸向的分子取向程度從澆口處順著料流方向逐漸增加，達(dá)到最大值后又逐漸減弱。三、聚合物的降解概念降解：又叫裂解，是把相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象，稱為降解。四、聚合物的交聯(lián)概念交聯(lián)：聚合物在加工過程中，形成三維結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)。熱固性塑料成型時通常發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。 合成樹脂 合成樹脂是塑料的基本成分，是人們模仿天然樹脂的成分用化學(xué)方法人工制取得到的各種樹脂。 增塑劑增塑劑的作用是提高塑料的可塑性和柔軟性。穩(wěn)定劑的用量一般為塑料的 ～%。 在工業(yè)生產(chǎn)中常利用著色劑來增加塑料制品的色彩。％～％。在熱固性塑料成型時，有時要加入一種可以促使合成樹脂完成交聯(lián)反應(yīng)而固化的物質(zhì)。在此狀態(tài)下具有可塑性可塑制成型制品，冷卻后保持既得的形狀；如再加熱，又可變軟塑制成另一形狀，如此可以反復(fù)進(jìn)行。 按塑料的用途分類 2)工程塑料 指具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性，同時還具有耐磨、耐腐蝕、自潤滑等綜合性能，能在一定程度上代替金屬作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的塑料。2．2 塑料成型的工藝特性2．2．1 熱塑性塑料的工藝性1 、收縮性（1）導(dǎo)致塑料成型收縮的因素 1) 塑料材料的熱脹冷縮； 2)制品脫模后的彈性恢復(fù)； （2）影響塑料成型收縮的因素 1) 塑料品種； 2) 塑件結(jié)構(gòu)； 3) 模具結(jié)構(gòu)； 4) 成型工藝 。 影響塑料流動性的因素主要有以下幾方面： （1）溫度 一般情況料溫高，流動性大，但不同塑料也各有差異。 （3）模具結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和流動阻力的都直接影響流動性，凡促使料溫降低、流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。塑料的相容性也稱為共混性。熱敏性 熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在較高溫下受熱時間稍長或料溫過高時發(fā)生變色、降解、分解的傾向。 2．2．2熱固性塑料的工藝性收縮性影響熱固性塑料收縮性的因素與熱縮性塑料相同。硬化速度硬化是指塑料成型時完成交聯(lián)反應(yīng)的過程。水分及揮發(fā)物含量2．3 常用塑料簡介2．3．1 熱塑性塑料聚乙烯（PE） （1）基本特性 聚乙烯塑料由乙烯單體經(jīng)聚合而成, 是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種。 高密度聚乙烯（HDPE）又稱低壓聚乙烯，具有較高的剛性、硬度、耐磨、耐蝕及耐熱性，但柔韌性、透明性較差。 聚乙烯無毒、無味、呈乳白色的蠟狀半透明狀，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但與其他塑料相比機(jī)械強(qiáng)度偏低、表面硬度差。 （2）主要用途 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載力不高的零件，如齒輪、軸承等；高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻；聚乙烯質(zhì)軟易脫模，制品有淺的側(cè)凹時可強(qiáng)行脫模。無味、無色、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的蠟狀半透明狀，是通