《塑料成型工艺与模具设计讲稿 杨永顺 哈尔滨工业大学出版社 》.doc

§1－2 塑料及其应用 一、塑料的概念 1. 概念：塑料是以高聚物（树脂）为主要组分，在其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或聚合成型，并在常温下保持形状不变的固体材料。 2. 性能：可在一定温度和压力下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸的塑料制件。 3. 组成： 1）树脂：又称高分子有机化合物、聚合物。一般相对分子量在一万～数百万之间，分天然与合成两种。 合成树脂：是人工将低分子化合物单体通过合成方法生产出的高分子化合物。 作用：粘结作用，又叫粘料。 2）添加剂：添加到树脂中，以改善树脂的某种性能的材料。单纯树脂不能满足成型工艺要求和使用要求。 4. 特点： 1）密度小：ρ ～g／cm3，约为铝的1／2，铜的1／6。 泡沫塑料：ρ 0. 01～0. 5g／cm3。制成同样大小的制品，塑料件要轻得多。 2）比强度高：按单位质量计算的强度。虽然塑料的强度不如金属，但因小，其相当高。如：40Cr调质后 1000MPa，1000／7. 8 128。而用玻璃纤维增强的塑料，拉伸比强度可达170～400 3）绝缘性好： 原因：塑料原子内部一般没有电子和离子，故大多数绝缘性好。 用途：广泛用于电机电器、电子行业，作结构零件和绝缘材料，如插头、插座、开关、手柄、电器等。 4）化学稳定性好：对酸、碱等化学药品具有良好的耐腐蚀能力。 其中PTFE的化学稳定性最高，抗蚀能力优于黄金，”王水” 对它也无可奈何，故称为”塑料王”。 广泛用于化工行业和日用品中，如：管道、密封件等。 5）减摩、耐磨性好：摩擦系数小、耐磨性强，可用来制造轴承、齿轮、密封圈等。 如PTFE：对钢的动、静摩擦系数为0. 04，使用温度250。 6）减振、隔音性好：来自聚合物大分子的弹性、柔韧性。制成的传动摩擦零件噪音小、吸振性好。 7）不耐热，在阳光、压力和某些介质下易老化。 8）线胀系数大，影响精度。 9）透光、绝热。 §1－塑料成型技术的发展 §1－塑料成型模具及发展趋势 塑料模具在塑料成型中的重要性我国塑料模具水平 模具的发展趋势 思考题 为什么塑料有广泛的用途？ 学习塑料工艺与模具课程有什么意义？ 了解塑料与合成树脂的概念。注射成型理论基础 §2－1 聚合物大分子的结构特点 一、概念： 1. 聚合反应：将低分子化合物单体转变成大分子物质的过程。 N×CH2＝CH2 ——→　[ CH2－CH2 ] N 式中，CH2＝CH2是乙烯单分子， [ CH2－CH2 ]　是聚乙烯结构单元分子式。 N是聚合度，即聚合物所含结构单元的数量，N越大，则聚合物的相对分子质量越高。 2. 聚合物：聚合反应的产物。 3. 高分子化合物（也叫大分子物质、高聚物）：相对分子质量大于10000时的聚合物。 二、 大分子的形态特点： 1. 大分子长链结构：通过聚合反应形成的大分子呈长链结构，象一根细丝，很易弯曲，无外力时为蜷曲状。 2. 具有柔顺性：由于C－C键彼此相接时有一定角度，在外力作用时可改变角度，且可自由旋转。致使具有一定柔软性和弹性。 三、大分子链状结构的类型： 1. 线形结构：整条大分子象一根长长的链条，基本上没有分支。 特点：可反复加热，冷却。 2. 支链型：整条大分子具有一个线型主链，旁边带有一些分支。 特点：可反复加热，冷却。 3. 体形结构：多个大分子之间发生交联化学反应，使彼此联接起来，形成网状。 特点： 1）一般是有相对分子质量较小的预聚物经过交联反应生成。 2）只能在交联时进行一次加热，之后便永远固化 §2－2 聚合物的物理状态及加工性能 聚合物的物理力学性能与温度密切相关，温度变化时聚合物的受力行为发生变化，呈现出不同的力学状态。 如图：曲线1为非结晶聚合物即线形无定型聚合物受恒应力作用时变形程度与温度的曲线关系，此曲线明显分为三个阶段，即此聚合物存在三种物理状态。 1. 玻璃态：T＜θg，曲线基本是水平的，变形程度小，且可逆，处于刚性状态 特点： 1）呈坚硬固体状。 2）受力变形符合虎克定律，弹性模量和力学强度较高。 3）可进行车、铣、刨、磨等切削加工 2. 高弹态：θg＜T＜θf，温度在玻璃化温度与粘流温度之间。表现为柔软而有弹性。 特点： 1）也呈固体状（橡胶状）。 2）可获得很大的弹性变形（不服从虎克定律），弹性是可逆的 3）长时间施加外力后，可产生塑性变形（外力强制分子链运动的结果）即外力等效温度作用的性质。 4）变形量不能满足注射成型要求。 5）可进行弯曲、吹塑、引伸、真空成型、冲压等。 3. 粘流态：或称熔融态熔体。θf＜T＜θd 特点： 1）可产生很大的宏观流动，且不能回弹。 2）其变形属于液态变形性质，叫粘性变形（此为注射成型应用的状态，并可挤压，压延，模压等）。 4. 热分解：即降解 T θd 5. T 脆化