材料工艺学（第四章）.ppt

材料工艺学 第四章 第四章 合成高分子材料与工艺 4－1 塑料概述 4－2 产品设计中常用的塑料 4－3 塑料的成型 4－4 塑料制件的工艺设计 第四章 合成高分子材料与工艺 4－1 塑料概述 所谓[塑料]、其实是[合成树脂]中的一种，形状跟天然树脂中的[松树脂]相似，但因经过化学的方法合成，而被称之为[塑料]。 根据美国材料试验协会所下的定义，[塑料]是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以通过[流动]来造型。 一、它是高分子有机化合物 二、它可以多种形态存在，例如液体、固体、胶体溶液等 三、种类繁多，由不同的单体可组成不同的塑料 四、用途广泛产品呈多样化 五、具有不同的性质 六、可以用不同的加工方法 第四章 合成高分子材料与工艺 4.1.1 塑料的组成及分类 塑料是由许多较小而结构简单的小分子，由共价键组合而成。 1.塑料的组成 根据塑料的组成不同，可分简单组分和复杂组分两类。 简单组分塑料基本上由一种物质（树脂）组成，如聚四氟乙烯等。也有仅加入少量色料，润滑剂等辅助物质，如聚苯乙烯，有机玻璃等； 复杂组分的塑料则由多种组分组成，除树脂外，还加入各种添加剂。属于此类的有酚醛塑料，环氧塑料等。 塑料由树脂、填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、固化剂、稳定剂、阻燃剂等组成。 第四章 合成高分子材料与工艺 l）树脂 树脂是塑料的主要成分，一般约占塑料全部组成的40％－100％。它是塑料中能起粘结作用的部分，也叫粘料，并使其具有成型性能。树脂的种类、性质以及它在塑料中占有的比例大小，对于塑料的性能起着决定性的作用。 树脂有天然树脂和合成树脂两大类。 天然树脂就是在自然界中存在着的一类由动植物分泌的有机物质，如松香、虫胶等。这些天然产物的共同点是没有固定的熔点，受热后可逐渐软化，不溶于水，但能溶于某些有机溶剂（如醇、醚）之中。 合成树脂就是用人工合成的方法，将低分子的有机化合物（一般从石油、天然气、煤或农副产品中提炼出的物质）作原料，经过化学合成而制造出与天然树脂某些性能相似的树脂状产物。如聚乙烯，聚碳酸酯、酚醛树脂等。合成树脂是现代塑料的基本原料。 第四章 合成高分子材料与工艺 2）填充剂 填充剂又称填料，在许多塑料中约占20％－60％。加入填料的主要目的是弥补树脂某些性能的不足，以改善塑料的性能，降低塑料的成本。正确选用填料，可以使塑料具有树脂所没有的新性能，从而扩大它的使用范围。例如：加入铝粉可提高光反射能力及防止老化；加入石棉粉可提高耐热性；加入云母粉可改善电性能；加人二硫化钼可提高自润滑性。 对填料的要求：易被树脂润湿，与树脂有很好的粘附性，本身性质稳定，价格便宜，来源丰富等。 填料的种类很多，按其形状可分为： 粉状填料，如木粉、云母粉、石英粉、石墨粉、炭黑、各种金属粉（铁粉、钢粉、铝粉）及金属氧化粉（氧化铝、氧化钛、二氧化硅）等； 纤维状填料，如棉纤维、合成纤维、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维等； 片状填料，如木片、麻布、玻璃布等。 第四章 合成高分子材料与工艺 3）增塑剂 增塑剂是用来提高树脂可塑性与柔软性的一种添加剂。增塑剂的作用主要是有利于塑料产品的成型。因此，增塑剂的加入，能降低塑料的软化温度和硬度，提高塑料的韧性。 增塑剂的要求： 与树脂有较好的相溶性； 挥发性小； 无毒、无味、无色； 对光和热比较稳定。 常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机化合物，其中主要有邻苯二甲酸酯类、癸二酸酯类和氧化石腊等。增塑剂的用量一般不超过20％。 4）润滑剂 它是塑料在成型加工过程中为防止粘模而采用的一种添加剂。润滑剂可使塑料制品的表面美观光亮。常用的润滑剂有硬脂酸及其盐类，一般用量较少，常为0.5％－1.5％。 第四章 合成高分子材料与工艺 5）着色剂 在塑料中有时可以用有机染料或无机颜料着色，使塑料制品具有美丽的色彩，以适应使用上的要求。 一般要求染料性质稳定、不易变色、着色力强、色泽鲜艳、耐温、耐光性好、不与其他成分（如增塑剂、稳定剂等）起化学反应、与树脂有很好的相溶性。 6）固化剂 一般热固性树脂成型时，由线型结构转变为体型结构的过程中，所加入的某种物质，叫固化剂。 作用是使树脂具有体型网状结构，成为较坚硬和稳定的塑料制品。 例如在酚醛树脂中加入六亚甲基四胺，在环氧树脂中加入已二胺、顺丁酸酐等。固化剂的种类很多，采用哪一种固化剂，视塑料品种及加工条件而定。 第四章 合成高分子材料与工艺 7）稳定剂 为防止某些塑