项目1选择与分析原材料.ppt

塑料模具设计与制造 网络课件,选择与分析塑料原材料,模块1 成型工艺设计,项目1 选择与分析塑料原材料,项目2 确定塑料成型方法及工艺过程,项目3 分析塑件结构工艺性,1.复习提问,复习提问：1.什么是模具？采用模具进行生产有什么优点？2.塑料制品生产方法如何分类？,2.引入新课，知识点、能力目标说明,每一种塑件的原材料是什么？塑料制品原材料如何选择？塑料制品原材料与塑件成型方法有关吗？,2.引入新课，知识点、能力目标说明,知识目标：1.掌握塑料的组成、分类、结构特点以及常用的塑料基本性能 2.了解塑料热力学性能与成型加工方法之间的关系 3.熟悉常用塑料代号、性能和用途 能力目标：1.会分析并选择塑料种类 2.会分析给定塑料的使用性能和工艺性能,3任务引入,零件名称：开关盒产量：大批量要求：产品外形美观、外表面无斑点、无瑕疵，具有一定的强度。任务：通过本项目，完成对塑件原材料的选择及对材料使用性能和成型工艺性能的分析，训练学生合理选择与分析塑料原材料的能力。,塑料是以相对分子质量高的合成树脂为主要成分，并加入其他添加剂，可在一定温度和压力下塑化成型的高分子合成材料。,一、塑料的组成,（一）塑料的成分,树脂（主要成分）,添加剂,4讲授各知识点,塑料 树脂添加剂,1.树脂,作用：,塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能,胶粘其它成分材料 赋予塑料可塑性和流动性,4讲授各知识点,指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。,树脂的概念,树脂,4讲授各知识点,树脂的分类,是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。,是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,天然树脂,合成树脂,4讲授各知识点,2.添加剂,填料（填充剂）,重要的但非必不可少的成分,作用：,减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。,4讲授各知识点,填料（填充剂）,分类：,按化学性能可分为,有机填料,无机填料,按形状可分为：,粉状纤维状 层状（片状）,4讲授各知识点,2.添加剂,增塑剂,能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性 的物质；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。,常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。,4讲授各知识点,作用：,增塑剂,提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。,4讲授各知识点,稳定剂,凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。,可分为以下三种：,它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。,它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。,延缓或抑制塑料氧化速度。,热稳定剂：,光稳定剂：,抗氧化剂：,4讲授各知识点,润滑剂,为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。,4讲授各知识点,着色剂,起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。,分类,颜料,染料,有机颜料,无机颜料,4讲授各知识点,着色剂,特点：,无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。,染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。,4讲授各知识点,着色剂,有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等等,并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂,在塑料工业中着色剂多采用颜料,4讲授各知识点,1.质轻。,3.优良的化学稳定性能。,4.优异的电绝缘性能。,5.减摩、耐磨性能好。,6.减震、消音性能优良。,（二）塑料的特点,2.比强度、比刚度高。,4讲授各知识点,在受热或其它条件下能固化成不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）,二、塑料的分类,1按塑料的物理化学性能分：,指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆),热塑性塑料,热固性塑料,4讲授各知识点,热固性塑料 感观特征表现为：在初受热时变软，可以制成一定的形状，但加热到一定时间或加人固化剂后，就硬化定型，再加热则不熔融也不溶解，形成体形状（网状）结构。在加热和冷却过程中，既有物理变化又有化学变化。,热塑性塑料 感观特征表现为：在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化，在加热和冷却过程中，一般只有物理变化而无化学变化。（例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）,4讲授各知识点,一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。,一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。,一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。,2按塑料的用途分：,特种塑料,工程塑料,通用塑料,4讲授各知识点,塑料的性能,4讲授各知识点,4讲授各知识点,三、塑料的热力学性能和成型加工适应性,1.玻璃态：机加工2.高弹态：压延成型、中空吹塑成型等3.粘流态：注射、压缩、压注挤出成型等。,4讲授各知识点,四、高聚物在成型中的变化,1.高聚物的结晶 高聚物由非晶态转为晶态的过程就是结晶过程。结晶度能够影响塑件的性能，常采用热处理方法(即烘若干时间)使其非晶相转变为 晶相。2.高聚物的取向 塑料中各自存在的细而长的纤维状填料和高聚物 分子，在很大程度上，都会顺着流动的方向作平行的排列，这种排列常称为取向作用。塑件就将出现各向异性。,4讲授各知识点,四、高聚物在成型中的变化,3.高聚物的降解 高聚物相对分子质量降 低的现象称为高聚物的降解，也称裂解。高聚物在成型过程中出现降解后，塑件外观变坏，内在质量降低，使用寿命缩短。避免降解措施：(1)严格控制原材料的技术指标，使用合格的原材料。(2)使用前对高聚物进行严格干燥处理。(3)确定合理的加工工艺和加工条件，使高聚物在不易产生降解的条件下加工成型，这对于那些热稳定性差、加工温度和分解温度非常接近的高聚物尤为重要。(4)采用结构良好的成型加工设备和模具。(5)当加工温度较高时，在配方中考虑使用抗氧化剂、稳定剂等，以加强高聚物对降 解的抵抗能力。,4讲授各知识点,四、高聚物在成型中的变化,4.高聚物的交联 高聚物在加工过程中，形成立体网状分子结构的反应称为交联。例如，采用压 缩、压注和层压等成型方法来生产热固性塑料制品，就是典型的交联反应。,五、热塑性塑料的工艺性能,1.收缩性,塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。,成型收缩的形式：,塑件的线尺寸收缩,收缩方向性,后收缩,后处理收缩,4讲授各知识点,影响收缩的基本因素：,塑料品种 塑件特性(塑件的形状、尺寸、壁厚、嵌件等，对收缩率的影响也较大)进料口的形式、尺寸、分布(模具分型面及加工方向、浇注系统的形式及尺寸，对塑件的收缩及方向性亦有影响)成型工艺方法(传递和注射成型一般收缩较大，方向性明显。另外，成型温度与压力、保压时间等对收缩及方向性均有影响。),1.收缩性,4讲授各知识点,2.流动性,塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。,流动性好、流动性中等、流动性差,分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表观粘度小，流动比大的塑料流动性就好。,常用塑料根据它的流动性可分为三类：,4讲授各知识点,凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。,2.流动性,影响流动性的主要因素：,模具结构,压力,温度,料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。,注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。,4讲授各知识点,3.结晶性,所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。,结晶型塑料 非结晶型（又称无定形）塑料,4讲授各知识点,3.结晶性,无定形料为透明（如有机玻璃等）,一般结晶性塑料为不透明或半透明,例外：,聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明,4讲授各知识点,3.结晶性,结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:,冷凝时放出热量大，要充分冷却。,料温上升到成形温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。,4讲授各知识点,有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。,对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。,4.热敏性及水敏性,热敏性,水敏性,4讲授各知识点,是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。,是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。,应力开裂,5.应力开裂及熔体破裂,熔体破裂,4讲授各知识点,热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。,1.收缩性,六、热固性塑料的工艺性能,4讲授各知识点,2.流动性,影响流动性的因素：,塑料品种,模具结构,成型工艺,一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。,模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。,采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。,4讲授各知识点,流动性对成型的影响：,流动性过小 则填充不足，不易成型，成型压力增大。,流动性过大 溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；,4讲授各知识点,2.流动性,3.硬化特性（固化特性）,热固性塑料在成型过程中，在加热的条件下软化转变成可塑性粘流态，随之流动性增大，可迅速填充型腔，与此同时密度不断增加，流动性迅速下降，熔料逐渐固化。,4讲授各知识点,4.水分及挥发物含量,塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。,是成型过程中化学反应的副产物。,（流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等）,（预热干燥，开排气槽，加排气工步）,处理方法：,产生的影响：,来源：,4讲授各知识点,5.热固性塑料受热时的物理状态,热固性塑料：,化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。,加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；,4讲授各知识点,常见塑料的成型特性（表1-1-1）常用热塑性塑料的成型特性与主要技术指标 聚乙烯(PE)：结晶型塑料，吸湿性小 流动性极好，溢流间隙值为002mm 左右，流动性对压力变化敏感 加热时间长则发生分解 冷却速度快，必须充分冷却，设计模具时应设冷料穴和冷却系统 收缩性大，方向性明显，易变形翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温 易用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分 不易采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置,4讲授各知识点,顶目实施开关盒原材料选择 1.选用塑件材料 2.分析塑件材料使用性能和工艺性能(1)使用性能。,5任务实施,5任务实施,5任务实施,2.分析塑件材料使用性能和工艺性能（2）工艺性能。（3）结论,6.问题讨论,纸杯杯托材料的选择，并分析塑料性能。,6.问题讨论,问题重点：分析聚丙烯PP的使用性能及成型工艺性。成型工艺性：结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解 流动性极好，溢边值0.03 mm左右 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢 成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形、方向性强 注意控制成型温度，料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50 以下塑件不光泽，易产生熔接不良、流痕;90 以上时易发生翘曲、变形 塑件应壁厚均匀，避免缺门、尖角，以避免应力集中,6.问题讨论,问题重点：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：220275，注意不要超过275。模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。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。,7.归纳总结,一、塑料的组成 1.树脂、2.添加剂 二、塑料的分类三、塑料的热力学性能和成型加工适应性四、高聚物在成型中的变化五、热塑性塑料的工艺性能 1.收缩性2.流动性3.相容性4.吸湿性5.热敏性、水敏性六、热固性塑料的工艺性能 1.收缩性 2.流动性 3.硬化特性（固化特性）4.水分及挥发物含量 5.热固性塑料受热时的物理状态七、常用热塑性塑料的性能和用途八、常用热固性塑料的性能和用途,思考与练习：,8作业布置,1.塑料一般由哪些成分组成?各自有什么作用?2.塑料如何分类?热塑性塑料和热固性塑料的主要区别是什么?3.塑料在不同物理聚集状态下，分别采用什么加工成型方法?4.什么是塑料的收缩率?影响塑料收缩率的因素有哪些?5.什么是塑料的流动性?影响流动性的因素有哪些?6.热固性塑料的水分及挥发物来源于何处?有什么危害?怎么防止?7.试分析ABS塑料的成型工艺性。,Thank You!,