最全最塑胶材料知识.pptx
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1、课程内容课程内容塑料概述塑料概述塑料的分类塑料的分类塑料的改良塑料的改良塑料成型理论基础塑料成型理论基础常见塑料特性及应用常见塑料特性及应用常见塑料的识别特征常见塑料的识别特征塑料的选择塑料的选择2023/4/17Page1第1页/共58页塑料概述塑料概述第2页/共58页塑料塑料(Plastic)v塑料来源丰富、成本低廉,而且密度小、比强度高、绝缘性能好、化学稳定、减震和耐磨,在现代工业和日常生活中得到了日益广泛的应用。v塑料是由可形成高相对分子质量聚合物的单体化学聚合而成的合成材料。低分子化合物单体经过聚合反应转变成大分子物质,其原子以共价键的方式形成大分子结构,相对分子质量一般不低于104
2、。塑料概述塑料概述2023/4/17Page3第3页/共58页塑料的组成塑料的组成v聚合物大分子基本都呈长链状结构,由添加的化学成分沿着主要的分子“脊椎”形成 分 枝。虽 然 术 语 塑 料(plastic)经常被随意地当做聚 合 物(polymer)树 脂(resin)的同义词,但是塑料通常是一种混合物,其主要成分为合成树脂,还含有助于成型的润滑剂、改进机械性能的增塑剂、抗老化的稳定剂、降低配方成本的填充剂、改进物理性能的阻燃剂、提高光学性能的成核剂和其它的添加剂等。聚合物单体、塑料组成、聚合过程塑料概述塑料概述2023/4/17Page4第4页/共58页塑料产品制造方法塑料产品制造方法v总
3、体来讲,将塑料制成最终产品主要通过物理相变如熔化和凝固(对热塑性塑料)或化学反应(对热固性塑料)两种方式。下图是各种制造方法占塑料总量的比例。塑料概述塑料概述2023/4/17Page5第5页/共58页塑料的分类塑料的分类第6页/共58页按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类普通塑料工程塑料定义定义日常使用范围最广的塑料(占热塑性塑料的90%以上)泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料特点特点性能要求不高,成本低,易于取得其机械性能、电气性能、对化学环境的耐受性、对高温低温的耐受性等方面都具有较优异的特点,能在工程技术上替代某些金属如铜、铝、锌、部分合金钢或其它材料使用。价
4、格比金属高常用塑料常用塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、改性聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺聚酰胺(尼龙尼龙PA(N)、聚碳酸酯、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛聚甲醛(POM)、聚缩醛、聚酯树脂、聚砜(PSF)、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃PMMA)、改性聚苯醚及氟素树脂塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page7第7页/共58页按成型性能分类按成型性能分类按成型性能按成型性能分类分类热塑性塑料热固性塑料微观结构微观结构呈线型或支链性,分子间无化学粘结经化学反应后,分子间以化学粘结的网状结构。热反应热反应受热后具
5、有可塑性,软化或熔融,冷却后固化,再加热仍可软化在开始受热时可以软化或熔融,一旦固化成型就不会再软化,即使加热到接近分解温度也无法软化一般特性一般特性抗冲强度高易于成型 适合于复杂的设计机械强度高尺寸稳定性良好耐热性和耐湿性好不溶于溶剂常用塑料常用塑料PE、PP、PS、ABS、PMMA、PPO、PA(N)、PC、PSF、PVC、POMPF、EP、UP、UF、MFThermoset热固性塑料Thermoplastic热塑性塑料塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page8第8页/共58页热塑性塑料循环原理热塑性塑料循环原理v热塑性塑料的成型过程在理论上为仅发生诸如相变的物理过程,就好像加热时冰
6、变成水,然後冷却时水又变成冰一样。故此类塑料应该很容易加以重复再生利用,如注射成型中的废料(注道、浇道等)。但在成型过程中由于常常发生某些轻微的化学变化(如氧化降解、热降解),这就可能使第二代再生塑料的性能与初次所用的新塑料不尽相同。热塑性塑料循环原理塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page9第9页/共58页塑料的分类塑料的分类Polymer塑料Thermoplastic热塑性塑料Thermoset热固性塑料(Semi-)Crystalline(半)结晶热塑性塑料Amorphous无定型热塑性塑料结晶区ABS,PC,PS,PVC,PAN,PMMA,PEI,PPO,SAN,AES,AS,A
7、SA,.PPS,PE,PP,PBT,PET,Nylon(PA),POM,PEEK,.Liquid crystal polymers液晶热塑性塑料(LCPs)聚合物链的构象或形态不同2023/4/17Page10第10页/共58页塑料的微观构造及受热冷的影响塑料的微观构造及受热冷的影响ThermosetThermoplastic塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page11第11页/共58页Amorphous和和Crystalline的比的比较较坚硬固态坚硬固态 柔软固态柔软固态 熔融液态熔融液态TG:玻璃转化温度TM:熔融温度坚硬固态坚硬固态 柔软固态柔软固态 熔融液态熔融液态Crysta
8、llineAmorphous加热时慢慢软化加热时迅速熔融象黄油象冰块塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page12第12页/共58页Amorphous和和Crystalline的比的比较较AmorphousCrystallineTemperatureSpecific Heat (Cp)TgTemperatureSpecific Heat (Cp)TgTm塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page13第13页/共58页Amorphous和和Crystalline的比的比较较塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page14第14页/共58页Amorphous和和Crystalline的比
9、的比较较CrystallineAmorphous一般特性o 透明o 较低的耐化学品性 o 低成型收缩率 o 通常低强度 o 通常高熔融粘度 o 较低的热含量o 半透明或不透明 o 极好的耐化学品性 o 高成型收缩率 o 通常高强度 o 通常低熔融粘度 o 较高的热含量(有结晶热)塑料的分类塑料的分类2023/4/17Page15第15页/共58页塑料的改良塑料的改良第16页/共58页原料聚合物BlendsHomo-polymersCo-polymers冲击改性物,刚性增强物添加剂冲击改性物有非常低的Tg(玻璃转化温度)刚性增强物有非常高的硬度和强度Glass Fiber Carbon Fibe
10、r Glass Fiber+Talc 稳定剂 -抗氧剂 -紫外线稳定剂 -抗热稳定剂 阻燃剂 着色剂(颜料)润滑剂 隔离剂塑料的改良塑料的改良2023/4/17Page17第17页/共58页塑料改性与增强的影响塑料改性与增强的影响冲击改性物冲击改性物刚性增强物刚性增强物(Fiber)增加抗冲击力增加韧性降低硬度降低强度增加硬度和强度降低韧性增加翘曲各向异性减少热膨胀塑料的改良塑料的改良2023/4/17Page18第18页/共58页塑料成型理论基础塑料成型理论基础第19页/共58页塑料的热力学状态塑料的热力学状态v塑料的物理状态与温度的关系玻璃态:0Tg分子在冻结状态,硬而脆,遇压力则易破裂;
11、高弹态:Tg Tf 受外力可变形,未达熔化状态,不易成型;粘流态:Tf Td 可随意加工成型;分解:Td 塑料开始裂解,出现气体分解物,甚至达烧焦状态。变形变形玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态分解分解0TgTfTd温度温度金属金属结晶型聚合物结晶型聚合物Tx非结晶型聚合物非结晶型聚合物塑料成型理论基础塑料成型理论基础2023/4/17Page20第20页/共58页塑料的流变性塑料的流变性v塑料流体的流动曲线与流变曲线在塑料熔体中,聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)等少数几种熔体的粘度对剪切应变速率不敏感,可近似为牛顿流体。而绝大多数塑料熔体的流动都接近于假塑性流体,只是在剪切应力很小或很大时
12、才表现为牛顿流体。假塑性流体的剪切应力与剪切速率曲线在弯曲的起始阶段有类似塑性流动的行为,其粘度与剪切速率曲线偏离牛顿流体曲线向下弯曲,粘度随剪切速率的增大而降低。塑料成型理论基础塑料成型理论基础2023/4/17Page21第21页/共58页剪切流动剪切流动剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动。固定移动固定固定(1)剪切流动(Shear Flow)剪切速率是熔融流体剪切流动的速率。(2)剪切速率(Shear Rate)固定慢速移动低剪切速率固定快速移动高剪切速率剪切应力是熔融流体剪切流动的抵抗力,高粘度造成高剪切应力。(3)剪切应力(Shear Stress)固定慢速移动低剪切应力固定快速移
13、动高剪切应力塑料成型理论基础塑料成型理论基础2023/4/17Page22第22页/共58页粘度粘度Viscosity=Shear Stress/Shear Rate低粘度 高粘度剪切速率影响粘度剪切速率影响粘度高剪切速率导致低粘度高剪切速率导致低粘度ViscosityShear Rate塑料成型理论基础塑料成型理论基础v粘 度(Viscosity)是 抵 抗 运 动 的 能 力,熔 体 流 动 依 赖 于Viscosity特 性,Viscosity又 依 赖 于 Shear rate、Temperature、Pressure、Residence time2023/4/17Page23第23页
14、/共58页塑料的成型窗口塑料的成型窗口v要成型好品质的塑料产品必须使用一个合适的成型窗口温度缺料成型区域成型区域热劣化毛边0压力熔解塑料成型理论基础塑料成型理论基础2023/4/17Page24第24页/共58页常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用第25页/共58页常见热塑性塑料常见热塑性塑料vABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物vPA12 聚酰胺12或尼龙12vPA6 聚酰胺6或尼龙6vPA66 聚酰胺66或尼龙66vPBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯vPC 聚碳酸酯vPC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物vPC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物vPE-HD
15、 高密度聚乙烯vPE-LD 低密度聚乙烯vPEI 聚乙醚vPET 聚对苯二甲酸乙二醇酯vPETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯vPMMA 聚甲基丙烯酸甲酯vPOM 聚甲醛vPP 聚丙烯vPPE|PPO 聚丙乙烯vPS 聚苯乙烯vPVC 聚氯乙烯vSAN 苯乙烯-丙烯腈共聚物常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用2023/4/17Page26第26页/共58页ABS塑料名称塑料名称Acrylonitrile-Butadiene-Styrene丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(高度不碎胶)优点优点具有超强的易加工性,外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度缺点缺点不耐有机溶剂,会
16、被溶胀,也会被极性溶剂溶解。耐候性差,户外使用会褪色典型用途典型用途汽车(仪表板,工具舱门,车轮盖,反光镜盒等),电冰箱,大强度工具(头发烘干机,搅拌器,食品加工机,割草机等),电话机壳体,打字机键盘,娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用2023/4/17Page27第27页/共58页Nylons塑料名称塑料名称Nylon尼龙(聚酰胺PA)优点优点机械强度高,韧性好,耐疲劳性佳,摩擦系数低(耐磨),耐腐蚀,无毒,耐热,电绝缘性佳,易染色,易成型缺点缺点易吸水,不耐强酸及氧化剂,耐光性差,成型技术要求高典型用途典型用途家用电器主件、电子及电机工业产
17、品(插头、线等),汽车及仪表中的零部件、体育用品、输送管道、医疗器材,尼龙带、尼龙薄膜及尼龙织物等常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用2023/4/17Page28第28页/共58页PA12塑料名称塑料名称Polyamide 12 or Nylon 12聚酰胺PA12或尼龙12优点优点吸水性低,电气绝缘性、抗冲击性、化学稳定性好,金属附着性好缺点缺点对强氧化性酸无抵抗能力典型用途典型用途油管、软管、水量表和其他商业设备,电缆套,机械凸轮,滑动机构以及轴承等常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用2023/4/17Page29第29页/共58页PA6塑料名称塑料名称Polyamide 6 o
18、r Nylon 6聚酰胺PA6或尼龙6(卡普龙)优点优点抗冲击性和抗溶解性好,电气绝缘性好,耐磨损缺点缺点吸水性大,介电常数大,不宜应用于高频低损耗方面典型用途典型用途结构部件、轴承、机器仪表、仪器零件、电线电缆的绝缘常见塑料的特性及应用常见塑料的特性及应用2023/4/17Page30第30页/共58页PA66塑料名称塑料名称Polyamide 66 or Nylon 66聚酰胺PA66或尼龙66优点优点流动性好,刚性、硬度、耐热性高,屈服强度大,摩擦性低,耐应力开裂良好,抗蠕变性佳缺点缺点吸水性大,对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱典型用途典型用途广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗
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