1、热固性塑料的注射成型21.1.概述概述热固性塑料热固性塑料在热固性树脂中加入增强材料、填在热固性树脂中加入增强材料、填料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。热固性树脂热固性树脂-在受热或在固化剂的作用下，在受热或在固化剂的作用下，能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂能发生交联而变成不熔不溶状态的树脂. .热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点，热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点，随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用也随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用也越来越广泛。越来越广泛。3特点：特点：制品刚度大制品刚度大在承载下弹性和塑性变形极
2、小；在承载下弹性和塑性变形极小；耐热性能好耐热性能好热固性塑料制品对热相当稳定，热固性塑料制品对热相当稳定，热变形温度热变形温度150150260260，含填料的更高；，含填料的更高；制品尺寸稳定性好制品尺寸稳定性好一般热固性塑料制品都含一般热固性塑料制品都含有填料等多种组分，成型后收缩很小，可以得到尺有填料等多种组分，成型后收缩很小，可以得到尺寸精度高的制品；寸精度高的制品；4电性能优良电性能优良具有耐电弧性、耐电压、感应具有耐电弧性、耐电压、感应特性优异的性能；特性优异的性能；耐腐蚀性好耐腐蚀性好不受有机溶剂和弱酸、弱碱等不受有机溶剂和弱酸、弱碱等的腐蚀。的腐蚀。52020世纪世纪6060
3、年代前，年代前， 压制和挤出工艺加工压制和挤出工艺加工2020世纪世纪6060年代后，年代后， 注射成型工艺。注射成型工艺。其中日本已有其中日本已有8585的热固性塑料制品是用注射成型的热固性塑料制品是用注射成型方法获得的，方法获得的，我国我国7070年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺，年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺，目前只占所有热固性塑料制品的目前只占所有热固性塑料制品的3 34 4，可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发展空间。展空间。6这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。n热固性塑料受热
4、成型过程中不仅发生物理状态热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变化。的变化，而且还发生不可逆的化学变化。热固性塑料热固性塑料注射成型注射成型料筒料筒加热加热低粘度的低粘度的塑性体塑性体n线性、分子链上有线性、分子链上有反应基团和分子量不反应基团和分子量不高的物质。高的物质。反应反应模腔模腔排气排气固体固体注射注射7为使注射过程顺利进行，应控制使物料通过喷嘴时为使注射过程顺利进行，应控制使物料通过喷嘴时必须达到最好的流动性，必须达到最好的流动性，物料进入模腔后，反应基团与加入的固化剂发生交物料进入模腔后，反应基团与加入的固化剂发生交联反应，使线性树脂逐渐变成体型
5、结构。联反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。反应过程中，反应过程中，会逐渐释放出低分子物会逐渐释放出低分子物( (如氨、水等如氨、水等) )，必须及时排出，才能保证反应顺利进行。必须及时排出，才能保证反应顺利进行。当交联反应进行到使模内物料的物理当交联反应进行到使模内物料的物理力学性能达到力学性能达到最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。8要求：要求：在原料方面，在原料方面，不同塑料顺利变成注射制品的难易程不同塑料顺利变成注射制品的难易程度是不同的。例如，酚醛塑料具有较好的成型工艺度是不同的。例如，酚醛塑料具有较好的成型工艺性。性。在设备方面，在设备方面，要
6、求设备有精确的加热控温精度，较要求设备有精确的加热控温精度，较高的注射压力和较高的锁模力吨位。注射成型机的高的注射压力和较高的锁模力吨位。注射成型机的锁模系统还应伴随有排气动作等。锁模系统还应伴随有排气动作等。在工艺条件方面在工艺条件方面，对于温度、压力与时间的控制均对于温度、压力与时间的控制均要因料筒、模具内物料的运动与反应阶段而进行选要因料筒、模具内物料的运动与反应阶段而进行选择。择。9料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可能高，能高，尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化后熔体质量的重要措
7、施。后熔体质量的重要措施。 10由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体塑料隔热层，塑料隔热层，由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的熔由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的熔体以湍流形式流动，从而提高了热壁面向熔体的传体以湍流形式流动，从而提高了热壁面向熔体的传热效果。热效果。应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。采用采用高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最
8、短的时间内完成充模过程。短的时间内完成充模过程。 11熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反应完成的。应完成的。 树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高的模树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高的模温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。固化定型时间与模具温度的高低、制品的厚度及形固化定型时间与模具温度的高低、制品的厚度及形状复杂程度有关。状复杂程度有关。12热固性树脂的交联为放热反应，热固性树脂的交联为放热反应，这部分热量使模腔内的物料升温膨胀，对体积收缩有这部分热量使模腔内的物料升温膨胀，对体积收缩有
9、补偿作用，补偿作用，因此，充模结束后，不必保压补料。因此，充模结束后，不必保压补料。在固化过程中有低分子物析出，在固化过程中有低分子物析出，应将反应副产物及时排出模腔，以保证缩聚交联反应应将反应副产物及时排出模腔，以保证缩聚交联反应的进行的进行 13在在低温料筒内低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性，塑化产物能较长时间保持良好流动性，而在而在高温的模腔内高温的模腔内能快速反应固化。能快速反应固化。在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型，在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型，例如：例如：注射用的酚醛压缩粉在注射用的酚醛压缩粉在80809595保持流动状态的保持流动状态的时间大于时
10、间大于10min10min，在在75758585则则1h1h以上，熔体在料筒内停留以上，熔体在料筒内停留151520min20min，粘，粘度无大的变化。度无大的变化。 14注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同，注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同， 螺杆的长径比和压缩比较小，螺杆的长径比和压缩比较小，一般长径比一般长径比(LD)(LD)为为14141616为宜，为宜，压缩比压缩比A A为为0.80.81.21.2。螺杆几乎无加料段、压缩段和计量段之分，是等螺杆几乎无加料段、压缩段和计量段之分，是等距等深的无压缩比螺杆，距等深的无压缩比螺杆，螺杆对塑化物料只起输送作用，不起压缩作用。螺杆对
11、塑化物料只起输送作用，不起压缩作用。15料筒料筒的加热温度相对较低，温控精度要求高，的加热温度相对较低，温控精度要求高， 目前较多采用水或油加热循环系统，目前较多采用水或油加热循环系统， 因此料筒设计成夹套型，其温度波动可控制在因此料筒设计成夹套型，其温度波动可控制在11。16注射机的注射机的锁模结构锁模结构应满足能及时放气排除缩聚交应满足能及时放气排除缩聚交联反应产生的低分子物的操作要求，联反应产生的低分子物的操作要求，需要具有能迅速降低锁模力的执行机构，一般采需要具有能迅速降低锁模力的执行机构，一般采用增压油缸来实现对快速开模和合模动作的控制。用增压油缸来实现对快速开模和合模动作的控制。
12、17模具模具结构必须设置加热装置和温控系统，以利于结构必须设置加热装置和温控系统，以利于物料在模内化学反应的顺利进行物料在模内化学反应的顺利进行因热固性塑料回收困难，近年来在模具结构上开因热固性塑料回收困难，近年来在模具结构上开始采用热流道模具、无浇口注射成型或细流道成始采用热流道模具、无浇口注射成型或细流道成型等方法。型等方法。1819热固性塑料的注热固性塑料的注射成型过程包括：射成型过程包括：塑化过程的工艺条件塑化过程的工艺条件主要是料筒温度、螺杆转速和主要是料筒温度、螺杆转速和螺杆背压；螺杆背压；注射充模过程的工艺条件注射充模过程的工艺条件主要是注射压力、充模速主要是注射压力、充模速度和
13、保压时间；度和保压时间；固化过程的工艺条件固化过程的工艺条件主要是模具温度和固化时间。主要是模具温度和固化时间。 塑化过程、塑化过程、注射充模过程注射充模过程固化过程固化过程20聚邻苯二甲酸二聚邻苯二甲酸二烯丙酯烯丙酯21料筒温度料筒温度料筒温度太低，料筒温度太低，塑料在螺杆与料筒壁之间将产生较塑料在螺杆与料筒壁之间将产生较大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料因剧大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料因剧烈摩擦发热而固化，烈摩擦发热而固化，而内部却因温度低，流动性差，而内部却因温度低，流动性差，使注射困难使注射困难 。n料筒温度过高，料筒温度过高，又会造又会造成过早交联，失去流动性，成过
14、早交联，失去流动性，同样使注射不能顺利进行。同样使注射不能顺利进行。 22物料粘度物料粘度粘度小的热固性塑料粘度小的热固性塑料摩擦力小，螺杆转速可高一些，摩擦力小，螺杆转速可高一些， 粘度大的注射料粘度大的注射料摩擦力大，混炼状态不好，螺杆转摩擦力大，混炼状态不好，螺杆转速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑化。速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑化。23螺杆转速螺杆转速螺杆转速低，螺杆转速低，塑化时间相应增长，料筒前端的物料塑化时间相应增长，料筒前端的物料温度高，滞留时间长，反应程度完善；温度高，滞留时间长，反应程度完善；螺杆转速过高时螺杆转速过高时，塑化时间相应缩短，物料所受压塑化时
15、间相应缩短，物料所受压力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，导致力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，导致塑料过热，使成型条件变差。塑料过热，使成型条件变差。 24模具温度模具温度提高模具温度对缩短成型周期有利提高模具温度对缩短成型周期有利. .但模温过高，硬化太快，低分子物不易排除，制但模温过高，硬化太快，低分子物不易排除，制品表面有焦斑，还会产生缺料、起泡、裂纹等缺品表面有焦斑，还会产生缺料、起泡、裂纹等缺陷。陷。 256.6.7 7 结构发泡注射成型结构发泡注射成型26 结构泡沫材料结构泡沫材料-表面有一层封闭的致密皮表面有一层封闭的致密皮层，而在芯部呈微孔泡沫结构的制品。层，而在芯
16、部呈微孔泡沫结构的制品。 成型方法分类：成型方法分类：6.7.1概述概述 276.6.7 7在低压结构发泡注射中，进行在低压结构发泡注射中，进行“欠料注射欠料注射”，充料量只占模腔容积的充料量只占模腔容积的75758585，需要较小的锁模力。需要较小的锁模力。与普通注射成型的区别在于与普通注射成型的区别在于模腔压力低，模腔压力低，w普通注塑普通注塑的模腔压力为的模腔压力为303060MPa60MPaw高压结构高压结构发泡注射为发泡注射为7 715MPa15MPa，w低压结构低压结构发泡则只有发泡则只有2 27MPa7MPa。w比较：比较：28发泡原理：发泡原理：在温度的作用下，在温度的作用下，
17、发泡剂分解并放出发泡剂分解并放出气体，渗入到塑料气体，渗入到塑料熔体中去，熔体中去，化学发泡剂化学发泡剂热塑性材料热塑性材料料筒料筒混合、塑化混合、塑化偶氮二甲酰偶氮二甲酰胺（胺（ACAC）在料筒的贮料在料筒的贮料室中保持着较室中保持着较大的内压。大的内压。注射注射充模充模气体立即膨胀，并把物气体立即膨胀，并把物料迅速地推向模腔壁料迅速地推向模腔壁29成型过程由以下工序组成：成型过程由以下工序组成： 塑化计量塑化计量 注射充模注射充模 模腔内发泡模腔内发泡 定型冷却定型冷却 脱模顶出脱模顶出 30低压结构发泡常用的材料：低压结构发泡常用的材料：发泡剂种类、性质发泡剂种类、性质制品的原料及结构形
18、状。制品的原料及结构形状。wPSPS、PEPE、PPPP、PPOPPO、PCPC、PAPA及及PUPU等，等，w采用的发泡剂多为化学发泡剂。采用的发泡剂多为化学发泡剂。w一般按加料量的一般按加料量的0 0. .3 30 0. .7 7加入加入 。发泡剂用量发泡剂用量取决于取决于31可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温度可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温度对冲击强度影响不大；对冲击强度影响不大；可明显改进凹痕、溢边和翘曲；可明显改进凹痕、溢边和翘曲；表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案；表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案；节省资金，模腔压力低，锁模力小，可用铝节省资金，模腔压力低，锁模力小，可用铝合
19、金等制造模具，以降低模具造价。合金等制造模具，以降低模具造价。326.6.7 7.3 .3 高压结构发泡注射成型高压结构发泡注射成型一次注塑量正好等于模腔容积；一次注塑量正好等于模腔容积；增加二次锁模保压装置；增加二次锁模保压装置；制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、发制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、发泡倍率高而密度小。泡倍率高而密度小。特点：特点：w二次锁模保压的要求，使普通注射机不适用二次锁模保压的要求，使普通注射机不适用w二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。w模具费用高；（对模具制造精度的要求更高）模具费用高；（对模具制造精度的要求更高
20、）33模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的如果局部分型，产生局部结构发泡成型，得到可变如果局部分型，产生局部结构发泡成型，得到可变密度的制品，密度的制品，制品密度大小与动模板后移量成比例制品密度大小与动模板后移量成比例 熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制了熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制了制品致密表层的厚度。制品致密表层的厚度。346.6.7 7.4 .4 双组分结构发泡注射成型双组分结构发泡注射成型 ( (夹心注射成型夹心注射成型) )产生的背景：产生的背景：对厚壁对厚壁( (大于大于5mm)5mm)刚性较高的注射件需求量增加。刚
21、性较高的注射件需求量增加。传统的注射制品，因收缩率大，制品表面易出现塌传统的注射制品，因收缩率大，制品表面易出现塌坑，影响外观与平整度，坑，影响外观与平整度，采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。但模具结构复杂，费用昂贵。但模具结构复杂，费用昂贵。3536适合于双组分发泡制品的塑料有：适合于双组分发泡制品的塑料有：HDPEHDPE、LDPELDPE、PPPP、PSPS、ABSABS、PMMAPMMA、EVAEVA、ASAASA、SANSAN、PAPA及及PCPC等。等。增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有：增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有：玻璃
22、纤维、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纤维填料等。玻璃纤维、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纤维填料等。37表层和芯层材料的选择原则：表层和芯层材料的选择原则：两种材料必须具有一定的粘结力；两种材料必须具有一定的粘结力；两种材料的收缩率尽量相同或非常相近；两种材料的收缩率尽量相同或非常相近；两种材料的熔融强度、热稳定性和流动性要两种材料的熔融强度、热稳定性和流动性要相互接近。相互接近。38w外层为增强塑料，内层为非增强塑料，外层为增强塑料，内层为非增强塑料，w用于承受弯曲应力或负载作用在表面的制品，用于承受弯曲应力或负载作用在表面的制品，可大大降低成本；可大大降低成本；w内层为增强材料，外层为高光洁度材料，内层为
23、增强材料，外层为高光洁度材料，w可达到制品外观美和强度高的统一；可达到制品外观美和强度高的统一；w例如：例如：39内层为高强度材料，外层为耐磨材料，内层为高强度材料，外层为耐磨材料，用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因数、同时整体用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因数、同时整体又具有较高强度的制件。又具有较高强度的制件。如轴套、齿轮等零件；如轴套、齿轮等零件； 内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料，内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料，可使制品内层具有导电、导磁能力，外层具有绝缘可使制品内层具有导电、导磁能力，外层具有绝缘作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。这些
24、制件大量用于仪表电气、办公设备、计算机壳体等。这些制件大量用于仪表电气、办公设备、计算机壳体等。40416.6.8 8. .共注射成型共注射成型42共注射成型共注射成型-指用两个或两个以上注射单元指用两个或两个以上注射单元的注射成型机，将不同的品种同时或先后注入的注射成型机，将不同的品种同时或先后注入模具内的成型方法。模具内的成型方法。4344典型代表有：双色注射和双层注射，典型代表有：双色注射和双层注射，双色注射成型方法双色注射成型方法: :用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机，用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机，通过调整两熔料进入模具的先后次序，取得所要求通过调整两熔料进入模具的先后
25、次序，取得所要求混色情况的双色塑料制品混色情况的双色塑料制品 4546 还可用两个注射装置、一个公用合模装置和两副还可用两个注射装置、一个公用合模装置和两副模具制得明显分色的混合塑料制品。模具制得明显分色的混合塑料制品。双色注射双色注射.exe.exe双模注射双模注射.exe.exe47w该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。w调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。48采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不同旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不同颜色的花纹的制品。颜色的花纹的制品。49练习练习 简述热固性塑料注射成型原理及特点。简述热固性塑料注射成型原理及特点。 简述结构发泡注射成型原理，分类及各类特点。简述结构发泡注射成型原理，分类及各类特点。
