1、材料技术基础（塑料成形）1塑料生产 塑料制品生产原料树脂塑料塑料 制品塑料制品生产流程示意图塑料制品生产流程示意图塑料工业包含塑料生产（包括树脂和半制品生产）和塑料制品生产（塑塑料工业包含塑料生产（包括树脂和半制品生产）和塑料制品生产（塑料成型工业或加工工业）两个系统，其生产流程如上图所示。塑料只有料成型工业或加工工业）两个系统，其生产流程如上图所示。塑料只有通过成型、加工制成所需形状的塑料制品才有使用价值。通过成型、加工制成所需形状的塑料制品才有使用价值。材料技术基础（塑料成形）25.1 塑料的分类塑料的分类o 热固性塑料热固性塑料在一定温度下，经一定时间加热、加在一定温度下，经一定时间加热
2、、加压或加入硬化剂后，可发生化学反应而硬化。硬化后的压或加入硬化剂后，可发生化学反应而硬化。硬化后的塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热塑料化学结构发生变化，质地坚硬，不溶于溶剂，加热也不再软化，如果温度过高则分解，如酚醛树脂，氨基也不再软化，如果温度过高则分解，如酚醛树脂，氨基聚酯，聚邻苯二甲酸二丙烯酯等聚酯，聚邻苯二甲酸二丙烯酯等o 热塑性塑料热塑性塑料受热后发生物态变化，由固体软化或受热后发生物态变化，由固体软化或熔化成粘流体状态，冷却后变硬而成固体；该过程可多熔化成粘流体状态，冷却后变硬而成固体；该过程可多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。次反复，塑料本身的分子结构则
3、不发生变化。材料技术基础（塑料成形）35.2 塑料的可加工性：塑料的可加工性：物理状态及其加工性：物理状态及其加工性：可挤压性：可挤压性：聚合物经过挤压作聚合物经过挤压作用形变时获得一定形状并保持这用形变时获得一定形状并保持这种形状的能力种形状的能力 可模可模的的塑性：塑性：聚合物在温度和聚合物在温度和压力作用下发生形变并在模具型压力作用下发生形变并在模具型腔中模制成形的能力腔中模制成形的能力 可延性：可延性：非晶形或半结晶聚合非晶形或半结晶聚合物在收到压延或拉伸而变形的能物在收到压延或拉伸而变形的能力力材料技术基础（塑料成形）4各种塑料制品材料技术基础（塑料成形）5&流动性流动性&收缩性收缩
4、性&结晶性结晶性&吸湿性与粘水性吸湿性与粘水性&热敏性和水敏性热敏性和水敏性&毒性、刺激性和腐蚀性毒性、刺激性和腐蚀性5.3 塑料的成形性能塑料的成形性能材料技术基础（塑料成形）6流动性流动性影响因素影响因素温度、压力、模具及塑料品种温度、压力、模具及塑料品种流动性好的流动性好的-尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等；烯、醋酸纤维素等；流动性中等的流动性中等的-改性聚苯乙烯、改性聚苯乙烯、ABS、聚甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等；丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等；流动性差的流动性差的-聚碳酸酯。硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯。硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜
5、、聚芳砜、氟塑料等聚砜、聚芳砜、氟塑料等材料技术基础（塑料成形）7收缩性收缩性塑料制品自模腔中取出冷却至室温后，其尺寸发生塑料制品自模腔中取出冷却至室温后，其尺寸发生缩小的性能。缩小的性能。111mmmm100%mmLLLkkLL塑料收缩率；室温模具尺寸，；脱模塑料制品冷却到室温的尺寸，。材料技术基础（塑料成形）8结晶性结晶性在塑料成形过程中，根据塑料冷却时是否具有结在塑料成形过程中，根据塑料冷却时是否具有结晶特性，可将塑料分为结晶型塑料和非结晶型塑晶特性，可将塑料分为结晶型塑料和非结晶型塑料。结晶型塑料具有结晶现象的性质叫结晶性。料。结晶型塑料具有结晶现象的性质叫结晶性。结晶型塑料：结晶型塑
6、料：聚乙烯、聚丙烯等；聚乙烯、聚丙烯等；非结晶型塑料：非结晶型塑料：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等等材料技术基础（塑料成形）9吸湿性和粘水性吸湿性和粘水性o 具有吸湿和黏附水分倾向的塑料：具有吸湿和黏附水分倾向的塑料：ABS、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等；聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等；o 既不吸湿也不易黏附水分的塑料：聚乙烯、既不吸湿也不易黏附水分的塑料：聚乙烯、聚丙烯等；聚丙烯等；材料技术基础（塑料成形）10D0出口部分口模的内径 D1挤出物膨胀后的直径挤压塑料时的出模膨胀现象挤压塑料时的出模膨胀现象 塑料在成型过程中聚合物熔体除表现粘性流动和变形外，还不同程度呈现出弹性变形。
7、一个明显的实例就是塑料在挤压出模时的膨胀现象，这种现象在低分子熔体中不会出现。弹性变形对塑料的成型加工有很大的影响，它将影响制品或型坯的尺寸稳定性，表面光滑程度等。材料技术基础（塑料成形）115.3 塑料的主要成形方法塑料的主要成形方法o注射成形注射成形o压缩成形压缩成形o压注成形压注成形o挤出成形挤出成形o吹塑成形吹塑成形o其他成形方法其他成形方法材料技术基础（塑料成形）125.3.1 注射成形注射成形利用注射机或者注压机的压力，将预加热成塑性状态的胶利用注射机或者注压机的压力，将预加热成塑性状态的胶料经注压模的浇注系统注入模具型腔中固化定型的方法。料经注压模的浇注系统注入模具型腔中固化定型
8、的方法。注射成形是热塑性塑料的重要成型方法，几乎所有热塑性塑料都可以用注射法成型。近年来注射成形已成功地用于某些热固性塑料的成形。注射成型具有成型周期短，生产率高，能一次成形空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品，对各种成型塑料的适应性强，生产过程易于实现自动化等优点。材料技术基础（塑料成形）13注射成形注射成形加料加料预塑预塑合模合模注射充模注射充模保压补缩保压补缩冷却定型冷却定型塑件脱模塑件脱模清模清模开模开模 注射成形的设备是注射机 柱塞式注射机 螺杆式注射机材料技术基础（塑料成形）14注射机和塑模的剖面图注射机和塑模的剖面图材料技术基础（塑料成形）15注塑机工作过程演示材
9、料技术基础（塑料成形）16材料技术基础（塑料成形）17一种注射模结构一种注射模结构材料技术基础（塑料成形）185.3.2 压缩成形压缩成形将受热或受压的固态成形材料直接加入到模具将受热或受压的固态成形材料直接加入到模具型腔中，然后合模加压，使其逐渐软化熔融，型腔中，然后合模加压，使其逐渐软化熔融，固化定型后得到塑料制品。固化定型后得到塑料制品。压缩塑件内部取向组织压缩塑件内部取向组织少，塑件成形收缩率小，少，塑件成形收缩率小，性能均匀性能均匀成形周期长，生产效率低，劳成形周期长，生产效率低，劳动强度大，塑件精度难以控制，动强度大，塑件精度难以控制，模具寿命短，不易实现自动化模具寿命短，不易实现
10、自动化生产。生产。材料技术基础（塑料成形）19压缩成形流程压缩成形流程粉料或粉料或预压锭料预压锭料保保温温保保压压型腔或型腔或加料室加料室合模合模排气排气交联交联固化固化开模开模合模合模清模清模塑件塑件脱模脱模预预热热加加热热加加压压加加热热卸卸压压卸卸压压材料技术基础（塑料成形）20压缩成形过程示意压缩成形过程示意材料技术基础（塑料成形）21压缩成形主要设备压缩成形主要设备主要设备是压机和模具，压机多数为液压机，吨位自几十吨至几百吨不等。成形模具按结构特征分为三类；溢式、不溢式和半溢式模具，以半溢式模具用得最多。下图为溢式塑模示意图.溢式塑模闭模后多余的塑料将从溢料缝溢出并与型腔内部的塑料仍
11、有连接，脱模后就附在制品上成为毛边。该种模具适于压制扁平或近于碟型的制品。加料量不作精确要求，只要稍有盈余便可。材料技术基础（塑料成形）225.3.3 压注成形压注成形(a)加料塑化；加料塑化；(b)压注成形；压注成形；(c)制品脱模制品脱模将塑料原料装入闭合模具加料室，使其受热塑化为粘将塑料原料装入闭合模具加料室，使其受热塑化为粘流态，在压力机柱塞压力作用下，经过浇注系统充满流态，在压力机柱塞压力作用下，经过浇注系统充满型腔，在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化型腔，在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化定型，最后开模取出塑件。定型，最后开模取出塑件。材料技术基础（塑料成形）23压注压
12、注(充模充模)加料加料合模合模交联交联固化固化开模开模塑件塑件脱模脱模清模清模加加热热加加压压保保温温保保压压卸卸压压压注成形工艺压注成形工艺材料技术基础（塑料成形）24热固性塑料成形方法比较热固性塑料成形方法比较项目项目注射成形注射成形压缩成形压缩成形压注成形压注成形成形周期成形周期成形质量成形质量飞边厚薄飞边厚薄侧孔成形侧孔成形嵌件安放嵌件安放机械化与自动化机械化与自动化原材料消耗原材料消耗制品翘曲制品翘曲成形收缩率成形收缩率长纤维塑料长纤维塑料模具结构模具结构短短好好无或较薄无或较薄方便方便不方便不方便易实现易实现高高大大大大不能成形不能成形复杂复杂较长较长较差较差较厚较厚不方便不方便较
13、方便较方便不易实现不易实现低低小小小小可以成形可以成形较简单较简单较短较短好好无或较薄无或较薄方便方便方便方便不易实现不易实现高高大大较大较大可以成形可以成形复杂复杂材料技术基础（塑料成形）255.3.4 挤出成形挤出成形 又称挤塑成形，用于生产棒材、板材、线材、薄膜等塑料型材。挤出成形过程可分两个阶段：首先是使固态塑料塑化（粘流态），经加压通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相似的连续体；然后是将挤出的粘流态连续体处理为玻璃态连续体，即得到所需型材或制品。挤出成形适用于热塑性塑料，采用干法塑化和螺杆式挤出机。成形特点是：成形过程是连续的，生产率高，制品内部组织均匀致密。尺寸稳定性高，模具结
14、构简单，制造维修方便，成本低。挤出成形工艺还可用于塑料的着色、造粒和共混改性等。材料技术基础（塑料成形）26挤出成形过程挤出成形过程材料技术基础（塑料成形）27材料技术基础（塑料成形）285.3.5 吹塑成形吹塑成形 吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具及模具中的冷却系统。材料技术基础（塑料成形）29吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）材料技术基础（塑料成形）30吹塑成形塑料薄膜吹塑薄膜用原料：单层：PVC（
15、软硬）,PVDC,PE,PP,PG多层：LDPE/HDPE,EVA/HDPE,LDPE/PP/LDPE,LDPE/PA-6/LDPE吹塑成型工艺：上引法，平吹法，下垂法材料技术基础（塑料成形）31u 压延成形压延成形u 热成形热成形u 浇注成形浇注成形u 发泡成形发泡成形5.3.6 其他成形方法其他成形方法材料技术基础（塑料成形）32将已加热塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转的水平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。压延成形的原材料大多是热敏性非晶态塑料，其中用得最多的是聚氯乙烯。压延软质聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜一起压延成形，则薄膜就
16、会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布，也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。压延成形主要包括以下过程：配制塑料 塑化塑料 向压延机供料 压延 牵引 轧花 冷却 卷取 切割 压延成形压延成形材料技术基础（塑料成形）33热成形热成形利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种成型方法。原料片材可用浇铸、压延或挤出等方法获得。因此，热成型是二次成型，其过程是：将裁成一定尺寸和形状的塑料片材夹在框架上，加热至热弹状态，施加压力使塑料片材贴近模具型面，得到与模具型面相仿的形状，经冷却脱模后获得制品。热成型方法主要包括五个基本内容：片材夹持、片材加热、成型、冷却和脱模。适用塑料种类有各种类
17、型的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、ABS、聚丙稀，聚酰氨、聚碳酸脂和聚对苯二甲酸乙二酯等。与注射成型相比，热成型的特点是生产率高（如采用多槽模生产时，生产速度可达1500件/分钟），设备投资少，能生产面积大的塑料制品。缺点是后续加工工序多，成本高。材料技术基础（塑料成形）34浇注成形浇注成形o 借鉴液态金属浇铸成型的方法，将已准备好的浇铸原料（通常是单体经初步聚合或缩聚的浆状物或聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中并使其固化（完成聚合或缩聚反应），获得与模具型腔相吻合的塑料制品。浇铸时原料是在重力作用下充满型腔的，故称为静态浇铸成型。若改变原料的受力形式，又可发展成其它的浇铸成型方法
18、，如嵌铸成型、离心浇铸成型、搪塑和滚塑成型等。o 浇铸成型的生产特点是：投资小（因浇铸成型时不施加压力，对模具和设备的强度要求不高），产品内应力低，对产品的尺寸限制较小，可生产大型制品。缺点是成型周期长，制品的尺寸准确性较低。材料技术基础（塑料成形）35发泡成形发泡成形u 发泡成形用来生产泡沫塑料。所谓泡沫塑料是以树脂为基础而内部具有许多微孔性气体的塑料制品，又称多孔塑料或微孔塑料。泡沫塑料常被用作绝热、绝缘、吸震、隔音、漂浮材料等。泡沫塑料的发泡方法有物理发泡、化学发泡和机械搅拌发泡三种。u 常用于制造泡沫塑料的树脂有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨脂、脲甲醛、环氧等。材料技术基础（塑料成形）36发泡成形发泡成形u 泡沫塑料根据其弹性模量的大小可分为软质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料和硬质泡沫塑料。在23和50%相对湿度时弹性模量大于7000Pa 的泡沫塑料称为硬质泡沫塑料，小于700Pa的称为软质泡沫塑料，介于7000700Pa的称为半硬质泡沫塑料。应该注意，即使弹性模量相当的泡沫塑料，其它力学性能可能有较大的差别。泡沫塑料也可根据密度分为低发泡、中发泡和高发泡泡沫塑料。低发泡泡沫塑料密度大于0.4g/cm3；中发泡泡沫塑料密度在0.10.4g/cm3 之间；高发泡泡沫塑料密度小于0.1g/cm3。
