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常用塑料的成型加工特点
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
一， 概论
制品生产主要有原料准备，成型，后处理机械加工，修饰，装配等过程组成。一般我们涉及到的是前两个过程。 成型是将各种形态的塑料（粉料，粒料，溶液或分散体）制成所需形状的制品或配件的过程，成型过程大体包括原料的塑化，赋形，固化三个阶段。 聚合物成型加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程，这里所说的结构，主要指聚合物的聚集态结构，即结晶，取向以及其他特殊微观结构，如支化，交连，连转移等。而这些直接影响制品的性能，因此聚合物成型加工的重要任务就是通过定构过程，在满足制品形状，外观要求的同时，满足制品的使用性能。与加工性能。 聚合物成型加工，整个体系包括，确定合理的原料配方，选择合适的成型方法，确定合理的工艺条件，对工艺设备提出合理的要求，从而获得最佳性能的制品。
二， 塑料的性能
一般来讲，要考虑塑料的成型加工，首先与塑料的性能密不可分，塑料的性能主要包括：
1，物理性能：如密度，玻璃化转变温度，融化温度，降解温度吸水性，透气性，结晶性，
2，力学性能：拉伸，压缩，冲击，弯曲强度，摸量，断裂伸长率，耐长期应力开裂等。
3，成型加工性能：流变性能，热传导性能，结晶性能，大分子取向性能，降解交连性能。
4，电性能：相对介电常数，表面及体积电阻，介质损耗，击穿电压等。5，耐化学腐蚀性能：对酸，碱，有机溶剂等的耐受性。
6，热性能：热变形温度，长期使用温度。
7，耐环境老化性能。
而第3点：成型加工性能，是我们重点考虑的因素。在加工过程中，制品的硬度，结晶度，熔体流动性是否易于流动充模，收缩率大小，是否发生分解，降解，交连等都是我们关心的。
⑴．流变性能
聚合物的流变性能是聚合物成型加工过程中最基本的特征，主要指应力作用下，塑料产生弹性，塑性和粘性变形的行为，以及这些行为与塑料的结构，性质，温度，压力和作用方式，作用时间等的关系。直接对聚合物材料的选用，加工工艺条件，加工设备，成型模具，产品质量等产生重要影响。
⑵. 热传导性能
塑料的成型一般先加热，成型后，再冷却定型。加热与冷却的实质就是塑料的热传导。塑料在传热中，可能获得的温度梯度受到限制，由于塑料是热的不良导体，热源与被加热的塑料之间温差太大，就会导致局部温度过高，而引起塑料降解。塑料也不能冷却的过快，冷却介质与熔体之间温差太大，就会导致制品内部产生较大的内应力。引起制品变形。 塑料熔体的粘度很高，难于对流传热，而流动过程中会产生剪切摩擦热，使熔体温度升高，有时会造成制品表面烧焦。 许多塑料呈半结晶型，当受热熔融时，具有相态转变，从而吸收较多的热量，当其冷却时，结晶度与冷却速度具有密切关系。
⑶.结晶性能
通常，将塑料分成两类：一类是结晶型聚合物，另一类是非结晶型聚合物。塑料的结晶具有不完善性而且结晶速率，结晶度以及结晶结构等受诸多因素影响。在成型加工中，通过调整工艺参数，选用合适的成型加工设备来控制塑料的结晶条件，从而获得优良的制品，是非常重要的。
⑷．大分子取向性能
塑料成型加工过程中，不可避免的会有不同程度的取向作用，一般有两种取向过程，一种是聚合物熔体中大分子，链段，再拉伸或剪切流动是，沿流动方向的流动取向。另一种是聚合物在受到外力拉伸时，大分子，链段或微晶等这些单元沿受力方向拉伸取向。
三 ，成型加工工艺特点
我们所涉及到的主要是粒料的加工，其工艺性能特点主要有：
1. 收缩率 以粉料或粒料生产塑料制品常是在高温，熔融状态下在模具中成型的，当制品冷却到室温后，其尺寸将发生收缩。为了保证制品尺寸的准确性，在规定模具行腔的尺寸时 应结合收缩率而定出适当的放大系数。 一般收缩率太大的制品容易发生翘曲，开裂。
2. 流动性，塑料在受热和受压下充满整个行腔的能力称为流动性。
3. 水分，塑料中常或多或少的含有水分。塑料中的水分过多时，使其流动性增大，成型周期增加，制品收缩率增大，多孔以及易于出现翘曲，表面带有波纹和闷光现象降低了制品的力学性能和介电性能。
四，下面就我们所常用的塑料（HDPE，PP，PET），分别探讨一下：
lPE具有规整的分子空间排列，且链节又小，这是其为结晶型聚合物的内在条件。由于聚合方法不同，PE主链上有支链长短和多少的差别。 HDPE近乎线形分子（分子链上平均每1000个碳原子中有5个甲基0.5个乙基），分子链能规整排列，堆砌紧密，易形成结晶结构，因而密度大（0.94—0.96/g,/cc），结晶度高（80%--95%）熔融温度（126--136℃ ），硬度，强度，刚性，韧性也相对较高。还有优良的耐热性（软化温度124--127℃，连续耐热温度120℃,分解温度为350℃），较好的耐溶剂性，耐蒸汽渗透性。 一般，结晶度随温度升高而降低，HDPE骤冷时可使结晶度下降40%，从而改变它的性能。 熔体流动速率，指在规定的条件下，一定时间内，挤出熔融物料 的量。它反映熔体粘度的大小，是加工流动性的量度。对于HDPE，由于分子量较大（相对分子质量由十几万至几十万），密度大，粘度高，故熔体流动速率较低（0.1—4/g/10min），多以比浓粘度表示。 HDPE吸水率很低（0.03%），故而在加工时，不需要干燥处理。 HDPE挤出温度为165--260℃压力为35—140MPa。注射时，成型温度180--250℃，模温50--70℃，注射压力为80--100 MPa。成型线收缩率为2%—5%
2PP，聚丙烯和聚乙烯同属聚烯烃，必然有一定的共性，，都是线形高分子化合物，几乎不含双键结构。仍为饱和的脂肪烃长链聚合物而且也是非极性的结晶高聚物。尤其在溶胀性，溶液性能（耐，酸，碱，有机溶剂和对水分的吸收膨胀等），以及电性能方面，很相似。 但PP与PE在主链结构上有一定差异，PP主链碳原子上交替存在着甲基，甲基的存在使主链略显僵硬，也使分子对称性下降，碳原子活化，使PP对氧更敏感，更不稳定。过热会导致PP分子链的断裂，而不是胶联。（通常添加复合抗氧剂，防老剂）。一般工业用PP的相对分子质量比PE相应数值要高，在22万—70万之间。影响PP性能的另一个重要因素是等规度。即分子链上甲基排列顺序。（无规PP是一种无定形粘稠物，不能结晶，没有强度。）
综合以上因素，等规PP的强度，刚性，硬度在常态下比PE要高。热氧化稳定性比PE差。PP的耐热性比PE高，一般工业用PP（等规度90%--95%）的熔融温度为165--170℃，长期使用温度可为100--120℃, 热变形温度/℃（1.86MPa）为56--67℃。PP（2401燕山牌）的熔体流动速率为2—3.5/g/10min，比PE大，流动性好。加工时，较之易于充模。 由于PP熔融温度高，热氧化更敏感-，所以，应尽量缩短它在成型过程中的受热时间。PP注塑成型时，注射温度200--230℃ 模温20--60℃，注射压力70--100℃ PP的密度0.9—0.91g/cc,吸水率0.02—0.03%（加工时，无须干燥），成型收缩率1.0—2.5%。 一般HDPE高密度聚乙烯注塑加工过程中，如果塑件不满，可适当增加他的温度，压力，保压时间。相反的，如果塑件飞毛边，则相应减小以上的参数。而PP聚丙烯由于对温度敏感，通常以调节压力为主要办法。
3 PET聚对苯二甲酸乙二酯
① PET树脂分子中含有酯基，使其具有一定的吸水性（吸水率大于0.08%），制品吸水后性能变化不大。但料粒吸湿后，将其熔融时，即使少量水分的存在，也会导致树脂降解，导致分子链断裂，强度降低。因此，成型前必须干燥处理。建议130℃--150℃干燥3到5小时，150--170℃干燥2小时。干燥后，应放在干燥机中备用，防止再次吸水。
② PET是具有明显熔点（258℃）的结晶聚合物，熔融后，具有良好的流动性，但可加工温度范围较窄（270--290℃）超过304℃时，树脂降解，制品发黑。
③ PET成型收缩率较大1.5—2%。(end)
制品生产主要有原料准备，成型，后处理机械加工，修饰，装配等过程组成。一般我们涉及到的是前两个过程。 成型是将各种形态的塑料（粉料，粒料，溶液或分散体）制成所需形状的制品或配件的过程，成型过程大体包括原料的塑化，赋形，固化三个阶段。 聚合物成型加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程，这里所说的结构，主要指聚合物的聚集态结构，即结晶，取向以及其他特殊微观结构，如支化，交连，连转移等。而这些直接影响制品的性能，因此聚合物成型加工的重要任务就是通过定构过程，在满足制品形状，外观要求的同时，满足制品的使用性能。与加工性能。 聚合物成型加工，整个体系包括，确定合理的原料配方，选择合适的成型方法，确定合理的工艺条件，对工艺设备提出合理的要求，从而获得最佳性能的制品。
二， 塑料的性能
一般来讲，要考虑塑料的成型加工，首先与塑料的性能密不可分，塑料的性能主要包括：
1，物理性能：如密度，玻璃化转变温度，融化温度，降解温度吸水性，透气性，结晶性，
2，力学性能：拉伸，压缩，冲击，弯曲强度，摸量，断裂伸长率，耐长期应力开裂等。
3，成型加工性能：流变性能，热传导性能，结晶性能，大分子取向性能，降解交连性能。
4，电性能：相对介电常数，表面及体积电阻，介质损耗，击穿电压等。5，耐化学腐蚀性能：对酸，碱，有机溶剂等的耐受性。
6，热性能：热变形温度，长期使用温度。
7，耐环境老化性能。
而第3点：成型加工性能，是我们重点考虑的因素。在加工过程中，制品的硬度，结晶度，熔体流动性是否易于流动充模，收缩率大小，是否发生分解，降解，交连等都是我们关心的。
⑴．流变性能
聚合物的流变性能是聚合物成型加工过程中最基本的特征，主要指应力作用下，塑料产生弹性，塑性和粘性变形的行为，以及这些行为与塑料的结构，性质，温度，压力和作用方式，作用时间等的关系。直接对聚合物材料的选用，加工工艺条件，加工设备，成型模具，产品质量等产生重要影响。
⑵. 热传导性能
塑料的成型一般先加热，成型后，再冷却定型。加热与冷却的实质就是塑料的热传导。塑料在传热中，可能获得的温度梯度受到限制，由于塑料是热的不良导体，热源与被加热的塑料之间温差太大，就会导致局部温度过高，而引起塑料降解。塑料也不能冷却的过快，冷却介质与熔体之间温差太大，就会导致制品内部产生较大的内应力。引起制品变形。 塑料熔体的粘度很高，难于对流传热，而流动过程中会产生剪切摩擦热，使熔体温度升高，有时会造成制品表面烧焦。 许多塑料呈半结晶型，当受热熔融时，具有相态转变，从而吸收较多的热量，当其冷却时，结晶度与冷却速度具有密切关系。
⑶.结晶性能
通常，将塑料分成两类：一类是结晶型聚合物，另一类是非结晶型聚合物。塑料的结晶具有不完善性而且结晶速率，结晶度以及结晶结构等受诸多因素影响。在成型加工中，通过调整工艺参数，选用合适的成型加工设备来控制塑料的结晶条件，从而获得优良的制品，是非常重要的。
⑷．大分子取向性能
塑料成型加工过程中，不可避免的会有不同程度的取向作用，一般有两种取向过程，一种是聚合物熔体中大分子，链段，再拉伸或剪切流动是，沿流动方向的流动取向。另一种是聚合物在受到外力拉伸时，大分子，链段或微晶等这些单元沿受力方向拉伸取向。
三 ，成型加工工艺特点
我们所涉及到的主要是粒料的加工，其工艺性能特点主要有：
1. 收缩率 以粉料或粒料生产塑料制品常是在高温，熔融状态下在模具中成型的，当制品冷却到室温后，其尺寸将发生收缩。为了保证制品尺寸的准确性，在规定模具行腔的尺寸时 应结合收缩率而定出适当的放大系数。 一般收缩率太大的制品容易发生翘曲，开裂。
2. 流动性，塑料在受热和受压下充满整个行腔的能力称为流动性。
3. 水分，塑料中常或多或少的含有水分。塑料中的水分过多时，使其流动性增大，成型周期增加，制品收缩率增大，多孔以及易于出现翘曲，表面带有波纹和闷光现象降低了制品的力学性能和介电性能。
四，下面就我们所常用的塑料（HDPE，PP，PET），分别探讨一下：
lPE具有规整的分子空间排列，且链节又小，这是其为结晶型聚合物的内在条件。由于聚合方法不同，PE主链上有支链长短和多少的差别。 HDPE近乎线形分子（分子链上平均每1000个碳原子中有5个甲基0.5个乙基），分子链能规整排列，堆砌紧密，易形成结晶结构，因而密度大（0.94—0.96/g,/cc），结晶度高（80%--95%）熔融温度（126--136℃ ），硬度，强度，刚性，韧性也相对较高。还有优良的耐热性（软化温度124--127℃，连续耐热温度120℃,分解温度为350℃），较好的耐溶剂性，耐蒸汽渗透性。 一般，结晶度随温度升高而降低，HDPE骤冷时可使结晶度下降40%，从而改变它的性能。 熔体流动速率，指在规定的条件下，一定时间内，挤出熔融物料 的量。它反映熔体粘度的大小，是加工流动性的量度。对于HDPE，由于分子量较大（相对分子质量由十几万至几十万），密度大，粘度高，故熔体流动速率较低（0.1—4/g/10min），多以比浓粘度表示。 HDPE吸水率很低（0.03%），故而在加工时，不需要干燥处理。 HDPE挤出温度为165--260℃压力为35—140MPa。注射时，成型温度180--250℃，模温50--70℃，注射压力为80--100 MPa。成型线收缩率为2%—5%
2PP，聚丙烯和聚乙烯同属聚烯烃，必然有一定的共性，，都是线形高分子化合物，几乎不含双键结构。仍为饱和的脂肪烃长链聚合物而且也是非极性的结晶高聚物。尤其在溶胀性，溶液性能（耐，酸，碱，有机溶剂和对水分的吸收膨胀等），以及电性能方面，很相似。 但PP与PE在主链结构上有一定差异，PP主链碳原子上交替存在着甲基，甲基的存在使主链略显僵硬，也使分子对称性下降，碳原子活化，使PP对氧更敏感，更不稳定。过热会导致PP分子链的断裂，而不是胶联。（通常添加复合抗氧剂，防老剂）。一般工业用PP的相对分子质量比PE相应数值要高，在22万—70万之间。影响PP性能的另一个重要因素是等规度。即分子链上甲基排列顺序。（无规PP是一种无定形粘稠物，不能结晶，没有强度。）
综合以上因素，等规PP的强度，刚性，硬度在常态下比PE要高。热氧化稳定性比PE差。PP的耐热性比PE高，一般工业用PP（等规度90%--95%）的熔融温度为165--170℃，长期使用温度可为100--120℃, 热变形温度/℃（1.86MPa）为56--67℃。PP（2401燕山牌）的熔体流动速率为2—3.5/g/10min，比PE大，流动性好。加工时，较之易于充模。 由于PP熔融温度高，热氧化更敏感-，所以，应尽量缩短它在成型过程中的受热时间。PP注塑成型时，注射温度200--230℃ 模温20--60℃，注射压力70--100℃ PP的密度0.9—0.91g/cc,吸水率0.02—0.03%（加工时，无须干燥），成型收缩率1.0—2.5%。 一般HDPE高密度聚乙烯注塑加工过程中，如果塑件不满，可适当增加他的温度，压力，保压时间。相反的，如果塑件飞毛边，则相应减小以上的参数。而PP聚丙烯由于对温度敏感，通常以调节压力为主要办法。
3 PET聚对苯二甲酸乙二酯
① PET树脂分子中含有酯基，使其具有一定的吸水性（吸水率大于0.08%），制品吸水后性能变化不大。但料粒吸湿后，将其熔融时，即使少量水分的存在，也会导致树脂降解，导致分子链断裂，强度降低。因此，成型前必须干燥处理。建议130℃--150℃干燥3到5小时，150--170℃干燥2小时。干燥后，应放在干燥机中备用，防止再次吸水。
② PET是具有明显熔点（258℃）的结晶聚合物，熔融后，具有良好的流动性，但可加工温度范围较窄（270--290℃）超过304℃时，树脂降解，制品发黑。
③ PET成型收缩率较大1.5—2%。(end)
