最全最经典塑胶材料知识

Viscosity
塑料成型理论基础
塑料的热力学状态
塑料的物理状态与温度的关系
变形 高弹态 玻璃态 粘流态 非结晶型聚合物 结晶型聚合物 分解
金属 0 Tx Tg Tf Td 温度
玻璃态：0~Tg 分子在冻结状态，硬而脆，遇压力则易破裂； 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。
PPS, PE, PP, PBT, PET, Nylon(PA), POM, PEEK, ...
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塑料的分类
塑料的微观构造及受热冷的影响
Thermoplastic
Thermoset
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塑料的分类
Amorphous和Crystalline的比较
Amorphous
o 透明 o 较低的耐化学品性
Crystalline
o 半透明或不透明 o 极好的耐化学品性
一 般 特 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 高成型收缩率
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塑料的分类
热塑性塑料循环原理
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。
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）
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塑料的改良
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慢速移动
低剪切速率
快速移动
高剪切速率
剪切速率是熔融流体剪切流动的速 率。
固定
固定
(3) 剪切应力(Shear Stress)
慢速移动
低剪切应力
快速移动
高剪切应力
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。
固定
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塑料的分类
按用途分类
按用途分类
定义
普通塑料
工程塑料
日常使用范围最广的塑料 泛指一些具有能制造机械零件或工程结 （占热塑性塑料的90%以上） 构材料等工业品质的塑料 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。价格比金属高 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、 聚酰胺(尼龙PA(N))、聚碳酸酯(PC)、 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
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聚合物单体、塑料组成、聚合过程
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塑料概述
塑料产品制造方法
总体来讲，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。
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热塑性塑料循环原理
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塑料的分类
Polymer塑料
Thermoset热固性塑料 Thermoplastic热塑性塑料
聚合物链的构象或形态不同
刚性增强物(Fiber)
增加硬度和强度
增加韧性 降低硬度
降低韧性
降低强度
增加翘曲各向异性 减少热膨胀
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塑料成型理论基础
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塑料的改良
原料聚合物
Blends Homo-polymers Co-polymers
冲击改性物, 刚性增强物 • 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
添加剂 • 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
固定
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塑料成型理论基础
粘
度
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 time
Viscosity = Shear Stress / Shear Rate
按成型性能分类
按成型性能 分类
热塑性塑料
呈线型或支链性，分子 间无化学粘结
热固性塑料
经化学反应后，分子间以 化学粘结的网状结构。
Thermoplastic热塑性塑料
微观结构
热反应
在开始受热时可以软化或 受热后具有可塑性，软 熔融，一旦固化成型就不 化或熔融，冷却后固化， 会再软化，即使加热到接 再加热仍可软化 近分解温度也无法软化 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
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塑料概述
塑料的组成
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。
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塑料概述
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Thermoset热固性塑料
一般特性
常用塑料
PE、PP、PS、ABS、 PMMA、PPO、PA(N)、 PC、PSF、PVC、POM
PF、EP、UP、UF、MF
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Amorphous 无定型热塑性塑料
(Semi-)Crystalline (半)结晶热塑性塑料
结晶区
Liquid crystal polymers 液晶热塑性塑料(LCPs)
ABS, PC, PS, PVC, PAN, PMMA, PEI, PPO, SAN, AES,AS, ASA, ….
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塑料的分类
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柔软固态
熔融液态
坚硬固态
柔软固态
熔融液态
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塑料的分类
Amorphous和Crystalline的比较
Specific Heat (Cp)
Amorphous
Tg
Crystalline
Specific Heat (Cp)
Temperature
Tm
Tg
Temperature
ห้องสมุดไป่ตู้特点
性能要求不高，成本低，易 于取得
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)
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塑料的分类
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塑料的分类
Amorphous和Crystalline的比较
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塑料概述
塑料(Plastic)
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。 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。
塑胶材料知识
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课程内容
塑料概述
塑料的分类 塑料的改良 塑料成型理论基础 常见塑料特性及应用
常见塑料的识别特征
塑料的选择
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Glass Fiber
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Carbon Fiber
Glass Fiber + Talc
塑料的改良
塑料改性与增强的影响
冲击改性物
增加抗冲击力
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塑料的分类
Amorphous和Crystalline的比较
Amorphous
象黄油
加热时慢慢软化
Crystalline
象冰块
加热时迅速熔融
TM : 熔融温度 TG : 玻璃转化温度
坚硬固态
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塑料成型理论基础
剪切流动
(1) 剪切流动(Shear Flow)
固定 移动
固定
剪切流动是熔融流体在外力下的相 对滑动。
固定
(2) 剪切速率(Shear Rate)
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塑料成型理论基础
塑料的流变性
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。