注塑成型工艺过程和特性之结晶性塑料
塑料注塑性能工艺概括
塑料注塑性能工艺概括一、注塑性能1. 结晶性，收缩率分子结构简单、对称性高的聚合物从高温向低温转变时都能结晶，如聚乙烯，聚丙烯，聚偏二氯乙烯，聚四氟乙烯等；一些分子链节较大，但分子之间作用力也很大的聚合物也可以结晶，如聚酰胺，聚甲醛等；分子链上有很大侧基的聚合物一般很难结晶，如聚苯乙烯，聚醋酸乙烯酸，聚甲基丙烯酸甲酯等；分子链刚性大的聚合物也不能结晶，如聚砜，聚碳酸酯，聚苯醚等。
结晶聚合物一般都具有耐热性、非透明性和较高的强度。
结晶程度越高，体积收缩越大（收缩率越大），易因收缩不均而引起翘曲。
结晶必须发生在塑料的玻璃化温度之上，熔点之下。
一般没有明确的熔点，对称性高的熔点高，对称性低的熔点低。
冷却速度提高以及模温降低，结晶度降低，密度减小。
切应力和剪切速率增大，取向程度将提高，结晶速度和结晶度增大；但作用时间太长，变形松弛使取向结构减小或消失，结晶速度又会减小。
压力增大，聚合物结晶温度将提高，结晶度将增大，密度增大。
聚合物沿料流方向收缩大，强度高；与料流垂直方向收缩小，强度低。
厚度越大，收缩也越大。
塑料品种各种塑料都有其各自的收缩范围，同种类塑料由于填料、分子量及配比等不同，则其收缩率及各向异性也不同。
塑件特性塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件，嵌件数量及布局对收缩率大小也有很大影响。
模具结构模具的分型面及加压方向，浇注系统的形式，布局及尺寸对收缩率及方向性影响也较大。
预热情况、成形温度、成形压力、保持时间、填装料形式及硬化均匀性对收缩率及方向性都有影响。
成形时由于塑件各部位密度及填料分布不匀，故使收缩也不匀。
产生的收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹结晶塑料（收缩率）非结晶塑料（收缩率）PE(1.5~3.5) PTEE() PS(0.5~0.8) PPO(0.5~1.0) EP(0.1~0.5) 未知（收缩率）MF(0.5~1.5) 塑料名称 PA1010 塑料制品壁厚/mm 1 0.5~1 PP HDPE POM 1~2 1.5~21~1.5 2~2.5 1.5~2 2~2.6 105~120% 2 3 1.1~1.3 4 2~2.5 5 1.8~2 2.5~3 - 2.5~3.5 120~140% 110~150% 2~2.5 6 7 8 >8 高度/水平的收缩率百分比 PP( 1.0~2.5) PVDF() PSF(0.4~0.8) UF(0.6~1.4) PA() PET(2.0~2.5) POM(1.2-3.0) PBT(1.3~2.4) PC(0.3~0.8) PF(0.4~0.9) PMMA(0.2~0.8) 硬PVC(0.6~1.5) ABS(0.4~0.7) 2.5~4 70% 1.4~1.62. 各个转化温度，热敏性（热降解）1热降解：由于聚合物在高温下受热时间过长（或浇口截面过小，剪切作用大时）而引起的变色降解反应。
尼龙注塑成型工艺
华侨大学课程名称：增强增韧尼龙66汽车专用料姓名：彭儒学号：9专业：08高分子二班任课教师：钱浩前言：尼龙是结晶型塑料，品种颇多，已达到130多种，应用于注塑加工的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010以及共聚性尼龙、超韧性尼龙、玻璃纤维增强尼龙、矿物增强尼龙等等。
世界市场中，应用量最大的是尼龙66。
尼龙最早在1889年首先由Gabriel和Maass 两人合成制得，但系统的研究并最终实现工业化实在1929年，由美国杜邦公司的Carothers着手进行的。
1931年Carothers申请了第一篇尼龙专利，1935年首先制得尼龙66，1939年实现工业化。
尼龙66的应用领域一般在汽车、电子电器、化工设备、机械设备等方面。
从最终用途看，汽车行业消耗的尼龙66占第一位，电子电器占第二位。
大约有88%的尼龙66通过注射成型加工成各种制件，约12%的尼龙66则通过挤出、吹塑等成型加工成相应的制品。
由于尼龙66优良的耐热性、耐化学药品性、强度和加工方便等，因而在汽车工业得到了大量应用，目前几乎已能用于汽车的所有部位，如发动机部位，电器部位和车体部位。
发动机部位包括进气系统和燃油系统，如发动机气缸盖罩、节气门、空气滤清器机器外壳，车用空气喇叭、车用空调软管、冷却风扇及其外壳、进水管、刹车油罐及灌盖，等等。
车体部位零部件有：汽车挡泥板、后视镜架、保险杠、仪表盘、行李架、车门手柄、雨刷支架、安全带扣搭、车内各种装饰件等等。
车内电器方面如电控门窗、连接器、保鲜盒、电缆扎线等。
工艺特点：⑴吸水性尼龙66较易吸湿，如果长时间暴露在空气下，会吸收大气中的水分。
吸水后会发生体积膨胀，影响制品的尺寸精度，如在注塑前吸收过量的水分时，其制作的外国外观和力学性质都会受损。
⑵结晶性尼龙66为结晶性高聚物，一般在20%~30%之间。
结晶度的高低与性能有关，结晶度高，拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等性能有所提高，热膨胀系数和吸水性趋于下降。
PET塑料注塑工艺解析
PET塑料注塑⼯艺解析PET塑料注塑成型⼯艺是塑料加⼯中⾮常重要的技术⼯艺之⼀，对于PET塑料瓶⽽⾔，⼤多数情况下塑料包装⼚都会采⽤吹塑成型的⽅式制作加⼯，但注塑成型⼯艺尤其特有的加⼯优势，对于PET注塑成型来说，技术⼈员需要考虑很多⽅⾯因素，如下。
PET塑料简介PET化学名为聚对苯⼆甲酸⼄醇酯，⼜称聚酯。
⽬前在客户中使⽤最多的是GF-PET，主要是打瓶胚。
PET化学和物理特性PET的玻璃化转化温度在165℃左右，材料结晶温度范围是120~220℃。
PET在⾼温下有很强的吸湿性。
对于玻璃纤维增强型的PET材料来说，在⾼温下还⾮常容易发⽣弯曲形变。
可以通过添加结晶增强剂来提⾼材料的结晶程度。
⽤PET加⼯的透明制品具有光泽度和热扭曲温度。
可以向PET中添加云母等特殊添加剂使弯曲变形减⼩到最⼩。
如果使⽤较低的模具温度，那么使⽤⾮填充的PET材料也可获得透明制品。
注塑成型⼯艺注射成型法主要⽤于增强PET的成型。
通常采⽤螺杆式注射机。
螺杆⼀般均需进⾏硬化处理，以免在长期使⽤后发⽣磨耗。
注射机喷嘴孔的长度应尽可能短,其直径应控制在3mm左右。
增强PET的熔点⾼达260℃，为防⽌喷嘴堵塞，应安装功率较⼤的加热器。
另外，喷嘴孔的尖端最好加⼯成如图-1所⽰的逆锥式，使流道和喷嘴内的熔融物料能够⽅便地切断。
注塑机注塑成型主要⽤于增强PET的成型。
PET⼀般情况下只能选⽤螺杆式注塑机成型。
最好选⽤顶部带有⽌逆环的突变型螺杆，其表⾯硬度⼤⽽且耐磨损，长径⽐未L/D＝(15～20)：1压缩⽐约为3：1。
L/D太⼤物料在料筒内停留时间过长，过度受热容易引起降解，影响制品性能。
压缩⽐太⼩剪切⽣热少，易塑化不良，制品性能差。
反之会使玻璃纤维较多的断裂，⼒学性能下降。
加⼯玻璃纤维增强PET时，料筒内壁磨损较厉害，料筒使⽤耐磨材料制造或者衬有耐磨材料。
喷咀以短为好，内壁要求磨光，孔径要求尽可能⼤些。
以液压制动阀门式喷咀为好。
喷咀要有保温和控制温度的措施来保证喷咀不会冻结堵塞。
塑料注塑工艺标准
塑料注塑工艺标准1、PP塑料制品：1.1概述：聚丙烯，英文简称PP，为一种白色蜡状材料，密度0.90g/cm3。
PP具有良好的电性能和化学稳定性，其机械性能、耐热性均高于PE，经过增强的PP可用做工程材料。
PP成纤性好，耐疲劳性好，用其制成的铰链几十万次不断；PP低温冲击性不好，成型收缩率大，产品精度不高。
1.2加工：1.2.1成型特性：1.2.1.1结晶性料，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易发生分解。
1.2.1.2流动性极好，溢边值0.03mm左右。
1.2.1.3冷动速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢。
1.2.1.4成型收缩范围大，收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形、方向性强。
1.2.1.5注意控制成型温度，料温低方向性明显，尤其是低温高压时更明显，模温低于50℃以下塑件不光泽，易发生熔接不良、流痕；90℃以上时易发生翘曲、变形。
1.2.1.6塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以避免应力集中。
1.2.1.7注塑模及注塑制品：A、最小脱模斜度30’---1°。
B、最小壁厚0.85mm。
C、流程与壁厚的关系： ,其中t为壁厚(mm),l为流程(mm)。
D、塑件转接处均应有不小于0.5---1mm的圆角。
E、塑件壁厚应尽可能均匀一致，以防制品结构缩水和翘曲、变形。
1. 3注塑工艺条件：1.2.3.1干燥温度和时间：封袋PP无须干燥即可注塑，预热温度和时间：80---100℃/1---2h。
1.2.3.2料筒温度：200---230℃。
1.2.3.3射嘴温度：180---190℃。
1.2.3.4模温：20---60℃。
1.2.3.5注射压力：≤69---98Mpa1.2.3.6注射时间（包括保压时间）：≤20---60S。
1.2.3.7冷却时间：≤20---90S。
1.2.3.8螺杆转速：≤80rpm。
2、PE塑料制品：2.1概述：聚乙烯，英文简称PE，有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及线性低密度聚乙烯（LLDPE）三种。
常用塑料的注塑工艺分析
常用塑料的注塑工艺一、聚乙烯-PE1．物理特性：一般常用聚乙烯为高密聚乙烯（HDPE）密度0.95熔点130℃,低密聚乙烯(LDPE)密度0.92熔点120℃。
2．工艺特性：①结晶型聚合物，有明显的熔点，软化温度范围窄（3—5℃）②注塑压力的变化对聚乙烯的流动性的影响比料筒温度的影响要明显，所以在注塑成型时先从注塑压力方面考虑。
但过高的剪切速率会出现熔体破裂现象,在制品表面出现毛糙、斑纹等熔体破裂现象.③乙烯吸水性低，含水小于0.01℅,生产时可以不进行干燥处理.如储藏不当引起水分过量可在70-80℃温度下干燥1-2h。
④收缩率大且方向性明显,制品易翘曲变形。
HDPE收缩率1.5-5℅,LDPE收缩率2-5℅,收缩率一般视制品壁厚而定,制品壁厚越大收缩率越大。
⑤聚乙烯对注塑机无特殊要求，一般均可使用。
3．制品与模具①制品制品的壁厚与熔体的流动长度有关，而聚乙烯的流动性又随密度的不同有所不同，因此在选择制品厚度时需充分考虑流动比，低密聚乙烯的流长比为280:1，高密度聚乙烯的流长比为230:1。
在选择制品的壁厚时，应考率收缩率的影响，从有利于熔体流动、减少制品收缩的角度出发，一般聚乙烯的壁厚应在1-3.5mm之间。
②模具的排气孔槽深度应控制在0.03mm以下。
4．树脂准备注塑用的聚乙烯为了保证制品有一定的机械强度，通常选用熔体指数稍底的品级，而对于强度要求不高、薄壁、长流程的制品，熔体指数相应选择大些，熔体指数（MI）是在温度为190℃，负荷为2160g下，10分钟内熔体通过孔径为2.1mm，长度为8mm孔的克数。
熔体指数值越小，树脂的分子量就越大，流动性就越差。
5．成型工艺①注塑温度注塑温度应根据注塑制品实际情况来确定，一般低密聚乙烯料筒温度在160-220℃之间，高密聚乙烯在175-240℃之间。
在料筒温度分布上喷嘴和加料段温度低一些，比计量段和压缩段低20℃左右，如果加料段温度过高，有可能造成物料粘附在螺杆上，造成加料不畅。
常用塑料注塑工艺参数
6、RPVC注塑中的注意问题： 选用螺杆式注塑机，不能选用柱塞注塑机； 要做好设备的防腐工作； 所有与PVC塑料接触的部分，不充许对塑化熔体产生任何粘附或 滞留； 设备的温度控制系统应指标准确，反应灵敏； 螺杆长径比可小些，螺杆头部呈尖头；螺杆的压缩比为2～2.5， 螺杆的三段长度可分别设置为40%、40%和20%； 选用孔径的通用喷嘴，并配有加热控温装置； 掌握好清洗料筒的技术； 注意温升程序，并在料筒升温过程中，应密切注意温升情况。 料筒内的物料是否过热，可通过主流道料的表面是否有棕色条纹 来判断。如果主流道的料有棕色条纹，则说明料筒内的塑料已过 热，应立即采取措施，对料筒进行清洗，切不可继续操作； 停机时，应先将料筒内的料全部排完，并用PS或PE等塑料及时清 洗料筒，或加入专用的PVC停车料将料筒原来的RPVC基本过清方 可停机。 停机后立即在模具的型腔与流道表面等处涂油防锈。
1、PS为无定型塑料，熔融温度范围较宽，热稳定性较好； 2、热变形温度为70～100℃，粘流温度为150～204℃， 300℃以上出现分解； 3、PS熔体的粘度对温度的敏感性和对剪切速率的敏感性都适 中，流动性好，易成型； 4、PS树脂的吸水率很低，一般为0.01～0.03%，成型前可 不干燥 ，[必要时，可在70～80℃的循环热风中干燥2～ 3h]。 5、注塑时的料筒温度控制在180～215℃范围内，喷嘴温度比 料筒最高温度低10～20℃。 6、注射压力一般控制在60～150MPa。大浇口、形状简单及厚 壁制品，注射压力可选低些，约60～80MPa。 7、易形成内应力并引起开裂，残余应力问题较为突出。为减 小内应力，加工时往往需要较高的料温、模温，以使熔体 缓慢冷却，取向的分子得到松弛。也可选择流动性高的品 级，或添加流动性助剂；
各种塑料的成型参数
ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物典型应用范围: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。
注塑模工艺条件:干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。
建议干燥条件为80~90C下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
熔化温度：210~280C；建议温度：245C。
模具温度：25…70C。
（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。
注射压力：500~1000bar。
注射速度：中高速度。
化学和物理特性:ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。
每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。
从形态上看，ABS是非结晶性材料。
三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。
ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。
这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。
这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS材料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。
PC 聚碳酸酯典型应用范围:电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等）。
注塑模工艺条件:干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前的干燥很重要。
建议干燥条件为100C到200C，3~4小时。
加工前的湿度必须小于0.02%。
熔化温度：260~340C。
模具温度：70~120C。
注射压力：尽可能地使用高注射压力。
注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用高速注射。
塑料在成型过程中的变化1(精)
如：聚乙烯、聚偏氯乙烯、聚异丁烯、 聚四氟乙烯、反式聚丁二烯、全同聚丙烯、 全同聚苯乙烯等易结晶。无规聚丙烯、聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、顺式聚丁二烯、 乙烯丙烯无规共聚物等不结晶。聚氯乙烯为 低结晶度。天然橡胶在高温下结晶。
3 高聚物的结晶能力与结晶过程
温度对结晶速度影响最大，高于（熔点）或 低于（玻璃化转变温度）都不能结晶。结晶开 始的温度比低10～30℃，这一个区域称为过冷 区。结晶速率最大值出现在与之间，可以从和/ 或值来估计，公式如下（温度取K计算）：
如前所述，熔融温度高和熔融时间长，则 结晶速率慢，结晶尺寸大；相反，熔融温度 低，时间短，则结晶速率快，晶体尺寸小而 均匀，有利于提高制品的力学性能和热变形 温度。
8 应力对结晶的结构和形态的影响
在剪切应力和拉伸应力作用下，熔体中往 往生成一长串纤维晶体。
9 结晶对性能的影响
由于完全结晶与完全无定形的试样很难制得， 所以结晶对聚合物性能的影响只能根据结晶度的不 同进行相对比较。结晶过程中分子链敛集作用使聚 合物的体积收缩，密度增大。密度增大意味着分子 间引力增加，分子集中而有序，这就使得晶态聚合 物的某些物理力学性能如弹性模量、硬度、屈服强 度等随着结晶度的增加而提高；而聚合物的抗冲击 强度和断裂伸长率则随结晶度的提高而降低。结晶 度增大，还会使材料变脆。
球晶的形成过程包括成核、生长和截顶终 止。成核分均相成核和异相成核两种，前者 来源于分子的热运动产生的局部有序排列， 因而不是同时出现的；后者来源于杂质或熔 融的残存结构，称“预定核”。
4 聚合物的结晶度 结晶性高聚物与结晶高聚物是两个不同 的概念，结晶度定义为：不完全结晶的聚合 物中晶相所占的质量分数（或体积分数）。 应当指出：由于结晶聚合物中同时存在着不 同程度的有序状态，晶区与非晶区的界限不 明确，再加以各种测试方法对晶区与非晶区 的理解不同，所以测得的结晶度差别很大。 因此在提出聚合物的结晶度时，必须说明测 试的方法。
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结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。
规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。
常见的结晶性塑料有：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。
结晶对塑料性能的影响
1)力学性能
结晶使塑料变脆(耐冲击强度下降)，韧性较强，延展性较差。
2)光学性能
结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。
减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度(减小了晶间缺陷)而且提高了透明度，(当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射)。
3)热性能
结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM时，呈现粘流态。
因此结晶性塑料的使用温度从Tg(玻璃化温度)提高到TM(熔融温度)。
4)耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。
影响结晶的因素有哪些？
1)高分子链结构，对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧，容易发生结晶。
2)温度，高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面，模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。
3)压力，在冷却过程中如果有外力作用，也能促进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。
4)形核剂，由于低温有利于快速形核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型材料中加入形核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶。
结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求
1)结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，所以注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。
2)结晶性塑料熔点范围窄，为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀，射咀孔径应适当加大，并加装能单独控制射咀温度的发热圈。
3)由于模具温度对结晶度有重要影响，所以模具水路应尽可能多，保证成型时模具温度均匀。
4)结晶性在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩率，因此在模具设计中要认真考虑其成型收缩率
5)由于各向异性显着，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，加强筋和位置与大小，否则容易发生翘曲变形，而后要靠成型工艺去改善是相当困难的。
6)结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此模具设计中要注意控制塑件壁厚的控制
结晶性塑料的成型工艺
1)冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制。
2)熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定
3)模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。
结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。
4)各向异性显着，内应力大，脱模后未结晶折分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，中等的注射压力和注射速度。
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