第七章_塑料及加工工艺造型材料与工艺

1 高分子聚合物的基本知识

2 高分子聚合物的组成和结构
(1)高分子聚合物的组成


重复的次数称为“聚合度”。聚合度和高分 子的分子量有如下关系M=n×m M——高分子的分子量 n——高分子的聚合度 m——链节的分子量
1 高分子聚合物的基本知识

(2)高分子聚合物的结构 高分子聚合物的结构包括分子链结构和聚 集态结构。 分子链结构通常分为线型结构、枝链型结构 和网型结构。
3.2工程塑料

(2)聚酰胺塑料(PA)——热塑性塑料


分子主链链节中含有酰胺基的热塑性塑料， 俗称尼龙。通常为白色至浅黄色半透明固体， 无毒无味，易着色。具有优良的机械强度。 多用于制作各种机械和电器零件，如轴承、 齿轮、叶片、密封圈、电缆接头等，还用于 制作包装带、食品薄膜等。

(1)ABS塑料——热塑性塑料


ABS塑料是丙烯腈(A)～丁二烯(B) ～苯乙烯 (s)的三元共聚物，它综合了3种组分的性能， 如丙烯腈的刚性、耐热性、耐化学腐蚀性和 耐候性，丁二烯的抗冲击性、耐低温性，苯 乙烯的表面高光泽性、尺寸稳定性。 ABS注射制品常用来制作壳体、箱体、零部 件、玩具等。挤出制品多为板材、棒材、管 材等，可进行热压、复合加工及制作模型。 ABS塑料还是理想的木材代用品和建筑材料 等。

一般塑料密度在0. 9—2．3g／cm3之间，聚 乙烯、聚丙烯的密度最小，约为0.9g／cm3， 最重的聚四氟乙烯密度不超过2.3g／cm3， 但比强度高，超过了金属材料。
2 塑料的基本特性
2 塑料的基本特性

(2)多数塑料制品有透明性．并富有光泽， 能着鲜艳色彩大多数塑料可制成透明或 半透明制品，可以任意着色，且着色坚 固，不易变色。
2 塑料的基本特性

2 塑料的分类

②热固性塑料：在一定温度压力下或在固化 剂、紫外光等条件作用下固化生成不溶不熔 性能的塑料。热固性塑料在固化后不再具有 可塑性，刚度大，硬度高，尺寸稳定，具有 较高的耐热性。温度过高时，则会被分解破 坏。常见的热固性塑料有酚醛塑料、环氧塑 料、氨基树脂、有机硅塑料等。

人工合成的高分子化合物，是塑料的基本原料， 起着胶粘作用，能将其他组分胶结成个整体，并 决定塑料的基本性能。
2 塑料的基本特性



(2)添加剂 添加剂的加入，可改善塑料的某些性能，以 获得满足使用要求的塑料制品。 填料——提高塑料的机械性能、耐热性能和 电性能。同时降低成本，通常填料的加入量 为40％～70％。主要是一些在塑料配方中相 对呈惰性的粉状材料或纤维材料。 增塑剂——改进塑料的可塑性、柔软性，降 低其刚性和脆性，并使塑料易于加工成型。
塑料及加工工艺


塑料作为一种具有多种特性的使用材料，在世 界各国获得迅速的发展，其主要原因是塑料的 原料广，性能优良，加工成型方便，具有装饰 性和现代质感，而且塑料的品种繁多，价格比 较低廉，广泛应用于仪器、仪表“家用电器、 交通运输、轻工、包装等各个部门。 据有关资料预测，到2010年世界塑料的产量将 与钢铁产量相等，“以塑代钢”，“以塑代 木”，使塑料迅速成为与钢铁、有色金属、无 机非金属材料同步发展的基础材料。
1 高分子聚合物的基本知识

2 高分子聚合物的组成和结构

(1)高分子聚合物的组成 高分子聚合物虽然分子量很大，但化学组成 比较简单，都是由简单的结构单元以重复的 方式连接而成，例如，聚乙烯是由乙烯单体 聚合而成，可以写作-（CH2- CH2）-n它是由 许多结构单元叫-（CH2- CH2）-重复连接的， 这种重复结构单元称为“链节”。


酚醛塑料是塑料中最古老的品种，至今仍广 泛应用。由酚醛树脂加入填料、固化剂、润 滑剂等添加剂，分散混合成压塑粉，经热压 加工而得酚醛塑料，俗称电木。 电绝缘性、耐热性及耐化学药品性好，而且 成本低廉。酚醛塑料是电器工业上不可缺少 的材料，如用作电子管插座、开关、灯头及 电话机等。
3.2工程塑料
2 塑料的基本特性

2 塑料的分类 按应用分类：



①通用塑料：通用塑料一般是指使用广泛，产量大， 用途多．价格低廉的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚 氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂及氢基树脂等。 ②工程塑料：工程塑料通常是指性能优良，能承受 一定外力作用和具有较高的机械强度，适用作工程 材料或结构材料的塑料，如聚酰胺、聚碳酸脂、 ABS、聚甲醛、聚矾、聚苯醚等。 ③特种塑料：特种塑料又称功能塑料，是指具有特 殊功能、能满足特殊使用要求的塑料、如医用塑料、 导电塑料等。
3 常用的塑料材料

3.1 3.2 3.3 3.4
通用塑料 工程塑料 增强塑料 泡沫塑料
3.1 通用塑料

(1)聚乙烯塑料(PE)一一热塑性塑料


聚乙烯塑料是最常用的热塑性塑料，外观 呈乳白色，有似蜡的手感，无毒、无味，密 度小，具有良好的化学稳定性、耐寒性和电 绝缘性，易加工成型，但耐热性、耐老化性 较差。 聚乙烯塑料制品种类繁多，可用吹塑、挤出、 注射等成型方法生产薄膜、型材、各种中空 制品和注射制品等，广泛用于农业、电子、 机械、包装、日用杂品等方面。
2 塑料的基本特性

3 塑料的一般特性


对造型材料要求其能够自由成型或易加工， 并能够充分发挥材料的特性，作为人工合成 开发的塑料恰好能满足这些要求。 虽塑料制品的性能，根据其种类、成型条件 及使用环境等变化较大，但与只他材料相比 较，塑料具有良好的综合特性。
2 塑料的基本特性

(1)塑料质轻，比强度高(比强度是指强 度与密度的比值)
1 高分子聚合物的基本知识

1 高分子聚合物的特点 (4)具有绝缘性 高分子聚合物对电、热、声具有良好的绝缘 性能。从结构上看这是因为高分子化合物大 都是有机化合物，分子中的化学键都是共价 键，不能电离，因此不能传递电子，又因为 大分子链呈蜷曲状态，互相纠缠在一起，在 受热、受声作用之后，分子不易振动起来， 因而它对热声也具有绝缘性。
1 高分子聚合物的基本知识

1 高分子聚合物的特点 高分子具有和低分子截然不同的结构特征。 归纳比较如下：


(1)具有可分割性 低分子物质的分子不能用一般的机械方法把它分开， 如果把它分开，其性质就发生了变化，成为另外的 物质。 而高分子则不然，因为它的分子很大，当用外力把 分子拉断或切开变成两个分子后．高分子聚合物的 性质一般没有明显的改变。
1 高分子聚合物的基本知识

1 高分子聚合物的特点 (2)具有弹性 所谓弹性是指材料形变的可恢复性。高分子聚合物 在外力作用下发生形变，当外力解除，这种形变就 可以恢复到原状。 (3)具有可塑性 高分子聚合物受热达到一定温度后，先是经过一个 较长的软化过程．而后才能变为粘流状态。这是由 于高分子聚合物是由很长的大分子链所构成，当链 的某部分受热时，须经过一定的时间和温度间隔， 整个大分子链才会变软。
3.1 通用塑料

(3)聚苯乙烯(PS)——热塑性塑料


聚苯乙烯塑料质轻，表面硬度高，有良好的 透明性，有光泽，易着色，具有优良的电绝 缘性、耐化学腐蚀性、抗反射线性和低吸湿 性。 主要用来制造餐具、包装容器、日用器皿、 玩具、家用电器外壳、汽车灯罩及各种模型 材料、装饰材料等。
3.1 通用塑料
1 高分子聚合物的基本知识

(2)高分子聚合物的结构 线型结构的高分子在拉长或低温下易呈直线 形状，而在较高温度下或稀溶液中，则易成 蜷曲形状，如图7- 2(a)和图7-2(b)。这种长 链形状分子的特点是可溶和可熔。它可以溶 解在一定的溶剂中，而加热时又可以熔化。 基于这特点，线型分子易于加工，可以反复 使用；
3.1 通用塑料

(2)聚丙烯塑料(PP)～热塑性塑料


聚丙烯塑料外观呈乳白色半透明，无毒无味， 质轻(是非泡沫塑料中密度最小的)，化学稳 定性和电绝缘性好，成型尺寸稳定，热膨胀 性小，机械强度、刚性、透明性和耐热性均 比聚乙烯高。 由于表面光洁、透明等优点，广泛用作食品 用具、水桶、口杯、热水瓶壳等家庭用品及 各种玩具、饮料包装、农业品的货箱以及化 学药品的容器等。
2 塑料的基本特性



(2)添加剂 稳定剂——防止塑料在加工和使用过程中，因受热、 氧气和光线作用而变质、分解，以延长塑料的使用 寿命。 润滑剂—提高塑料在加工成形中的流动性和脱模性。 润滑剂还可以使塑料制品的表面光亮美观。 着色剂—使塑料具有一定的色彩，以满足使用要求。 固化剂——与树脂起化学作用，形成不溶不熔的交 联网状结构。为得到热固性塑料，则须加入固化剂。
1 高分子聚合物的基本知识
1 高分子聚合物的基本知识

3 高分子聚合物的分类
2 塑料的基本特性


一. 塑料的组成
塑料是以合成树脂为主要成分，适当加入填料、 增塑剂稳定剂、润滑剂、色料等添加剂，在一 定温度和压力下塑制成型的一类高分子材料。 塑料各组分在塑料中所起的作用： (1)合成树脂

1 高分子聚合物的基本知识

(2)高分子聚合物的结构 枝链型结构的高分子好象一根“节上生枝” 的树干样，如图7 2(c)。它的性质和线型结 构基本相同 网型结构的高分子是在长链大分子之间有若 干支链把它们交联起来，构成一种网似的形 状，如图7 -2(d)。如果这种支链向空间伸展 的话，便得到体型大分子结构。这种聚合物 在任何状况下都不熔化，也不溶解。

表7—4是各种塑料的透光率与玻璃比较。
2 塑料的基本特性
2 塑料的基本特性

(3)优异的电绝缘性 (4)耐磨、自润滑性能好 (5)塑料有耐化学药品性 (6)塑料成型加工方便，能大批量生产