热固性塑料成型工艺
塑料模压成型
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （一）预处理 2.预热：干燥和预热作用
预热时间/min
流动性/mm
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （一）预处理 2.预热——方法 （1）热板加热 （2）烘箱加热 （3）红外线加热 （4）高频电热
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （二）成型过程 （1）加料 （2）闭模 （3）排气 （4）固化 （5）脱模
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （三）模制工艺参数分析 1.模压压力
作用：加速流动 压密物料 克服低分子物挥发所产生的压力 保持制品的尺寸和形状 防止制品冷却变形
第一节 塑ห้องสมุดไป่ตู้模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （三）模制工艺参数分析 1.模压压力
决定因素：物料种类 模具温度 预热温度 制品形状
模压时间与制品性能的关系 ① 欠熟：模压时间短、固化不完全 ② 过熟：固化时间过长，制品内压力大 ③ 完全熟化：固化完全
第九章
塑料模压成型
第一节 塑料模压成型
• 概述
第一节 塑料模压成型
一、模压成型原理 1.流动段：一定的温度下，物料塑化流动 2.胶凝段：物料逐渐反应支化或交联 3.硬化段：物料交联至失去流动性
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （一）预处理 1.预压
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （一）预处理 1.预压
分步加压法：先低压合模熔融再高压充模
第一节 塑料模压成型
二、热固性塑料模压成型工艺 （三）模制工艺参数分析 2.模压温度
流动性
tmax
温度
模压周期/min
热固性塑料注塑成型加工工艺过程
热固性塑料的注塑加工工艺过程热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降低粘度。
然而，热固性塑料的粘度却随时间和温度而增加，这是因为发生了化学交联反应。
这些作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈U型曲线。
在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具形状所需压力是最低的。
这也有助于对聚合物中的纤维损害最低。
注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经加热过的机筒，机筒则以水或油循环于机筒四周的夹套中。
螺杆可按每种材料的不同类型加以设计，稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘度。
大多数热固性物料在此处的流动都是相当好的。
使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和用液压把螺杆高速推向前，使被塑化的低粘度物料压入模具中。
这种快速流动要求在0．5秒的时间里填满模腔，压力需达到193MPa。
一旦填满膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加速化学反应。
模腔一旦被填满，注射压力就将降到保压压力34.5—68.9MPa。
这种保压压力维持在物料上5—10秒，随后卸压，然后开始下一个周期塑化阶段。
这种物料被保持在热的模具中，直至变硬，然后打开合模装置，顶出制品。
制品刚顶出时可以是轻度未固化和有点柔软，在取出后1分钟或2分钟内利用制品内部保留的热量完成最终固化。
热固性制品的整个生产周期为10—120秒钟，这取决于制品厚度和原材料的类别。
为改进制品的质量和重现性采用了许多不同的和专门的技术。
鉴于有一些热固性聚合物在加热时产生气体，在模具被部分充满后往往有一个放气操作。
在这一步骤中，模具微微开启，以便让气体逸出，然后迅即关闭，把余下物料再注人。
注压模塑提供了较高的强度、较好的尺寸控制，并改进了表面状态（外观），这是因为采用了带有伸缩式膜腔与膜芯的模具而得到的，注射过程中模具可以开启1／8—l／2 in，并随后迅速压紧，似模具关闭那样。
由玻璃纤维、填充料和聚酯不饱和树脂制成的整体模塑料可以在机器上装上另外的专门设备来完成注射模塑。
热固性塑料
热固性塑料简介热固性塑料（Thermosetting plastics），也被称为固化塑料或热固塑料，是一种在加热过程中经历化学变化而形成三维固化结构的塑料。
与热塑性塑料不同，热固性塑料一旦固化就无法再被加热变形。
热固性塑料具有许多优点，例如耐热性、耐化学药品、机械强度高等，因此在诸多领域应用广泛。
本文将对热固性塑料的性质、制造工艺、应用领域进行详细介绍。
性质热固性塑料具有以下主要性质：1.耐热性：热固性塑料在高温下能保持其形状和强度，通常可耐受高达200°C以上的温度。
2.机械强度高：与热塑性塑料相比，热固性塑料的机械强度更高，能够承受更大的力和压力。
3.耐化学药品：热固性塑料对化学药品具有较好的抵抗能力，不易被腐蚀。
4.难燃性：热固性塑料在点燃后不易燃烧，能够自行熄灭火源。
制造工艺热固性塑料的制造工艺与热塑性塑料有所不同。
热固性塑料在加热过程中通过交联反应形成固化结构，无法再通过加热融化变形。
热固性塑料的制造主要包括以下步骤：1.原材料准备：选择适合的树脂材料作为基础，通常采用液态或固态树脂将其与填料、助剂等混合。
2.成型工艺：热固性塑料可以通过注塑、挤出、压缩成型等多种工艺进行成型。
其中，压缩成型是最常用的方法，通过将热塑性塑料放入加热的金属模具中，在高温和高压的条件下形成固化结构。
3.固化反应：成型后的热固性塑料需要进行固化反应。
固化反应可以通过热固化剂的添加或者外部加热来实现。
在固化过程中，树脂分子间发生交联反应，形成耐热的固体结构。
4.后续处理：固化完成后的热固性塑料需要进行后续处理。
这包括修整表面、去除残留的固化剂、进行表面涂层等。
应用领域热固性塑料由于其耐热性、机械强度高等特性，在许多领域被广泛应用。
下面是一些常见的热固性塑料的应用领域：1.电子电气：热固性塑料具有良好的绝缘性能，因此在电子电气行业中被广泛应用于绝缘材料、电路板等制造。
2.汽车工业：热固性塑料的高耐热性和机械性能使其成为汽车工业中的重要材料，例如用于汽车引擎部件、底盘零件等的制造。
第6章热固性塑料的主要成型加工技术
半溢式：有支承面与溢式相似，有装料室，用于小嵌件制品
无支承面与不溢式模具很相似，阴模向外倾斜3°, 阴模阳间有溢料槽
溢式模具
不溢式模具
图6-5 半溢式模具示意图 （a）有支承面 （b）无支承面
6.1.3 模压成型过程及操作
6.1.3.1 模压成型过程
成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段
模压成型原理
(2) 热固性与热塑性塑料注射成型不同点
热固性塑料在料筒内的塑化（料筒温度）
热固性塑料熔体在充模过程的流动（剪切
应力和充模速度）
热固性塑料在模腔内的固化（模具温度）
6.4.2 热固性塑料注射成型机
(1)注射装置
作用：将塑料均匀地塑化成熔融状态，将熔料注射到模腔内
基本形式：螺杆式和柱塞式，主要采用往复式单螺杆注射
机
螺杆——与热塑性塑料注射机区别大 (2) 螺杆驱动装置(低转速大扭矩油马达驱动螺杆旋转)
(3) 合模装置(由模板,拉杆,合模油缸等组成,合模力大)
(4) 控制系统
(5) 特殊注射机
双柱塞式注射机
图6-22 柱塞式聚酯料团注塑机 图6-21 多工位注塑机
6.4.3 热固性塑料注射成型工艺
图6-23 热固性塑料注塑成型工艺过程
C→E,交联,放Q→T物>T模, V↓
E点卸压， P↓常压
F点脱模
模压成型压力-温度-体积关系 ——:无支承面 ------:有支承面
6.1.4 模压成型工艺控制
6.1.4.1 模压压力Pm
指成型时压机对塑 料所施加的压力
pm
D2
4 Am
pg
Pm与塑料种类、模温、 制品形状有关
模压P对流动固化曲线的影响 a－50MPa b－20MPa c－10MPa
热固性塑料的注塑成型加工知识
为改进制品的质量和重现性采用了许多不 同的和专门的技术。鉴于有一些热固性聚合物在 加热时产生气体，在模具被部分充满后往往有一 个放气操作。在这一步骤中，模具微微开启，以 便让气体逸出，然后迅即关闭，把余下物料再注 人。
注压模塑提供了较高的强度、较好的尺寸控 制，并改进了表面状态（外观），这是因为采用 了带有伸缩式膜腔与膜芯的模具而得到的，注射 过程中模具可以开启 1／8—l／2in，并随后迅速 压紧，似模具关闭那样。
注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经 加热过的机筒，机筒则以水或油循环于机筒四周 的夹套中。螺杆可按每种材料的不同类型加以设 计，稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘 度。大多数热固性物料在此处的流动都是相当好 的。
使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和 用液压把螺杆高速推向前，使被塑化的低粘度物 料压入模具中。这种快速流动要求在 0．5 秒的 时间里填满模腔，压力需达到 193MPa。一旦填满 膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加
热固性塑料注塑利用一螺杆或一柱塞把聚 合物经一加热过的机筒（120～260F）以降低粘 度，随后注入一加热过的模具中（300—450F）。 一旦物料充满模具，即对其保压。此时产生化学 交联，使聚合物变硬。硬的（即固化的）制品趁 热即可自模具中顶出，它不能再成型或再熔融。
注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压 驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数 热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的，可由 重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模 塑料（BMC）时，它有如“面包团”，采用一供料
为加工设备所克服。
菜呢！他满口答应着。结果程
热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降 低粘度。然而，热固性塑料的粘度却随时间和温 度而增加，这是因为发生了化学交联反应。这些 作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈 U 型曲 线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热 固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具 形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中 的纤维损害最低。
常用热固性塑料的注塑成型工艺条件
常用热固性塑料的注塑成型工艺条件是什么？(1) 酚醛塑料注塑成型工艺条件酚醛塑料是热固性塑料中应用最多的一种注塑材料，一般多用木粉或纤维素做填充料。
酚醛熔体流动性好，加热时间范围也较宽。
酚醛塑料品牌种类比较多，能用于注塑成型的酚醛粉料及其工艺性能参数见表1。
表1 酚醛注塑粉的工艺性能和注塑成型工艺参数(2) 氨基塑料注塑成型工艺条件氨基塑料中主要有脲甲醛、三聚氰胺甲醛和三聚氰胺酚醛，可用于注塑成型制品。
这种原料要求塑化时加热时间短，所以应采用较高的注射速度。
但高速注射成型又会引起制品有残留应力，使制品容易产生裂纹。
这种原料的熔体固化条件要求较高，所以对机筒温度和成型模具温度范围应严格控制。
脲甲醛和三聚氰胺甲醛塑料的注塑成型工艺参数见表3。
(3) 不饱和聚酯塑料注塑成型工艺条件不饱和聚酯塑料用于注塑成型的品种有SMC和UP。
这种原料的成型性及工艺性良好。
具体注塑成型工艺参数见表3。
(4) 环氧树脂注塑料注塑成型工艺条件环氧树脂熔料注射后在5〜180°C范围内迅速或缓慢固化，这与选用的固化剂和环氧体系有关。
制品的壁厚对固化时间影响小，成型后收缩率小，约为0.1%左右，但流动方向与垂直方向相差约3%。
玻璃纤维环氧注塑料和液体环氧注塑料的注塑成型工艺参数见表2。
表2环氧树脂注塑成型工艺参数(5) DAP塑料注塑成型工艺条件苯二甲酸二丙烯酯塑料可分为邻苯二甲酸二丙烯酯（DAP)和间苯二甲酸二丙烯酯（DAIP)。
两种树脂中常加人玻璃纤维或无机填料增强，其成型工艺条件见表3。
表3 常用热固性塑料的注塑成型工艺参数续表：。
塑料的成型工艺性能
(4)相溶性
• 相溶性：两种以上不同品种的塑料在熔融 状态下不产生相分离现象的能力。
不相溶塑料
混炼
制品分层
制品脱皮
• 利用相溶性可得到类似共聚物的综合性能，
(5)热敏性
• 相溶性：某些热稳定性差的塑料，在高温下受热 时间较长或浇口截面过小及剪切作用大时，料温 增高易发生变色、降解、分解的倾向。
硬聚氯乙烯
② 压力
注射压力
流动性
③ 模具结构
浇注系统形式 浇注系统尺寸 冷却系统设计 排气系统设计
(3)吸湿性 • 吸湿性：塑料对水的亲疏程度。
塑料的吸湿性
具有吸湿倾向或粘附水分倾向的塑料 吸湿或粘附水分极小的材料
• 具有吸湿或吸附水分的塑料，成型前应经过干燥， 使水分含量控制在0.5%～0.2%以下，并在成型 过程中保温，以防重新吸潮。
影响
塑件形状 是否预热
塑件壁厚 是否预压
硬化速度
• 硬化速度过快，难以成型结构复杂的塑件； • 硬化速度过慢，成型周期变长，生产率降低。
(5)水分及挥发物含量
成型时水分及挥发物含量过多
流动性增大 易产生溢料
成型周期长
• 措施：对物料进行预热干 收缩率大 燥处理、在模具中开设排 气槽、模具表面镀铬等 。 塑件易产生气泡
塑料成型工艺与模具设计
塑料的成型工艺性能
1. 热塑性塑料的工艺性能
(1)收缩性 • 塑料经成型冷却后发生了体积收缩的特性。
收缩率
单位长度塑件收缩量的百分数
收缩率
实际收缩率 计算收缩率
实际收缩率： 塑件在成型温度时的尺寸与室温时的尺寸之间的差别 实际收缩率： 室温时模具与塑件尺寸的差别
实际收缩率：
热固性塑料的注射工艺.
为便于操作，塑料在料筒温度下保持流动态的时间应较 长，故料筒温度应选取力矩的最小点所对应的时间为较长者的 温度为定，也就是说，料筒温度的选择一般是在能满足塑料熔 触流动的前提下，取其接近于低限的温度，以避免在注射操作 过程中发生因塑料在料筒中的交联程度超过某一范围而使注射 成型难于进行，甚至因固化程度过高而堵死螺杆。
热固性塑料的注射工艺
热固性塑料
热固性塑料的成型是将塑料先经加热逐渐熔融塑化， 同时发生化学反应，在压力和热的继续作用下，充模成型 并交联固化成为制件。热固性塑料的压制成型、传递成型 和注射成型等诸种成型加工方法，其成型原理均属于此。
热固性塑料
注射成型是将塑料从料斗输送到规定温度的料筒 中，使其受热塑化，热量来自加热装置的热传导和 螺杆旋转时塑料与料筒壁、塑料与螺杆之间的磨擦 热以及被螺杆剪切和搅拌时内部的磨擦热。
热固性塑料
当温度过低时，塑料可能尚未完全接触，当然也就不 具有注射所必须的流动性，塑料受热熔融后，随着温度的 升高或受热时间的延长，塑料粘度将明显地降低，粘度降 至某一最低点后塑料将随着温度的继续升高或加热时间的 继续延长而使交联反应增大，故粘度又将明显地增高，这 时予塑力越过最小点而上升。
热固性塑料
热固性塑料
二）螺杆转速及背压 螺杆转速是控制物料温度的一个参数。转速增大，塑 料受到的剪切作用越大，摩擦生成的热量增大。对于固化 速度较快的塑料品种可取低的转速。螺杆直径增大，摩擦 生成热也会增大，因此，随着直径增大，相应转速也要降 低。
酚醛塑料粉，当螺杆直径为40～60mm左右时，转速应 为30～80转/分。当注射玻纤增强酚醛塑料时，处于减少 对玻纤的磨损，所以用30～40转/分为宜。
热固性塑料
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09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
(二)影响模压成型的工艺因素
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
(3) 排气
模压热固性树脂时，常有水分和低分子物放出，为了排除 这些低分子、挥发物及模内空气等，在模腔内树脂反应进行至 适当时间后，可卸压松模很短时间以排气。
排气操作能缩短固化时间和提高制品的物理机械性能，避 免制品内部出现分层和气泡;但排气过早、过迟都不行，过早 达不到排气的目的;过迟则因物料表面已固化气体排不出。
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第八章 热固性塑料的成型加工
(5) 脱模
脱模通常是靠顶出杆来完成的，带有成型杆或某些嵌件的 制品应先用专门工具将成型杆等拧脱、而后再进行脱模。
(6) 模具吹洗
脱模后，通常用压缩空气吹洗模腔和模具的模面，如果模 具上的固着物较紧，还可用铜刀或铜刷清理，甚至需要用抛光 剂拭刷等。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
第八章 热固性塑料的成型加工
热固性塑料以体型结构的聚合物为主要成分，与热塑性 塑料不同，它受热不具有熔体流动性。
热固性塑料成型加工的特点是，所用原料树脂为分子量 较低的线型或支链结构的预聚体，其分子内含有反应性基 团，在成型为塑料制品的过程中同时发生固化反应，即由 线型或支链型结钩转变为体型结构聚合物。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
(4) 固化
热固树脂的固化是在模压温度下保持一段时间，以便树脂 的缩聚反应达到要求的交联程度，使制品具有所要求的物理机 械性能。固化速率不高的树脂也可在制品能够完整地脱模时面 化就暂告结束，然后再在后处理时完成全部固化过程，以提高 设备利用率。
模内固化时间一般30s至数分钟不等，多数不超过30min 。 固化时间取决于树脂的种类、制品的厚度、预热情况、模压温 度和模压压力等。固化时间过长或过短对制品性能都有影响。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
热固性塑料模压制品的热处理，也称后烘处理，是将制品置 于适当温度下加热一段时间，然后随加热装置一起缓慢冷却至 室温。
模压制品经过热处理后，其固化更趋完全，水分及其它挥发 物的含量减少，成型过程中产生的内应力得以降低或消除，有 利于稳定制品的尺寸，提高其耐热性、电绝缘性和强度等。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
为了提高制品的质量和便于模压的进行，在模压前还通常 对物料进行加热，以除去水分为目的的加热称为干燥，以提供 热料便于模压为目的则称为预热，在很多情况下加热的目的常 是两者兼有。
采用经过预热的模压料成型制品： 一、可以提高物料在成型条件下的流动性，有利于降低成 型压力、减小模具磨损和因流动性过低而造成的制品报废; 二、缩小了成型物料与热成型模具的温差，缩短了物料加 热到成型温度的时间，并使模腔内物料各处的温度不均一性减 小，有利于缩短成型周期、减小制品中的内应力和提高其尺寸 稳定性。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
压缩模塑主要用于热固性塑料制品的生产。 对于热塑性塑料由于模压时模具需要交替地加热与冷却， 生产周期长，一般不用，只有在模压较大平面的塑料制品时才 采用。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
( 一) 压缩模塑的工艺过程
热固性塑料模压制品的完整过程，通常由物料准备、成型 和制品后处理三个阶段组成。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
2. 成型
成型是热固性塑料模压制品生产的关键阶段，模压制品的 质量和生产效率在很大程度上与这一阶段工艺控制是否得当有 关。模压法成型制品是一间歇式操作过程，每成型一个制品都 要依次经过加料、闭模、排气、固化、脱模和清理模具等一系 列操作。
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第八章 热固性塑料的成型加工
3. 制品后处理
为改善热固性塑料模压制品的外观和内在质量，或为弥补 成型之不足，常需在成型后对模压制品进行后处理，生产中常 见的后处理是涂漆供烤与热处理。
模压制品在去毛边和机械加工之后，被破坏的表面既不美 观，又会因吸湿而使制品在使用过程中出现尺寸变化和电绝缘 性能下降。为此，需要在模压制品表面涂漆。涂漆前要对制品 表而进行净化处理，然后用浸涂或刷涂的方法上漆。
1.物料准备 成型前物料的准备主要是对物料进行预压和预热。 将散状(粉状、碎屑状和纤维状等)模压料在室温或稍高于室 温条件下，加压模制成质量一定、形状规则的锭片或坯件的操 作称为预压。
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第八章 热固性塑料的成型加工
预压Байду номын сангаас用：
?一是可以减小成型模具加料室容积，从而简化模具结构和减 小模腔尺寸; ?二是可避免粉料的粉尘飞扬，有利于改善成型车间的卫生条 件; ?三是可提高往模腔加料的准确性，有助于降低因加料量不准 确而造成的制品报废; ?四是改善了预热和热压时的传热条件，有利于缩短预热和热 压时间。
热固性塑料的成型方法一般有: ? 压缩模塑 ? 传递模塑 ? 注射成型
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第八章 热固性塑料的成型加工
一、压缩模塑
压缩模塑也称模压成型，它是将粉状、粒状、碎屑状或纤 维状的树脂原料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其 熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样 的模制品，再经加热(使其进一步发生交联反应而固化)或冷却 (对热塑性塑料应冷却使其硬化)，脱模后即得制品。
(1) 加料:
往模具内加入规定量的塑料模压料，加料多少直接影响着 制品的密度与尺寸等。加料量多则制品毛边厚，尺寸准确性差， 难以脱模，并可能损坏模具;
加料少则制品不紧密，光泽差。甚至造成缺料而产生废品， 加料可用重量法、容量法、计算法三种。
09:07
第八章 热固性塑料的成型加工
(2) 闭模
加完料后即使阳模和阴模相闭合，合模时先用快速，待阴、 阳模快接触时改为慢速。先快后慢的操作法有利于缩短非生产 时间、防止模具擦伤，避免模槽中原料因合模过快而被空气带 出，甚至使嵌件移位，成型杆或模腔遭到破坏。待模具闭合即 可对原料加热加压。