热固性塑料件结构工艺性

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。

热固性塑料注塑工艺过程热固性塑料注塑工艺过程分以下步骤：（１）预塑料筒中的热固性塑料在料筒加热装置及螺杆所产生的摩擦热的作用下受热熔融达到预塑物料的目的。

（２）注射预塑完成后，模具闭合，螺杆开始注射，熔料在螺杆推动下从料筒喷嘴经模具的主流道、分流道及浇口注入到模腔中并将模腔全部充满。

由于熔料在注塑时剪切升温并且模具处于高温状态，熔料的温度快速升高进入快速反应状态。

（３）保压固化注射完毕立即进入保压状态，保压目的有两个：一是补缩，二是保证制品结构密实。

保压结束后延迟一段时间待物料完全固化，制品定型。

（４）制品顶出打开模具顶出制品，清理模具。

热固性塑料注塑成型工艺要素包括预塑（料筒温度、螺杆转速及背压）、注射（注射速度、注射压力和保压时间）、固化（模具温度和固化时间）三方面的内容，下面分别加以分析。

（１）料筒温度塑化在注塑机的料筒中完成，料筒温度必须精确控制。

如果料筒加热温度过低，则物料的流动性较差，与螺杆和料筒内壁产生不必要的剪切作用，既加大了螺杆的载荷，又使与螺杆接触的物料因温度过高而发生交联；如果料筒温度过高，则会提前发生交联反应而固化，从而失去流动性而无法注射到模腔中去。

料筒的加热温度不是均一分布，而是呈阶梯状上升的，这样可使热固性塑料的流动性及固化速度处于最佳状态以减少螺杆旋转时受到的摩擦阻力。

通常在能够完成对物料预塑的情况下，料筒的加热温度应该设定偏低一些，以防物料过早交联。

（２）螺杆转速为了避免热固性塑料在注塑机料筒内作长时间的停留及螺杆对物料产生过大的剪切作用，应注意控制螺杆的转速。

一般来讲，对于黏度较大的热固性塑料，在塑化时与螺杆之间的摩擦力大，其螺杆转速可以适当降低，相应地延长物料在料筒中的混炼塑化时间；对于黏度较小的热固性塑料，螺杆转速可以稍高一些以提高效率，但螺杆转速一般宜控制在５０ｒ／ｍｉｎ以内。

（３）背压背压高时，热固性物料在料筒内的剪切能量增大，预塑料的温度上升，硬化程度加大，从而会造成充模困难；螺杆背压过低，则会产生预塑时计量不准确而造成制品欠注等缺陷。

塑料成型制件的结构工艺性l塑料制件的设计是在满足使用要求的前提下，根据选用塑料的类型及其成型加工特点，确定相应而合理的成型工艺，并根据该成型工艺的特性而设计出相适应的塑料结构件。

l由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件形状应尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点。

l对于模具设计者来说，在考虑塑件的结构及有关使用要求时，还必须与成型该塑件的成型模具的相应结构结合起来考虑，既要使塑料制件能按使用要求加工出来，保证制件的质量，而又要使模具结构合理、经济。

在塑件结构工艺性设计时，应考虑以下几方面的因素：（1）塑料的各项性能特点；（2）在保证各项使用性能的前提下，塑件结构形状力求简单，且有利于充模流动、排气、补缩和高效冷却硬化（热塑性塑料制件）或快速受热固化（热固性塑料制件）；（3）模具的总体结构应使模具零件易于制造，特别是抽芯和脱模机构。

一、塑料制件的选材二、塑料制件的尺寸和精度三、塑料制件的表面质量四、塑料制件的结构设计表面粗糙度表观质量形状、壁厚、斜度、加强筋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、铰链、标记、符号和文字等一、塑料制件的选材塑料制品的选材应考虑如下几个方面，以判断其是否能够满足使用要求。

1）塑料的力学性能，如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性。

2）塑料的物理性能，如对环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完满程度等。

3）塑料的化学性能，如对接触物（水、溶剂、油、药品）的耐性、卫生程度以及使用上的安全性等。

4）必要的精度，如收缩率的大小以及各向收缩率的差异。

5）成型工艺性，如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。

对于塑料材料的这些要求往往是通过塑料的特性表进行选择和比较的。

下表列出常用塑料的特性，以供参考。

二、塑料制件的尺寸和精度1. 塑件的尺寸–总体尺寸主要取决于塑料品种的流动性Ø在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件尺寸较小。

几种常用塑料的成型工艺介绍常用塑料的成型工艺介绍：塑料是一种重要的工程材料，在工业和日常生活中得到广泛应用。

为了使塑料材料能够具备所需的形状和性能，需要进行成型。

下面将介绍几种常用的塑料成型工艺。

1.注塑成型：注塑成型是最常见的塑料成型工艺之一、它将塑料原料加热融化后注入模具中，经过冷却凝固后，取出模具即可得到所需的零件或产品。

注塑成型具有成型速度快、产品成型精度高等优点，能够制造出各种形状复杂的塑料产品。

2.吹塑成型：吹塑成型主要适用于制造中空物体，如塑料瓶、塑料容器等。

该工艺先将塑料制品加热融化，然后将其放入吹塑机中，通过气压将塑料膨胀成模具内的形状，最后冷却定型。

吹塑成型具有制造中空物体、生产效率高等特点。

3.挤出成型：挤出成型是将塑料原料加热融化后压入挤出机中，通过螺杆旋转将塑料挤出成型口，然后经过冷却定型得到所需的形状。

挤出成型广泛应用于制造塑料管道、塑料板材等产品，具有成型速度快、生产效率高等优点。

4.压缩成型：压缩成型主要适用于热固性塑料的成型。

该工艺将塑料制品放入模具中，然后进行加热和压力作用，使塑料发生化学反应固化成型。

压缩成型具有生产效率高、具有很好的产品密度和力学性能等特点。

5.真空成型：真空成型适用于制造薄壁塑料制品，如塑料盒、塑料托盘等。

该工艺将加热软化的塑料片放在模具上，然后通过真空负压使塑料片紧贴在模具上固化成型。

真空成型具有产品质量好、成型精度高等特点。

6.3D打印成型：3D打印成型是近年来快速发展的塑料成型工艺之一、它通过从计算机模型中将物体分解为薄层，然后逐层累积加工，最终形成所需的塑料产品。

3D打印成型具有高度灵活性和个性化定制能力，适用于制造小批量、复杂结构的塑料产品。

以上是几种常用的塑料成型工艺的介绍。

不同的工艺适用于不同的塑料材料和产品形状需求，可以根据具体需求选择合适的成型工艺。

工程塑料知识点总结工程塑料是一种特殊的塑料材料，具有优良的物理性能和化学性能，广泛应用于工程领域。

工程塑料通常具有高耐热、高强度、高刚性、耐化学腐蚀等特点，因此被广泛应用于汽车、电子、航空航天、机械等领域。

本文将针对工程塑料的特性、种类、加工工艺、应用领域等方面进行总结和介绍。

一、工程塑料的概念和分类工程塑料是指具有一定机械性能、耐热性能、耐化学腐蚀性能和电气性能的塑料材料。

根据结构特点和用途不同，工程塑料可以分为热固性工程塑料和热塑性工程塑料两大类。

1. 热固性工程塑料热固性工程塑料是指在加热后能够交联固化成硬质物质的塑料，具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能。

常见的热固性工程塑料有环氧树脂、酚醛树脂、环氧玻璃布层压板、酚醛玻璃布层压板等。

2. 热塑性工程塑料热塑性工程塑料是指在加热后能够软化、塑性加工，并在冷却后保持形状和性能的塑料，具有优异的机械性能、耐热性能和化学腐蚀性能。

常见的热塑性工程塑料有聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等。

二、工程塑料的特性工程塑料与一般塑料材料相比，具有以下特性：1. 耐热性工程塑料通常具有较高的热变形温度和热膨胀系数，能够在高温环境下保持良好的形状稳定性和机械性能。

2. 耐化学腐蚀性工程塑料具有良好的耐化学腐蚀性，能够耐受酸、碱、溶剂等化学物质的侵蚀，适用于恶劣的工作环境。

3. 机械性能工程塑料通常具有优异的机械性能，如高强度、高刚度、耐磨性、耐疲劳性等，能够满足复杂工程结构的要求。

4. 绝缘性能工程塑料具有良好的电气绝缘性能，适用于电子、电器等领域的应用。

5. 加工性能工程塑料具有良好的加工性能，能够通过注塑、挤出、压延、注射等工艺进行成型，制备出各种复杂结构的塑料制品。

6. 环保性能工程塑料具有可回收利用、可再生利用的特点，符合环保要求。

三、常见的工程塑料材料及其特性1. 聚碳酸酯(PC)聚碳酸酯是一种常见的热塑性工程塑料，具有优异的透明度、耐冲击性、耐热性和良好的加工性能。

塑料是以高分子量合成树脂为主要成分，在一定条件下〔如温度、压力等〕可塑制成一定形状且在常温下保持形状不变的材料。

塑料按受热后外表的性能，可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。

前者的特点是在一定温度下，经一定时间加热、加压或加入硬化剂后，发生化学反应而硬化。

硬化后的塑料化学结构发生变化、质地坚硬、不溶于溶剂、加热也不再软化，如果温度过高则就分解。

后者的特点为受热后发生物态变化，由固体软化或熔化成粘流体状态，但冷却后又可变硬而成固体，且过程可多次反复，塑料本身的分子结构则不发生变化。

塑料都以合成树脂为基本原料，并加入填料、增塑剂、染料、稳定剂等各种辅助料而组成。

因此，不同品种牌号的塑料，由于选用树脂及辅助料的性能、成分、配比及塑料生产工艺不同，则其使用及工艺特性也各不相同。

为此模具设计时必须了解所用塑料的工艺特性。

第一节热固性塑料常用热固性塑料有酚醛、氨基〔三聚氰胺、脲醛〕聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯等。

主要用于压塑、挤塑、注射成形。

硅酮、环氧树脂等塑料，目前主要作为低压挤塑封装电子元件及浇注成形等用。

一、工艺特性〔一〕收缩率塑件自模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。

由于收缩不仅是树脂本身的热胀冷缩，而且还与各成形因素有关，所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。

1．成形收缩的形式成形收缩主要表现在以下几方面：〔1〕塑件的线尺寸收缩由于热胀冷缩，塑件脱模时的弹性恢复、塑性变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小，为此型腔设计时必须考虑予以补偿。

〔2〕收缩方向性成形时分子按方向排列，使塑件呈现各向异性，沿料流方向〔即平行方向〕则收缩大、强度高，与料流直角方向〔即垂直方向〕则收缩小、强度低。

另外，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。

产生收缩差使塑件易发生翘曲、变形、裂纹，尤其在挤塑及注射成形时则方向性更为明显。

因此，模具设计时应考虑收缩方向性按塑件形状、流料方向选取收缩率为宜。

塑料件结构与工艺技术规范1 主题内容与适用范围本规范规定了注射成型塑料件、压制成型塑料件(主要指电子和电气用绝缘、结构塑料件)的工艺技术要求。

本规范适用于用模具方法直接成型（注射成型、压制成型）的塑料件。

不适用于采用机械加工等二次加工方法获得的塑料件。

2 引用标准GB/T2035-1996 塑料术语及其定义GB/T14234-1993 塑料件表面粗糙度GB/T14486-1993 工程塑料模塑塑料件尺寸公差3 常用术语3.1 塑料以高聚物(有时用单体在加工过程中直接聚合)为主要成分，在加工为成品的某阶段可流动成型的材料。

弹性材料也可流动成型，但不认为是塑料。

3.2 热塑性塑料在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。

3.3 热固性塑料因受热或其他条件能固化成为不熔不溶性物料的塑料。

3.4 增强塑料含有增强材料(一般为玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等)而某些力学性能比原塑料有显著提高的一种塑料。

3.5 模塑塑料成型加工工艺的一种。

在压力下(一般还同时加热)，借助模具或口模使塑料材料成型的过程。

3.6 注射成型使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具中成型的一种工艺方法。

3.7 二次加工成型后的塑料零件或型材，按需要进行的再加工，例如机械加工、焊接、修饰等。

3.8 模具成型中赋予塑料零件形状所用部件的组合体。

3.9 浇口在注射与传递模塑模具中，熔融物料由分流道注入模具型腔时所经过的狭窄通道。

3.10 比强度材料在断裂点的强度(通常用拉伸强度)与其密度之比。

3.11 表面电阻率平行于通过材料表面上电流方向的电位梯度与表面单位宽度上的电流之比，用欧姆表示。

3.12 绝缘电阻指绝缘材料的电阻。

3.13 耐电弧性塑料材料抵抗由高压电弧作用引起变质的能力，通常用电弧陷在材料表面引起炭化至表面导电所需的时间表示。

3.14 耐化学性塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其它化学物质的能力。

热固性工程塑料介绍及用途(1)酚醛塑料(PF)它是最早、产量最高的热固性塑料。

其成本低、易模塑。

有低蠕变和良好刚性。

耐酸和溶剂，但不耐碱。

仅能着暗色，冲击强度差。

以酚醛树脂为基体的酚醛塑料品种很多。

如玻璃纤维填充的酚醛玻璃钢制品，强度高并有良好耐热和耐腐蚀性能。

木粉充填的酚醛塑料，俗称胶木。

成本低且易成型，用于制造普通的电气开关。

石棉纤维增强的酚醛塑料用于化工防腐和摩擦制动。

近年来开发的新品种，有快速固化的酚醛塑料、浅色无氨酚醛塑料和阻燃耐电弧酚醛塑料等。

(2)环氧塑料(EF)它是以环氧树脂为基体的各种复合材料。

有良好的力学、化学阻抗和电绝缘性能。

工作温度可达130℃，耐盐水且耐候性好。

成型收缩率小，易模塑成型各种电工学和机械零件。

环氧树脂与金属、无机材料和各种纤维有好的黏结性能，因此用于微电子器件的塑封，并制造覆铜箔的印刷电路板。

(3)脲醛塑料(UF)它是以脲甲醛树脂为基体，纤维素为填料，有多种添加剂的塑料。

可制成半透明和不透明塑料，色泽如玉，俗称电玉塑料。

容易着色，难燃、电绝缘性比PF好，使用温度100 0C。

用于瓶盖、纽扣、日用品和电工零件。

但抗冲能力差，吸水率高，易吸潮变形开裂。

(4)三聚氰胺甲醛塑料(MF)它是以三聚氰胺甲醛树脂为基体，纤维素为填料，有多种添加剂的塑料。

耐水和耐热比UF好，使用温度可达150℃，刚硬且表面有玻璃质感，无毒且不易沾污。

用于制造餐具、桌面层压板和电器零件，但尺寸稳定性和强度低。

(5)聚氨酯(UP)它是由异氰酸酯与多元醇反应合成。

它可以制成低密度的泡沫制品密度，用于包装、床具和装潢。

硬质的低密度泡沫，是绝热材料，用于保温冷藏，也用于防振和包装。

软质的高密度泡沫，用于汽车和家具的装饰皮革。

硬质的高密度泡沫，用于家具外壳和鞋底。

(6)不饱和聚酯(UPE)用玻璃纤维增强的不饱和聚酯制品在复合材料工业中应用最多，此种不饱和聚酯玻璃钢制品，质轻强度高，又能在室温下固化．便于手糊法加工船体等大型壳体。

热塑性塑料成型的特性热塑性塑料成型热塑性塑料品种每繁多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。

另外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的其它单体或高分子等，以改变原有树脂的结构成为具有新的改进物性和加工性的改性产品。

例如，ABS即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。

由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料也有仅供注塑用和挤出用之分，故本章节要紧介绍各种注塑用的热塑性塑料。

1、收缩率热塑性塑料成型收缩的形式及运算如前所述，阻碍热塑性塑料成型收缩的因素如下：1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比那么收缩率较大，收缩率范畴宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一样也都比热固性塑料大。

1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层赶忙冷却形成低密度的固态外壳。

由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。

因此壁厚、冷却慢、高密度层厚的那么收缩大。

另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直截了当阻碍料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，因此塑件的特性对收缩大小、方向性阻碍较大。

1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直截了当阻碍料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时刻。

直截了当进料口、进料口截面大〔专门截面较厚的〕那么收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的那么方向性小。

距进料口近的或与料流方向平行的那么收缩大。

1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，专门对结晶料那么因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。

模温分布与塑件内外冷却及密度平均性也有关，直截了当影响到各部分收缩量大小及方向性。