塑料材料选材及工艺

塑料的工艺性设计

塑料材料的广泛应用使得人们越来越重视塑料的工艺性设计，因为好的工艺性设计可以提高制造效率和产品质量。本文将从以下几个方面介绍塑料的工艺性设计。

一、塑料的成型工艺

塑料的成型工艺是指将塑料原料通过各种方式加工成所需形状的过程。常见的成型工艺包括注塑、吹塑、挤出、压延等。

1.注塑成型

注塑成型是将熔融状态的塑料注入模具中，在模具中冷却成型的过程。注塑成型是广泛使用的塑料成型工艺之一，适用于制造各种大小的塑料制品。注塑成型需要考虑到原料的选型、模具设计、温度控制等因素。

2.吹塑成型

吹塑成型是将熔融状态的塑料注入模具中，然后通过气流将其吹到模具壁上形成所需产品的过程。吹塑成型适用于制造大型、空心的塑料制品，如瓶子、桶等。吹塑成型需要考虑到原料的选择、模具设计、吹气温度等因素。

3.挤出成型

挤出成型是将熔融状态的塑料通过挤出机挤出成任意形状的过程。挤出成型适用于制造管状、板状或条状塑料制品。挤出成型需要考虑到原料的选择、挤出机的调节、模具设计等因素。

4.压延成型

压延成型是将熔融状态的塑料通过辊子进行压延，然后冷却成型的过程。压延成型适用于制造薄板、薄膜等塑料制品。压延成型需要考虑到原料的选择、辊子的调节、压延速度等因素。

二、塑料工艺性设计的考虑因素

塑料制品的工艺性设计需要考虑以下几个方面的因素。

1.原料的选择

塑料的种类繁多，不同的塑料具有不同的物理性质和化学性质，需要根据产品的使用要求选择适宜的塑料。例如，高温塑料适用于制造高温环境下使用的产品，低温塑料适用于制造低温环境下使用的产品。

2.模具设计

模具的设计也是影响塑料制品质量的重要因素。模具的尺寸、结构、材料等对制品的精度、大小、外观等产生影响。因此，在模具设计时需要根据产品要求进行设计和改善。

3.温度控制

塑料的加工需要控制好加工温度，温度过高或过低都会影响制品的质量。加工温度需要根据塑料的种类、成型工艺和模具结构等因素进行调整。 4.工艺流程控制

1 / 4 塑料的工艺性能

1.1 聚合物的热力学性能与加工工艺

1 .聚合物的热力学性能

聚合物的物理、力学性能与温度密切相关，当温度变化时，聚合物的受力行为发生变化，呈现出不同的力学状态，表现出分阶段的力学性能特点。图2 一2 所示为线型无定形聚合物在恒应力作用下变形量与温度的关系曲线，也称为热力学曲线。此曲线明显分为三个阶段，即线型无定形聚合物常存在的三种物理状态：玻璃态、高弹态和猫流态。

在温度较低时(温度低于T : ) ，曲线基本上是水平的，变形量小，而且是可逆的;但弹性模量较高，聚合物处于此状态时表现为玻璃态。此时，物体受力的变形符合胡克定律，应变与应力成正比，并在瞬时达到平衡。当温度上升时(温度在T 。至T ，间)，曲线开始急剧变化，但很快趋于水平。聚合物的体积膨胀，表现为柔软而富有弹性的高弹态(或橡胶态)。此时，变形量很大，而弹性模量显著降低，外力去除后变形量可以回复，弹性是可逆的。如果温度继续上升(温度高于Tf ) ，变形迅速发展，弹性模量再次很快下降，聚合物即产生私性流动，成为勃流态。此时变形是不可逆的，物质成为液体。这里，T ：为玻璃态与高弹态间的转变温度，称为玻璃化温度;T .为高弹态与猫流态的转变温度，称为猫流沮度。在常温下，玻璃态的典型材料是有机玻璃，高弹态的典型材料是橡胶，勃流态的典型材料是熔融树脂(如猫合剂)。

聚合物处于玻璃态时硬而不脆，可作为结构件使用。但塑料的使用温度不能太低，当温度低于T 卜时，物理性能发生变化，在很小的外力作用下就会发生断裂，使塑料失去使用价值。通常称T ‘为脆化温度，它是塑料使用的下限温度。当温度高于T .时，塑料不能保持其尺寸的稳定性和使用性能，因此，几是塑料使用的上限温度.显然，从使用的角度看，TL 与T 。间的范围越宽越好。当聚合物的温度升到如图2 一2 所示中的Td 温度时，便开始分解，所以称Td 为分解温度。聚合物在T 「一Td 温度范围内是猫流态，塑料的成型加工就是在这个范围内进行的。这个范围越宽，塑料成型加工就越容易进行。聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯的T ，一Td 范围相当宽，可在相当宽的温度范围里呈私流态，不易分解，因而易于操作。硬聚氯乙烯则不然，它的赫流温度与分解温度很接近，而且即使在接近Td 的温度下，虽经高压作用，其流动性仍然很小，成型加工就很困难。

塑料材料的性能与最佳选用

随着现代工业的不断发展，塑料已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分。无论是在食品包装、日用品、家电生产以及汽车零配件、建筑、医疗器械、航空制造各个领域，塑料都有其广泛的应用。在众多材料中，塑料因其轻量、成型方便、优良的物理化学特性、以及相对的低成本优势，成为了各个行业首选材料。但是，在不同的应用领域中，塑料的性能需求却是各不相同的。因此，如何选择合适、最佳的塑料材料，成为了各行业工程师和设计师面临的一项重要任务。

1. 性能参数

每种塑料材料都有其自身特异的物理化学性能参数，如密度、拉伸强度、断裂延伸率、热变形温度、抗冲击能力等。在选材过程中，不同行业对于这些参数的要求也是迥异的。例如，食品包装中或医疗器械中，对于塑料的卫生性和安全性要求较高，需要选择无毒、无害的低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，或是耐热性较好的PP或聚碳酸酯等。而在汽车零配件或是建筑材料中，其对于材料的刚性、耐用度和韧性要求较高，因此需要选择硬度高、抗压、抗震性好的ABS、PA、POM、PMMA等塑料材料。

2. 生产加工工艺

在实际生产加工过程中，选择合适的塑料材料，除了要考虑其物理化学性能，也要结合加工工艺来确定。例如，对于一些需要注塑成型的塑料产品，需要选择耐热、导热性好的聚酰胺，尼龙等材料，以保证生产加工的质量和效率。而在一些需要加热塑性成型的塑料制品中，需要选择PVC、PMMA等材料。同时，需要注意不同的加工工艺对于材料性能所带来的影响和不同塑料材料之间的兼容性问题。

3. 环保因素

在塑料的应用和生产中，环保问题也是不可忽视的。目前，全球产塑料量已经达到了每年3.25亿吨，而其中大部分都是一次性或者难以分解的塑料制品，给环境带来了严重的污染问题。因此，在选择塑料材料的时候，需要优先选择环保、低碳、可回收、可降解等性能好的塑料材料，如生物降解塑料、环保塑料等。

在实际应用中，由于不同行业和产品对于塑料材料的性能要求不同，因此需要根据具体情况选择不同的塑料材料。但总体来说，塑料材料应该具有较高的性能和优良的环保特性。未来，随着环保意识的不断提高和科技的不断发展，相信新型、高性能、环保性能优良的塑料材料也会不断涌现，更加满足各个行业对于塑料材料的需求。

四川化工职业技术学院

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姓名：张伟

学号：40

班级：高分子1131班

年级：2011级

老师：罗伟

专业：高分子材料应用技术

学期：2012-2013年第二学年

课程：塑料加工工艺及技术

2013-6-5

前言

高分子材料应用技术专业(简称高分子专业)为实践性非常强的专业。为了适应社会发展对高职高专毕业生新的要求，我院高分子专业在调查企业对高分子材料应用技术人才培养规格需求以及借鉴相关高职院校已有经验和成果的基础上，编写了本校本教材。

本系列教材主要以塑料制品的生产过程为任务载体，采取任务教学法、案例教学法等，通过教师讲解、示范，学生实际完成任务，引导学生掌握塑料混合设备、挤出设备、注射机、注射模具，压延机的基本结构组成，训练学生正确使用相关塑料加工设备操作的基本方法，并能分析和解决制品质量问题，了解最新成型和加工技术发展，树立创新意识、安全生产意识、质量意识、同时培养学生的学习能力和社会能力，使学生更好的适应职业发展要求。 一、注塑机的认识

（一）注塑机的结构组成

注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。

1、注射系统

注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注

射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。

注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。

螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、过胶组件、射嘴部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。

2、合模系统

合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。