结晶性和非结晶性塑料的注塑成型

本文摘自再生资源回收-变宝网（）关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析一、结晶性1、热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。

所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。

2、作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如POM等），无定形料为透明（如PMMA等）。

但也有例外情况，如聚四甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形但却并不透明。

3、在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料时，料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。

二、收缩率影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：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则收缩率较大，收缩率范围宽、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般也都比热固性塑料大。

2、塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即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。

所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。

另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。

3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。

直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。

距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。

4、成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。

模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。

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。

“塑料性能乃注塑技术之本”，掌握各种塑料的工艺性能及特性，是每一位注塑工作者必须懂得的基本专业知识，塑料的性能是设定“注塑工艺条件”的依据，也是在分析注塑过程中出现的质量问题和异常现象时必须考虑的因素之一。

1. 聚丙烯（PP）注塑加工工艺PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶”。

PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热变形温度高、密度小、结晶度高等特点。

改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。

不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。

纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。

PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。

在一些机器上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。

户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。

再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。

PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。

对注塑机的选用没有特殊要求。

由于PP具有高结晶性。

需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。

锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。

模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温。

型芯温度比型腔温度低5℃以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。

边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。

模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的50-60%）。

均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚PP）。

PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃,熔融段温度最好在240℃。

为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（出现气泡、气纹）。

结晶性塑料和非结晶性塑料的区别一、什么是结晶性塑料？（结晶=不透明）结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规那么排列。

规那么排列区域称为晶区，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：PE、PP、PA、POM、PBT （聚对苯二甲酸丁二醇酯Polybutylene terephthalate）、PET（Polyethylene terephthalate）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE、LCP、PPS、PEEK等。

二、结晶对塑料性能的阻碍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。

减小球晶尺寸到必然程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺点）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时可不能产生散射）。

3）热性能结晶性塑料在温度升高时不显现高弹态，温度升高至熔融温度TM 时，呈现粘流态。

因此结晶性塑料的利用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。

4）耐溶剂性，渗透性等取得提高，因为结晶分排列加倍紧密。

三、阻碍结晶的因素有哪些？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、大分子间作使劲大的高分子容易彼此靠紧，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速了结晶。

3）压力，在冷却进程中若是有外力作用，也能增进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保压压力来操纵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，因此为了排除这一矛盾，在成型材料中加入形核剂，如此使得塑料能在高模温下快速结晶。

四、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，因此由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，因此注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。

《注塑成型工艺》------刘来英主编第二章注塑塑料高分子质量：分子量越大，塑料的强度和刚度越大，塑料越难成型。

大分子塑料粘度一般很高，为了降低粘度，必须提高塑料分子的加工温度，但这会引起高分子塑料的降解。

因此在加工高分子塑料是，考虑到塑料的热稳定性，一般规定加工温度和融化时间。

2.1 高分子塑料的分类1. 热固性热固性塑料是链状结构有交叉的集合物，其最终的分子结构是通过在热和压力作用下通过化学反应形成的，一旦这种反应完成，热固性塑料就不能通过加热和压力进一步作用而改变。

一般不能通过注塑成型来完成，但可以通过常温下的化学反映来完成。

常见的有：聚脂（UP）和环氧树脂(EP)2. 弹性体弹性体是链状结构具有一定交叉的高分子，这种塑料在应力作用下容易变形，应力去除后，很快恢复到原来的形状。

常见的有：天然橡胶和人造橡胶3. 热塑性热塑性塑料由互不交联在一起的长链分子组成。

当温度超过其软化温度时，可以通过注射来成型，当冷却到其凝固点以下时，可以成型出需要的形状来。

常见的有：PE, PP, PS, ABS, PA2.2 结晶性塑料和非结晶性塑料1. 结晶性塑料结晶性塑料具有很有规则的格子状的分子排列方式，但没有任何一种塑料是完全结晶的，透明度很差，成型的塑料制品在光线下有发污的感觉。

2. 非结晶塑料分子链的排列成随机分布规律，没有明显的方向性。

透明性较好。

但也有列外，比如ABS 是非结晶塑料，但不透明。

2.3 塑料的混合1. 高分子－增塑剂混合物（增塑高聚物）2. 高分子－填充剂混合物（增强高聚物）3. 高分子－高分子混合物（共混高聚物）添加剂的作用：增强塑料的稳定性，包括抗氧化性，热稳定性能；增加塑料的阻燃性能，改变颜色及改善塑料的流动性的添加剂等；纤维增强型塑料：添加了碳纤维、玻璃纤维和金属基等塑料，改善塑料的刚度，抗冲击性能，但同时会降低其他方面的力学性能；典型的增强型塑料性能：。

结晶型塑料注射成型塑料注塑成型工艺结晶型塑料的结晶度与结晶形态影响到制品的物理、机械性能。

若成型时的冷却速度慢，有利于结晶的进行，可以提高结晶度。

因此，要得到机械性能优良与表面光泽好的制品对于模温的控制是极为重要的。

为了让冷却速度缓慢，以便充分地结晶，必须提高模具温度，但不可避免地会使成型周期延长。

结晶型塑料在其熔点附近时的比容（Cm3/g）变化较大。

所有材料在冷却时都有一定程度的收缩，一般说来结晶型塑料具有比非结晶型塑料成型收缩率大的特点。

因此，其制品易产生变形、且其厚壁制品易产生凹痕,即大制件有可能发生翘曲,在较厚部分形成凹痕。

总之，不仅应考虑到模具温度的高低，而且也要注意到制品各部分必须均匀地冷却凝固（或均匀地结晶），这两点非常重要。

下表为各种塑料成型材料的一般成型条件。

常用塑料材料的注射成型条件（a）结晶型塑料塑料高密聚丙聚酰胺聚甲醛名称成型度聚乙烯尼龙6尼龙66均聚物共聚物条件烯料筒温度/℃210***^三∕280200×"''∙三*∙270210^⅛*260140^•^30018。

〜200180〜210树脂温度/℃210^^290210^⅛∙280220zπ*⅛30025031019。

〜210190〜220模具温度/℃而〜903口〜10060〜8060〜8080〜12080〜120注射压力/MP a 50〜15040~10070〜16060〜15080〜11060—150(b)非结晶性塑料塑料名称成型条件聚苯乙烯(通用ABS树脂聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯改性PPO(NoryD硬聚氯乙烯级）料筒180温度〜/℃240200*~*>w*280180^⅛∕220260 240〜280310165∕~*∙三*∙185树脂190温度〜/℃200200<*⅛^240200X^→z230280 250〜300320175^*^-z195模具30〜温度80 /℃40〜8040〜9085〜65—10012040~60注射40〜压力130 /MPa 80〜15070〜15080〜85〜140150100^^150［注1］均为未填充玻璃纤维等的非增强塑料的数据;［注2］树脂温度*是指在料筒内的树脂温度，一般都比料筒温度高，即表示从喷嘴向空中注射的熔融树脂温度。

PMMA塑料的主要性质与成型工艺PMMA(聚甲基丙烯酸酯),即有机玻璃,俗称“亚加力”(Acrylis),属非结晶性塑料,下面对其主要性质及成型工艺介绍如下：一、PMMA的主要性质1.透明度高,质轻不易变形,良好导旋光性.2.PMMA难着火,能缓慢燃烧.3.不耐醇,酮,强碱,能溶于芳香烃,氧化烃(三氧乙烷可做粘合剂).4.容易成型,尺寸稳定.5.耐冲击性及表面硬度均稍差,容易擦花,故对包装要求较高.二、PMMA的成型工艺1.亚加力透明度高,啤塑缺陷如气泡,流纹,杂质,黑点,银丝等明显暴露,故成型难度高,产品合格率低.2.原料需充分干燥，如干燥不充分会发生银丝、气泡现象，干燥条件为温度95-100℃,时间6小时,料层厚不超过30mm,且料斗应持续保温,避免重新吸潮.3.流动性件差,宜高压成型,注射压力: 80-100MPa,保压压力为注射压力的80%的左右,背压亦不宜太高.防止浇口流道的早期冷却,适当加长注射时间,需用足够压力补缩.4.注射速度对粘度影响很大,不能太快.注射速度太高会引进塑件气泡,烧焦,透明度差等.5.料温：流动性随料管温度提高而增大,但在能够充满型腔的前提下,温度不宜太高,以减小变色,银丝等缺陷.其温度参数为: 前料管200-230℃,中215-235℃,后料管140-160℃.6.模温高,产品透明度高,并减少熔合不良,尤其可减少产品内应力,且易充满型腔,模温一般为70-90℃.7.模具的设计流道要简单,流畅,阔浇口有利成型.8.减小内应力，热处理温度70-80℃(热我或热水缓冷,处理时间视产品壁厚而定,一般为4小时.)9.减少啤塑黑点:(1).保证原料洁凈(环境清洁)(2).清洁模具(定期)(3).机台清洁(清洁料管前端,螺杆,喷嘴等)10．模面保持光洁,镀铬抗腐蚀.为不影响产品透明度,颜色,尽少用脱模剂,而宜增大模具出模斜度,方便脱模.。

一、什么是结晶性塑料？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。

二、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。

三、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。

四、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。