常用塑料的成型加工特點

一， 概論

　　塑料制品生產(chǎn)主要有原料準備，成型，后處理機械加工，修飾，裝配等過程組成。一般我們涉及到的是前兩個過程。 成型是將各種形態(tài)的塑料（粉料，粒料，溶液或分散體）制成所需形狀的制品或配件的過程，成型過程大體包括原料的塑化，賦形，固化三個階段。 聚合物成型加工的本質(zhì)就是一個定構(gòu)的過程，也就是使聚合物結(jié)構(gòu)確定，并獲得一定性能的過程，這里所說的結(jié)構(gòu)，主要指聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，即結(jié)晶，取向以及其他特殊微觀結(jié)構(gòu)，如支化，交連，連轉(zhuǎn)移等。而這些直接影響制品的性能，因此聚合物成型加工的重要任務(wù)就是通過定構(gòu)過程，在滿足制品形狀，外觀要求的同時，滿足制品的使用性能。與加工性能。 聚合物成型加工，整個體系包括，確定合理的原料配方，選擇合適的成型方法，確定合理的工藝條件，對工藝設(shè)備提出合理的要求，從而獲得最佳性能的制品。

二， 塑料的性能

　　一般來講，要考慮塑料的成型加工，首先與塑料的性能密不可分，塑料的性能主要包括：

1.物理性能：如密度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，融化溫度，降解溫度吸水性，透氣性，結(jié)晶性，

2.力學(xué)性能：拉伸，壓縮，沖擊，彎曲強度，摸量，斷裂伸長率，耐長期應(yīng)力開裂等。

3.成型加工性能：流變性能，熱傳導(dǎo)性能，結(jié)晶性能，大分子取向性能，降解交連性能。

4.電性能：相對介電常數(shù)，表面及體積電阻，介質(zhì)損耗，擊穿電壓等。

5.耐化學(xué)腐蝕性能：對酸，堿，有機溶劑等的耐受性。

6.熱性能：熱變形溫度，長期使用溫度。

7.耐環(huán)境老化性能。

　　而第3點：成型加工性能，是我們重點考慮的因素。在加工過程中，制品的硬度，結(jié)晶度，熔體流動性是否易于流動充模，收縮率大小，是否發(fā)生分解，降解，交連等都是我們關(guān)心的。

⑴．流變性能

　　聚合物的流變性能是聚合物成型加工過程中最基本的特征，主要指應(yīng)力作用下，塑料產(chǎn)生彈性，塑性和粘性變形的行為，以及這些行為與塑料的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，溫度，壓力和作用方式，作用時間等的關(guān)系。直接對聚合物材料的選用，加工工藝條件，加工設(shè)備，成型模具，產(chǎn)品質(zhì)量等產(chǎn)生重要影響。

⑵. 熱傳導(dǎo)性能

　　塑料的成型一般先加熱，成型后，再冷卻定型。加熱與冷卻的實質(zhì)就是塑料的熱傳導(dǎo)。塑料在傳熱中，可能獲得的溫度梯度受到限制，由于塑料是熱的不良導(dǎo)體，熱源與被加熱的塑料之間溫差太大，就會導(dǎo)致局部溫度過高，而引起塑料降解。塑料也不能冷卻的過快，冷卻介質(zhì)與熔體之間溫差太大，就會導(dǎo)致制品內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。引起制品變形。 塑料熔體的粘度很高，難于對流傳熱，而流動過程中會產(chǎn)生剪切摩擦熱，使熔體溫度升高，有時會造成制品表面燒焦。 許多塑料呈半結(jié)晶型，當受熱熔融時，具有相態(tài)轉(zhuǎn)變，從而吸收較多的熱量，當其冷卻時，結(jié)晶度與冷卻速度具有密切關(guān)系。

⑶.結(jié)晶性能

　　通常，將塑料分成兩類：一類是結(jié)晶型聚合物，另一類是非結(jié)晶型聚合物。塑料的結(jié)晶具有不完善性而且結(jié)晶速率，結(jié)晶度以及結(jié)晶結(jié)構(gòu)等受諸多因素影響。在成型加工中，通過調(diào)整工藝參數(shù)，選用合適的成型加工設(shè)備來控制塑料的結(jié)晶條件，從而獲得優(yōu)良的制品，是非常重要的。

⑷．大分子取向性能

　　塑料成型加工過程中，不可避免的會有不同程度的取向作用，一般有兩種取向過程，一種是聚合物熔體中大分子，鏈段，再拉伸或剪切流動是，沿流動方向的流動取向。另一種是聚合物在受到外力拉伸時，大分子，鏈段或微晶等這些單元沿受力方向拉伸取向。

三 成型加工工藝特點

我們所涉及到的主要是粒料的加工，其工藝性能特點主要有：

1. 收縮率　以粉料或粒料生產(chǎn)塑料制品常是在高溫，熔融狀態(tài)下在模具中成型的，當制品冷卻到室溫后，其尺寸將發(fā)生收縮。為了保證制品尺寸的準確性，在規(guī)定模具行腔的尺寸時 應(yīng)結(jié)合收縮率而定出適當?shù)姆糯笙禂?shù)�！∫话闶湛s率太大的制品容易發(fā)生翹曲，開裂。

2. 流動性，塑料在受熱和受壓下充滿整個行腔的能力稱為流動性。

3. 水分，塑料中�；蚨嗷蛏俚暮�有水分。塑料中的水分過多時，使其流動性增大，成型周期增加，制品收縮率增大，多孔以及易于出現(xiàn)翹曲，表面帶有波紋和悶光現(xiàn)象降低了制品的力學(xué)性能和介電性能。

四 下面就我們所常用的塑料（HDPE，PP，PET），分別探討一下：

l.PE具有規(guī)整的分子空間排列，且鏈節(jié)又小，這是其為結(jié)晶型聚合物的內(nèi)在條件。由于聚合方法不同，PE主鏈上有支鏈長短和多少的差別。 HDPE近乎線形分子（分子鏈上平均每1000個碳原子中有5個甲基0.5個乙基），分子鏈能規(guī)整排列，堆砌緊密，易形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因而密度大（0.94—0.96/g,/cc），結(jié)晶度高（80%--95%）熔融溫度（126--136℃ ），硬度，強度，剛性，韌性也相對較高。還有優(yōu)良的耐熱性（軟化溫度124--127℃，連續(xù)耐熱溫度120℃,分解溫度為350℃），較好的耐溶劑性，耐蒸汽滲透性。 一般，結(jié)晶度隨溫度升高而降低，HDPE驟冷時可使結(jié)晶度下降40%，從而改變它的性能。 熔體流動速率，指在規(guī)定的條件下，一定時間內(nèi)，擠出熔融物料 的量。它反映熔體粘度的大小，是加工流動性的量度。對于HDPE，由于分子量較大（相對分子質(zhì)量由十幾萬至幾十萬），密度大，粘度高，故熔體流動速率較低（0.1—4/g/10min），多以比濃粘度表示。 HDPE吸水率很低（0.03%），故而在加工時，不需要干燥處理。 HDPE擠出溫度為165--260℃壓力為35—140MPa。注射時，成型溫度180--250℃，模溫50--70℃，注射壓力為80--100 MPa。成型線收縮率為2%—5%

2 .PP，聚丙烯和聚乙烯同屬聚烯烴，必然有一定的共性，，都是線形高分子化合物，幾乎不含雙鍵結(jié)構(gòu)。仍為飽和的脂肪烴長鏈聚合物而且也是非極性的結(jié)晶高聚物。尤其在溶脹性，溶液性能（耐，酸，堿，有機溶劑和對水分的吸收膨脹等），以及電性能方面，很相似。 但PP與PE在主鏈結(jié)構(gòu)上有一定差異，PP主鏈碳原子上交替存在著甲基，甲基的存在使主鏈略顯僵硬，也使分子對稱性下降，碳原子活化，使PP對氧更敏感，更不穩(wěn)定。過熱會導(dǎo)致PP分子鏈的斷裂，而不是膠聯(lián)。（通常添加復(fù)合抗氧劑，防老劑）。一般工業(yè)用PP的相對分子質(zhì)量比PE相應(yīng)數(shù)值要高，在22萬—70萬之間。影響PP性能的另一個重要因素是等規(guī)度。即分子鏈上甲基排列順序。（無規(guī)PP是一種無定形粘稠物，不能結(jié)晶，沒有強度。）

　　綜合以上因素，等規(guī)PP的強度，剛性，硬度在常態(tài)下比PE要高。熱氧化穩(wěn)定性比PE差。PP的耐熱性比PE高，一般工業(yè)用PP（等規(guī)度90%--95%）的熔融溫度為165--170℃，長期使用溫度可為100--120℃, 熱變形溫度/℃（1.86MPa）為56--67℃。PP（2401燕山牌）的熔體流動速率為2—3.5/g/10min，比PE大，流動性好。加工時，較之易于充模。 由于PP熔融溫度高，熱氧化更敏感-，所以，應(yīng)盡量縮短它在成型過程中的受熱時間。PP注塑成型時，注射溫度200--230℃ 模溫20--60℃，注射壓力70--100℃ PP的密度0.9—0.91g/cc,吸水率0.02—0.03%（加工時，無須干燥），成型收縮率1.0—2.5%。 一般HDPE高密度聚乙烯注塑加工過程中，如果塑件不滿，可適當增加他的溫度，壓力，保壓時間。相反的，如果塑件飛毛邊，則相應(yīng)減小以上的參數(shù)。而PP聚丙烯由于對溫度敏感，通常以調(diào)節(jié)壓力為主要辦法。

3 .PET聚對苯二甲酸乙二酯

① PET樹脂分子中含有酯基，使其具有一定的吸水性（吸水率大于0.08%），制品吸水后性能變化不大。但料粒吸濕后，將其熔融時，即使少量水分的存在，也會導(dǎo)致樹脂降解，導(dǎo)致分子鏈斷裂，強度降低。因此，成型前必須干燥處理。建議130℃--150℃干燥3到5小時，150--170℃干燥2小時。干燥后，應(yīng)放在干燥機中備用，防止再次吸水。

② PET是具有明顯熔點（258℃）的結(jié)晶聚合物，熔融后，具有良好的流動性，但可加工溫度范圍較窄（270--290℃）超過304℃時，樹脂降解，制品發(fā)黑。

③ PET成型收縮率較大1.5—2%。