塑料中常用透明原料PMMA PC PET的特性及注塑工艺全面版资料Word格式.docx
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0.5
差
良
聚碳酸酯
PC
1.20
66
1900
90
137
0.02
0.6
中
聚对苯二甲酸乙二醇脂
PET
1.37
165
1030
86
120
0.03
2
优
注:
(1)因品种繁多,这只是取平均值,实际不同品种数据有异。
(2)PET数据(机械方面)为经拉伸后的数据。
从表1数据可知PC是较理想的选择,但主于其原料价贵和注塑工艺较难,所以仍以选用PMMA为主,(对一般要求的制品),而PET由于要经过拉伸才能得到好的机械性能,所以多在包装、容器中使用。
二、透明塑料注塑过程中应注意的共同问题
透明塑料由于透光率要高,必然要求塑料制品表面质量要求严格,不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷,因而在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品的设计,都要十分注意和提出严格甚至特殊的要求。
其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差,因此为保证产品的表面质量,往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整,使注塑料时既能充满模,又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品的原料处理几方面,谈谈应注意的事项。
(一)原料的准备与干燥由于在塑料中含有任何一点杂质,都可能影响产品的透明度,因此和储存、运输、加料过程中,必须注意密封,保证原料干净。
特别是原料中含有水分,加热后会引起原料变质,所以一定要干燥,并在注塑时,加料必须使用干燥料斗。
还要注意一点的是干燥过程中,输入的空气最好应经过滤、除湿,以便保证不会污染原料。
其干燥工艺如表2,
表2,透明塑料的干燥工艺:
工艺
干燥温度(℃)
干燥时间(h)
料层厚度(mm)
70~80
2~4
30~40
采用热风循环干燥
120~130
>
6
<
30
140~180
3~4
采用连续干燥加料装置为佳
(二)机筒、螺杆及其附件的清洁
为防止原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质,特别热稳定性差的树脂存在,因此在使用前、停机后都应用螺杆清洗剂清洗干净各件,使其不得粘有杂质,当没有螺杆清洗剂时,可用PE、PS等树脂清洗螺杆。
当临时停机时,为防止原料在高温下停留时间长,引起解降,应将干燥机和机筒温度降低,如PC、PMMA等机筒温度都要降至160℃以下。
(料斗温度对于PC应降至100℃以下)
(三)在模具设计上应注意的问题(包括产品的设计)
为了防止出现回流动不畅,或冷却不均造成塑料成型不良,产生表面缺陷和变质,一般在模具设计时,应注意以下几点。
a)壁厚应尽量均匀一致,脱模斜度要足够大;
b)过渡部分应逐步。
圆滑过渡,防止有尖角。
锐边产生,特别是PC产品一定不要有缺口;
c)浇口。
流道尽可能宽大、粗短,且应根据收缩冷凝过程设置浇口位置,必要时应加冷料井;
d)模具表面应光洁,粗糙度低(最好低于0.8);
e)排气孔。
槽必须足够,以及时排出空气和熔体中的气体;
f)除PET外,壁厚不要太薄,一般不得小于lmm。
(四)注塑工艺方面应注意的问题(包括注塑机的要求)
为了减少内应力和表面质量缺陷,在注塑工艺方面应注意以下几方面的问题。
a)应选用专用螺杆、带单独温控射咀的注塑机;
b)注射温度在塑料树脂不分解的前提下,宜用较高注射湿度;
c)注射压力:
一般较高,以克服熔料粘度大的缺陷,但压力太高会产生内应力造成脱模因难和变形;
d)注射速度:
在满足充模的情况下,一般宜低,最好能采用慢-快-慢多级注射;
e)保压时间和成型周期:
在满足产品充模,不产生凹陷、气泡的情况下;
宜尽量短,以尽量减低熔料在机筒停留时间;
f)螺杆转速和背压:
在满足塑化质量的前提下,应尽量低,防止产生解降的可能;
g)模具温度:
制品的冷却好坏,对质量影响极大,所以模温一定要能精确控制其过程,有可能的话,模温宜高一些好。
(五)其他方面的问题
由于为要防上表面质量恶化,一般注塑时尽量少用脱模剂;
当用回用料时不得大于20%。
对于除PET外,制品都应进行后处理,以消除内应力,PMMA应在70-80T热风循环干燥4小时;
PC应在清洁空气、甘油。
液体石腊等加热110-135℃,时间按产品而定,最高需要10多小时。
而PET必须经过双向拉伸的工序,才能得到良好机械性能。
三、透明塑料的注塑成型工艺
(一)透明塑料的工艺特性:
除了以上的共同问题,透明塑料亦各有一些工艺特性,现分述如下:
1、PMMA的工艺特性PMMA粘度大,流动性稍差,因此必须高料温、高注射压力注塑才行,其中注射温度的影响大于注射压力,但注射压力提高,有利于改善产品的收缩率。
注射温度范围较宽,熔融温度为160℃,而分解温度达270℃,因此料温调节范围宽,工艺性较好。
故改善流动性,可从注射温度着手。
冲击性差,耐磨性不好,易划花,易脆裂,故应提高模温,改善冷凝过程,去克服这些缺陷。
2、PC的工艺特性
PC粘度大,融料温度高,流动性差,回此必须以较高温度注塑(270-320T之间),相对来说料温调节范围较窄,工艺性不如PMMA。
注射压力对流动性影响较小,但因粘度大,仍要较大注射压力,相应为了防止内应力产生,保压时间要尽量短。
收缩率大,尺寸稳定,但产品内应力大,易开裂,所以宜用提高温度而不是压力去改善流动性,并且从提高模具温度,改善模具结构和后处理去减少开裂的可能。
当注射速度低时,浇口处易生波纹等缺陷,放射咀温度要单独控制,模具温度要高,流道、浇口阻力要小。
3、PET的工艺特性
PET成型温度高,且料温调节范围窄(260-300℃),但熔化后,流动性好,故工艺性差,且往往在射咀中要加防延流装置。
机械强度及性能注射后不高,必须通过拉伸工序和改性才能改善性能。
模具温度准确控制,是防止翘曲。
变形的重要因素,因此建议采用热流道模具。
模具温度高,否则会引起表面光泽差和脱模困难。
四、透明塑料件的缺陷和解决办法
由于篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度的缺陷,其他缺陷请参考产品说明书或其他资料·
。
其缺陷大概有以下几项:
(一)银纹:
由充模和冷凝过程中,内应力各向异性影响,垂直方向产生的应力,使树脂发生流动上取向,而和非流动取向产生折光率不同而生闪光丝纹,当其扩展后,可能使产品出现裂纹。
除了在注塑工艺和模具上注意外(见表4,最好产品作退火处理。
如PC料可加热到160℃以上保持3-5分钟,再自然冷却即可。
(二)气泡:
主于树脂内的水气和其他气体排不出去,(在模具冷凝过程中)或因充模不足,冷凝表面又过快冷凝而形成"
真空泡"
其克服方法见表4。
(三)表面光泽差:
主于模具粗糙度大,另一方面冷凝过早,使树脂不能复印模具表面的状态,所有这些都使其表面产生微小凹凸不平,而使产品失去光泽。
(四)震纹:
是指从直浇口为中心形成的密集波纹,其原因因熔体粘度过大,前端料已在型腔冷凝,后来料又冲破此冷凝面,而使表面出现震纹。
(五)泛白、雾晕:
主要由于在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引起的。
(六)白烟、黑点:
主要由于塑料在机筒内,因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成的。
克服方法\缺陷
树脂原料有杂质或污染
树脂原料干燥
融料温度
注射压力
注射速度
银纹
清除杂质、污染
干燥要充分
降低、控制精确
增加
气泡
保证塑化再降低
增加
表面光泽差
震纹
增加,特别射嘴
泛白、雾晕
白烟、黑点
尽量降低料温
调整合适、不变质
注射时间
增加
保证压力
生产周期
减少
减少料在机筒内停留时间
附录一:
塑料的基本概念及其常用工程塑料的性能特点
一、塑料的定义
塑料是一种以合成或天然的高分子化合物为主要成分,在一定的温度和压力条件下,可塑制成一定形状,当外力解除后,在常温下仍能保持其形状不变的材料。
二、塑料的组成和分类
塑料的主要成分是树脂,约占塑料总量的40%~100%。
1、热塑性塑料:
树脂为线型或支链型大分子链的结构。
聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(俗称尼龙)(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(俗称有机玻璃)(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(A/S)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)
2、热固性塑料
酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、氨基树脂、醇酸树脂、烯丙基树脂、脲甲醛树脂(UF)、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯(UP)、硅树脂、聚氨酯(PUR)
3、通用塑料
聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂、氨基树脂
4、工程塑料
广义:
凡可作为工程材料即结构材料的塑料。
狭义:
具有某些金属性能,能承受一定的外力作用,并有良好的机械性能、电性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能的塑料。
通用工程塑料:
聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯醚(PPO)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTP)及其改性产品。
特种工程塑料(高性能工程塑料):
耐高温、结构材料。
聚砜(PSU)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚酮类、离子交换树脂、耐热环氧树脂
5、功能塑料(特种塑料)
具有耐辐射、超导电、导磁和感光等特殊功能的塑料。
氟塑料、有机硅塑料
6、结晶型塑料
分子规整排列且保持其形状的塑料。
PE、PP、PA
7、非结晶型塑料
长链分子绕成一团(对热塑性塑料)或结成网状(对热固性塑料),且保持其形状的塑料。
PS、PC、ABS
三、塑料的性能
四、塑料的用途
1、工业
2、农业
3、交通运输
4、国防尖端工业
5、医疗卫生
6、日常生活
五、塑料工业的发展
六、国内外常用工程塑料商品名称和性能特点
(一)ABS塑料
ABS塑料的主体是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物,是一种坚韧而有刚性的热塑性塑料。
苯乙烯使ABS有良好的模塑性、光泽和刚性;
丙烯腈使ABS有良好的耐热、耐化学腐蚀性和表面硬度;
丁二烯使ABS有良好的抗冲击强度和低温回弹性。
三种组分的比例不同,其性能也随之变化。
1、性能特点
ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度,有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。
它不透明,一般呈浅象牙色,能通过着色而制成具有高度光泽的其它任何色泽制品,电镀级的外表可进行电镀、真空镀膜等装饰。
通用级ABS不透水、燃烧缓慢,燃烧时软化,火焰呈黄色、有黑烟,最后烧焦、有特殊气味,但无熔融滴落,可用注射、挤塑和真空等成型方法进行加工。
2、级别与用途
ABS按用途不同可分为通用级(包括各种抗冲级)、阻燃级、耐热级、电镀级、透明级、结构发泡级和改性ABS等。
通用级用于制造齿轮、轴承、把手、机器外壳和部件、各种仪表、计算机、收录机、电视机、等外壳和玩具等;
阻燃级用于制造电子部件,如计算机终端、机器外壳和各种家用电器产品;
结构发泡级用于制造电子装置的罩壳等;
耐热级用于制造动力装置中自动化仪表和电动机外壳等;
电镀级用于制造汽车部件、各种旋钮、铭牌、装饰品和日用品;
透明级用于制造度盘、冰箱内食品盘等。
(二)聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯是产量最大的热塑性塑料之一,它无色、无味、无毒、透明,不孳生菌类,透湿性大于聚乙烯,但吸湿性仅0.02%,在潮湿环境中也能保持强度和尺寸。
聚苯乙烯具有优良的电性能,特别是高频特性。
它介电损耗小(1×
10-5~3×
10-5),体积电阻和表面电阻高,热变形温度为65~96℃,制品最高连续使用温度为60~80℃。
有一定的化学稳定性,能耐多种矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇等,但能溶于芳烃和卤烃等溶剂中。
聚苯乙烯耐辐射性强,表面易着色、印刷和金属化处理,容易加工,适合于注射、挤塑、吹塑、发泡等多种成型方法。
缺点是不耐冲击、性脆易裂、耐热性和机械强度较差,改性后,这些性能有较大改善。
2、级别用途
聚苯乙烯目前主要有透明、改性、阻燃、可发性和增强等级别。
可用于包装、日用品、电子工业、建筑、运输和机器制造等许多领域。
透明级用于制造日用品,如餐具、玩具、包装盒、瓶和盘,光学仪器、装饰面板、收音机外壳、旋钮、透明模型、电讯元件等;
改性的抗冲阻燃聚苯乙烯广泛用于制造电视机、收录机壳、各种仪表外壳以及多种工业品:
可发性用于制造包装和绝缘保温材料等。
(三)聚丙烯(PP)
聚丙烯是六十年代发展起来的新型热塑性塑料,是由石油或天然气裂化得到丙烯,再经特种催化剂聚合而成,是目前塑料工业中发展速度最快的品种,产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯而居第四位。
聚丙烯通常为白色、易燃的蜡状物,比聚乙烯透明,但透气性较低。
密度为0.9g/cm3,是塑料中密度最小的品种之一,在廉价的塑料中耐温最高,熔点为164~170℃,低负荷下可在110℃温度下连续使用。
吸水率低于0.02%,高频绝缘性好,机械强度较高,耐弯曲疲劳性尤为突出。
在耐化学性方面,除浓硫酸、浓硝酸对聚丙烯有侵蚀外,对多种化学试剂都比较稳定。
制品表面有光泽,某些氯代烃、芳烃和高沸点脂肪烃能使其软化或溶胀。
缺点是耐候性较差,对紫外线敏感,加入炭黑或其它抗老剂后,可改善耐候性。
另外,聚丙烯收缩率较大,为1~2%。
2、用途
可代替部分有色金属,广泛用于汽车、化工、机械、电子和仪器仪表等工业部门,如各种汽车零件、自行车零件、法兰、接头、泵叶轮、医疗器械(可进行蒸汽消毒)、管道、化工容器、工厂配线和录音带等。
由于无毒,还广泛用于食品、药品的包装以及日用品的制造。
(四)聚乙烯(PE)
由乙烯聚合而成的聚乙烯是目前世界上热塑性塑料中产量最大的一个品种。
它为白色蜡状半透明材料,柔而韧,稍能伸长,比水轻、易燃、无毒。
按合成方法的不同,可分为高压、中压和低压三种,近年来还开发出超高分子量聚乙烯和多种乙烯共聚物等新品种。
1、高压聚乙烯
高压聚乙烯又称低密度聚乙烯,密度为0.91~0.94g/cm3,是聚乙烯中最轻的一个品种。
分子中支链较多、结晶度较低(60~80%),优点是具有优良的电性能和耐化学药品性能,在柔软性、伸长率、耐冲击性和透明性等方面均比中、低压聚乙烯好。
缺点是易透气、透湿,机械强度比中、低压聚乙烯稍差,主要用作电线、电缆包皮、各种注射品、薄片、薄膜和涂层等方面。
2、中、低压聚乙烯
中、低压聚乙烯又称高密度聚乙烯。
(1)中压聚乙烯
中压聚乙烯密度为0.95~0.98g/cm3,是各种聚乙烯中最重要的一种。
分子中支链较少,结晶度高达90%,耐热性和机械性能均优于其它聚乙烯,比高压和低压聚乙烯难透气、透湿,还具有优良的电性能积化学稳定性。
主要用作电绝缘材料、汽车零件、管道、医用和日用瓶子、各种工业用板材和鱼网等。
(2)低压聚乙烯
低压聚乙烯密度为0.94~0.96g/cm3,分子中支链较高压聚乙烯少,接近或略高于中压聚乙烯,结晶度达80~90%,机械强度和硬度介于中、高压聚乙烯之间,最高使用温度为100℃,制品可进行煮沸消毒;
耐寒性好,在-70℃仍有柔软性;
耐溶剂性比高压聚乙烯好,比高压聚乙烯难透气和透湿;
在高温下几乎不被任何溶剂侵蚀,并耐各种强酸(除浓硝酸等氧化性酸外)和强碱的作用;
吸湿性很小,有良好的绝缘性能。
3、超高分子量聚乙烯
分子量为300~600万,机械强度、抗冲性和耐磨性极佳,加工成型难,一般采用压缩与活塞挤出成型,主要用作齿轮、轴承、星轮、汽车燃料槽及其它工业用容器等。
(五)聚酰胺(PA)
聚酰胺塑料商品名称为尼龙,是最早出现能承受负荷的热塑性塑料,也是目前机械、电子、汽车等工业部门应用较广泛的一种工程塑料。
聚酰胺有很高的抗张强度和良好的冲击韧性,有一定的耐热性,可在80℃以下使用;
耐磨性好,作转动零件有良好的消音性,转动时噪音小,耐化学腐蚀性良好。
2、各品种的特性
聚酰胺品种很多,主要有聚酰胺-6、-66、-610、-612、-8、-9、-11、-12、-1010以及多种共聚物,如聚酰胺-6/66、-6/9等。
(1)聚酰胺-6
聚酰胺-6又名聚已内酰胺,具有优良的耐磨性和自润滑性,耐热性和机械强度较高,低温性能优良,能自熄、耐油、耐化学药品,弹性好,冲击强度高,耐碱性优良,耐紫外线和日光。
缺点是收缩率大,尺寸稳定性差。
工业上用于制造轴承、齿轮、滑轮、传动皮带等,还可抽丝和制成簿膜作包装材料。
(2)聚酰胺-66
聚酰胺-66又名聚已二酰已二胺,性能和用途与聚酰胺-6基本一致,但成型比它困难。
聚酰胺-66还能制作各种把手、壳体、支撑架、传动罩和电缆等。
(3)聚酰胺-610
聚酰胺-610又名聚癸二酰已二胺,吸水性小,尺寸稳定性好,低温强度高,耐强碱强酸,耐一般溶剂,强度介于-66和-6之间,密度较小,加工容易。
主要用于机械工业、汽车、拖拉机中作齿轮、衬垫、轴承、滑轮等精密部件。
(4)聚酰胺-612
聚酰胺-612又名聚十二烷二酰己二胺,其性能与-610相近,尺寸稳定性更好,主要用于精密机械部件、电线电缆被覆、枪托、弹药箱、工具架和线圈架等。
(5)聚酰胺-8
聚酰胺-8又名聚辛酰胺,性能与-6相近,可做模制品、纤维、传送带、密封垫圈和日用品等。
(6)聚酰胺-9
聚酰胺-9又名聚壬酰胺,耐老化性能最好,热稳定性好,吸湿性低,耐冲击性好,主要用作汽车或其它机械部件;
电缆护套、金属表面涂层等。
(7)聚酰胺-11
聚酰胺-11又名聚十一酰胺,低温性能好,密度小、吸湿性低、尺寸稳定性好、加工范围宽,主要用于制作硬管和软管,适于输送汽油。
(8)聚酰胺-12
聚酰胺-12又名聚十二酰胺,密度最小、吸水性小、柔软性好,主要用于制作各种油管、软管、电线电缆被覆、精密部件和金属表面涂层等。
(9)聚酰胺-1010
聚酰胺-1010又名聚癸二酰癸二胺,具有优良的机械性能,拉伸、压缩、冲击、刚性等都很好,耐酸碱及其它化学药品,吸湿性小,电性能优良,主要用于制造合成纤维和各种机械零件等。
(六)聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯是六十年代初发展起来的—种热塑性工程塑料,通过共聚、共混和增强等途径,又发展了许多改性品种,提高了加工和使用性能。
聚碳酸酯有突出的抗冲击强度和抗蠕变性能,较高的耐热性和耐寒性,可在+130~-100℃范围内使用;
抗拉、抗弯强度较高,并有较高的伸长率及高的弹性模量;
在宽广的温度范围内,有良好的电性能,吸水率较低、尺寸稳定性好、耐磨性较好、透光率较高并有—定的抗化学腐蚀性能;
成型性好,可用注射、挤塑等成型工艺制成棒、管、薄膜等,适应各种需要。
缺点是耐疲劳强度低,耐应力开裂差,对缺口敏感,易产生应力开裂。
聚碳酸酯主要用作工业制品,代替有色金属及其它合金,在机械工业上作耐冲击和高强度的零部件、防护罩、照相机壳、齿轮齿条、螺丝、螺杆、线圈框架、插头、插座、开关、旋钮。
玻纤增强聚碳酸酯具有类似金属的特性,可代替铜、锌、铝等压铸件;
电子、电气工业用作电绝缘零件、电动工具。
外壳、把手、计算机部件、精密仪表零件、接插元件、高频头、印刷线路插座等。
聚碳酸酯与聚烯烃共混后适合于做安全帽、纬纱管、餐具、电气零件及着色板材、管材等;
与ABS共混后,适合作高刚性、高冲击韧性的制件,如安全帽、泵叶轮、汽车部件、电气仪表零件、框架、壳体等。
(七)聚甲醛(POM)
聚甲醛是六十年代出现的一种热塑性工程塑料,有均聚和共聚两大类,是—种没有侧链的、高密度、高结晶性的线型聚合物,用玻纤增强可提高其机械强度,用石墨、二硫化钼或四氟乙烯润滑剂填充可改进润滑性和耐磨性。
聚甲醛通常为白色粉末或颗粒,熔点153~160℃,结晶度为75%,聚合度为1000~1500,具有综合的优良性能,如高的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较小的蠕变性和吸水性、较好的尺寸稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。
主要缺点是耐热老化和耐大气老化性较差,加入有关助剂和填料后,可得到改进。
此外,聚甲醛易受强酸侵蚀,熔融加工困难,非常容易燃烧。
聚甲醛在机电工业、精密仪表工业、化工、电子、纺织、农业等部门均获广泛应用,主要是代替部分有色金属与合金制作一般结构零部件,耐磨、耐损耗以及承受高负荷的零件,如轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮、阀门上的阀杆、螺母、垫圈、法兰、仪表板、汽化器、各种仪器外壳、箱体、容器、泵叶轮、叶片、配电盘、线圈座、运输带和管道、电视机微调滑轮、盒式色磁带滑轮、洗衣机滑轮、驱动齿轮和线圈骨架等。
(八)聚砜(PSU)
聚砜是六十年代出现的一种耐高温、高强度热塑性塑料,被誉为“万用高效工程塑料”。
它一般呈透明、微带琥珀色,也有的是象牙色的不透明体,能在限宽的温度范围内制成透明或不透明的各种颜色,通常应用染料干混法而不能用颜料干染。
聚砜可用注射、挤塑、吹塑、中空成型、真空成型、热成型等方法加工成型,还能进行一般机械加工和电镀。
(1)耐热性能好,可在-100~+150℃的温度范围内长期使用。
短期可耐温195℃,热
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