塑料与塑料成型工艺.doc

塑料与塑料成型工艺知识目标掌握塑料的组成、分类及其热力学性能。掌握常用塑料的名称、牌号、性能及其典型用途。掌握常用塑料的成型方法，熟悉各种成型方法的优缺点和使用范围。掌握常见塑料模具的种类及名称。掌握塑料制品设计的原则与要点。技能目标具备为塑料制品选择合理牌号塑料的能力。具备为常见塑料制品选择合理成型方法的能力。针对注射成型工艺，具备为其选择合理工艺参数的能力。针对已有的塑料件，具备分析其结构合理与否的能力具备设计中等复杂程度塑料制品的能力。主要理论及工程应用导航：手机底盖与自来水管的比较图2-1的塑料制品，分别是某款式手机底盖和某规格自来水水管，它们功能和用途各不相同，您知道这两类塑料产品是用什么牌号的塑料生产出来的吗？它们的成型方法是相同的吗？答案是，这两种塑料产品所使用的塑料是不相同的，手机底盖使用的是一种称为ABS的塑料，而自来水管使用的是一种称为PVC的塑料。它们的成型方法也相差很大，前者采用的是一种称为注射成型的方法，后者采用的是一种称为挤出成型的方法。事实上，除了上述两种塑料外，在工业上，还有很多种性能千差万别的其它牌号的塑料；成型方法也不仅仅局限于注射成型和挤出成型。下面，就让我们从开始从塑料及其成型的相关知识讲起吧。(a)手机底盖(b)自来水水管图2-SEQ图2-\*ARABIC1塑料制品塑料的基础知识塑料的由来塑料的历史可以追溯到1832年，当时法国的科学家发现，把硝酸均匀而集中地倒在棉花或木质纤维上，就会得到一层很硬的防水薄膜，这层薄膜有着与传统材料，如木材、石材金属等不一样的性能，但限于当时的科技手段，人们无法进一步研究其机理，也没有将其作进一步的利用。历史上第一种完全由人工合成的塑料是酚醛塑料，它的发明与19世纪后期一种天然的绝缘材料——虫胶有关。当时刚刚萌芽的电力工业蕴藏着绝缘材料的巨大市场，但产自于东南亚的虫胶由于供不应求而价格飞涨，当时化学家已经开始认识到很多可用作涂料、黏合剂和织物的天然树脂和纤维都是聚合物，即结构重复的大分子，从而开始有意识地寻找能合成聚合物的成分和方法。如果谁能发明一种能代替虫胶的廉价商品，那无疑将获得巨大成功。美国科学家列奥•贝克兰（LeoBaekeland,原籍比利时）经过多年的努力终于成为这个幸运者。贝克兰于1889年开始到美国从事化学研究，从1904年开始，贝克兰开始研究苯酚和甲醛的反应。尽管早在1872年，德国化学家拜尔就发现了这个反应能产生一些粘糊糊的东西，但拜尔的兴趣在合成染料上，对这种东西不感兴趣。后来的科学家也对这个反应进行过研究，但因为无法精确控制化学反应没找到它的利用价值。而贝克兰解决了这个问题。他发明了一种实验装置，可以精确调节加热温度和压力，能有效控制化学反应。贝克兰用这种装置成功得到了酚醛树脂，将其模压后得到半透明的硬塑料，这种塑料不易燃烧，成型后不再熔化，也不能溶解到溶剂甚至是酸液中去，是良好的绝缘材料。他用自己的名字给这种新材料命名为贝克利特（Bakelite，即现在的酚醛塑料），并于1907年７月14日申请了专利。从这一天起，世界上第一种人工合成的塑料——酚醛塑料诞生了。酚醛塑料是人类所制造的第一种全合成材料，它的诞生标志着人类社会正式进入了塑料时代。它的发明被认为是20世纪的炼金术，贝克兰也因此于1924年被选为美国化学学会会长，并被1940年５月20日出版的《时代》周刊称为“塑料之父”。到了20世纪30年代，美国科学家又发明了一种被称为尼龙的塑料，这种塑料被称为是“由煤炭、空气和水合成，比蜘蛛丝细，比钢铁坚硬，优于丝绸的纤维”。尼龙的发明，是塑料发展历史上的里程碑事件，它的出现，为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础。紧接着，由于第二次世界大战中石油化学工业的发展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造业也得到飞速的发展。直至今天，塑料工业已经成为现代工业的重要组成部分。塑料的组成事实上，通常的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中的合成树脂是塑料的主要成分；此外，为了改进塑料的性能，还要在合成树脂中添加各种的辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能满足塑料的使用或生产要求。合成树脂合成树脂是由一种或几种简单化合物通过聚合反应而生成的一种高分子化合物，也叫聚合物，合成树脂是塑料的主要成分，它决定了塑料的类型和基本性能（如热性能、物理性能、化学性能、力学性能等），它联系或胶黏着其它成分，并使塑料具有可塑性和流动性，从而具有成型性能。填充剂填充剂又称填料，是塑料中的重要的但并非每种塑料必不可少的成分。填充剂与塑料中的其它成分机械混合，它们之间不起化学作用，但与树脂牢固地胶黏在一起。填充剂在塑料中的作用有两个：一是减少树脂用量，降低塑料成本；二是改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。在许多情况下，填充剂所起的作