模具材料加工(塑料的成分和加工方法)

Posted 2023-05-30

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模具材料加工(塑料的成分和加工方法)

我们通常所用的塑料并不是一种单一成分，它是由许多材料配制而成的。为了改进塑料的性能，要在高分子化合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等，才能成为性能良好的塑料。

例如，为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度，使制品柔软而添加的增塑剂；为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂；有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近，不加入热稳定剂就无法成型。因而，塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。

一、塑料的成分

合成树脂

合成树脂是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在40%～100%。由于含量大，而且树脂的性质常常决定了塑料的性质，所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始高分子化合物，它不仅用于制造塑料，而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100%的树脂外，绝大多数的塑料，除了主要组分树脂外，还需要加入其他物质。

填料

填料又叫填充剂，它可以提高塑料的强度和耐热性能，并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本，使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一，同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类，前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等，后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。填充剂在塑料中的含量一般控制在40%以下。

增塑剂

增塑剂，或称塑化剂可增加塑料的可塑性和柔软性，降低脆性，使塑料易于加工成型。增塑剂(塑化剂) 一般是能与树脂混溶，无毒、无臭，对光、热稳定的高沸点有机化合物，最常用的是邻苯二甲酸酯类。例如生产聚氯乙烯塑料时，若加入较多的增塑剂，可以降低其成型加工温度，使聚合物制品具有柔软性、弹性及耐低温性能，得到软质聚氯乙烯塑料。

稳定剂

稳定剂主要是指保持高聚物塑料稳定,防止其分解、老化的试剂。为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏，延长使用寿命，要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。稳定剂的用量一般为塑料的0.3～0.5%。

着色剂

着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。合成树脂的本色大都是白色半透明或无色透明的。在工业生产中常利用着色剂来增加塑料制品的色彩。

润滑剂

润滑剂的作用是防止塑料在成型时粘在金属模具上，同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。

抗氧剂

防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化，而使塑料变黄，发裂等。

抗静电剂

塑料是电的不良导体，所以很容易带静电，而抗静电剂可以赋予塑料以轻度至中等的电导性，从而可防止制品上静电荷的积聚。

除了上述助剂外，塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。以满足不同的使用要求。

二、常见的加工方法

⒈ 塑料的成型方法

根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。

膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料；

层压塑料是指浸有树脂的纤维织物，经叠合、热压而结合成为整体的材料；

注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料；

浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料，如MC尼龙等；

反应注射塑料是用液态原材料，加压注入膜腔内，使其反应固化成一定形状制品的塑料，如聚氨酯等。

⒉塑料的成型加工

塑料的成型加工指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。

加工方法(通常称为塑料的一次加工)包括压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)、压延等。

⑴ 吸塑

用吸塑机将片材加热到一定温度后，通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上，经冷却定型而转变成不同形状的泡罩或泡壳。

⑵ 压塑

压塑也称模压成型或压制成型，压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。

⑶ 挤塑

挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机(挤出机)将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的成型。

挤塑的优点是可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产。

缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工，制品尺寸容易产生偏差。

⑷ 注塑

注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机(或称注射机)将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。

注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。

缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较困难等。

⑸ 吹塑

吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。

⑹ 压延

压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材，随后从压延机辊筒上剥离下来，再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。

⑺ 发泡成型

发泡材料(PVC，PE和PS等)中加入适当的发泡剂，使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料(绝大多数气孔互相连通)和闭孔泡沫塑料(绝大多数气孔是互相分隔的)，这主要是由制造方法(分为化学发泡，物理发泡和机械发泡)决定的。