1、热固性塑料的注射成型 2 1.概述 热固性塑料 在热固性树脂中加入增强材料、填 料及各种助剂所制得的制品称为热固性塑料。 热固性树脂 -在受热或在固化剂的作用下，能 发生交联而变成不熔不溶状态的树脂 . 热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点 ， 随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用 也越来越广泛。 3 特点： 制品刚度大 在承载下弹性和塑性变形极小； 耐热性能好 热固性塑料制品对热相当稳定，热 变形温度 150 260 ，含填料的更高； 制品尺寸稳定性好 一般热固性塑料制品都含有 填料等多种组分，成型后收缩很小，可以得到尺寸 精度高的制品； 4 电性能优良 具有耐电弧性、耐电压、感应
2、 特性优异的性能； 耐腐蚀性好 不受有机溶剂和弱酸、弱碱等 的腐蚀。 5 20世纪 60年代前， 压制和挤出工艺加工 20世纪 60年代后， 注射成型工艺。 其中日本已有 85的热固性塑料制品是用注射成型 方法获得的， 我国 70年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺 ，目前只占所有热固性塑料制品的 3 4， 可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发 展空间。 6 2.热固性塑料注射成型原理热固性塑料注射成型原理 这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。 n热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态 的变化，而且还发生不可逆的化学变化。 热固性塑料 注射成型 料筒 加热 低粘度的 塑性体 n线
3、性、分子链上有 反应基团和分子量不 高的物质。 反应模腔 排气 固体注射 7 为使注射过程顺利进行，应控制使物料通过喷嘴时必 须达到最好的流动性， 物料进入模腔后，反应基团与加入的固化剂发生交联 反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。 反应过程中， 会逐渐释放出低分子物 (如氨、水等 )， 必须及时排出，才能保证反应顺利进行。 当交联反应进行到使模内物料的物理 力学性能达到 最佳值时，即可以从模内脱出，成为制品。 8 要求： 在原料方面， 不同塑料顺利变成注射制品的难易程 度是不同的。例如，酚醛塑料具有较好的成型工艺 性。 在设备方面， 要求设备有精确的加热控温精度，较 高的注射压力和较高的锁模力
4、吨位。注射成型机的 锁模系统还应伴随有排气动作等。 在工艺条件方面 ， 对于温度、压力与时间的控制均 要因料筒、模具内物料的运动与反应阶段而进行选 择。 9 2.1热固性塑料在料筒内的塑化热固性塑料在料筒内的塑化 料筒的温度必须严格控制，要求温度的均一性尽可 能高， 尽量减少熔体在料筒内的停留时间，也是保证塑化 后熔体质量的重要措施。 10 2.2.热固性塑料熔体在充模过程中的流动热固性塑料熔体在充模过程中的流动 由于喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过 喷嘴和浇道时不会在通道的壁面上形成不动的固体 塑料隔热层， 由于壁面附近有很大的速度梯度，使靠近壁面的熔 体以湍流形式流动，从而提高了热
5、壁面向熔体的传 热效果。 应在交联反应显著进行之前将熔体注满模腔。 采用 高压高速和尽量缩短浇道系统长度等都有利于在最 短的时间内完成充模过程。 11 2.3.热固性塑料在模腔内的固化热固性塑料在模腔内的固化 熔体取得模腔型样后的定型是依靠高温下的固化反 应完成的。 树脂交联反应速率随温度的升高而加大，较高的模 温，使塑料在较短的时间内充分固化成型。 固化定型时间与模具温度的高低、制品的厚度及形 状复杂程度有关。 12 热固性树脂的交联为放热反应， 这部分热量使模腔内的物料升温膨胀，对体积收缩有 补偿作用， 因此，充模结束后，不必保压补料。 在固化过程中有低分子物析出， 应将反应副产物及时排出
6、模腔，以保证缩聚交联反应 的进行 13 3、注射原料的要求、注射原料的要求 在 低温料筒内 塑化产物能较长时间保持良好流动性 ， 而在 高温的模腔内 能快速反应固化。 在各种热固性塑料中，酚醛塑料最适合注射成型， 例如： 注射用的酚醛压缩粉在 80 95 保持流动状态的 时间大于 10min， 在 75 85 则 1h以上，熔体在料筒内停留 15 20min，粘 度无大的变化。 14 4.热固性塑料注射机的结构特征热固性塑料注射机的结构特征 注射机的结构与热塑性塑料注射机基本相同， 螺杆的长径比和压缩比较小， 一般长径比 (LD)为 1416为宜， 压缩比 A为 0.8 1.2。 螺杆几乎无加
7、料段、压缩段和计量段之分，是等 距等深的无压缩比螺杆， 螺杆对塑化物料只起输送作用，不起压缩作用。 15 料筒 的加热温度相对较低，温控精度要求高， 目前较多采用水或油加热循环系统， 因此料筒设计成夹套型，其温度波动可控制在 1 。 16 注射机的 锁模结构 应满足能及时放气排除缩聚交联 反应产生的低分子物的操作要求， 需要具有能迅速降低锁模力的执行机构，一般采用 增压油缸来实现对快速开模和合模动作的控制。 17 模具 结构必须设置加热装置和温控系统，以利于物 料在模内化学反应的顺利进行 因热固性塑料回收困难，近年来在模具结构上开始 采用热流道模具、无浇口注射成型或细流道成型等 方法。 18
8、5、注射工艺及成型条件、注射工艺及成型条件 19 热固性塑料的注 射成型过程包括： 塑化过程的工艺条件 主要是料筒温度、螺杆转速和 螺杆背压； 注射充模过程的工艺条件 主要是注射压力、充模速 度和保压时间； 固化过程的工艺条件 主要是模具温度和固化时间。 塑化过程、 注射充模过程 固化过程 20 聚邻苯二甲酸二 烯丙酯 21 料筒温度 料筒温度太低， 塑料在螺杆与料筒壁之间将产生较 大的剪切力，易造成靠近螺槽表面的一层塑料因剧 烈摩擦发热而固化， 而内部却因温度低，流动性差 ，使注射困难 。 n料筒温度过高， 又会造 成过早交联，失去流动性 ，同样使注射不能顺利进 行。 22 物料粘度 粘度小
9、的热固性塑料 摩擦力小，螺杆转速可高一些 ， 粘度大的注射料 摩擦力大，混炼状态不好，螺杆转 速可适当降低，使注射料在料筒中充分混炼塑化。 23 螺杆转速 螺杆转速低， 塑化时间相应增长，料筒前端的物料 温度高，滞留时间长，反应程度完善； 螺杆转速过高时 ， 塑化时间相应缩短，物料所受压 力增加，料筒与螺杆之间的剪切摩擦热增加，导致 塑料过热，使成型条件变差。 24 模具温度 提高模具温度对缩短成型周期有利 . 但模温过高，硬化太快，低分子物不易排除，制品 表面有焦斑，还会产生缺料、起泡、裂纹等缺陷。 2 5 6.7 结构发泡注射成型 26 结构泡沫材料 -表面有一层封闭的致密皮 层，而在芯部
10、呈微孔泡沫结构的制品。 成型方法分类： 6.7.1概述 27 6.7.2 低压结构发泡注射成型低压结构发泡注射成型 在低压结构发泡注射中，进行 “欠料注射 ”， 充料量只占模腔容积的 75 85， 需要较小的锁模力。 与普通注射成型的区别在于 模腔压力低， w普通注塑 的模腔压力为 30 60MPa w高压结构 发泡注射为 7 15MPa， w低压结构 发泡则只有 2 7MPa。 w比较： 28 发泡原理： 在温度的作用下， 发泡剂分解并放出 气体，渗入到塑料 熔体中去， 化学发泡剂 热塑性材料 料筒 混合、塑化偶氮二甲酰 胺（ AC） 在料筒的贮料 室中保持着较 大的内压。 注射 充模 气体
11、立即膨胀，并把物料 迅速地推向模腔壁 29 成型过程由以下工序组成： 塑化计量 注射充模 模腔内发泡 定型冷却 脱模顶出 30 低压结构发泡常用的材料： 发泡剂种类、性质 制品的原料及结构形状。 wPS、 PE、 PP、 PPO、 PC、 PA及 PU等， w采用的发泡剂多为化学发泡剂。 w一般按加料量的 0.3 0.7加入 。 发泡剂用量 取决于 31 低压结构发泡注射成型的优点：低压结构发泡注射成型的优点： 可生产较厚的、有较大弯曲度的制品，温度 对冲击强度影响不大； 可明显改进凹痕、溢边和翘曲； 表层致密，可涂层、印刷和涂雕图案； 节省资金，模腔压力低，锁模力小，可用铝 合金等制造模具，
12、以降低模具造价。 32 6.7.3 高压结构发泡注射成型 一次注塑量正好等于模腔容积； 增加二次锁模保压装置； 制品表面平整、外观质量好、发泡孔隙均匀、发 泡倍率高而密度小。 特点： w二次锁模保压的要求，使普通注射机不适用 w二次移动模具，易给制品留下条纹、折痕。 w模具费用高；（对模具制造精度的要求更高） 33 模具移动可以是整个分型面的，也可以局部的 如果局部分型，产生局部结构发泡成型，得到可变 密度的制品， 制品密度大小与动模板后移量成比例 熔体膨胀受动模板移动时间的控制，从而也控制了 制品致密表层的厚度。 34 6.7.4 双组分结构发泡注射成型 (夹心注射成型 ) 产生的背景： 对
13、厚壁 (大于 5mm)刚性较高的注射件需求量增加。 传统的注射制品，因收缩率大，制品表面易出现塌 坑，影响外观与平整度， 采用高压结构发泡注射能解决上面的问题。 但模具结构复杂，费用昂贵。 35 A B 36 适合于双组分发泡制品的塑料有： HDPE、 LDPE、 PP、 PS、 ABS、 PMMA、 EVA、 ASA、 SAN、 PA及 PC等。 增强塑料也可生产结构泡沫制品，常用填料有： 玻璃纤维、玻璃珠、瓷珠、重晶石和纤维填料等 。 37 表层和芯层材料的选择原则： 两种材料必须具有一定的粘结力； 两种材料的收缩率尽量相同或非常相近； 两种材料的熔融强度、热稳定性和流动性要 相互接近。
14、38 w 外层为增强塑料，内层为非增强塑料， w用于承受弯曲应力或负载作用在表面的制品， 可大大降低成本； w 内层为增强材料，外层为高光洁度材料， w可达到制品外观美和强度高的统一； w例如： 39 内层为高强度材料，外层为耐磨材料， 用于成型表面耐磨，具有低的摩擦因数、同时整体 又具有较高强度的制件。 如轴套、齿轮等零件； 内层为导电、导磁材料，外层为绝缘材料， 可使制品内层具有导电、导磁能力，外层具有绝缘 作用，以防止电气元件壳体发生短路现象。 这些制件大量用于仪表电气、办公设备、计算机壳体等 。 40 4 1 6.8.共注射成型 42 共注射成型 -指用两个或两个以上注射单元 的注射成
15、型机，将不同的品种同时或先后注入 模具内的成型方法。 43 44 典型代表有：双色注射和双层注射， 双色注射成型方法 : 用两个料筒和一个公用的喷嘴组成的注射机， 通过调整两熔料进入模具的先后次序，取得所要求 混色情况的双色塑料制品 45 46 还可用两个注射装置、一个公用合模装置和两副 模具制得明显分色的混合塑料制品。 双色注射 .exe 双模注射 .exe 47 w该机有两个注射单元，喷嘴通路中装有启闭机构。 w调整启闭阀的换向时间，就能制得各种花纹的制品。 48 采用花纹成型喷嘴也可以制成各种花纹的制品。 旋转喷嘴的通路，即可得到从中心向四周辐射形式的不同 颜色的花纹的制品。 49 练习 简述热固性塑料注射成型原理及特点。 简述结构发泡注射成型原理，分类及各类特点。
