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塑料工艺塑料工艺 配色和着色剂 配色着色_定义：配色就是在红、黄、蓝三种基本颜色基础上，配出令人爱慕、符合色卡色差规定、经济并在加工、使用中不变色的色彩。此外塑料着色还可赋予塑料多种功能，如提高塑料耐光性和耐候性；赋予塑料某些特殊功能，如导电性、抗静电性；不同彩色农地膜具有除草或避虫、育秧等作用。即通过配色着色还可达成某种应用上的规定。二、着色剂：着色剂重要分颜料和染料两种。颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得抱负的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。按结构可分为有机颜料和无机颜料。无机颜料热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对差，相对密度大；有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小，缺陷为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物、优点为密度小、着色力高、透明度好，但其一般分子结构小，着色时易发生迁移。白色颜料重要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。炭黑是常用黑色颜料，价格便宜，此外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用，不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡胶补强用炭黑，色素炭黑按其着色能力又分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性。珠光颜料又叫云母钛珠光颜料，是一种二氧化钛涂覆的云母晶片。根据色相不同，可分为银白类珠光颜料、彩虹类珠光颜料、彩色类珠光颜料三类。购买颜料，必须了解颜料的染料索引（C.I），C.I 是由英国染色家协会和美国纺织化学家和染色家协会合编出版的国际性染料、颜料品种汇编，每一种颜料按应用和化学结构类别有两个编号，避免采购时因对相同分子结构、不同叫法的颜料发生误解，也有助于使用时管理和查找因素。三、配色着色工艺：配色着色可采用色粉直接加入树脂法和色母粒法。色粉与塑料树脂直接混合后，送入下一步制品成型工艺，工序短，成本低，但工作环境差，着色力差，着色均匀性和质量稳定性差。色母粒法是着色剂和载体树脂、分散剂、其他助剂配制成一定浓度着色剂的粒料，制品成型时根据着色规定，加入一定量色母粒，使制品具有规定的着色剂量，达成着色规定。色母粒可以按欲着色树脂分类，如 ABS 色母粒，PC 色母粒，PP 色母粒等；也可按着色树脂加工艺分类，有注塑、吹膜、挤出级三大类母粒。色母粒由于对颜料先进行预解决，有较高的着色力，用量可减少且质量稳定，运送、贮存、使用方便、环境污染大为减少。分散剂通过对颜料的润湿、渗透来排除表面空气，将凝聚体、团聚体分散成细微、稳定和均匀的颗粒，并在加工过程中不再凝聚，常用分散剂为低分子量聚乙烯蜡，对于较难分散的有机颜料和炭黑采用 EVA 蜡或氧化聚乙烯蜡，合成低分子量聚乙烯蜡和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蜡有很大差别。其他助剂有偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、填料等，视规定和品种而定加入量，称为多功能母粒，再如加入光亮剂，有助于模塑制品脱模和提高制品表面光亮度。色母粒的性能指标有色差、白度、黄度、黄变度、热稳定性、氧指数、熔体流动速率等，当然颜料的细度、迁移性、耐化学性、毒性也与色母粒性能有关，有些指标在专门用途中十分重要，如纤维级母粒的压滤值（DF 值）细度。四、配色管理和仪器 配色管理的硬件有测色计及解决测得数据的计算机。测色计可分为分光光度计和色差计两种，代替人眼测定色彩，去除人为因素对测定结果的影响。分光光度计用来测定各波长对完全漫反射面的反射系数，不能直接求得色度值或色差，但通过其对数据解决便可评价色度值及其他各种数值。分光光度计可分为采用衍射光栅分光和采用干涉滤光片分光两种类型。先进的带内装微解决器的分光光度计，具有0%、100%的自动校正及倍率增长等功能，从而提高了精度。色差计是一种简朴的测试仪器，即制作一块具有与人眼感色灵敏度相等的分光特性的滤光片，用它对样板进行测光，关键是设计一种具有感光器分光灵敏度特性并能在某种光源下测定色差值的滤光片，色差计体积小、操作简便，较适宜对分光特性变化小的同一种产品作批量管理，带有小型微机的色差计，容易用标准样板进行校正和输出多个色差值。配色管理软件有分光反向率曲线、色差公式、条件等色表达法、遮盖力表达法和雾度表达法。分光反射率曲线用于选择着色剂时的分析，不能用来判断颜色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指标之一，但不同的色差公式求得的色差各不相同，因此必须注明所用色度体系或色差公式。五、电脑配色：运用计算机进行调色配方及其管理已成功地用于塑料配色调色。电脑配色仪具有下列功能：(1)配色 根据规定建立常用颜（染）料数据库（制备基础色板并输入）。然后在软件菜单下把来料色板输入电脑，在键盘中点出数个候选颜料，立刻计算出一系列配方，并分别按色差和价格排序列出，供配色选择；(2)配方修正 修正电脑列出配方、其他来源配方，色差不合格时运用显示器显示的不一致的反射曲线直接通过键盘增减颜料量，直至两条曲线基本重合，得出修正后配方；(3)颜色测量和色差控制 测量着色剂的着色强度、产品的白度、产品颜色牢度、颜色色差。由于电脑能定量表述颜色的性能指标，有助于双方的信息沟通和传递；(4)颜色管理 平常工作中的色样、配方、工艺条件、生产日期和用户等信息均可存入计算机，便于检索、查找和作为修改时的参考，方便、快捷，提高工作效率，且便于保密。按塑料应用范围选材 (1)制造容器、外壳、盖、导管的塑料。这类制品一般不规定承载很大负荷，但规定有良好甚至优良的冲击强度和硬度、良好的或适中的拉伸强度和尺寸稳定性，以及良好的外观和耐环境性，并规定材料的价格适中。对另有特殊性能规定的应专门考虑。假如采用金属制造时，一般是采用钢板、型钢、铸铝或冲切铝、轻合金或压铸金属。这些材料强度较高，刚硬度也好。但是，当碰到下列情况和规定期，采用塑料更为合适。a必须防止共振并且规定传声小；b规定有一定的弹性变形以防止由于偶尔碰撞而引起的凹痕；c制品形状复杂，用金属加工工艺生产有困难；d制品不希望后加工；e.规定制品整体电绝缘(或部分绝缘)和绝热，或整体着色或规定透明、半透明;f.规定耐腐蚀和耐湿气，不生锈;考虑以上的特点、比较适宜的材料见表(待补充)所示。有时，一种材料不能满足规定，往往需要塑料和其它材料复合，例如需要控制蠕变或挠曲变形或特别耐磨耗时，可把带螺纹的金属嵌件嵌入塑料件中，假如规定结构壳体能经受碰撞和粗用时，可考虑采用金属和塑料的复合板或在金属表面上复合塑料。(2)低摩擦应用方面的塑料 这类应用规定的材料需具有低的摩擦系数甚至无润滑时摩擦系数也低，耐磨蚀性好，并具有适中至良好的形稳性、耐热性和耐腐蚀性。以往采用铜锑锡合金、青铜、铸铁、预润滑的木材、石墨等。但是，当碰到下列情况和规定期，采用塑料更为合适。a有腐蚀或磨耗；b加工时，润滑剂会污染产品；c组件必须在高于或低于普通润滑剂的合用温度下工作；d规定无保养操作；e用塑料可避免复杂的润滑体系；f迫切规定减重时；g.规定电绝缘；h.规定减弱声响、噪音；I.规定尽量减少擦伤和刻痕；j体系高负荷、低速运营会挤出普通润滑剂;k.滑粘性不适宜时。根据上述规定，作为轴承减摩零件的合适塑料见表(待补充)所示。但是，当工作温度长期超过 260或有很大的径向负荷、止推负荷时，或是需要连续高速运转，以及长期时间内规定轴的偏斜极小或规定轴的磨损先于轴承的磨损时，应考虑用其它材料。有时(特别是碰到下列情况)可考虑用塑料和其它材料组合，如：a 需要尽快散发热量，b 规定蠕变极小；c.仅用塑料不能承受太高负荷，等等。(3)用作重应力机械零件的材料(如齿轮、凸轮、齿条、联轴节、辊子等)这类应用规定材料的机械强度高、特别规定具有高的弯曲、拉伸和冲击强度，在升高温度时仍具有良好的耐疲劳性和稳定性，机械加工性良好，尺寸稳定、能模塑成型精密公差 制品。以往是采用铸铁、钢、黄铜等，但是，当碰到下列情况和规定期，考虑用塑料更为合适。a迫切规定减重;b使用环境砂尘多，有磨蚀和腐蚀;c尽量减小声响或振动；d希望有综合效能。根据上述规定，比较合适的塑料见表(有待补充)所示。但是，假如规定承受重负荷、工作温度高、以及迫切规定减少材料成本时。应考虑用其它材料。假如规定高耐冲击、耐弯曲并且规定成本低时，可以考虑采用塑料与其它材料(如金属)组成的结构复合材料。(4)用作化工设备的塑料和耐热塑料 这类应用规定材料耐化学腐蚀、吸湿性小有的还规定耐高低温，具有一般到良好的机械强度。以往是采用不锈钢、钦、铌、和其它贵金属。但是当碰到下列情况和规定期，可考虑用塑料更为合适。a特别规定耐腐蚀，而不锈钢又不能满足规定；b.规定既耐腐蚀又耐磨损；c迫切规定减少成本或延长化工设备的使用寿命；d规定减少保养，便于维修；e规定绝热，隔热以及耐瞬时高温或烧蚀(为了选材方便，也可将耐热塑料另分一类)根据上述的规定，比较合适的塑料见表(有待补充)。此外，尚有不饱和聚酯玻璃钢用于大型手糊制品；酚醛或改性酚醛塑料用于耐高温、耐烧蚀、或既耐热又规定具有较高强度的制品。但是，假如规定的机械强度不高，工作温度长期超过 290，并且在高低温变动范围很宽的情况下规定尺寸稳定性良好时，应考虑新型复合材料或用其它材料。假如工作条件规定强度很高，并且要有极好的耐腐蚀性，或者规定在升高温度下极耐腐蚀，或者需要借助塑料在高温下慢慢烧蚀来保护金属免受损坏，则可考虑用塑料和其它材料组成的复合材料(如石墨、耐热树脂与填料或石棉、碳纤、Si02 纤维等组成的复合材料)。(5)用作电气结构零件的塑料 这类应用规定材料在低至中频下电绝缘性优良，具有高的强度和抗冲击性能，良好的耐疲劳性和耐热性，在升高温度情况下，尺寸稳定性良好。以往是用陶瓷、玻璃或云母，但是，当碰到下列情况和规定期，考虑用塑料更为合适。a有冲击负荷；b迫切规定减重；c尺寸精度规定较严格，陶瓷、玻璃等无机绝缘材料加工达不到规定期；d规定制造形状复杂的导体-绝缘体组合成整体的制品或零件(如印刷电路、集流环组件、灌封或封嵌件等)。根据上述的规定，比较合适的塑料见表（待补充）此外，尚有聚酯(PETP、PBTP)、氟塑料、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、酚醚树脂(xylok-新型酚醚树脂。聚对二甲苯也是较好的绝缘材料。作为一般绝缘材料还可采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯可用于制造一般电线电缆绝缘。其中聚碳酸酯用于规定高冲击强度的透明零件；浇铸环氧或模塑料可包封电子和电气元件。合用于规定对环境有最大抗耐能力的场合。组合电器组件的包封可以用有机硅橡胶和环氧组合封来获得更佳的性能；模塑的环氧用于在宽广的温度范围内规定尺寸稳定的零件；三聚氰胺甲醛塑料用于规定具有较大硬度的零件；有机硅聚合物用于规定耐高温的场合；氨基塑料用于规定价格低廉的场合；酚醛层压材料用于冲切和模冲零件等等。但是，假如工作温度极高，或压缩负荷很高时，应考虑用其它材料。(6)用作透光零件、透明板和模型的塑料这类透明或带色的半透明材料规定透光性良好，具有良好至优良的二次成型性和成型加工性，不易碎(耐冲击)、并有一般至良好的拉伸强度。过去大多数采用玻璃，但是玻璃存在一些缺陷，特别是不能满足下列使用规定：a.制品规定耐冲击、耐振动、不易击碎；b.规定具有一定的可弯的性；c.规定有更高的比强度；d材料必须是天然半透明而不应通过表面解决来达成半透明；e规定易于成型形状复杂的制品；等等。根据上述的规定，比较合适的塑料见表(待补充)其中丙烯酸酯类塑料推荐作一般应用，特别合用于光学、装饰和室外应用。浇铸的丙烯酸酪板料，具有较高的强度和透明性，可制造中、低精度透镜，挤压成型用的丙烯酸酯塑料价格较低(特别是制造薄的制品)，并且有较好的二次成型性；在透明塑料中聚碳酸酯具有最高的强度，可制作透明的面罩、防护眼镜或防护板。乙酸丁酸纤维素具有优良的耐冲击性，并可深延成型；透明聚氯乙烯具有最佳的二次成型性和印刷适应性；乙酸纤维素塑料可用作可弯曲的透明板和防护板；中档抗冲击的聚苯乙烯和硬质聚氯乙烯塑料是价格低廉的透明和半透明材料；聚苯乙烯可制作价格最低的模塑透明部件。烯丙基二甘醇酯树脂(CR-39)是目前光学上重要使用的热固性塑料，其透明性，耐磨性，抗冲击性及耐化学性都很好，采用表面镀膜或涂有机硅酮膜来提高其表面硬度和耐磨性，能连续耐 100，短期内耐 150。但尚有吸湿性较大等问题，目前重要用于制作镜片。但是，假如规定制品具有极好的耐化学性或者规定适应高的工作温度，或在工作条件下有磨损，在宽广的温度范围内规定有极好的尺寸稳定性，则应考虑对塑料进行表面解决或采用其它材料。随着新材料的不断出现，选材表也要不断补充修改，以利于提高制品质量、减少成本。如轴承、轴瓦等低摩擦材料，以前一直使用布基酚醛层压品，但近年来则采用尼龙和聚甲醛，规定摩擦系数更小和全耐热时可即含氛塑料粉末或纤维的聚甲醛或聚酰亚胺。根据规定的性能选材 聚合物材料在不同应用场合下，会经受各种外力和环境的综合作用。因此一方面要具体了解使用条件及其对材料性能的规定，然后根据性能规定选材并进行设计。但是根据材料性能数据选材时，制品设计者应当注意，塑料和金属之间有明显的差别，对金属而言，其性能数据基本上可用于材料的筛选和制品设计，然而，粘弹性的塑料却不同样，各种测试标准和文献记载的聚合物性能数据是在许多特定条件下的，通常是短时期作用力或者指定温度或低应变速率下的，这些条件也许与实际工作状态差别较大，特别不适于预测塑料的使用强度和对升温的耐力，因此，所有的塑料选材都要把所有功能规定转换成与实际使用性能有关的工程性能，并根据规定的性能进行选材。通常根据性能选材的方法有：对塑料性能分项考虑、比较的选材；同时考虑多项性能综合评价的选材。(1)对塑料性能分项考虑、比较的选材 相对密度塑料基材的相对密度一般都在 0.91(聚丙烯)到 2.2(聚四氟乙烯)的范围内。但若制成泡沫塑料，相对密度就会减少到 0.04 或更低；填充无机材料或金属等材料能使相对密度达成 3 左右。塑料比金属的相对密度小(铝 2.7，钢 7.8)，这是塑料的优点之一。用它们来制造水上运送船舶和漂浮物,飞机和宇宙飞行器、导弹等就是运用这一优异特性以及其它性能。列出各种工业材料和各种塑料的相对密度比较。色泽与透明度塑料有也许在很广的范围内着色，并且有的塑料表面有光泽，不需机械加工就能得到成型制品，这对简化工艺、减少成本是很有利的。此外，由于有些非结晶性的树脂是透明的，所以适于在光学上和装饰上应用。若使用填料掺混，则会失去透明性。对于层压塑料，可用表面有光泽的树脂制作塑料装饰板；还可在塑料表面组合金属箔和其它塑料膜或通过表面电镀、喷镀、蒸镀、表面陶瓷化和表面涂饰、改质等技术来获得各种用途的表面，改善表面性能。分别列出各种材料的折射率、透明塑料的光学性能以及各种塑料的光弹性常数；硬度 塑料的硬度比-般金属差得多，并且目前还没有一种能通用于金属和塑料的硬度测定计，所以不能作定量比较。一些材料的硬度的近似比较。尽管塑料表面比金属软，但对于许多方面的应用，塑料的耐磨损性还是令人满意的，例如热固性的三聚氰胺甲醛树脂和酚醛树脂层压板可用作桌面，俞者的棉纤维增强塑料可用作轴承滚珠等。为了进一步提高塑料的表面硬度和耐磨性，以适应某些应用如光学材料和制品的需要，可以通过表面解决和改性技术，如有机与无机的表面涂层或表面镀层，表面陶瓷化等，其表面性能将会大大改善。机械性能 由于塑料与金属的特性不同，设计受力的塑料零部件时，必须考虑塑料的特点，并认真进行结构设计和合理选材。一般塑料的特点是：a塑料受热膨胀，线胀系数比金属大很多；b一般塑料的刚度比金属低一数量级；c塑料的力学性能在长时间受热下会明显下降；d一般塑料在常温下和低于其屈服强度的应力下长期受力，会出现永久形变；e塑料对缺口损坏很敏感;f 塑料的力学性能通常比金属低的多,但有的复合材料的比强度和比模量高于金属,假如制品设计合理,会更能发挥起优越性;g一般增强塑料力学性能是各项异性的;h有些塑料会吸湿,并引起尺寸和性能变化;i有些塑料是可燃的;j塑料的疲劳数据目前还很少,需根据使用规定加以考虑.根据塑料的特性,不能简朴地直接代用金属材料,必须按所选塑料的性能和特点,重新设计。塑料选材的途径 着手选材，可以先进行初选，然后综合评价后进行实验。初选可通过两个途径，一是根据制品用途选材；二是根据制品规定性能选材（运用材料性能表和性能等级分类等）；同时还要考虑经济成本和安全卫生等因素。下面就以一些已工业化的塑料为对象，列举几种简易的选材方法。1、根据用途选材 用途重要是指制品应用域的归类，此外还涉及制品的使用环境、受力类型和作用方式、使用对象等等要素。(1)使用环境 所谓使用环境是指材料或制品使用时经受周边环境的温度、湿度、介质等，特别是温度和湿度的条件。根据用途的不同，温度条件可由南北极的低温到赤道或沙漠地区的炎热气温，或者是宇航环境的高低温，甚至在火灾时的高温等；湿度条件从在水中长期或间歇浸泡与露天雨淋到冬天的干燥状态(30RH)；有的制品是在特殊气体中使用或者用于接触化学液体或溶液的场合；此外，自然曝露状态下除了风、雨、雾等影响外还受太阳光的曝晒等等。因此，必须考虑待用塑料对使用环境的适应能力。(2)制品的受力类型和作用方式 根据制品的受力类型和受力状态及其对材料产生的应变来筛选能满足使用规定的材料是很必要的。也就是说，要考虑上述各种环境下的外力作用是拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切、冲击或摩擦，或是几种力的组合作用。此外，还要考虑外力的作用方式是快速的(短暂)或是恒应力或恒应变的，是反复应力还是渐增应力等等。用于冲击负荷场合的制品，应选择冲击强度高的；用于恒定应力的场合并且必须防止变形时，应选择蠕变小的材料；用于反映力作用的场合应选择疲劳强度比较高的材料；(3)使用对象 使用对象是指使用塑料制品的国别、地区、民族和具体使用者的范围。例如。国家不同，其标准规格也不同。如美国的电气部件用的塑料，为保证其对热和电气的安全性，规定必须符合 UL 规格。此外，对色彩和图案及形状的规定也会因国家、民族的习惯和爱好而不同，应选择合适的色彩和形状。使用者不同，如儿童、老年、妇女用品也各有不同的规定在工业上使用也要考虑使用对象，而选择不同的材料。(4)按用途进行分类。按用途分类的方法有多种，有的按应用领域分类。如汽车运送工业用的，家用电气设备用的，机械工业用的，建筑材料用的，宇航和航空用的等等；有的，按应用功能分类。如结构材料(外壳、容器等)，低摩擦擦材料(轴承、滑杆、阀衬等)，受力机械零件材料。耐热、耐腐蚀材料(化工设备、耐热设备和火箭导弹用材料)，电绝缘材料(电气结构制品)、透光材料。表中列出一些机械部件采用工程盟栀料的情况。当有几种材料同属一类用途时，应根据其使用特点和材料性能进一步比较和筛选。最佳选择 2-3 种进行实验比较。比如说外壳这类用途就涉及动态外壳，静态外壳，绝缘外壳等，因此规定使用不同特性的塑料。动态外壳是经常受到剧烈震动或轻微撞击的容器，规定材料除有刚性和尺寸稳定性外，还要有较好的冲击强度。在室内应用时可采用 ABS 塑料，在户外使用的应考虑耐老化性能好的材料。如 AAS(丙烯睛-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物)或MAAS，或用酚醛、环氧或聚的玻璃钢等。静态外壳是用在不活动或少活动的部位，如仪表壳、收音机和电视机外壳等。规定形状和尺寸稳定、美观，一般可采用高冲击强度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等；如规定透明则可采用乙酸丁酸纤维素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于绝缘外壳，除规定绝缘外，有的还规定有高的机械强度和冲击强度，如电动机罩、电动机械外壳等，则可采用玻璃纤维增强聚碳酸酯，玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBTP)或热固性树脂的玻璃钢等。塑料选材的一般程序 塑料也像金属同样，种类繁多，虽然已工业化的重要类别只有五十多种，但每类又有许多品级。如尼龙塑料则涉及尼龙 3、尼龙 4、尼龙 6、尼龙 46、尼龙 66、尼龙 7、尼龙 8、尼龙 9、尼龙 610、尼龙 1010、尼龙 11、尼龙 12、尼龙 13、尼龙 612，尼龙9T，尼龙 13，MC 尼龙，尼龙 MXD6 尼龙等品种。每一品种还可以通过改性，例如加入填料或增强材料和其它辅助材料，或通过共混制成合金；或通过加工工艺如定向拉伸、结晶、发泡等来获得新的性能，以满足使用规定。塑料的品种既然是如此繁多，它们的性能又具可变性，因此，塑料应用的选材经常要从塑料中许多性能的综合平衡来考虑(涉及工艺与成本)，并且某些性能数据如磨损性、冲击性尚不能完全预测其使用性，有时又缺少准确可靠的设计公式，因此，大多数塑料的选材过程是比较复杂的。为了能选择出性能和加工工艺均符合使用规定的、又尽量能恰如其分地量材使用的品种就规定采用系统、综合的分析方法来选材。一个完整的设计过程，应从构思、草图开始。选材在设计过程中是个关键环节，对于指定部件的选材，最重要的是考虑部件的功能和决定部件功能的有关材料性能，同时还要考虑诸如部件的特点和禁忌、使用时的外界条件、临界条件、使用寿命和使用方式、维修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工艺、生产数量、生产速度、成本、原料来源和经济效益等等。这些因素涉及两方面，一方面是使用环境介质和环境条件，如构件承受的负荷和自重，冲击和振动等机械作用的影响；接触的气体、液体、固体及化学药品；曝露的大气环境(气温、湿度、降雨、阳光、冰雪以及有害气体等)的影响；贮存环境条件和长期贮存的的影响；此外，除静态破坏影响外，还要考虑摩擦升温、蠕变、成型收缩等引起的变形、应力松弛以及反复应变而引起的疲劳，高应变率引起的力学性能变化等等。另一方面是搬运、勤务解决或操作时，制品也许遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影响。充足考虑这些因素才干明确所规定的综合性能。了解生产数量是为了从经济上考虑恰当的成型加工方法。比如所需数量是几个至几十个，就不必要制造模具，可直接用板材或棒材加工；需要数量是几百个左右时，可酌情采用简易模具或树脂-金属模、低熔点合金模等；当需要量更多时则应采用正规的模具成型。比如，设计的部件要急于使用，则考虑材料货源是重要的；如要设计宇航零件，则性能因素是最重要的；如设计通用产品，则应综合考虑性能和成本。下面列举一个典型的选材程序：(1)零部件的构思：进行初步的功能设计，即部件的形状及其功能元件的形状，并考虑选择基本加工方法。(2)选材：根据在应力下与使用性能相关的塑料的工程性能和加工性来筛选候选材料，这些应力是部件工作时施加在制品上的。(3)初步分析设计：运用工程设计性能计算壁厚和零件的其它尺寸。并根据塑料的特点进行制品设计和模具设计。(4)试制样品：在部件实际使用条件下或模拟零部件的使用条件下进行考验、考核。(5)重新设计和重新实验：当发现性能不能满足使用规定期，要重新筛选材料或重新设计并实验。(6)根据试制样品的实验情况和加工零部件的成本，拟定最终设计和选材。(7)拟定材料的技术规格和检查方法。有时上列环节可以缩短，特别是在零部件规定简朴，或新零件与旧零件的差别很小的时候。然而，有时选材环节更为复杂，特别是在开发新应用时，或在塑料所承受的应力很复杂的情况下，系统、综合的分析法不仅是可靠的成功办法，并且是节省开发费用的途径。热塑性塑料的成型 热塑性塑料品种每繁多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使 用及工艺特性也有所不同。此外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交联等各种化学 方法在原有的树脂结构中导入一定比例量的其它单体或高分子等，以改变原 有树脂的结构成为具有新的改善物性和加工性的改性产品。例如，ABS 即为在聚苯乙烯分子 中导入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三单体后成为改性共聚物，可看作称改性聚苯乙烯，具有比 聚苯乙烯优异综合性能，工艺特性。由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料 也有仅供注塑用和挤出用之分，故本章节重要介绍各种注塑用的热塑性塑料。1、收缩率 热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1.1 塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，此外成型后的收缩、退火或调湿解决后的收缩率一般也都比热 固性塑料大。1.2 塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由 于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却 慢、高密度层厚的则收缩大。此外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密 度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。1.3 进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作 用及成型时间。直接进料口、进料口截面大（特别截面较厚的）则收缩小但方向性大，进 料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。1.4 成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，特别对结晶料则因结晶 度高，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。此外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时 间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性 回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布 情况，按经验拟定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收 缩率时，一般宜用如下方法设计模具：对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。试模拟定浇注系统形式、尺寸及成型条件。要后解决的塑件经后解决拟定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后 24 小时以后）。按实际收缩情况修正模具。再试模并可适本地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件规定。2、流动性 2.1 热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线流动长 度、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子量小，分子量 分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的则流 动性就好，对同一品名的塑料必须检查其说明书判断其流动性是否合用于注塑成型。按模 具设计规定大体可将常用塑料的流动性分为三类：流动性好 尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、聚（4）甲基戍烯；流动性中档 聚苯乙烯系列树脂（如 ABS、AS）、有机玻璃、聚甲醛、聚苯醚；流动性差 聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。2.2 各种塑料的流动性也因各成型因素而变，重要影响的因素有如下几点：温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（特别耐冲击 型及 MFR 值较高的）、聚丙烯、尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（如 ABS、AS）、聚碳酸酯、醋 酸纤维素等塑料的流动性随温度变化较大。对聚乙烯、聚甲醛、则温度增减对其流动性影响 较小。所以前者在成型时宜调节温度来控制流动性。压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚 甲醛较为敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如 型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔内的 实际流动性，凡促使熔融料减少温度，增长流动性阻力的则流动性就减少。模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及注塑压力、注塑速度等因素来适本地调节填充情况以满足成型需要。3、结晶性 热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无 定形）塑料两大类。所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处在无顺序 状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的 倾向的一种现象。作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性 料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。但也有例外情 况，如聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS 为无定形料但却并不透明。在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列规定及注意事项：料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。冷却回化时放出热量大，要充足冷却。熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按规定必须控制模温。各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处在 能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。结晶化温度范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。4、热敏性塑料及易水解塑料 4.1 热敏性系指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面 过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称 为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注塑机及成型时都应注意，应选 用螺杆式注塑机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控 制成型温度、塑料中加入稳定剂，减弱其热敏性能。4.2 有的塑料（如聚碳酸酯）即使具有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为易水解性，对此必须预先加热干燥。5、应力开裂及熔体破裂 5.1 有的塑料相应力敏感，成型时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或 在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外，对原料应 注意干燥，合理的选择成型条件，以减少内应力和增长抗裂性。并应选择合理的塑件形状，不宜设立嵌件等措施来尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶 出机构，成型时应适当的调节料温、模温、注塑压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆 时脱模，成型后塑件还宜进行后解决提高抗开裂性，消除内应力并严禁与溶剂接触。5.2当一定融熔体流动速率的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔 体表面发生明显横向裂纹称为熔体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔体流动速率高的聚 合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高料温。6、热性能及冷却速度 6.1 各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要 热量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱模后 要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢），故必须充足冷 却，要加强模具冷却效果。热浇道模具合用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传 导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选用适当的注塑机及加 强模具冷却。6.2 各种塑料按其种类特性及塑件形状，规定必须保持适当的冷却速度。所以模具 必须按成型规定设立加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却，以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，减少结晶度。当塑料余热局限性以使模具保持一定 温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流动性好，成型面积大、料温不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却交替使用或局 部加热与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。各种塑料成型时规定的模温 及热性能见表 1-4 及表 1-5。7、吸湿性 塑料中因有各种添加剂，使其对水分有不同的亲疏限度，所以塑料大体可分为 吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种，料中含水量必须控制在允许范围内，不 然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及力学 性能不良。所以吸湿性塑料必须按规定采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还 需用红外线辐照以防止再吸湿。增强塑料的成型 为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。常在塑料中加入玻璃纤维(简 称玻纤)，滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增强材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增强塑料（如环氧树脂为母体树脂 塑料的增强塑料又称为玻璃钢）。由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各 不相同。下面重要介绍模塑用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。1、热固性增强塑料 热固性增强塑料是由树脂、增强材料、助剂等组成。其中树脂作为母体和粘结剂，它 规定有良好的流动性、适宜的固化速度、副产物少，易调节粘度和良好的相溶性，并需满 足塑件及成型规定。增强材料起骨架作用，其品种规格繁多，但常用玻璃纤维，一般用量为 60%、长度为 1520 毫米。助剂涉及调节粘度的稀释剂（用以改善玻纤与树脂的粘结）、用以调节树脂-纤维界面状态的玻纤表面解决剂、用以改善流动性，减少收缩，提高光泽 度及耐磨性等用的填料和着色剂等。由于选用的树脂，玻纤的品种规格（长度、直径，无碱或含碱，支数，股数，加捻或无捻），表面解决剂，玻纤与树脂混制工艺（预混法或 预浸法，塑料配比等不同则其性能也各不相同。1.1 加工特性 流动性 增强料的流动性比一般压塑料差，流动性过大时易产生树脂流失与玻 纤分头聚积。过小则成型压力及温度将显著提高。影响流动性的因素很多，要评估某种料 的流动性，必须按组成作具体分析。影响流动性的因素 收缩率增强塑料的收缩率比一般压塑料小，它重要由 热收缩及化学结构收缩 组成。影响收缩的因素一方面是塑料类种。一般酚醛比环氧、环氧酚醛、不饱和聚酯等 要大，其中不饱和聚酯料收缩最小。其它影响收缩的因素是塑件形状及壁厚，厚壁则收缩 大，塑料中含填料及玻纤量大则收缩小，挥发物含量大则收缩也大，成型压力大，装料 量大则收缩小，热脱模比冷脱模的收缩大，固化局限性收缩大，当加压时机及成型温度适当，固化充足而均匀时则收缩小。同一塑件其不同部位的收缩也各不相同，特别对薄壁塑件更 为突出。一般收缩率为 00.3%，以 0.1%0.2%的居多，收缩大小还与模具结构有关，总 之拟定收缩率时应综合考虑各种因素。压缩比 增强料的比容，压缩比都较一般压塑料大，预混料则更大，因此在模 具设计时需取较大的装料室，此外向模内装料也较困难，特别预混料更为不便，但如采用 料坯预成型工艺则压缩比就可显著减小。装料量一般可预先估算，经试压后再作调整。估算装料量的方法可由如下四种：计算法装料量可按公式（1-1）计算：A=V G1+(3%5%)（1-1）式中:A-装料量（克）；V-塑件体积（厘米 3）；G-所用塑料比重（克/厘米 3）；3%5%-物料挥发物、毛刺等损耗量补偿值。形状简化计算法，将复杂形状塑件简化成由若干个简朴形状组成，同时将 尺寸也相应变更，再按简化形状进行计算。比重比较法，当按金属或其它材料的零件仿制塑件时，则可将原零件的材 料比重与所选用的增强塑料比重之比及原零件重量求得装料量。注型比较法用树脂或石蜡等浇注型材料注入模具型腔成型后再以此零件 按比重比较法求得装料量。物料状态增强料按其玻纤与树脂混合制成原料的方式可分为如下三种状态。预混料是将长达 1530 毫米的玻纤与树脂混合烘干而成，它比容大，流 动性比预浸料好，成型时纤维易受损伤，质量均匀性差，装料困难，劳动条件差。合用于 压制中小型、复杂形状塑料及大量生产时，不宜用于压制规定高强度的塑件。使用预混料 时要防止料结使流动性迅速下降。该料互溶性不良，树脂与玻纤易分头聚积。预浸料是将整束玻纤浸入树脂，烘干切短而成。它流动性比预混料差，料束间相溶性差，比容小，玻纤强度损失小，物料质量均匀性良好，装模时易按塑件形状 受力状态进行合理辅料，合用于压制形状复杂