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31
2018
-
01
熱固性塑料
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基本信息
中文(wén)名稱
熱固性塑料
定義
熱固性塑料 甲醛交聯型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料
制作(zuò)方法
注塑成型模具內(nèi)熔料在高(gāo)壓、高(gāo)溫條件(jiàn)下(xià)與同時(shí)加入的(de)固化(huà)劑作(zuò)用發生(shēng)交聯反應
應用領域
PU一半以上(shàng)的(de)産量用于軟泡沫
目錄
1定義
2種類
3加工(gōng)工(gōng)藝
4相(xiàng)關案例
5應用領域
6注意事(shì)項
折疊編輯本段定義
熱固性塑料第一次加熱時(shí)可以軟化(huà)流動，加熱到一定溫度，産生(shēng)化(huà)學反應一交聯反應而固化(huà)變硬，這(zhè)種變化(huà)是不可逆的(de)，此後，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動了。正是借助這(zhè)種特性進行成型加工(gōng)，利用第一次加熱時(shí)的(de)塑化(huà)流動，在壓力下(xià)充滿型腔，進而固化(huà)成為(wèi)确定形狀和(hé)尺寸的(de)制品。
熱固性塑料
熱固性塑料
熱固性塑料特點是在一定溫度下(xià)，經一定時(shí)間(jiān)加熱、加壓或加入硬化(huà)劑後，發生(shēng)化(huà)學反應而硬化(huà)。硬化(huà)後的(de)塑料化(huà)學結構發生(shēng)變化(huà)、質地(dì)堅硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化(huà)，如果溫度過高(gāo)則就分解。熱塑性塑料中樹脂分子(zǐ)鏈都(dōu)是線型或帶支鏈的(de)結構，分子(zǐ)鏈之間(jiān)無化(huà)學鍵産生(shēng)，加熱時(shí)軟化(huà)流動.冷(lěng)卻變硬的(de)過程是物(wù)理(lǐ)變化(huà)。
甲醛交聯型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料(如脲-甲醛-三聚氰胺-甲醛等)。其他(tā)交聯型塑料包括不飽和(hé)聚酯、環氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。
常用的(de)熱固性塑料品種有(yǒu)酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和(hé)聚酯樹脂、環氧樹脂、有(yǒu)機(jī)矽樹脂、聚氨酯等。
熱固性塑料産品
熱固性塑料産品
折疊編輯本段種類
1.酚醛樹脂(PF)
酚醛樹脂是曆史上(shàng)最長(cháng)的(de)塑料品種之一，俗稱膠木或電(diàn)木，外(wài)觀呈黃(huáng)褐色或黑(hēi)色，是熱固性塑料的(de)典型代表。酚醛樹脂成型時(shí)常使用各種填充材料，根據所用填充材料的(de)不同，成品性能也有(yǒu)所不同，酚醛樹脂作(zuò)為(wèi)成型材料，主要用在需要耐熱性的(de)領域，但(dàn)也作(zuò)為(wèi)粘接劑用于膠合闆、砂輪和(hé)刹車片。
2.脲醛樹脂(UF)
脲醛樹脂是可用作(zuò)模壓料、粘接劑等的(de)無色塑料，由尿素和(hé)甲醛制備。脲醛樹脂模壓料填加有(yǒu)纖維素。而且硬度、機(jī)械強度優良。另一方面，有(yǒu)發脆、具有(yǒu)吸水(shuǐ)性、尺寸穩定性不良的(de)缺點，甚至靜置也往往産生(shēng)裂紋。脲醛樹脂可制造餐具、瓶蓋等日(rì)用品和(hé)機(jī)械零部件(jiàn)，還(hái)可做粘接劑。
3.三聚氰胺-甲醛樹脂 (MF)
三聚氰胺-甲醛樹脂又(yòu)稱蜜胺、密胺密、美(měi)耐皿。這(zhè)種塑料彌補了脲醛樹脂不耐水(shuǐ)的(de)缺點，但(dàn)價格比脲醛樹脂高(gāo)。由于三聚氰胺-甲醛樹脂與脲醛樹脂一樣無色透明(míng)，成型色彩鮮豔，又(yòu)由于具有(yǒu)耐熱性、表面硬度大、機(jī)械特性、電(diàn)學性能良好(hǎo)、耐水(shuǐ)性、耐溶劑性和(hé)耐化(huà)學藥劑性優越，所以可用于餐具、各種日(rì)用品(包括家(jiā)具)、工(gōng)業(yè)用品的(de)領域。
4.不飽和(hé)聚酯樹脂(UF)
不飽和(hé)聚酯樹脂是具有(yǒu)不同粘度的(de)淡黃(huáng)或琥珀色的(de)透明(míng)液體(tǐ)。因為(wèi)不飽和(hé)聚酯樹脂強度不高(gāo)，故常加入玻璃纖維等增強材料使用，産品俗稱玻璃鋼。不飽和(hé)聚酯樹脂固化(huà)前呈液體(tǐ)狀，而且不加壓也可成型，甚至可在常溫下(xià)固化(huà)，因而可用各種加工(gōng)方法加工(gōng)成制品。
5.環氧樹脂(EP)
環氧樹脂是用固化(huà)劑固化(huà)的(de)熱固性塑料。它的(de)粘接性極好(hǎo)，電(diàn)學性質優良，機(jī)械性質也良好(hǎo)。環氧樹脂的(de)主要用途是作(zuò)金(jīn)屬防蝕塗料和(hé)粘接劑，常用于印刷線路(lù)闆和(hé)電(diàn)子(zǐ)元件(jiàn)的(de)封鑄。
6.有(yǒu)機(jī)矽樹脂(SI)
與前述的(de)各樹脂不同，主要成分不是碳，而是矽，因此價格高(gāo)。但(dàn)是有(yǒu)機(jī)矽樹脂耐熱180℃，經特殊處理(lǐ)可耐500℃，耐寒性良好(hǎo)，物(wù)理(lǐ)性質不随溫度變化(huà)，是一種耐化(huà)學藥品性、耐水(shuǐ)性和(hé)耐候性優良的(de)熱固性塑料，它的(de)耐熱制品是生(shēng)産電(diàn)子(zǐ)工(gōng)業(yè)元器(qì)件(jiàn)的(de)材料。
7.聚氨酯
聚氨酯品種很(hěn)多，可制成從(cóng)輕質熱塑性彈性體(tǐ)至硬質泡沫塑料。聚氨酯軟質泡沫塑料的(de)密度為(wèi)0.015 ~ 0.15g/cm，軟質泡沫塑料成型為(wèi)塊狀，便于切割作(zuò)家(jiā)具和(hé)包裝材料。硬質泡沫塑料可制成各種型式。
折疊編輯本段加工(gōng)工(gōng)藝
常用熱固性塑料有(yǒu)酚醛、氨基(三聚氰胺、脲醛)聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于壓塑、擠塑、注射成形。矽酮、環氧樹脂等塑料，主要作(zuò)為(wèi)低(dī)壓擠塑封裝電(diàn)子(zǐ)元件(jiàn)及澆注成形等用。
折疊收縮率
1.成形收縮主要表現(xiàn)在下(xià)列幾方面:
(1)塑件(jiàn)的(de)線尺寸收縮由于熱脹冷(lěng)縮，塑件(jiàn)脫模時(shí)的(de)彈性恢複、塑性變形等原因導緻塑件(jiàn)脫模冷(lěng)卻到室溫後其尺寸縮小(xiǎo)，為(wèi)此型腔設計(jì)時(shí)必須考慮予以補償。
(2)收縮方向性成形時(shí)分子(zǐ)按方向排列，使塑件(jiàn)呈現(xiàn)各向異性，沿料流方向(即平行方向)則收縮大、強度高(gāo)，與料流直角方向(即垂直方向)則收縮小(xiǎo)、強度低(dī)。另外(wài)，成形時(shí)由于塑件(jiàn)各部位密度及填料分布不勻，故使收縮也不勻。産生(shēng)收縮差使塑件(jiàn)易發生(shēng)翹曲、變形、裂紋，尤其在擠塑及注射成形時(shí)則方向性更為(wèi)明(míng)顯。因此，模具設計(jì)時(shí)應考慮收縮方向性按塑件(jiàn)形狀、流料方向選取收縮率為(wèi)宜。
(3)後收縮塑件(jiàn)成形時(shí)，由于受成形壓力、剪切應力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化(huà)不勻、塑性變形等因素的(de)影響，引起一系列應力的(de)作(zuò)用，在粘流态時(shí)不能全部消失，故塑件(jiàn)在應力狀态下(xià)成形時(shí)存在殘餘應力。當脫模後由于應力趨向平衡及貯存條件(jiàn)的(de)影響，使殘餘應力發生(shēng)變化(huà)而使塑件(jiàn)發生(shēng)再收縮稱為(wèi)後收縮。一般塑件(jiàn)在脫模後10小(xiǎo)時(shí)內(nèi)變化(huà)最大，24 小(xiǎo)時(shí)後基本定型，但(dàn)最後穩定要經30~60天。通(tōng)常熱塑性塑料的(de)後收縮比熱固性大，擠塑及注射成形的(de)比壓塑成形的(de)大。
(4)後處理(lǐ)收縮有(yǒu)時(shí)塑件(jiàn)按性能及工(gōng)藝要求，成形後需進行熱處理(lǐ)，處理(lǐ)後也會導緻塑件(jiàn)尺寸發生(shēng)變化(huà)。故模具設計(jì)時(shí)對(duì)高(gāo)精度塑件(jiàn)則應考慮後收縮及後處理(lǐ)收縮的(de)誤差并予以補償。
折疊流動性
塑料在一定溫度與壓力下(xià)填充型腔的(de)能力稱為(wèi)流動性。這(zhè)是模具設計(jì)時(shí)必須考慮的(de)一個(gè)重要工(gōng)藝參數。流動性大易造成溢料過多，填充型腔不密實，塑件(jiàn)組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理(lǐ)困難，硬化(huà)過早等弊病。但(dàn)流動性小(xiǎo)則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的(de)流動性必須與塑件(jiàn)要求、成形工(gōng)藝及成形條件(jiàn)相(xiàng)适應。模具設計(jì)時(shí)應根據流動性能來(lái)考慮澆注系統、分型面及進料方向等等。熱固性塑料流動性通(tōng)常以拉西(xī)格流動性(以毫米計(jì))來(lái)表示。數值大則流動性好(hǎo)，每一品種的(de)塑料通(tōng)常分三個(gè)不同等級的(de)流動性，以供不同塑件(jiàn)及成形工(gōng)藝選用。一般塑件(jiàn)面積大、嵌件(jiàn)多、型芯及嵌件(jiàn)細弱，有(yǒu)狹窄深槽及薄壁的(de)複雜(zá)形狀對(duì)填充不利時(shí)，應采用流動性較好(hǎo)的(de)塑料。擠塑成形時(shí)應選用拉西(xī)格流動性150毫米以上(shàng)的(de)塑料，注射成形時(shí)應用拉西(xī)格流動性200毫米以上(shàng)的(de)塑料。為(wèi)了保證每批塑料都(dōu)有(yǒu)相(xiàng)同的(de)流動性，在實際中常用并批方法來(lái)調節，即将同一品種而流動性有(yǒu)差異的(de)塑料加以配用，使各批塑料流動性互相(xiàng)補償，以保證塑件(jiàn)質量。必須指出塑料的(de)注動性除了決定于塑料品種外(wài)，在填充型腔時(shí)還(hái)常受各種因素的(de)影響而使塑料實際填充型腔的(de)能力發生(shēng)變化(huà)。如粒度細勻(尤其是圓狀粒料)，濕度大、含水(shuǐ)分及揮發物(wù)多，預熱及成形條件(jiàn)适當，模具表面光(guāng)潔度好(hǎo)，模具結構适當等則都(dōu)有(yǒu)利于改善流動性。反之，預熱或成形條件(jiàn)不良、模具結構不良流動阻力大或塑料貯存期過長(cháng)、超期、貯存溫度高(gāo)(尤其對(duì)氨基塑料)等則都(dōu)會導緻塑料填充型腔時(shí)實際的(de)流動性能下(xià)降而造成填充不良。
折疊比容及壓縮率
比容為(wèi)每一克塑料所占有(yǒu)的(de)體(tǐ)積(以cm/g計(jì))。壓縮率為(wèi)塑粉與塑件(jiàn)兩者體(tǐ)積或比容之比值(其值恒大于1)。它們都(dōu)可被用來(lái)确定壓模裝料室的(de)大小(xiǎo)。其數值大即要求裝料室體(tǐ)積要大，同時(shí)又(yòu)說(shuō)明(míng)塑粉內(nèi)充氣多，排氣困難，成形周期長(cháng)，生(shēng)産率低(dī)。比容小(xiǎo)則反之，而且有(yǒu)利于壓錠，壓制。但(dàn)比容值也常因塑料的(de)粒度大小(xiǎo)及顆粒不均勻度而有(yǒu)誤差。
折疊硬化(huà)特性
熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下(xià)轉變成可塑性粘流狀态，随之流動性增大填充型腔，與此同時(shí)發生(shēng)縮合反應，交聯密度不斷增加，流動性迅速下(xià)降，融料逐漸固化(huà)。模具設計(jì)時(shí)對(duì)硬化(huà)速度快，保持流動狀态短的(de)料則應注意便于裝料，裝卸嵌件(jiàn)及選擇合理(lǐ)的(de)成形條件(jiàn)和(hé)操作(zuò)等以免過早硬經或硬化(huà)不足，導緻塑件(jiàn)成形不良。
硬化(huà)速度一般與塑料品種、壁厚、塑件(jiàn)形狀、模溫有(yǒu)關。但(dàn)還(hái)受其它因素影響，尤其與預熱狀态有(yǒu)關，适當的(de)預熱應保持使塑料能發揮出最大流動性的(de)條件(jiàn)下(xià)，盡量提高(gāo)其硬化(huà)速度，一般預熱溫度高(gāo)，時(shí)間(jiān)長(cháng)(在允許範圍內(nèi))則硬化(huà)速度加快，尤其預壓錠坯料經高(gāo)頻(pín)預熱的(de)則硬化(huà)速度顯著加快。另外(wài)，成形溫度高(gāo)、加壓時(shí)間(jiān)長(cháng)則硬化(huà)速度也随之增加。因此，硬化(huà)速度也可調節預熱或成形條件(jiàn)予以适當控制。硬化(huà)速度還(hái)應适合成形方法要求，例注射、擠塑成型時(shí)應要求在塑化(huà)、填充時(shí)化(huà)學反應慢(màn)、硬化(huà)慢(màn)，應保持較長(cháng)時(shí)間(jiān)的(de)流動狀态，但(dàn)當充滿型腔後在高(gāo)溫、高(gāo)壓下(xià)應快速硬化(huà)。
折疊水(shuǐ)分及揮發物(wù)含量
各種塑料中含有(yǒu)不同程度的(de)水(shuǐ)分、揮發物(wù)含量，過多時(shí)流動性增大、易溢料、保持時(shí)間(jiān)長(cháng)、收縮增大，易發生(shēng)波紋、翹曲等弊病，影響塑件(jiàn)機(jī)電(diàn)性能。但(dàn)當塑料過于幹燥時(shí)也會導緻流動性不良成形困難，所以不同塑料應按要求進行預熱幹燥，對(duì)吸濕性強的(de)料，尤其在潮濕季節即使對(duì)預熱後的(de)料也應防止再吸濕。
由于各種塑料中含有(yǒu)不同成分的(de)水(shuǐ)分及揮發物(wù)，同時(shí)在縮合反應時(shí)要發生(shēng)縮合水(shuǐ)分，這(zhè)些成分都(dōu)需在成形時(shí)變成氣體(tǐ)排出模外(wài)，有(yǒu)的(de)氣體(tǐ)對(duì)模具有(yǒu)腐蝕作(zuò)用，對(duì)人(rén)體(tǐ)也有(yǒu)刺激作(zuò)用。為(wèi)此在模具設計(jì)時(shí)應對(duì)各種塑料此類特性有(yǒu)所了解，并采取相(xiàng)應措施，如預熱、模具鍍鉻，開(kāi)排氣槽或成形時(shí)設排氣工(gōng)序。
折疊注塑成型工(gōng)藝
熱固性塑料的(de)注塑成型工(gōng)藝程序與熱塑性塑料注塑成型工(gōng)藝程序相(xiàng)同，但(dàn)工(gōng)藝參數條件(jiàn)不同。常用注
熱固性塑料成型機(jī)
熱固性塑料成型機(jī)
塑成型注塑機(jī)可用柱塞式注塑機(jī)，也可用螺杆式注塑機(jī)。注塑成型方法(以螺杆式注塑機(jī)為(wèi)例)如下(xià)。把熱固性塑料加入塑化(huà)機(jī)筒內(nèi)，加熱的(de)塑化(huà)機(jī)筒和(hé)轉動的(de)螺杆使原料熔融塑化(huà)呈熔融态，這(zhè)時(shí)在原料中産生(shēng)的(de)是一種物(wù)理(lǐ)反應，然後被轉動的(de)螺杆推動前移至螺杆頭部，熔料達到注射量時(shí)，螺杆前移以較高(gāo)的(de)注射壓力及注射速度把熔料注入注塑成型模具內(nèi)。此時(shí)，注塑成型模具內(nèi)熔料在高(gāo)壓、高(gāo)溫條件(jiàn)下(xià)與同時(shí)加入的(de)固化(huà)劑作(zuò)用發生(shēng)交聯反應，這(zhè)種化(huà)學反應同時(shí)放(fàng)出水(shuǐ)、氨等低(dī)分子(zǐ)物(wù)質。待熔料降溫硬化(huà)後，即可從(cóng)注塑成型模具中取出，成為(wèi)熱固性塑料的(de)注塑成型制品。
折疊編輯本段相(xiàng)關案例
一般我們所說(shuō)的(de)塑料回收均是指熱塑性塑料，而熱固性塑料由于固化(huà)成型後形成交聯結構，不能再次融化(huà)成型，所以回收較為(wèi)困難，實際回收應用也較少。隻有(yǒu)聚氨酯等由小(xiǎo)規模的(de)商業(yè)化(huà)回收。熱固性塑料的(de)用量約占全部塑料的(de)15%，絕對(duì)數量很(hěn)大，因此對(duì)其的(de)回收利用也顯得越來(lái)越重要和(hé)緊迫。
常用的(de)熱固性塑料種類并不多，主要有(yǒu)聚氨酯(PU)、環氧樹脂(EP)、酚醛樹脂(PF)、不飽和(hé)聚酯(UP)、密胺樹脂(UF)等。其中，又(yòu)以PU、PF用量最多，各占熱固性塑料總量的(de)1/3左右。消費(fèi)後熱固性塑料廢棄物(wù)在城(chéng)市(shì)固體(tǐ)廢棄物(wù)中數量很(hěn)少，主要在工(gōng)業(yè)和(hé)商業(yè)中。
折疊編輯本段應用領域
PU一半以上(shàng)的(de)産量用于軟泡沫，軟泡沫則用量大于家(jiā)具、床墊、汽車內(nèi)飾件(jiàn)等;硬泡沫是PU的(de)第二大用途，主要用于建築、工(gōng)業(yè)的(de)絕熱材料以及包裝、交通(tōng)運輸商;反應注射成型和(hé)澆鑄PU則主要用在汽車內(nèi)飾配件(jiàn)商。另外(wài)，還(hái)可用于農(nóng)業(yè)、采礦、體(tǐ)育等器(qì)械上(shàng)。
PF的(de)主要用途是制造膠合闆、粘結劑、膠黏劑、塗料等，模塑樹脂則隻占很(hěn)小(xiǎo)的(de)一部分。
UP主要用于大型配件(jiàn)上(shàng)，如暖房(fáng)、儲罐、汽車車身(shēn)等。EP的(de)主要用途是制造粘結劑、塗料等，也可用于模塑、澆鑄件(jiàn)、印刷電(diàn)路(lù)闆等上(shàng)面。UF的(de)模塑件(jiàn)主要用于電(diàn)氣設備、餐具、按鈕上(shàng)面。
熱固性塑料的(de)回收方法有(yǒu)物(wù)流回收、化(huà)學回收和(hé)能量回收3種。
折疊編輯本段注意事(shì)項
1.注塑成型制品的(de)熱固性塑料應是相(xiàng)對(duì)分子(zǐ)質量不大的(de)線型結構結構粒料或粉料。
2.熱固性塑料塑化(huà)後的(de)熔料應熱穩定性好(hǎo)、流動性好(hǎo)，在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間(jiān)較長(cháng)時(shí)(10min以內(nèi))應有(yǒu)較好(hǎo)的(de)流動性;熔體(tǐ)低(dī)溫時(shí)穩定，高(gāo)溫時(shí)交聯反應迅速。
3.機(jī)筒加熱介質為(wèi)水(shuǐ)，注塑成型模具加熱介質為(wèi)油，用恒溫控制，溫度波動差要盡量小(xiǎo)。
4.熔體(tǐ)應采用較高(gāo)的(de)注射壓力和(hé)較快的(de)注射速度充模。調整時(shí)應以保證塑料制品充模成型質量為(wèi)準，取最低(dī)值。
5.注意螺杆頭部和(hé)噴嘴的(de)結構設計(jì)，注射後不許存留殘料。噴嘴為(wèi)敞開(kāi)式，孔徑2~2.5mm，熔料通(tōng)道(dào)光(guāng)滑潔淨。
6.注意注塑成型模具中排氣通(tōng)道(dào)截面尺寸的(de)選取，過大或過小(xiǎo)的(de)截面尺寸都(dōu)會對(duì)塑料制品成型質量有(yǒu)一定的(de)影響。
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