塑料填料的原料配制、成型加工及与产品质量的影响
2011-11-30 11:34:46 来源：yihui
塑料填料的原料配制、成型加工及与产品质量的影响
它们的成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等几个过程；成型是将各种形态的塑料，制成所需形状或胚件的过程。成型方法很多，包括挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、发泡成型等。
1）、成型物料的配制：
由于简单组分的塑料性能单一，难于满足要求，将添加剂和高分子形成一种均匀的复合物。从而能够满足对制品的多种需要。为了使用和加工的方便，成型加工用的物料主要是粒料和粉料。它们都是由树脂和添加剂配制而成。主要的添加剂有：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂等。聚合物或树脂是粉状塑料中的主要组分，其本身的性能对加工性能和产品性能影响很大，主要是表现在分子量、分子量分布、颗粒结构和粒度的影响上。
增塑剂通常是对热和化学试剂都很稳定的一类有机化合物。增塑过程可看成是高分子和低分子互相溶解的过程，能增加塑料的柔韧性、耐寒性。高分子在成型加工过程或长期使用过程中，会因各种外界因素的作用而引起降解或交联，并使高分子性能变坏而不能正常使用。
为了防止或抑止这种破坏作用加入的物质统称防老剂。它主要包括稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等；起抑制降解、氧化、光降解和消除杂质的催化的作用。为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技术指标，赋予某些新的特性，或为了降低成本和高分子单耗而加入的一类物质称填料。为了改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的粘附，提高制品表面光洁度等，而加到塑料中的一类添加剂称为润滑剂；与润滑剂相似的但仅是为了避免对塑料金属设备的粘附和便于脱膜，而在成型时与塑料接触的模具表面的物质，则常称为脱膜剂，亦称润滑剂。为使制品获得各种鲜艳夺目的颜色，增进美观而加入的一种物质称为着色剂。某些着色剂还具有改进耐气候老化性，延长制品的使用寿命的作用。在热固性塑料成型时，有时要加入一种可以使树脂完成交联反应或加快交联反应的物质，称为固化剂。
在塑料制品的生产中，只要少数高分子可单独使用，大部分都要与其他物料混合，进行配料后才能应用于成型加工。所谓配料，就是把各种组分互相混在一起，尽可能的成为均匀体系。为此必须采用混合操作，而混合、捏合、塑炼都是属于塑料配制中常用的混合过程，是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。配制一般分为四步：原料的准备、初混合、初混物的塑炼、塑炼物的粉碎和粒化。
2）、塑料的成型：
在大多数情况下成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型和冷却硬化，而将塑料制成各种形状的产品的方法。
挤出成型又称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。能生产管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆和涂层制品等。这种方法的特点是生产效率高，适应性强，几乎可用于所有热塑性塑料及某些热固性塑料。
挤出设备目前大量使用的是单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，后者特别适用硬聚氯乙稀粉料或其他多组分体系塑料的成型加工。通用的是单螺杆挤出机。主要包括：传动、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模等五部分。
适于挤出成型的塑料种类很多，制品的形状和尺寸有很大差别，但挤出成型工艺过程大体相同。其程序为物料的干燥、成型，制品的定型与冷却、制品的牵引与卷取(或切割)，有时还包括制品的后处理等。原料中的水分或从外界吸收的水分会影响挤出过程的正常进行和制品的质量，较轻时会使制品出现气泡、表面晦暗等缺陷，同时使制品的物理机械性能降低，严重时会使挤出无法进行。因此使用前应对原料进行干燥，通常控制水分含量在0.5%以下。随聚合物的分子量、制品的形状和尺寸以及挤出机的种类不同而变化，且挤出过程中螺杆的转速、料筒中的压力和温度都是互相影响着的，应视具体情况而加以调整，挤出过程中料筒、机头及口模中的温度和压力分布，一般具有如图所示的规律。挤出过程的工艺条件对制品质量影响很大，特别是塑化情况，更能直接影响制品的物理机械性能及外观决定塑料塑化程度的因素主增大螺杆的转速能强化对物料的剪切作用，有利于物料的混合和塑化. 适用于挤出管材的热塑性塑料有PVC，PP，PE，ABS，PA，PC，PTFE等。
注射成型简称注塑，是指物料在注射机加热料筒中塑化后，由螺杆或注塞注射人闭合模具的模腔中经冷却形成制品的成型方法。它广泛用于热塑性塑料的成型，也用于某些热固性塑料(如酚醛塑料、氨基塑料)的成型。注射成型的优点是能一次成型外观复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件、甚至可充以气体形成空芯结构的塑料模制品；生产效率高，自动化程度高。注射成型的原理是将粒料置于注射机的料筒内加热并在剪切力作用下变为粘流态，然后以柱塞或螺杆施加压力，使熔体快速通过喷嘴进入并充满模腔，冷却固化。其生产过程包括如下几个步骤，且周而复始进行。清理准备模具－>合模－>注射－>冷却－>开模－>顶出制品。
压制成型，是塑料成型加工技术中历史*久，也是*重要的方法之一，主要用于热固性塑料的成型。根据材料的性状和成型加工工艺的特征，又可分为模压成型和层压成型。模压成型又称压缩模塑，这种方法是将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热(使其进一步发生交联反应而固化)或冷却(对热塑性塑料应冷却使其硬化)，脱模后即得制品。模压成型与注射成型相比，生产过程的控制、使用的设备和模具较简单，较易成型大型制品。热固性塑料模压制品具有耐热性好、使用温度范围宽、变形小等特点，但其缺点是生产周期长，效率低、较难实现自动化，因而工人劳动强度大，不能成型复杂形状的制品，也不能模压厚壁制品。
压延成型:是生产薄膜和片材的主要方法，它是将已经塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度，宽度与表面光洁的薄片状制品。用作压延成型的塑料大多是热塑性非晶态塑料，其中以聚氯乙烯用得*多，它适于生产厚度在0．05—0．5毫米范围内的软质聚氯乙烯薄膜，和0．25—0．7毫米范围内的硬质聚氯乙烯片材。当制品厚度大于或低于这个范围时，一般均不采用压延法而采用挤出吹塑法或其它方法。压延成型具有较大的生产能力(可连续生产，也易于自动化)，较好的产品质量(所得薄膜质量优于吹塑薄膜和T型挤出薄膜)，还可制取复合材料(人造革、涂层纸等)，印刻花纹等。但所需加工设备庞大，精度要求高、辅助设备多，同时制品的宽度受压延机辊筒*大工作长度的限制。
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