作者：张维合 编著
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
塑料成型工艺与模具设计试读：
塑料成型工艺与模具设计张维合 编著本书分3篇，共20章。其中，第1篇是塑料及其成型工艺，共3章，详细介绍了与塑料模具设计相关的塑料基本知识、常用塑料的性能及成型工艺条件以及塑件设计。第2篇是注射成型工艺与模具设计，共13章，详细介绍了注塑模具八大组成部分的设计内容、设计原则、设计要点，以及快速发展的热流道模具技术。第3篇是塑料其他成型工艺与模具设计，共4章，主要介绍了挤出成型工艺与模具设计、压缩成型工艺与模具设计、压注成型工艺与模具设计和吹塑成型工艺与模具设计。
本书可作为普通高等院校材料成型及控制工程专业的教材，并可作为高职高专模具设计与制造专业教材使用，亦可供有关工程技术人员参考。
图书在版编目（CIP）数据
塑料成型工艺与模具设计/张维合编著.—北京：化学工业出版社，2014.1
ISBN 978-7-122-18956-1
Ⅰ.①塑… Ⅱ.①张… Ⅲ.①塑料成型-工艺②塑料模具-设计 Ⅳ.①TQ320.66
中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第267174号
责任编辑：王苏平 文字编辑：王 琪
责任校对：王素芹 装帧设计：王晓宇
出版发行：化学工业出版社（北京市东城区青年湖南街13号 邮政编码100011）
印 装：大厂聚鑫印刷有限责任公司
787mm×1092mm 1/16 印张22 字数585千字 2014年3月北京第1版第1次印刷
购书咨询：010-64518888（传真：010-64519686） 售后服务：010-64518899
网 址：http://www.cip.com.cn
凡购买本书，如有缺损质量问题，本社销售中心负责调换。
定 价：48.00元 版权所有 违者必究前 言FOREWORD
目前世界上已经发明的塑料品种已达数万种，常用的也有三百多种。随着塑料制品在机械、电子、交通、航空航天、建筑、农业、轻工、国防和包装等各行业的广泛应用，塑料模具的需求量也日益增加，塑料模具在国民经济中的重要性也日益突出。各国都把模具设计与制造技术提到相当高的地位，制造业中许多先进的设计、制造、测量、检验及管理技术与设备首先都应用到模具行业中。
塑料模具发展的三要素是人才、技术和设备。其中最重要的是人才，因为技术需要人才去发明和掌握，设备也需要人才去制造和使用。因此肩负着模具人才培养重任的高等院校，其重要性不言而喻。为了不断地向企业提供更多更好的塑料模具人才，我们不但要紧跟时代脚步，与时俱进，而且要引领时代潮流，披荆斩棘。
本书分3篇，共20章。其中，第1篇是塑料及其成型工艺，共3章，详细介绍了与塑料模具设计相关的塑料基本知识、常用塑料的性能及成型工艺条件以及塑件设计。第2篇是注射成型工艺与模具设计，共13章，详细介绍了注塑模具八大组成部分的设计内容、设计原则、设计要点，以及快速发展的热流道模具技术。第3篇是塑料其他成型工艺与模具设计，共4章，主要介绍了挤出成型工艺与模具设计、压缩成型工艺与模具设计、压注成型工艺与模具设计和吹塑成型工艺与模具设计。
本书有以下特点。
① 内容深入浅出，语言通俗易懂，既阐述基础知识，又介绍了先进的模具设计理念；既有计算公式，又有很多极具实用性价值的模具设计经验数据和资料。
② 图例丰富，尤其是配有大量立体图，使模具结构更加形象具体，简明易懂。
③ 采用最新国家标准，力求每一个公式、图表、图形都符合最新国家标准。
④ 模具结构先进齐全，实用性强，很多都是近几年来在生产实践中广泛应用的、真实可靠的模具结构实例。
⑤ 知识结构完整，重点突出。书中介绍了五种常用的塑料模具，在每一类模具的设计中，都详细介绍模具的工作原理、结构组成和特点、设计原则和要
点等。由于注塑模具应用最广，结构最为复杂，因此在第2篇中用了较大的篇幅对其八大组成部分做了重点介绍。
本书在编写过程中，参考了多家大型模具制造企业的设计资料，这些企业包括：忠信制模（东莞）有限公司，伟易达集团，龙昌集团，广东美的集团，精英制模有限公司，富士康科技有限公司，誉名实业有限公司，龙记集团，富达金五金塑胶有限公司，联盛塑料五金模具有限公司，美的模具有限公司，上海威虹模塑科技有限公司，东莞英济模具有限公司。
在此向以上企业表示谢意！
本书由广东科技学院张维合编著，在编写过程中还得到了广东科技学院李炳、闫丽静和肖永康，西安工业大学黄洪生和贾培刚，东莞职业技术学院刘大勇，浙江大学宁波理工学院贾志欣，昆山登云科技职业学院邹继强，黑龙江工程学院毕凤阳，大连工业大学李姝，襄樊职业技术学院彭超，山东德州职业技术学院保俊等老师的宝贵支持，在此一并致以诚挚谢意！
由于时间仓促，加之水平有限，书中难免存在一些不足，敬请读者批评指正。有任何问题或意见请发邮件至allenzhang0628@126.com。编著者2013年10月第1篇 塑料及其成型工艺第1章 塑料基本知识1.1 概述1.1.1 什么是塑料
按照国际标准（ISO）和我国国家标准（GB/T 2035—1996）塑料的定义是：以高聚物为主要成分，并在加工为成品时的某个阶段可流动成型的材料。并注明弹性材料也可成型流动，但不认为是塑料。
根据美国材料试验协会的定义，塑料是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借助流动来成型。
有些树脂可以直接作为塑料使用，如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等，但多数树脂必须在其中加入一些添加剂，才能作为塑料使用，如酚醛树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等。塑料是指以有机合成树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料（添加剂）而构成的人造材料。它通常在加热、加压条件下可模塑成具有一定形状的产品，在常温下这种形状保持不变。
因此，对于塑料我们可以得到以下几个概念。
① 塑料是高分子有机化合物。
② 塑料种类繁多，因为具有不同的单体组成，所以形成不同的塑料。
③ 不同塑料具有不同的性质。
④ 塑料可以以多种形态存在，如玻璃态、高弹态、黏流态等。
⑤ 塑料可以模塑成型。
⑥ 塑料的成型方法多样，而且可以进行大批量生产，成本低。
⑦ 塑料用途广泛，制品呈现多样化。1.1.2 塑料的组成
塑料的主要成分是各种各样的树脂，而树脂又是一种聚合物，但塑料和聚合物是不同的概念，单纯的聚合物性能往往不能满足加工成型和实际使用的要求，一般不单独使用，只有在加入添加剂后在工业中才有使用价值。因此，塑料是以合成树脂为主要成分，再加入其他各种各样的添加剂（也称助剂）制成的。合成树脂决定了塑料制品的基本性能，其作用是将各种助剂黏结成一个整体，添加剂是为改善塑料的成型工艺性能、改善制品的使用性能或降低成本而加入的一些物质。
塑料材料所使用的添加剂品种很多，如填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、固化剂、抗氧化剂等。在塑料中，树脂虽然起决定性的作用，但添加剂也起着不能忽略的作用。1.1.2.1 树脂
树脂是在受热时软化，在外力作用下有流动倾向的聚合物。它是塑料中最重要的成分，在塑料中起黏结作用的成分，也称黏料，它决定了塑料的类型和基本性能，如热性能、物理性能、化学性能、力学性能及电性能等。1.1.2.2 添加剂（1）填充剂 填充剂又称填料，是塑料中的重要的但并非每种塑料必不可少的成分。填充剂与塑料中的其他成分机械混合，与树脂牢固黏结在一起，但它们之间不起化学反应。
在塑料中填充剂不仅可减少树脂用量，降低塑料成本，而且能改善塑料的某些性能，扩大塑料的使用范围。例如，在酚醛树脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本。在聚乙烯、聚氯乙烯等树脂中加入钙质填充剂，便成为价格低廉、刚性强、耐热性好的塑料。用玻璃纤维作为塑料的填充剂，大幅度提高塑料的力学性能，有的填充剂还可以使塑料具有树脂所没有的性能，如导电性、导热性、磁性等。
填充剂有无机填充剂和有机填充剂。常用的填充剂的形态有粉状、纤维状和片状三种。粉状填充剂有木粉、纸浆、大理石粉、滑石粉、云母粉、石棉粉、石墨等；纤维状填充剂有棉纤维、亚麻纤维、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、硼纤维和金属须等；片状填充剂有纸张、棉布、麻布和玻璃布等。填充剂的用量通常占塑料全部成分的40％以下。（2）增塑剂 增塑剂是能与树脂相容、低挥发性、高沸点的有机化合物，它能够增加塑料的可塑性和柔软性，改善其成型性能，降低刚性和脆性。其作用是降低聚合物分子间的作用力，使树脂高分子容易产生相对滑移，从而使塑料在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。
但加入增塑剂在改善塑料成型加工性能的同时，有时也会降低树脂的某些性能，如塑料的稳定性、介电性能和机械强度等。因此，在增塑剂中应尽可能地减少增塑剂的含量，大多数塑料一般不添加增塑剂。
对增塑剂的要求如下。
① 与树脂有良好的相容性。
② 挥发性小，不易从塑件中析出。
③ 无毒、无色、无臭味。
④ 对光和热比较稳定。
⑤ 不吸湿。
常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、樟脑等。（3）着色剂 大多合成树脂的本色是白色半透明或无色透明。为使塑件获得各种所需色彩，在工业生产中常常加入着色剂来改变合成树脂的本色，从而得到颜色鲜艳、漂亮的制品。有些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性。如本色聚甲醛塑料用炭黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化。
着色剂主要分为颜料和染料两种。颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，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。无机颜料的热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对较差，相对密度大，如钠猩红、黄光硫靛红棕、颜料蓝、炭黑等；有机颜料的着色力高，色泽鲜艳，色谱齐全，相对密度小，缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料, 如铬黄、绛红镉、氧化铬、铅粉末等。染料是可溶于大多数溶剂的有机化合物，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，如士林蓝。
对着色剂的一般要求是：着色力强；与树脂有很好的相容性；不与塑料中其他成分起化学反应；性质稳定，在成型过程中不因温度、压力变化而降解变色，而且在塑件的长期使用过程中能够保持稳定。（4）稳定剂 树脂在加工和使用过程中会产生老化（降解）。所谓降解是指聚合物在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子断链或化学结构发生有害变化的反应。为防止塑料在热、光、氧和霉菌等外界因素的作用下产生降解和交联，在聚合物中添加的能够稳定其化学性质的添加剂称为稳定剂。
根据稳定剂所发挥作用的不同，可分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂等。
① 热稳定剂 主要作用是抑制塑料成型过程中可能发生的热降解反应，保证塑料制品顺利成型并得到良好的质量。如有机锡化合物常用于聚氯乙烯，无毒，但价格高。
② 光稳定剂 防止塑料在太阳光、灯光和高能射线辐照下出现降解和性能降低而添加的物质称为光稳定剂。其种类有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，如苯甲酸酯类及炭黑等。
③ 抗氧化剂 是指防止塑料在高温下氧化降解的添加物，如酚类及胺类有机物等。
在大多数塑料中都要添加稳定剂，稳定剂的含量一般为塑料的0.3％～0.5％。对稳定剂的要求是：与树脂有很好的相容性；对聚合物的稳定效果好；能耐水、耐油、耐化学药品腐蚀，并在成型过程中不降解、挥发小、无色。（5）固化剂 固化剂又称硬化剂、交联剂，用于成型热固性塑料。线型高分子结构的合成树脂需发生交联反应转变成体型高分子结构。固化剂添加的目的是促进交联反应。例如，在环氧树脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。
此外，在塑料中还可加入一些其他添加剂，如发泡剂、阻燃剂、防静电剂、导电剂等。阻燃剂可降低塑料的燃烧性；发泡剂可制成泡沫塑料；防静电剂可使塑件具有适量的导电性以消除带静电的现象。在实际工作中，塑料要不要加添加剂，加何种添加剂，应根据塑料的品种和塑件的使用要求来确定。1.1.3 塑料的分类
塑料的品种很多，目前世界上已制造出上万种可加工的塑料原料（包括改性塑料），常用的有三百多种。塑料分类的方式也很多，常用的分类方法有以下几种。（1）根据塑料中树脂的分子结构和受热后表现的性能分类 可分成两大类：热塑性塑料和热固性塑料。
① 热塑性塑料 热塑性塑料中树脂的分子结构呈线型或支链型结构，常称为线型聚合物。它在加热时可制成一定形状的塑件，冷却后保持已定型的形状。如再次加热，又可软化熔融，再次制成一定形状的塑件，可反复多次进行，具有可逆性。在上述成型过程中一般无化学变化，只有物理变化。由于热塑性塑料具有上述可逆的特性，因此在塑料加工中产生的边角料及废品可以回收粉碎成颗粒后掺入原料中利用。
热塑性塑料又可分为结晶性塑料和无定形塑料两种。结晶性塑料分子链排列整齐、稳定、紧密，而无定形塑料分子链排列则杂乱无章。因而结晶性塑料一般都较耐热、不透明和具有较高的机械强度，而无定形塑料则与此相反。常用的聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺（尼龙）等属于结晶性塑料；常用的聚苯乙烯、聚氯乙烯和ABS等属于无定形塑料。
从表观特征来看，一般结晶性塑料是不透明或半透明的，无定形塑料是透明的。但也有例外，如聚4-甲基-1-戊烯为结晶性塑料，却有高透明性，而ABS为无定形塑料，却是不透明的。
② 热固性塑料 热固性塑料在受热之初也具有链状或树枝状结构，同样具有可塑性和可熔性，可制成一定形状的塑件。当继续加热时，这些链状或树枝状分子主链间形成化学键结合，逐渐变成网状结构，称为交联反应。当温度升高到达一定值后，交联反应进一步进行，分子最终变为体型结构，成为既不熔化又不溶解的物质，称为固化。当再次加热时，由于分子的链与链之间产生了化学反应，塑件形状固定下来不再变化。塑料不再具有可塑性，直到在很高的温度下被烧焦炭化，其具有不可逆性。在成型过程中，既有物理变化又有化学变化。由于热固性塑料具有上述特性，故加工中的边角料和废品不可回收再生利用。
显然，热固性塑料的耐热性比热塑性塑料好。常用的酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、不饱和聚酯等均属于热固性塑料。
热塑性塑料常采用注射、挤出或吹塑等方法成型。热固性塑料常用于压缩成型、压注成型，也可以采用注射成型。
由于塑料的主要成分是聚合物，塑料常用聚合物的名称来命名，因此，塑料的名称大都烦琐，说与写均不方便，所以常用国际通用的英文缩写字母来表示。常用塑料的缩写和名称见附录1。（2）根据塑料性能及用途分类 可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料等。
① 通用塑料 通用塑料指的是产量大、用途广、价格低、性能普通的一类塑料，通常用作非结构材料。世界上公认的六大类通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料，其产量约占世界塑料总产量的75％以上，构成了塑料工业的主体。
② 工程塑料 工程塑料泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。除具有较高的机械强度外，这类塑料的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、自润滑性及尺寸稳定性等均比通用塑料优良，它们具有某些金属特性，因而在机械制造、轻工、电子、日用、宇航、导弹、原子能等工程技术部门得到广泛应用，越来越多地代替金属用于某些机械零件。
目前工程上使用较多的塑料包括聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯等, 其中前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。
③ 特种塑料（功能塑料） 是指那些具有特殊功能、适合某种特殊场合用途的塑料，主要有医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、超导电塑料、耐辐射塑料、耐高温塑料等。其主要成分是树脂，有的是专门合成的树脂，也有一些是采用上述通用塑料和工程塑料用树脂经特殊处理或改性后获得特殊性能。这类塑料产量小，性能优异，价格昂贵。
随着塑料应用范围的越来越广，工程塑料和通用塑料之间的界限已难以划分，例如通用塑料聚氯乙烯作为耐腐蚀材料已大量应用于化工机械中。（3）按塑料的结晶形态不同分类 一般分为结晶性塑料和非结晶性塑料（无定形塑料）。
结晶性塑料是指在适当的条件下，分子能产生某种几何结构的塑料（如PE、PP、PA、POM、PET、PBT等），大多数属于部分结晶态。非结晶性塑料是指分子形状和分子相互排列不呈晶体结构而呈无序状态的塑料（如ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、AS等）。非结晶性塑料又称无定形塑料，非结晶性塑料在各个方向上表现的力学特性是相同的，即各向同性。
结晶性塑料对注塑机和注塑模具的要求如下。
① 结晶性塑料熔化时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，所以注塑机的塑化能力较大，额定注射量也要相应提高。
② 结晶性塑料熔点范围窄，为防止喷嘴温度降低时胶料结晶堵塞喷嘴，喷嘴孔径应适当加大，并加装能单独控制喷嘴温度的发热圈。
③ 由于模具温度对结晶度有重要影响，所以模具冷却水路应尽可能多，保证成型时模具温度均匀。
④ 结晶性塑料在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩，因此在模具设计中要认真考虑其成型收缩率。
⑤ 结晶性塑料由于各向异性显著，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，以及加强筋的位置与大小，否则容易发生翘曲变形，而后要靠调整成型工艺去改善是相当困难的。
⑥ 结晶度与塑件壁厚有关，壁厚大时冷却慢，结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此在模具设计中要注意对塑件壁厚的控制。
结晶性塑料的成型工艺特点如下。
① 冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高温成型时注意冷却时间的控制。
② 熔融态与固态时的密度差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定。
③ 模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢，结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。
④ 塑件脱模后因未结晶的分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，采用中等的注射压力和注射速度。（4）按塑料的透光性不同分类 一般分为透明塑料、半透明塑料和不透明塑料。
① 透明塑料 透光率在88％以上的塑料称为透明塑料，如PMMA、PS、PC、Z-聚酯等。
② 半透明塑料 常用的半透明塑料有PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等。
③ 不透明塑料 不透明的塑料主要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等。（5）按塑料的硬度不同分类 一般分为硬质塑料、半硬质塑料和软质塑料。
① 硬质塑料 有ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等。
② 半硬质塑料 有PP、PE、PA、PVC等。
③ 软质塑料 有软PVC、BS （K料）、TPE、TPR、EVA、TPU等。1.1.4 塑料的优点和缺点（1）塑料的优点
① 易于加工，易于成型，适于全自动大批量生产，成本低 即使塑件的几何形状相当复杂，也可以模塑成型，其生产效率远胜于金属加工，特别是注射成型塑件，只要一道工序，即可制造出很复杂的塑料制品。
由于塑料易于加工，可以进行大批量生产，设备费用比较低廉，所以制品成本较低。
② 可根据需要随意着色，或制成透明塑件 利用塑料可任意着色的特性，可制作五光十色、透明美丽的塑件，通过塑料之间的共混，还可以做出具有珠光宝气效果的塑件，大大提高其商品附加值，并给人一种清新明快的感觉。3
③ 质量轻，比强度高 大多数塑料的密度与水相当，在1.0g/cm左右，与金属、陶瓷制件相比，质量轻。塑料的机械强度虽不及金属及陶瓷，但比强度（强度与密度的比值）比它们要高，故可制作轻质、高强度塑件。如果在塑料中填充玻璃纤维后，其强度和耐磨性还可大大提高。
④ 不生锈，不易腐蚀 塑料不会像金属那样易生锈或受到化学药品腐蚀，使用时不必担心酸、碱、盐、油类、药品、潮湿及霉菌等的侵蚀。
⑤ 不易传热，保温性能好 由于塑料比热容大，热导率小，不易传热，故其保温及隔热效果良好。
⑥ 既能制作导电部件，又能制作绝缘产品 塑料本身是很好的绝缘物质，目前可以说没有哪一种电气元件不使用塑料。但如果在塑料中填充金属粉末或碎屑加以成型，也可制成导电性良好的产品。
⑦ 减震、消声性能优良，透光性好 塑料具有优良的减震、消声性能。透明塑料（如PMMA、PS、PC等）可制作透明的塑件，如镜片、标牌、罩板等。（2）塑料的缺点
① 耐热性差，易于燃烧 这是塑料最大的缺点，与金属和陶瓷相比，其耐热性低劣得多，温度稍高，就会变形，而且易于燃烧。燃烧时多数塑料能产生大量的热、烟和有毒气体。即使是热固性树脂，超过200℃也会冒烟，并产生剥落。
② 随着温度的变化，性质也会大大改变 高温自不必说，即使遇到低温，各种性质也会大大改变。
③ 机械强度较低 与同样体积的金属相比，机械强度低得多，特别是薄壁塑件，这种差别尤为明显。
④ 易受特殊溶剂及药品的腐蚀 一般来说，塑料不容易受化学药品的腐蚀，但有些塑料易受特殊溶剂及药品的腐蚀，如PC、ABS、PS等，在这方面的性质特别差。在一般情况下，热固性树脂在这方面就比较好，不易腐蚀。
⑤ 耐候性差，易老化 无论是强度、表面光泽还是透明度，塑料都不耐久，受负荷有蠕变现象。另外，所有的塑料均怕紫外线及太阳光照射，在光、氧、热、水及大气环境作用下易老化。
⑥ 易受损伤，也容易沾染灰尘及污物 塑料的表面硬度都比较低，容易受损伤。另外，由于是绝缘体，故带有静电，因此容易沾染灰尘。
⑦ 尺寸稳定性差 与金属相比，塑料收缩率很高，而且易受注射成型工艺参数的影响，波动性较大，不易控制，故模塑件的尺寸精度难以保证。另外，在使用期间塑件受潮、吸湿或温度发生变化时，尺寸易随时间发生变化。1.2 塑料的性能
塑料的性能包括塑料的使用性能和塑料的工艺性能，使用性能体现了塑料的使用价值，工艺性能体现了塑料的成型特性。1.2.1 塑料的使用性能
塑料的使用性能即塑料制品在实际使用中需要的性能，主要有物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。这些性能都可以用一定的指标衡量并可以用一定的试验方法测得。1.2.1.1 塑料的物理性能
塑料的物理性能主要有密度、表观密度、透湿性、吸水性、透明性、透光性等。
密度是指单位体积中塑料的质量。而表观密度是指单位体积的试验材料（包括空隙在内）的质量。
透湿性是指塑料透过蒸汽的性质。它可用透湿系数表示。透湿系数是在一定温度下，试样两侧在单位压力差的情况下，单位时间内在单位面积上通过的蒸汽量与试样厚度的乘积。
吸水性是指塑料吸收水分的性质。它可用吸水率表示。吸水率是指在一定温度下，把塑料放在水中浸泡一定时间后质量增加的百分率。
透明性是指塑料透过可见光的性质。它可用透光率来表示。透光率是指透过塑料的光通量与其入射光通量的百分率。1.2.1.2 塑料的化学性能
塑料的化学性能有耐化学品性、耐老化性、耐候性、光稳定性、抗霉性等。
耐化学品性是指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。
耐老化性是指塑料暴露于自然环境中或人工条件下，随着时间推移而不产生化学结构变化，从而保持其性能的能力。
耐候性是指塑料暴露在日光、冷热、风雨等气候条件下，保持其性能的性质。
光稳定性是指塑料在日光或紫外线照射下，抵抗褪色、变黑或降解等的能力。
抗霉性是指塑料对霉菌的抵抗能力。1.2.1.3 塑料的力学性能
塑料的力学性能主要有拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、断裂伸长率、冲击韧度、疲劳强度、蠕变性能、摩擦系数及磨耗、硬度等。
与金属相比，塑料的强度和刚度绝对值都比较小。未增强的塑料，通用塑料的拉伸强度一般为20～50MPa，工程塑料一般为50～80MPa，很少有超过100MPa的品种。经玻璃纤维增强后，许多工程塑料的拉伸强度可以达到或超过150MPa，但仍明显低于金属材料，如碳钢的抗拉强度高限可达1300MPa，高强度钢可达1860MPa，而铝合金的抗拉强度也在165～620MPa之间。但由于塑料密度小，塑料的比强度和比刚度高于金属。
塑料是高分子材料，长时间受载与短时间受载时有明显区别，主要表现在蠕变和应力松弛。蠕变是指当塑料受到一个恒定载荷时，随着时间的增长，应变会缓慢地持续增大。所有的塑料都会不同程度地产生蠕变。耐蠕变性是指材料在长期载荷作用下，抵抗应变随时间而变化的能力。它是衡量塑件尺寸稳定性的一个重要因素。分子链间作用力大的塑料，特别是分子链间具有交联的塑料，耐蠕变性就好。
应力松弛是指在恒定的应变条件下，塑料的应力随时间延长而逐渐减小。例如，塑件作为螺纹紧固件，往往由于应力松弛使紧固力变小甚至松脱，带螺纹的塑料密封件也会因应力松弛失去密封性。针对这类情况，应选用应力松弛较小的塑料或采用相应的防范措施。
磨耗量是指两个彼此接触的物体（试验时用塑料与砂纸）因为摩擦作用而使材料（塑料）表面造成的损耗。它可以用摩擦损失的体积表示。1.2.1.4 塑料的热性能
塑料的热性能主要是线膨胀系数、热导率、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、热稳定性、热降解温度、耐燃性、比热容等。
耐热性是指塑料在外力作用下，受热而不变形的性质，它可用热变形温度或马丁耐热温度来量度。方法是将试样浸在一种等速升温的适宜传热介质中，在一定的弯矩负荷作用下，测出试样弯曲变形达到规定值的温度。马丁耐热温度和热变形温度测定的装置和测定方法不同，应用场合也不同。前者适用于量度耐热性低于60℃的塑料的耐热性；后者适用于量度常温下是硬质的模塑材料和板材的耐热性。
热稳定性是指高分子化合物在加工或使用过程中受热而不降解变质的性质。它可用一定量的聚合物以一定压力压成一定尺寸的试片，然后将其置于专用的试验装置中，在一定温度下恒温加热一定时间，测其质量损失，并以损失的质量和原来质量的百分率表示热稳定性的大小。
热降解温度是高分子化合物在受热时发生降解的温度。它是反映聚合物热稳定性的一个量值。它可以用压力法或试纸鉴别法测试。压力法是根据聚合物降解时产生气体，从而产生压力差的原理进行测试；试纸鉴别法是根据聚合物发生降解放出的气体使试纸变色的原理进行测试。
耐燃性是指塑料接触火焰时抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。1.2.1.5 塑料的电性能
塑料的电性能主要有介电常数、介电强度、耐电弧性等。
介电常数是以绝缘材料（塑料）为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器的电容量之比。介电强度是指塑料抵抗电击穿能力的量度，其值为塑料击穿电压值与试样厚度之比，单位为kV/mm。
耐电弧性是塑料抵抗由于高压电弧作用引起变质的能力，通常用电弧焰在塑料表面引起炭化至表面导电所需的时间表示。1.2.2 塑料的成型性能
塑料与成型工艺、成型质量有关的各种性能，统称为塑料的工艺性能，了解和掌握塑料的工艺性能，直接关系到塑料能否顺利成型和保证塑件质量，同时也影响着模具的设计要求，下面分别介绍热塑性塑料和热固性塑料成型的主要工艺性能和要求。1.2.2.1 热塑性塑料的成型工艺性能
热塑性塑料的工艺性能除了热力学性能、结晶性、取向性外，还有收缩性、流动性、热敏性、水敏性、吸湿性、相容性等。（1）收缩性 塑料通常是在高温熔融状态下充满模具型腔而成型，当塑件从模具中取出冷却到室温后，其尺寸会比原来在模具中的尺寸减小，这种特性称为收缩性。它可用单位长度塑件收缩量的百分数来表示，即收缩率（S）。
由于这种收缩不仅是塑件本身的热胀冷缩造成的，而且还与各种成型工艺条件及模具因素有关，因此成型后塑件的收缩称为成型收缩。可以通过调整工艺参数或修改模具结构，以缩小或改变塑件尺寸的变化情况。
① 成型收缩的分类 成型收缩分为尺寸收缩和后收缩两种形式，而且同时都具有方向性。
a.塑件的尺寸收缩 由于塑件的热胀冷缩以及塑件内部的物理、化学变化等原因，导致塑件脱模冷却到室温后发生的尺寸缩小现象，为此在设计模具的成型零部件时必须考虑通过设计对它进行补偿，避免塑件尺寸出现超差。
b.塑件的后收缩 塑件成型时，因其内部物理、化学及力学变化等因素产生一系列应力，塑件成型固化后存在残余应力，塑件脱模后，因各种残余应力的作用将会使塑件尺寸产生再次缩小的现象。通常，一般塑件脱模后10h内的后收缩较大，48h后基本定型，但要达到最终定型，则需要很长时间，一般热塑性塑料的后收缩大于热固性塑料。注射成型和压注成型的塑件后收缩大于压缩成型塑件。
为减小塑件内部的应力，稳定塑件的成型后的尺寸，有时根据塑料的性能及工艺要求，塑件在成型后需进行热处理，热处理后也会导致塑件的尺寸发生收缩，称为后处理收缩。塑件后处理工序包括退火处理和调湿处理，详见第2章2.4节。
在对高精度塑件的模具设计时应补偿后收缩和后处理收缩产生的误差。
② 塑件收缩的方向性 塑料在成型过程中高分子沿流动方向的取向效应会导致塑件的各向异性，塑件的收缩必然会因方向的不同而不同。通常沿料流的方向收缩大、强度高，而与料流垂直的方向收缩小、强度低。同时，由于塑件各个部位添加剂分布不均匀，密度不均匀，故收缩也不均匀，从而塑件收缩产生收缩差，容易造成塑件产生翘曲、变形乃至开裂。
③ 成型收缩率 塑件成型收缩率分为实际收缩率与计算收缩率，实际收缩率表示模具或塑件在成型温度的尺寸与塑件在常温下的尺寸之间的差别，计算收缩率则表示在常温下模具的尺寸与塑件的尺寸之间的差别。计算公式如下：S′=×100％（1-1）S=×100％（1-2）式中 S′——实际收缩率；
S——计算收缩率；
L——塑件或模具在成型温度时的尺寸；C
L——塑件在常温时的尺寸；S
L——模具在常温时的尺寸。m
因实际收缩率与计算收缩率数值相差很小，所以在普通中、小模具设计时常采用计算收缩率来计算型腔及型芯等的尺寸。而对大型、精密模具设计时一般采用实际收缩率来计算型腔及型芯等的尺寸。
④ 影响收缩率的因素 在实际成型时，不仅塑料品种不同其收缩率不同，而且同一品种塑料的不同批号，或同一塑件不同部位的收缩值也常不同。影响收缩率变化的主要因素有以下四个方面。
a.塑料的品种 各种塑料都有其各自的收缩率范围，但即使是同一种塑料由于分子量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也各不相同。无定形塑料的收缩率小于1％，结晶性塑料的收缩率均超过1％，结晶性塑料注塑的塑件，具有后收缩现象，需在冷却24h后测量其尺寸，精确度可达0.02mm。常用塑料收缩率见表1-1。表1-1 常用塑料收缩率
b.塑件结构 塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收缩率值有很大影响，一般塑件壁厚越大则收缩率越大，形状复杂的塑件的收缩率小于形状简单的塑件的收缩率，有嵌件的塑件因嵌件阻碍和激冷收缩率减小。
c.模具结构 塑模的分型面、加压方向及浇注系统的结构形式、布局及尺寸等直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间，对收缩率及方向性影响很大，尤其是挤出成型和注射成型更为突出。
d.成型工艺条件 模具的温度、注射压力、保压时间等成型条件对塑件收缩均有较大影响。模具温度高，熔料冷却慢，密度高，收缩大。尤其对结晶性塑料，因其体积变化大，其收缩更大，模具温度分布均匀性也直接影响塑件各部分收缩率的大小和方向性，注射压力高，熔料黏度差小，脱模后弹性回复大，收缩率减小。保压时间长，则收缩率小，但方向性明显。
由于收缩率不是一个固定值，而是在一定范围内波动，收缩率的变化将引起塑件尺寸变化，因此，在模具设计时应根据塑料的收缩率范围、塑件壁厚、形状、浇口形式、尺寸、位置成型因素等综合考虑确定塑件各部位的收缩率。对精度高的塑件应选取收缩率波动范围小的塑料，并留有修模余地，试模后逐步修正模具，以达到塑件尺寸精度的要求。（2）流动性 在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下填充模具型腔的能力称为塑料的流动性。塑料流动性的好坏，在很大程度上直接影响成型工艺的参数，如成型温度、成型压力、成型周期、模具浇注系统的尺寸及其他结构参数。在决定塑件大小和壁厚时，也要考虑流动性的影响。
流动性的大小与塑料的分子结构有关，具有线型分子而没有或很少有交联结构的树脂流动性大。在塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑料的流动性。塑件合理的结构设计也可以改善流动性，例如，在流道和型腔的拐角处采用圆角结构就可以改善熔体的流动性。
塑料的流动性对塑件质量、模具设计以及成型工艺影响很大，流动性差的塑料，不容易充满型腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷，因此需要较大的成型压力才能成型。相反，流动性好的塑料，可以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生严重的溢料飞边。因此，在塑件成型过程中，选用塑件材料时，应根据塑件的结构、尺寸及成型方法选择适当流动性的塑料，以获得令人满意的塑件。此外，模具设计时应根据塑料流动性来考虑分型面和浇注系统及料流方向。选择成型温度也应考虑塑料的流动性，流动性好的塑料，成型温度应低一些；流动性差的塑料，成型温度应高一些。
塑料流动性的测定采用统一的方法，对热塑性塑料通常有熔体指数测定法和螺旋线长度试验法。熔体指数测定法是将被测塑料装入如图1-1所示的标准装置内，一定温度和负荷下，其熔体在10min内通过标准毛细管（直径为2.09mm的出料孔）的质量，该值称为熔体指数。它是反映塑料在熔融状态下流动性的一个量值，熔体指数越大，流动性越好。熔体指数的单位以g/10min表示。通常以MI表示。图1-1为熔体流动速率测试仪。图1-1 熔体流动速率测试仪1—热电偶测温管；2—料筒；3—出料孔；4—保温层；5—加热棒； 6—柱塞；7—重锤（重锤加柱塞共重2160g）
按照模具设计要求，热塑性塑料的流动性可分为以下三类。
① 流动性好的塑料 如聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素和聚甲基戊烯等。
② 流动性中等的塑料 如改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛和氯化聚醚等。
③ 流动性差的塑料 如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜和氟塑料等。
塑料流动性的影响因素主要有以下三个。
① 温度 料温高，则塑料流动性增大，但料温对不同塑料的流动性影响各有差异。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料流动性对温度变化的影响较大；而聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度变化的影响较小。
② 压力 注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛十分敏感。但过高的压力会使塑件产生应力，并且会降低熔体黏度，形成飞边。
③ 模具结构 浇注系统的形式、尺寸、布置、型腔表面粗糙度、流道截面厚度、型腔形式、排气系统、冷却系统设计、熔体流动阻力等因素都直接影响熔体的流动性。
凡是遇到促使熔体温度降低、流动阻力增大的因素（如塑件壁厚太薄、转角处采用尖角等），流动性就会降低。表1-2列出了常用塑料改进流动性能的方式。表1-2 常用塑料改进流动性能的方式（3）热敏性 各种塑料的化学结构在热量作用下均有可能发生变化，某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热时间长的情况下就会产生分解、降解、变色的特性，这种对热量的敏感程度称为塑料的热敏性。热敏性很强的塑料（即热稳定性很差的塑料）通常简称为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚甲醛等。这种塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解或在受热时间较长的情况下发生过热降解，从而影响塑件的性能和表面质量。
热敏性塑料熔体在发生热分解或热降解时，会产生各种降解产物。有的降解产物会对人体、模具和设备产生刺激、腐蚀或带有一定毒性；有的降解产物还会是加速该塑料降解的催化剂，如聚氯乙烯降解产生氯化氢，能起到进一步加剧高分子降解的作用。
为了避免热敏性塑料在加工成型过程中发生热降解现象，在模具设计、选择注塑机及成型时，可在塑料中加入热稳定剂，也可采用合适的设备（螺杆式注塑机），严格控制成型温度、模温、加热时间、螺杆转速及背压等。及时清除降解产物，设备和模具应采取防腐蚀等措施。（4）水敏性 塑料的水敏性是指它在高温、高压下对水降解的敏感性。如聚碳酸酯即是典型的水敏性塑料。即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生降解。因此，水敏性塑料成型前必须严格控制水分含量，进行干燥处理。（5）吸湿性 吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。 以此性质塑料大致可分为两类：一类是具有吸水或黏附水分性能的塑料，如聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、ABS等；另一类是既不吸水也不易黏附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。
凡是具有吸水性倾向的塑料，如果在成型前水分没有除去，含量超过一定限度，在成型加工时，水分将会变为气体并促使塑料发生降解，导致塑料起泡和流动性降低，造成成型困难，而且使塑件的表面质量和力学性能降低。因此，为保证成型的顺利进行和塑件的质量，对吸水性强和黏附水分倾向大的塑料，在成型前必须除去水分，进行干燥处理，必要时还应在注塑机的料斗内设置红外线加热。常用塑料的允许含水量与干燥温度见表1-3。表1-3 常用塑料的允许含水量与干燥温度
引起塑料中水分和挥发物多的原因主要有以下三个方面。
① 塑料（或树脂）的平均分子量低。
② 塑料（或树脂）在生产时没有得到充分的干燥。
③ 吸水性大的塑料因存放不当而使之吸收了周围空气中的水分，不同塑料有不同的干燥温度和干燥时间的规定。（6）相容性 相容性是指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。如果两种塑料不相容，则混熔时制件会出现分层、脱皮等表面缺陷。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容，例如高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯彼此之间的混熔等。分子结构不同时较难相容，例如聚乙烯和聚苯乙烯之间的混熔。（7）塑料的加工温度 塑料的加工温度就是达到黏流态的温度，加工温度不是一个点，而是一个范围（从熔点到降解温度之间）。在对塑料进行热成型时应根据塑件的大小、复杂程度、厚薄、嵌件情况、所用着色剂对温度的耐受性、注塑机性能等因素选择适当的加工温度。
常用塑料的加工温度范围见表1-4。表1-4 常用塑料的加工温度范围 单位：℃（8）塑料降解 塑料在高温、应力、氧气和水分等外部条件作用下，发生化学反应，导致聚合物分子链断裂，使弹性消失，强度降低，制品表面粗糙，使用寿命缩短的现象，称为降解。避免发生降解的措施如下。
① 提高塑料质量。
② 烘料，严格控制水分含量。
③ 选择合理的注射工艺参数。
④ 对热、氧稳定性差的塑料加入稳定剂。1.2.2.2 热固性塑料的成型工艺性能
热固性塑料利用螺杆或柱塞把聚合物经加热过的料筒（48～126℃）以降低黏度，随后注入加热过的模具中（149～232℃）。一旦塑料充满模具，即对其保压。此时产生化学交联，使聚合物变硬。硬的（即固化的）塑件趁热即可自模具中顶出，它不能再成型或再熔融。
成型设备有带一个用以闭合模具的液压驱动合模装置和一个能输送物料的注射装置。多数热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的，可由重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模塑料（BMC）时，它犹如“面包团”，采用一个供料活塞将物料压入螺纹槽中。
采用这种工艺方法加工的聚合物主要有酚醛塑料、聚酯整体模塑料、三聚氰胺、环氧树脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）。
多数热固性塑料都含有大量的填充剂（含量达70％），以降低成本或提高其低收缩性能，增加强度或特殊性能。常用的填充剂包括玻璃纤维、矿物纤维、陶土、木纤维和炭黑。这些填充物可能十分具有磨损性，并产生高黏度，这些必须为加工设备所克服。
热塑性塑料和热固性塑料在加热时都会降低黏度。但和热塑性塑料不同的是，热固性塑料的黏度会随时间和温度增加而增加，这是因为发生了化学交联反应。这些作用的综合结果是黏度随时间和温度而呈U形曲线变化。在最低黏度区域完成填充模具的操作，这是热固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中的纤维损害降到最低。
热固性塑料和热塑性塑料相比，具有塑件尺寸稳定性好、耐热性好和刚性大等特点，所以在工程上应用十分广泛。热固性塑料的工艺性能明显不同于热塑性塑料，其主要性能指标有收缩率、流动性、水分及挥发物含量与固化速度等。（1）收缩率 同热塑性塑料一样，热固性塑料经成型冷却也会发生尺寸收缩，其收缩率的计算方法与热塑性塑料相同。产生收缩的主要原因有以下几个。
① 热收缩 热收缩是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所产生的收缩。由于塑料主要成分是树脂，线膨胀系数比钢材大几倍至几十倍，塑件从成型加工温度冷却到室温时，会远远大于模具尺寸收缩量的收缩，收缩量大小可以用塑料线膨胀系数的大小来判断。热收缩与模具的温度成正比，是成型收缩中主要的收缩因素之一。
② 结构变化引起的收缩 热固性塑料在成型过程中由于进行了交联反应，分子由线型结构变为网状结构，由于分子链间距的缩小，结构变得紧密，故产生了体积变化。这种由结构变化而产生的收缩，在进行到一定程度时就不会继续产生。
③ 弹性回复 塑件从模具中取出后，作用在塑件上的压力消失，由于塑件固化后并非刚性体，脱模时产生弹性回复，会造成塑件体积的负收缩（膨胀）。在成型以玻璃纤维和布质为填料的热固性塑料时，这种情况尤为明显。
④ 塑性变形 塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑件的周围，使其产生塑性变形。发生变形部分的收缩率比没有变形部分的大，因此塑件往往在平行加压方向收缩较小，在垂直加压方向收缩较大。为防止两个方向的收缩率相差过大，可采用迅速脱模的方法补救。
热固性塑料影响收缩率的因素与热塑性塑料也相同，有原材料、模具结构、成型方法及成型工艺条件等。塑料中树脂和填料的种类及含量，也将直接影响收缩率的大小。当所用树脂在固化反应中放出的低分子挥发物较多时，收缩率较大；放出的低分子挥发物较少时，收缩率较塑料中填料含量较多或填料中无机填料增多时，收缩率较小。
凡是有利于提高成型压力、增大塑料充模流动性、使塑件密实的模具结构，均能减小塑件的收缩率，例如用压缩成型或压注成型的塑件比注射成型的塑件收缩率小。凡是能使塑件密实，成型前使低分子挥发物逸出的工艺因素，都能使塑件收缩率减小，例如成型前对酚醛塑料的预热、加压等。（2）流动性 热固性塑料流动性的意义与热塑性塑料流动性类同，但热固性塑料通常以拉西格流动性来表示。
将一定质量的欲测塑料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定温度和压力下，测定它从模孔中挤出的长度（粗糙部分不计在内），此即拉西格流动性，拉西格流动性单位为mm。其数值越大，则流动性越好；反之，则流动性差。拉西格流动性试验法如图1-2所示。图1-2 拉西格流动性试验法示意图1—光滑部分；2—粗糙部分
每一品种塑料的流动性可分为三个不同等级。
① 第一级 拉西格流动值为100～130mm，用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件。
② 第二级 拉西格流动值为131～150mm，用于压制中等复杂程度的塑件。
③ 第三级 拉西格流动值为151～180mm，用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。
塑料的流动性除了与塑料性质有关外，还与模具结构、表面粗糙度、预热及成型工艺条件有关。（3）比容（比体积）与压缩率 比容是单位质量的松散塑料所占3的体积，单位为cm/g。压缩率为塑料与塑件两者体积的比值，其值恒大于1。比容与压缩率均表示粉状或短纤维塑料的松散程度，均可用来确定压缩模加料腔容积的大小。
比容和压缩率较大时，则要求加料腔体积大，同时也说明塑料内充气多，排气困难，成型周期长，生产率低；比容和压缩率较小时，有利于压锭和压缩、压注。但比容太小，则以容积法装料则会造成加料量不准确。各种塑料的比容和压缩率是不同的，同一种塑料，其比容和压缩率又因塑料形状、颗粒度及其均匀性不同而异。（4）水分和挥发物的含量 塑料中的水分和挥发物来自两个方面：一是生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收的；二是成型过程中化学反应产生的副产物。如果塑料中的水分和挥发物含量大，会促使流动性增大，易产生溢料，成型周期增长，收缩率增大，塑件易产生气泡、组织疏松、翘曲变形、波纹等缺陷。塑料中的水分和挥发物含量过小，也会造成流动性降低，成型困难，同时也不利于压锭。
对来源属于第一种的水分和挥发物，可在成型前进行预热干燥；而对第二种来源的水分和挥发物（包括预热干燥时未除去的水分和挥发物），应在模具设计时采取相应措施（如开排气槽或压制操作时设排气工步等）。
水分和挥发物的测定，采用（12±0.12）g试验用料在103～105℃烘箱中干燥30min后，测其前后质量差求得，其计算公式为：X=×100％（1-3）式中 X——挥发物含量的百分比；
Δm——塑料干燥的质量损失，g；
M——塑料干燥前的质量，g。（5）固化特性 固化特性是热固性塑料特有的性能，是指热固性塑料成型时完成交联反应的过程。固化速度通常以塑料试样固化1mm厚度所需要的时间来表示，单位为s/mm，数值越小，固化速度就越快。合理的固化速度不仅与塑料品种有关，而且与塑件形状、壁厚、模具温度和成型工艺条件有关，如采用预压的锭料、预热、提高成型温度、增加加压时间都能显著加快固化速度。此外，固化速度还应适应成型方法的要求。例如压注成型或注射成型时，应要求在塑化、填充时交联反应慢，以保持长时间的流动状态。但当充满型腔后，在高温、高压下应快速固化。固化速度慢的塑料，会使成型周期变长，生产率降低；固化速度快的塑料，则不易成型大型复杂的塑件。复习与思考
1.什么是塑料？简述其优缺点。
2.简述塑料的成型工艺性能。
3.塑料制品收缩率的计算方法有哪两种？模具设计时以哪一种为设计参数来计算型腔及型芯尺寸？
4.热塑性塑料和热固性塑料的成型方法各有哪些？
5.热塑性塑料和热固性塑料成型工艺性能各有哪些？
6.影响收缩率变化的因素有哪些？
7.简述热塑性塑料与热固性塑料的区别。
8.比较ABS、PE、PC、PP、PS、PA、PPO、醋酸纤维素、硬PVC、PSF等常用塑料的流动性。简述塑料流动性对模具设计的影响。
9.计算题：
塑件尺寸如图1-3所示，材料为ABS，收缩率为0.5％。计算该塑件的模具型腔在常温下的对应尺寸应为多少毫米?图1-3 塑件第2章 常用塑料的性能及成型工艺条件2.1 常用热塑性塑料的特性、成型条件、对模具要求及用途2.1.1 聚苯乙烯（1）化学和物理特性 大多数商业用的聚苯乙烯（PS）都是透明、非晶体材料。聚苯乙烯具有非常好的化学稳定性、热稳定性、透光性（透光率88％～92％）、电绝缘特性（是目前最理想的高频绝缘材料）以及很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化性酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的聚苯乙烯收缩率在0.4％～0.7％之间，常用收缩率为0.5％。PS的流动性极好，成型加工容易。易着色，装饰性好。聚苯乙烯的最大缺点是质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。它的耐热性低，只能在不高的温度下使用，易老化。（2）模具设计方面
① 除潜伏式浇口外，可以使用其他所有常规类型的浇口。若用点浇口，直径为0.8～1.0mm。
② 聚苯乙烯性脆易开裂，设计恰当合理的顶出脱模机构，防止因顶出力过大或不均匀而导致塑件开裂，选择较大的脱模斜度。（3）注射工艺条件
① 干燥处理 除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80℃、2～3h。
② 料筒温度 180～280℃。对于阻燃型材料其上限为250℃。
③ 模具温度 40～60℃。
④ 注射压力 50～140MPa。
⑤ 注射速度 注射速度宜适当高一些以减弱熔接痕，但因注射速度受注射压力影响大，过高的速度可能会导致飞边或出模时粘模以及顶出时顶白、顶裂等问题。（4）共混改性塑料
① PS+PVC 共混成为性能较好的不燃塑料。
② PS+PPO 改善PPO加工性，降低吸湿性，降低成本，提高PS耐热性、抗冲击性。
③ PS+5％～20％的橡胶 高抗冲聚苯乙烯（HIPS），HIPS的冲击强度和弹性与PS相比有明显改善，其韧性也是PS的4倍左右，但流动性比PS稍差，也不透明。（5）典型用途 聚苯乙烯在工业上可用作仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型、产品包装等；在电气方面用作良好的绝缘材料、接线盒、电池盒、光源散射器、绝缘薄膜、透明容器等；在日用品方面广泛用于包装材料、各种容器、玩具及餐具、托盘等。2.1.2 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物代号ABS。可以看成是PB（聚丁二烯）、BS（丁苯橡胶）、PBA（丁腈橡胶）分散于AS（丙烯腈-苯乙烯共聚物）或PS（聚苯乙烯）中的一种多组分聚合物。三种组分的含量和作用分别如下。
A（丙烯腈）——占20％～30％，使塑料件表面有较高硬度，提高耐磨性、耐热性。
B（丁二烯）——占25％～30％，加强柔顺性，保持材料弹性及冲击强度。
S（苯乙烯）——占40％～50％，保持良好的成型性（流动性、着色性）、高光洁度及保持材料刚性。（1）化学和物理特性 ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上各种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。
ABS的收缩率在0.4％～0.7％之间，常用收缩率为0.5％。
ABS材料具有优越的综合性能。ABS塑件强度高、刚性好，硬度、抗冲击性、塑件表面光泽性好，耐磨性好。ABS耐热可达90℃（甚至可在110～115℃使用），比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高。耐低温，可在-40℃下使用。同时耐酸、碱、盐，耐油，耐水。具有一定的化学稳定性和良好的介电性。并且不易燃。
ABS有优良的成型加工性，尺寸稳定性好，着色性、电镀性都好（是所有塑料中电镀性最好的）。ABS的缺点是不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下易老化。（2）模具设计方面
① 需要采用较高的料温与模温，浇注系统的流动阻力要小。为了在较高注射压力下避免浇口附近产生较大应力导致塑件翘曲变形，可采用护耳式浇口。
② 注意选择浇口位置，避免浇口与熔接痕位于影响塑件外观的部位。
③ 合理设计脱模结构，推出力过大时，塑件表面易“发白（顶白）”、“变浑”。（3）注射工艺条件
① 干燥处理 ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2h。
② 料筒温度 180～260℃；建议温度为245℃。
③ 模具温度 40～90℃（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。
④ 注射压力 60～170℃。
⑤ 注射速度 中高速度。（4）共混改性塑料
① ABS+PC 提高ABS耐热性和冲击强度。
② ABS+PVC 提高ABS韧性、耐热性及抗老化能力。
③ ABS+尼龙 提高ABS耐热性、耐化学品性、流动性及低温抗冲击性，降低成本。（5）典型用途 ABS的应用很广，在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等；在汽车工业上用 ABS制造汽车仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒、挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等，还有用ABS夹层板制造小轿车车身；ABS也可用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴、电话机壳体、收录机壳体、打字机键盘、电冰箱、食品包装容器、农药喷雾器及家具等；ABS还可用来制作娱乐用车辆，如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等。2.1.3 甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物
将ABS中的丙烯腈换成甲基丙烯酸甲酯，得到透明的MBS，即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。注射工艺条件同ABS，需注意避免黑点、气泡等缺陷影响外观。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]