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光学塑料配制成型及应用

延河

摘要：本文简要概述了光学塑料的现状及种类，随后对塑料成型所需添加剂及主要设备简单介绍，重点对玻璃纤维增强热塑性塑料的配制成型作了描述，分析了光学塑料的应用及发展前景。

关键词：光学塑料、添加剂、玻璃纤维增强热塑性塑料

Optical Plastic Molding and Preparation Applications

Yanhe

Abstract: this paper briefly summarizes the present situation and the kinds of optical plastics, and then to the plastic molding additive and major equipment needed for simple introduction, focus on the glass fiber reinforced thermoplastic the preparation of the molding described, analyzed the optical plastics application and development prospect

Keywords: optical plastics, additives, glass fiber reinforced thermoplastic

一绪论

1.1光学塑料的现状

光学塑料是指用作光学介质材料的塑料。主要用在批量较大的光学仪器中，用于制造光学基板、透镜、隐形眼镜、有机光导纤维等。

目前世界范围内的光学材料的品种已有250多种，其中光学塑料这个新兴的家族虽然只有半个世纪的历史，但以其独特的优点（密度小、易加工、耐磨损性好、价格低）在具有聚焦、散射和折射性能的光学元件中得到广泛应用，已成为与玻璃、晶体相并立的一大类光学材料。光学塑料在发展中显示出明显的优势，当然也有一些固有的弱点，主要是耐热性、燃烧性、耐老化性、耐擦伤性、耐有机溶剂、吸湿尺寸变化、光学不稳定性以及低折射率和大膨胀系数等使应用受到一定的限制。所有这些材料都是高分子均聚或共聚体，对于一些通用高分子PMMA、PS、PC等用作光学透明材料，尅根据不同的加工和用途，尽可能的进行改性，克服它们自身的弱点，提高性能满足需要。

1.2光学塑料的种类

塑料一般分为热塑性和热固性塑料，光学塑料大部分为热塑性塑料，常用的有聚甲基苯烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）等。热塑性塑料是指可反复加热仍可塑的材料。

二塑料配制成型

从塑料工业发展过程看，塑料配制应属于开发研究范畴。配置者应掌握聚合物化学原理、添加剂的作用机制、塑料配制的基本技术以及塑料成型等基本知识，并有一定生产实践经验。而塑料配制的步骤，大致有以下四个步骤：

第一，选择课题与调查研究。一般根据发展和改进生产的需要而确定研究课题，在明确研究目的和要求之后，就从事专题文献调查，或对样品进行剖析，

了解其历史和现状，从中吸取经验和教训，明确研究方向。

第二，配方设计。根据研究要求，经过文献分析，结合实际，提出解决问题的设想和假说，以确定技术路线。然后，选择聚合物基才和成型方法，在确定

其他添加剂和改性用聚合物的类型和相对用量提供一个实验配方的方案。

在设计配方时，要找出问题的关键抓住主要矛盾，然后解决之。还应尽量

孤立因素、固定条件，以简化实验。

第三，筛选配方实验。这种实验多在转矩流变仪或实验加工设备上进行。经过多次试验，或变动配方，或变动条件，以取得最佳配方为止。

第四，成型实验。一般来说，塑料要经过成型加工为制品才能应用。从实验室筛选出的配方和制定的工艺条件，需要生产用的成型设备进行试验，以考核

其技术可行性，然后对配方和工艺条件进行调整，最后达到技术完善并用

于生产。

2.1添加剂对聚合物的作用

在塑料工业中，添加剂是指为改善聚合物的使用性能和加工性能而添加的物质，也称为助剂。他是塑料的组成部分，为使配置的塑料具有特定性能和可加性，就必须对所用添加剂的特性及其对聚合物的作用有一个基本了解，才能选择出所需的添加剂，并确定其用量。随着塑料工业的发展，塑料添加剂不仅在产量上日益增长，而且在经济领域中的地位也日显突出。随着对塑料商品使用寿命与质量要求的提高，以及塑料生产商希望通过提升加工温度

和速度来增加产量的进一步要求，使得塑料工业对高性能稳定剂的需求大大增加。

在塑料添加剂中，填充剂的耗量最大，约1000万吨（2000年）。其次是增塑剂，耗量约500万吨（2001年）。还有热稳定剂、除酸剂、防粘剂、防雾剂、抗静电剂、光稳定剂、润滑剂、加工助剂、冲击改性剂、阻燃剂、着色剂、有色过氧化物及化学发剂等除填充剂和着色剂外，其他添加剂的耗量在2001年约850万吨，每年平均增长4%。

由于篇幅关系，在此我主要对稳定剂的作用加以说明和分析，其他添加剂可阅读参考

文献3。

阻止热、光、氧和微生物引起材料的性能变坏的物质称为稳定剂，按其功能又可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和生物杀伤剂。

能防止在热作用下所引起的破坏和进一步降解的物质称为热稳定剂。这类稳定剂主要用于聚氯乙烯。热稳定剂对聚氯乙烯的作用一般认为有中和HCl以抑制HCl对PVC降解的自催化反应、取代不稳定氯原子、与不饱和部位反应和钝化金属杂质等几种。

能够抑制聚合物光降解的物质称为光稳定剂。这类稳定剂用于聚烯烃的约占75%（PP 和PE各一半），其余是用于聚氯乙烯、苯乙烯类树脂、不饱和聚酯等。为保护聚合物，所采用的光稳定剂应具备以下功能：○1吸收或反射紫外光；○2消除聚合物的发色团；○3粗灭发色团的激发态；○4将氢过氧化物分解为非自由基；○5捕获过氧基等自由基；○6将光氧化产物中的有害物质无害化。

能防止聚合物氧化降解的物质称为抗氧剂。它主要用于聚丙烯、聚乙烯和苯乙烯类聚合物。聚合物在加工、储存和使用过程中，受到热、光、机械力和氧的作用，可产生自动氧化。这一过程包括链引发、链增长和链终止。为了防止聚合物氧化，就需要阻止或抑制链引发和链增长，促进链终止反应。常用的方法是添加抗氧剂。按照它的稳定机理和作用功能，可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂两类。

2.2 塑料混合与配制设备

要配制塑料，就要按需要把树脂和填充剂、增塑剂、稳定剂等混合成适于成型用料。显而易见，混合是塑料配制中的重要操作。但是，成型用料的不同，混合的要求和设备也不同。混合这个名词，它是指降低组分的非均匀性过程。或者将混合定义为：改变组分在空间的有序或堆集状态的原始分布，从而增加在任一特定点上任意组分的一粒子或体积单元的概率，以便达到合适的空间分布。

2.2.1 液体和糊的混合

根据塑料加工的需要，要配制聚合物溶液、聚氯乙烯在增塑剂中的分散体（糊）和色料。这些混合操作都可看做液体混合，但是在实际混合时，却要用不同的混合设备。下面介绍静态混合器和三辊磨。

1965年A.D.Little发明了一种静态混合器，它是由许多扭曲板件按不同方向相对而又交错的方式嵌在空心圆管的内壁上的，而且被排列成串列但彼此之间又是接触的，目的是将圆筒中物料分成两股且使其产生旋转运动。利用这种设计时，圆筒内的物料就被元件分成若干混杂层，而离开原件后，混杂层又合并在一起。在这种混合器中，物料一旦离开前一个元

件就立即转到后一个元件，因此，物料就在于前一次分化合并和不同的场所再次被分开。再则，由于元件是扭曲的，所以，物料由旋转力每次重新排列的混杂面，其场所并不与前次相同。依靠反复这种动作，分配混合就得到实现。

三辊磨是主要由三个不同转速的辊筒、挡板、压力调节机构、刮刀和传动机构等部分组成。三个辊筒的排列一般有水平式和斜列式两种；辊筒的旋转方向相反；具有较大的转速比，一般为1:3:9（后辊：中辊：前辊）；辊筒是中空，可通水冷却。物料从后辊和中辊间隙加入，经两个辊系的研磨，然后用刮刀从中辊上刮下。颗粒的破碎是靠辊筒间隙处的压力和剪切力来实现的。研磨后的浆料细度可用细度板（刮板仪）测定。

2.2.2 干混合

干混合使之在低于树脂软化温度下，不加溶剂而借助搅拌制造树脂（通常为聚氯乙烯）与各种添加剂的松散干燥混合物的过程。这种不经熔化或不添加溶剂制得的一种松散混合物称为干混料。增塑或未增塑的干混料，可根据产品的用途，采用不同的混合设备。常用的干混合设备有捏合机和高速混合机。

捏合机的作用是迭合与压缩的结合，要达到这种作用，不仅混合式的设计及操作原理很重要，而且待混合物料的粘度及其他性质也很重要。捏合机的主体是钢槽，槽底为两个半圆形，内衬不锈钢，槽体装有加热/冷却的夹套，槽底两边进底部装有一堆反转的Z形搅拌桨，其主轴转速为20~40r/min，副轴为10~20r/min，混合物的出料可用底部的阀门或将混合室倾斜倒出。另外，捏合机也可装上脱气装置以除去挥发物和空气。

高速混合机是一种高强力、非熔融的混合机，它可以在较短时间内将聚合氯乙烯与各种添加剂制成干混料，这种物料的塑料饰件可以大为缩短，也可将这种干混料直接用于挤出、注塑。高速混合机主要是由一个圆筒混合室和一个设在混合室底部的高速转动的叶轮组成。物料的加热可以靠外加热、内摩擦热或外加热实现。叶轮的转速有高低两档；室内还设有刮料板，以使物料分散。在混合时物料沿容器壁急剧散开，并向上叶轮中心部位下落，造成旋涡状运动。由于粒子的相互碰撞和摩擦，导致料温升高、附聚物破碎、水分逃逸、增塑剂被吸收，可以制的能自由流动的干物料。完成混合后，物料通过卸料口排出。

除了以上两种混合外，通常我们所见的还有熔融混合（常用设备有双辊混合机、密闭式混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机及双转子连续式混合机）、造粒（常用设备有方粒切粒机、线粒切粒机、制粒机及模面切粒机）和粉碎（常用设备有破碎机和磨碎机）。此三种混合的设备在此不一一作介绍。

我们都知道光学塑料有很多种，常见的有聚烯烃塑料、聚氯乙烯塑料、苯乙烯类塑料以及短玻璃纤维增强热塑性塑料，由于前三类塑料就目前来看技术不是很成熟，在下面我只讨论短玻璃纤维增强热塑性塑料这一成熟技术。

2.3 短玻璃纤维增强热塑性塑料

用玻璃纤维增强的热塑性塑料有两类：一类是将短玻璃纤维分散在热塑性塑料聚合物中制成可注塑的材料（模塑料）；另一类用连续的玻璃纤维或相当长的短切原丝经热塑性聚合物浸渍而制成可成型的片材。它们都属于复合材料范畴。在此我只讨论前者。

2.3.1 玻璃纤维对聚合物的增强作用

玻璃纤维是将玻璃熔融经特定工艺而制成的纤维状（或丝状）物，它的生产方法分两类：一类是将熔融玻璃直接制成纤维；另一类是先将熔融玻璃制成玻璃球或棒，然后加热重熔后制成直径为6-80μm的甚细纤维。

根据玻璃纤维的组成可以将玻璃纤维分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维。玻璃纤维比有机纤维耐温高、不燃、耐腐蚀、隔音性好、拉伸强度好、电绝缘性好，但性脆。由于性脆，为了提高玻璃纤维与树脂之间的粘接强度，对玻璃纤维的表面必须被覆一层使玻璃纤维黏合、润滑以及防止因摩擦长生静电的保护膜。这种作业称为玻璃纤维的表面

处理。因此根据所需要的玻璃性能，技术人员可以通过表面处理改进玻璃纤维的性能提高强度制的所需玻璃纤维。不仅如此，技术人员还可以通过混合规则近似地估算玻璃纤维增强塑料的强度，对指导配制增强塑料有一定意义。

2.3.2 玻璃纤维增强热塑性塑料的配制

玻璃纤维增强热塑性塑料（GF-TP）已开发出许多品种，诸如玻璃纤维增强聚酰胺、玻璃纤维增强聚丙烯、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、玻璃纤维增强聚苯乙烯、玻璃纤维增强甲醛和玻璃纤维增强ABS等。在配制这些玻璃纤维增强热塑性塑料时，所用物料的组成是随增强塑料品种的不同而设计的，其制备方法则又包覆法、单螺杆挤出法和双螺杆挤出法之分，这需根据GF-TP的要求和制造厂家的条件而定。

由于GF-TP的品种多，其配方随基体树脂及使用要求而异。玻璃纤维聚丙烯（GF-PP）是GF-TP中价廉质良的产品而且应用广泛，现已它为例说明配方设计，其他增强聚合物可以从中借鉴，就不再赘述了。

GF-PP的主要组成是聚丙烯、玻璃纤维；次要组成是各种添加剂，其中尤以稳定剂和偶联剂重要！

聚丙烯的结构对GF-PP的性能有显著影响：均聚物的刚性和耐热性较高，嵌段共聚物的韧性则优于均聚物；用马来酸酐接枝的聚丙烯，在拉伸强度和弯曲模量方面均较均聚物的为高。另外这些材料的冲击强度是随熔体指数的降低而提高。玻璃纤维应选择无碱无捻粗纱或短切原丝，玻璃纤维含量高，强度和耐热性可能提高，但对耐碱性可能不利。再者，由于聚丙烯树脂的热氧和光的作用下容易降解，根据使用条件的不同，可加入抗氧剂或光稳定剂。

包覆法：包覆法与电缆包覆类似。从挤出机或聚合釜送出的熔体与经预热的长纤维在包覆口模中进行包覆和浸渍，所得到的增强料条经冷却、切粒，即得到增强料粒。在生长装置中，包覆口模的结构是影响增强料质量的关键，所设计的口模应使熔体浸透玻璃纱，而不是在纱外包覆一层树脂。同时还应保证在生长过程中不发生拉毛堵孔、断丝和溢料等现象。不过用包覆法生长GF-TP，投资较低，但存在生产率和纤维分散性问题。

单螺杆挤出法：最常用的方法是将短切原丝与聚合物混合后进入单螺杆挤出机的加料斗，由于螺杆的转动，混合料进入螺槽，在外热和剪切作用下，聚合物熔融并与纤维混合，最后从口模挤出增强料条，经切粒即得GF-TP粒料。用单螺杆挤出法生产GF-TP，控制玻璃纤维最合适的长度，螺杆设计最为重要。为防止纤维折损，而将玻璃纤维从料筒中部引入，同时还可减轻玻璃纤维对螺杆加料段的磨损。单螺杆挤出法的优点是玻纤长度可保持一定，不致过短，有利于增强。此外，设备造价低，但生产率不高。劳动条件差。

双螺杆挤出法：用于生产GF-TP的双螺杆挤出机，一般采用同向旋动、嘴合型的，其螺杆是由输送元件、剪切元件、混合元件、压缩元件和捏合元件等组成，根据所加物料和工艺要求，选择不同类型、不同数量的螺纹元件进行最佳组合，以实现输送，塑炼、均化、加压、排气等功能所构成的特定要求。为了使玻璃纤维长度控制在适当水平，防止料筒螺杆的磨损，主要是在聚合物熔融之后加入玻璃纤维，所用玻璃纤维可以使连续的玻璃纱，也可用短切原丝。用双螺杆挤出法生产的GF-TP，短玻纤在基体中分散均匀，生产率高，但设备投资费用较大。

2.3.3 玻璃纤维增强热塑性塑料的性能

同未增强聚合物性能相比，GF-TP主要在耐热性、力学性能和流动性方面有差异。

GF-TP的耐热性均较基体聚合物高，特别是玻璃纤维增强的结晶性聚合物，热变性温度提高较大，如表2-2所示。

表2-2 20%玻璃纤维增强聚合物的耐热性

GF-TP的流动性比纯聚合物差，在低剪切速率下，纤维随黏度的影响是很大的，随着剪切速率的增大，黏度迅速下降。流道中的速度分布是展平的，因而，材料流动几乎是塞流。另外，纤维长度对流动也有影响，在低剪切速率下，长纤维会使黏度显著增高，但在高剪切速率下，这种差别则微不足道了。

2.3.4 玻璃纤维增强热塑性塑料的加工和应用

注塑法是加工GF-TP的主要方法，但由于GF-TP的熔体黏度和玻璃纤维的取向和拆断，在注塑时应注意以下几点：

○1在注塑机方面更应该选用螺杆式；

○2在磨具方面，浇口和脱模斜度应大些，并因避免熔接痕或在熔接痕处设置溢料穴；

○3在加工条件方面，塑炼时的背压应根据加工料的特点而适当提高，注射压力、注射温度和模温要比未增强聚合物为高，螺杆转速适度。

随着GF-TP品种的增多，产量随之增大。例如美国1993年达38.7万吨，但品种主要是增强的聚酰胺、聚丙烯、热塑性聚酯及聚碳酸酯等。这些材料主要用于需要较高的使用温度和力学强度的场合。GF-TP哎性能上虽不及GF-PA、GF-PC和GF-PET等优异，但其价格低廉，所以产量比较大。

GF-TP主要用于汽车工业，也用于机械、电子电器、建筑等工业，如结构零件、耐磨传动零件、电器零件、耐腐蚀零件以及耐高温零件等。基体聚合物的结构不同，其用途也有各自特点。

三塑料的简单应用

近年来随着科技的进步，塑料工业在生活中应用逐渐的广泛起来。例如，聚氯乙烯壁纸、窗用聚氯乙烯塑料、新型包装材料、光毁型农用地膜等。

壁纸按其性质分类，大致分为三种：纸壁纸、织物壁纸和PVC壁纸等。但近年来，为了有效地利用各种材质所具有的特殊装饰性，出现的品种很多。除上述三种壁纸外，还有：化纤壁纸、无机质壁纸、防电磁壁纸和放射线壁纸等。

包装材料是塑料制品的一大类。目前对包装材料的薄壁、高强、透明的研究，食品包装材料的非透气性和无菌的研究都开发得非常活跃。生活中比较常用的有无纺布，交叉复合膜。

在农作物的栽培方面，为了防止地温下降，防止霜冻和水分散失，提前播种和栽培季节，节省劳力和提高产量，目前采用聚乙烯或聚丙烯以及它们的复合物制成薄膜对地面进行覆盖。但是，在农作物中耕、除草、收割时的机械作业往往受到障碍。为了解决地膜的有效

覆盖，在聚烯烃中加入光毁性的促进剂，由于覆盖期受阳光的照射，促成薄膜的快速降解和分解。进行适当的配方，可以制的可控光毁性的薄膜。

随着生存环境的恶化，人们环境意识的加强，面对光学塑料的应用，社会效益和经济效益的竟优势，不断改进塑料的性能仍是科学中的一大课题。

参考文献

1吴崇周，塑料加工原理及应用，北京：化学工业出版社，2008

2林师沛，塑料配制与成型（第二版），北京：化学工业出版社（材料科学与工程出版中心），2004

3[瑞士] 汉斯·茨魏费尔，塑料添加剂手册（原著第五版），北京：化学工业出版社（材料科学与工程出版中心），2005

4李徐春林德厚，https://www.wendangku.net/doc/a04507110.html,/p-14665815014.html 光学塑料开发的历史与现状

14种光学塑料的材料特点

14种光学塑料的材料特点一、光学塑料分类塑料材料一般分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料指的是可反复加热仍可塑的塑料。光学塑料大部分为热塑性塑料，常用的有：聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）聚苯乙烯（PS）聚碳酸脂（PC）等。热固性塑料：指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反应燮硬使形状固定不再发生变化。常用的材料有：烯丙基二甘醇碳酸脂（CR-39）环氧光学塑料二、主要的光学塑料 1.聚甲基丙烯酸甲脂PMMA Polymethylmethacrylate，简称PMMA，也称Acrylic。摩尔量约为50万---100万，（摩尔量对聚合物的性能有很大的影响）nd=1.491，色散系数Vd=57.2，是“王冕”材料，透过率约92%，加速老化后240H透过率仍能达到92%，在室外使用10年后只降到88%，能透过波长270nm以上的紫外光。PMMA能透过X射线和Y射线，其薄片能透过α射线和β射线，但是能吸收中子线。PMMA密度为1.19kg/m3，在20℃*109Pa时的平均吸水率为2%，在所有光学塑料中它的吸水率最高，弹性模量为3.16*109Pa，泊松比为0.32，抗张强度为(462---703) *109Pa。PMMA 的线形膨胀系数为 8.3*10-5 K-1，比K9玻璃大10倍，但PMMA从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它原来尺寸的性能要比玻璃好，它

的折射率随温度的变化dn/dt为-8.5*10-5，比K9玻璃大出约30倍，但是它是负值。热导率为0.192W/(m*k)，比热容为1465J/(kg*k)，它的玻璃化温度为105℃，熔化温度为180℃。PMMA耐稀无机酸去污液，油脂和弱碱的性能优良，耐浓无机酸中等，不耐醇，酮，溶于芳烃，氯化烃有机溶剂，为强碱及温热的NaOH，KOH所侵蚀，与显影液不起反应。PMMA有优良的耐气候性，在热带气候下曝晒多年，它的透明度和色泽变化小。PMMA目前于广泛被用于制造照相机，摄录一体机，投影机，光盘读出头以及军用火控和制导系统中的非球面透镜和反射镜，还用来制造菲涅尔透镜，微透镜数组，隐形眼镜，光纤，光盘基板等零件。 2.聚苯乙烯PS Polystyrene，简称PS，也称Styrene。这是一种火石类热塑性光学塑料，尽管它的抗紫外辐射性能，抗划伤性能都不如PMMA，但它折射率高，nd=1.59—1.660，阿贝系数小Vd=30.8，所以当它和PMMA组合时可以成为对F和C谱线进行校正的消色差透镜，二级光谱的校正一般比玻璃的消色差透镜还要更好一些。它的透过率为88%，它的双折射率较大，在阳光作用下聚苯乙烯容易变黄。PS能自由着色，无嗅无味无毒，不致产生霉菌，吸湿性小吸只有0.02%。PS热变形温度为70--98℃，与配方及后处理有关，它的最高连续使用温度为60--80℃，成型收缩率为0.45%，其零件经退火处理可减少内应力还可提高机械强度，无前因

塑料制品生产的工艺操作规范

塑料制品生产的工艺流程塑料制品的整体生产流程是：原料选择——原料着色与配比——设计铸模——机器分解注塑——印花——组装检测成品——包装出厂 1、原料选择原料选择：所有塑料都是由石油提炼出来的。塑料制品的原料在国内市场主要有几种原料：聚丙烯（pp）：低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度。常见于塑料桶，塑料盆，文件夹，饮水管等等。聚碳酸酯（PC）：高透明度、高光泽度、非常脆、常见于水壶、太空杯、奶瓶等塑料瓶。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）：树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，主要用于奶瓶、太空杯，汽车等。另外还有： PE 主要用途产品有矿泉水瓶盖，PE保鲜模，奶瓶等等。 PVC 主要用途塑料袋，包装袋，排水管等等。 PS 主要用途打印机外壳，电器外壳等。 2、原料着色与配比所有的塑料制品都是有各种各样的颜色的，而这种颜色都是用颜料经过搅拌出来，这也是塑料制品的技术核心，如果颜色配比好，商品销量非常好，老板也非常重视颜色配比的私密性。一般情况下塑料制品的原料都是混起来用，比如abs光泽度好，pp抗摔好，pc透明度高，利用各个原料的特点混合比例就出现新的商品，但这样的商品一般不用于食品类用具。、3、设计铸模现在的塑料制品都是注塑或者吹塑方式制作，所以每次设计出样品，都要开版新的模具，而模具一般都要几万到几十万不等，所以塑料制品除原料价格外，模具的费用也是非常大的。做一个成品可能有很多的配件，每个配件都需要独立的模具。例如：垃圾桶分为：桶身——桶盖、内胆、把手几个部分。机器分解注塑一般制作塑料制品零件都是分开进行几台机器一起制作的，注塑工艺就是将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑

热塑性塑料注射成型中的常见缺陷及产生原因

热塑性塑料注射成型中的常见缺陷及产生原因 1.制品填充不足-- 1）料桶，喷嘴及模具的温度偏低2）加料量不足3）料桶内的剩料太多4）注射压力太小5）注射速度太慢6）流道和浇口尺寸太小，浇口数量不够，切浇口位置不恰当7）型腔排气不良8）注射时间太短9）浇注系统发生堵塞10）塑料的流动性太差 2.制品有溢边-- 1）料桶，喷嘴及模具温度太高2）注射压力太大，锁模力太小3）模具密合不严，有杂物或模板已变形4）型腔排气不良5）塑料的流动性太好6）加料量过大 3.制品有气泡-- 1）塑料干燥不够，含有水分2）塑料有分解3）注射速度太快4）注射压力太小5）麻烦温太底，充模不完全6）模具排气不良7）从加料端带入空气 4.制品凹陷-- 1）加料量不足2）料温太高3）制品壁厚与壁厚相差过大4）注射和保压的时间太短5）注射压力太小6）注射速度太快7）浇口位置不恰当 5.制品有明显的熔合纹-- 1）料温太低，塑料的流动性差2）注射压力太小3）注射速度太慢4）模温太低5）型腔排气不良6）塑料受到污染 6.制品的表面有银丝及波纹-- 1）塑料含有水分和挥发物2）料温太高或太低3）注射压力太小4）流道和浇口的尺寸太大5）嵌件未预热回温度太低6）制品内应力太大 7.制品的表面有黑点及条纹-- 1）塑料有分解2）螺杆的速度太快，背压力太大3（喷嘴与主流道吻合不好，产生积料4）模具排气不良5）塑料受污染或带进杂物6）塑料的颗粒大小不均匀 8.制品翘曲变形-- 1）模具温度太高，冷却时间不够2）制品厚薄悬殊3）浇口位置不恰当，切浇口数量不合适4）推出位置不恰当，且受力不均5）塑料分子定向作用太大 9.制品的尺寸不稳定-- 1）加料量不稳定2）塑料的确颗粒大小不均匀3）料桶和喷嘴的温度太高4）注射压力太小5）充模和保压的时间不够6）浇口和流道的尺寸不恰当7）模具的设计尺寸不恰当8）模具的设计尺寸不准确9）推杆变形或磨损10）注射机的电气，液压系统不稳定 10.制品粘模-- 1）注射压力太大，注射时间太长2）模具温度太高3）浇口尺寸太大，且浇口位置不恰当

塑料制品生产工艺过程

塑料制品的生产工艺流程根据塑料的固有性能，使其成为具有一定形状和使用价值的塑料制品，是一个复杂而繁重的过程。塑料制品工业生产中，塑料制品的生产系统主要是由塑料的成型、机械加工、装饰和装配四个连续的过程组成的。在这四个过程中，塑料成型是塑料加工的关键。成型的方法多达三十几种，主要是将各种形态的塑料（粉、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品或坯件。成型方法主要决定于塑料的类型（热塑性还是热固性）、起始形态以及制品的外形和尺寸。塑料加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等，塑料加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑，也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。在这些方法中，以挤出和注射成型用得最多，也是最基本的成型方法。塑料制品生产之机械加工是借用金属和木材等的塑料加工方法，制造尺寸很精确或数量不多的塑料制品，也可作为成型的辅助工序，如挤出型材的锯切。由于塑料的性能与金属和木材不同，塑料的热导性差，热膨胀系数、弹性模量低，当夹具或刀具加压太大时，易于引起变形，切削时受热易熔化，且易粘附在刀具上。因此，塑料进行机械加工时，所用的刀具及相应的切削速度等都要适应塑料特点。常用的机械加工方法有锯、剪、冲、车、刨、钻、磨、抛光、螺纹加工等。此外，塑料也可用激光截断、打孔和焊接。

塑料制品生产之接合塑料加工把塑料件接合起来的方法有焊接和粘接。焊接法是使用焊条的热风焊接，使用热极的热熔焊接，以及高频焊接、摩擦焊接、感应焊接、超声焊接等。粘接法可按所用的胶粘剂，分为熔剂、树脂溶液和热熔胶粘接。塑料制品生产表面修饰的目的是美化塑料制品表面，通常包括：机械修饰，即用锉、磨、抛光等工艺，去除制件上毛边、毛刺，以及修正尺寸等；涂饰，包括用涂料涂敷制件表面，用溶剂使表面增亮，用带花纹薄膜贴覆制品表面等；施彩，包括彩绘、印刷和烫印；镀金属，包括真空镀膜、电镀以及化学法镀银等。塑料加工烫印是在加热、加压下，将烫印膜上的彩色铝箔层（或其他花纹膜层）转移到制件上。许多家用电器及建筑制品、日用品等都用此法获得金属光泽或木纹等图案。装配是用粘合、焊接以及机械连接等方法，使制成的塑料件组装成完整制品的作业。例如：塑料型材，经过锯切、焊接、钻孔等步骤组装成塑料窗框和塑料门。

塑料的一些光学特性如透光率、雾度、折射率等知识

塑料的光学特征包括两类：一类为传递特性，包括光的透过、反射、散射及折射等；另一类为光的转换特性，包括光的吸收、光热、光化、光电及光致变色等。常用可表征光的传递特性指标有透光率、雾度、折射率、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度两个指标主要表征材料的透光性，而折射率、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 1．透光率（Tt）透光率是表征树脂透明程度的一个最重要性能指标。一种树脂的透光率越高，其透明性就越好。塑料制品透明的条件有两个：一为制品是非结晶体；二为虽部分结晶但颗粒细小，小于可见光波长范围，不妨碍太阳光光谱中可见光和近红外光的透过。任何一种透明材料的透光率都达不到100%，即使是透明性最好的光学玻璃的透光率一般也难以超过95%。造成人射光通量在媒体中损失的主要原因有如下几个方面。 (1)光的反射即入射光进入聚合物表面而返回的光通量。反射光通量占光在透过媒体时损失的大部分。衡量光的反射程度可用反射率?表征，反射率可通过其折射率(n)进行计算，两者关系如下。例如，PMMA的折射率n= 1.492，则其R经计算为 3.9%说明PMMA的反射光比较小，透光率大，透明性好。

(2)光的吸收入射到聚合物上的光通量既没有透过也没有反射部分的光通量即为光的吸收。优良的透明塑料光的吸收很小。光线吸收的大小取决于聚合物本身的结构，主要指分子链上原子基团与化学键的性质。例如，含有双键（冗键）的聚合物易于吸收可见光而产生能级的转移。还以PMMA为例，其透光率一般为93%，反射率为 3.9%，则其余 3.1%即为光的吸收与光的散射两者之和。 (3)光的散射即光线入射到聚合物表面，既没有透过也没有反射和吸收的一部分光通量，其占有比重比较小。造成光散射的原因有：制品表面粗糙不平，聚合物内部结构不均匀如分子量分布不均匀、无序相与结晶相共存等。结晶聚合物的散射比较严重，只有结晶聚合物的晶体颗粒小于可见光波长时，才能像非晶聚合物那样不引起散射，光线全部透过，提高透明度。如P E、PP等结晶聚合物只有用快速冷却的方法才可得到低结晶度、晶体颗粒细的制品，取得一定的透明性；但对有些结晶塑料品种而言，要想控制太低的结晶度很困难，总有部分光被散射，造成薄膜的半透明。另外，通过拉伸的方法可使结去晶颗粒变细，并使透明度迅速提高，如可使BOPP膜的透明性迅迅速提高。只有TPX塑料比较特殊，其结晶颗粒比较小，无论结晶度大小，制品都透明。 2．雾度雾度又称为浊度，它可衡量透明或半透明材料不清晰或混浊的程度，是表征散射的指标。雾度的产生是由于材料内部或外部表面光散射造成的云雾状或混浊的外观。雾度的定义为材料散射光通量与透过材料光通量之比的百分数。

塑料成型工艺

在产品设计中，要达到合理运用塑料材料的目的，除了要掌握各种塑料的特性、按照正确的选材方法合理选材外，还要熟练掌握塑料的工艺，只有这样才能按照产品的功能要求合理的进行塑料构成类的产品设计。对于工业设计师来说，必须较全面地认识各种塑料的性质，懂得如何将造型设计的细节与成型、加工过程整体规划，最终才能获得满意的产品。一、塑料的成型工艺塑料的成型是将原材料制成具有一定形状制品的工艺过程。塑料的成型工艺有多种，着重介绍注射成型、挤出成型、压制成型、压延成型、吹塑成型、热成型、手糊成型、传递模塑成型、浇铸成型、缠绕成型、喷射成型、醮涂成型、片状模塑料成型、拉拔成型、发泡成型等。（一）注射成型注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料的主要成型方法之一，也适应部分热固性塑料的成型。其原理是将粒状或粉状的原料加入到注射机的料斗里，原料经加热熔化呈流动状态，在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，在模具型腔内硬化定型。如图6-53为注射成型原理图。图6-53注射成型原理图（引自杰姆斯·伽略特著常初芳译. 设计与技术. 北京：科学出版社，2004.）注射成型的模具具有一个型腔，其形状与需要加工成型的零件形状相反。熔融的塑料通过模具中心的浇注口进入，填充模具，溶液在模具内部形成了中空的形状。注射成型的模具有冷流道二板模具、冷流道三板模具、热流道模具几种。注射成型工艺的优点有：能一次成型外形复杂、尺寸精确的塑料制件；可利用一套模具，成批地制得规格、形状、性能完全相同的产品；生产性能好、成型周期短、可实现自动化或半自动化作业；原材料损耗小、操作方便、成型的同时产品可取得着色鲜艳的外表等。

热塑性塑料注射成型

本文由ｓｈｉｌｉｎｇ４０５２１贡献ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。热塑性塑料注射成型（一）实验目的　通过实验使学生了解注射机和模具的基本结构、动作原理和使用方法，并对注射成型工艺过程以及工　艺条件有充分的了解，初步学会调整注射时的温度、压力与时间；使学生了解工艺控制条件与制品性能的　关系，初步学会如何正确拟定工艺条件。　（二）实验原理　热理性理料在注射机料筒内，受到机械剪切力、摩擦热及外部加热的作用，塑料熔融为流动状态，以　较高的压力和较快的速度流经喷嘴注射到温度较低的闭合模具中，经过一定时间的保压和冷却后，开启模　具取得制品。塑料的注射成型是一个物理变化过程，塑料的流变性、热性能、结晶行为、定向作用等因素　对注射工艺条件及制品性能都会产生很大的影响。本实验是按热塑性塑料试样注射制品的基本要求，制备　试样、测定塑料的性能。　（三）原料及仪器设备　１　．原料　聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或　ＡＢＳ　等材料，自选。　２　．主要仪器设备　塑料注射机　ＸＳ　—　ＺＹ　—　１２５　塑料注射模具　（　自选　）　测温计　（　量程　０　一　３００　℃　，精确度不低于　２　℃　）　（四）实验步骤　１　．拟定实验方案　根据实验所选甩原料的成型工艺特点及试样质量要求，拟出实验方案。其中必须包括如下内容：　（１）　塑料的干燥条件。　（２）　注射压力、注射速度。　（３）　注射—保压时间、冷却时间。　（４）　料筒及喷嘴温度。　（５）　模具温度、塑化压力、螺杆转速（６）　制品的后处理。　每组实验可改变上述内容中的一项或几项，但　（２）　、（　３　）、（　４　）、　（５）　这四项中必须有一项。　成型工艺条件包括温度　（　料筒温度、喷嘴温度、模具温度　）　、压力　（　注射压力、塑化压力　）　、时　间　（　注射保压时间、冷却时间　）　、注射速度、螺杆转速相加料量、原料干燥和制件后处理等。这些条件　的确定受到许多因素的影响，通常是根据塑料原理、制件规格和试样的几何尺寸，结合实践经验初步选定　工艺条件。根据试样的要求，按温度—压力—时间的顺序，逐步调整，直至获得比较合适的工艺条件。　温度：料筒温度与喷嘴温度，当注射机温度指示仪指示值达到预调温度时，再恒温　１０　一　２０ｍｉｎ　，然　后进行对空注射。如从喷喷流出的料条光滑明亮，无变色、银丝、气泡，说明料筒温度和喷嘴温度比较适　宜。　此时即可按该条件用半自动操作方式制备试样。　调整料筒温度要注意恒温时间，　—般料筒温度每变动　８　—　１０　℃　，需要恒温　１０　一　２０ｍｉｎ　。并注意不要在短时间内频繁变动料筒温度。在调整料筒温度的同时　必须注意对料温的测定，测量方法是在模塑周期固定的情况下，通过喷嘴将精确度不低于土　２　℃　的测温　计指针插入熔融塑料中去，并来回均匀移动，待测温计指针恒定后方能读数；模具温度，应控制在各种塑　料所要求的温度范围内。模具温度的测量方法是在模塑周期固定的情况下，将精确度不低于士　２　℃　的触　点测温计，分别测量模具动定板型腔不同部位温度，测量点不少于　３　处。　压力与速度：注射压力与注射速度。注射压力是指注射时螺杆头部施加于塑料的单位面积压力，一般　以注射油缸液压油的表压间接表示出来。注射压力通常是由低到高逐渐调节；注射速度是以注射时螺杆前　移的速度来表示，若试样较厚，注射速度宜慢、否则宜快，在保证熔体充满型腔、试样外观质量较好的情　况下，一般采用较快的注射速度。塑化压力与螺杆转速，塑化压力—般控制在　０　．　３　一　１ＭＰａ　，而螺杆　转速控制在　２８　—　６０ｒ　／　ｍｉｎ　。对于热敏性塑料宜用低的转速和塑化压力，熔休粘度高的塑料宜用低的　转速和高的塑化压力。　时间：成型周期各阶段的时间，如闭模时间、注射保压时间、冷却时间、启模时间等，这些时间用注　射机中的时间继电器测量。在保证试样（制品）不发生凹陷和变形的前提下，注射保压时间和冷却时间尽　可能缩短。　２　．注射试样（制品）　（１）　按注射机使用说明书或注射机操作规程做好实验设备的检查和维护工作，并熟悉注射机的操作过程。　（２）　在指导教师的指导下进行模具的安装与注射机的调整。　（３）　试样注射过程：　根据所选择的塑料原料的性能，　对料筒与喷嘴进行预热。　当达到预调温度时恒温　１０　一　２０ｍｉｎ　，再加料进行对空注射，认为熔体温度达到要求时，即可按该条件用半自动操作方式制备试样（制　品）。注射成型过程如下：注射试样过程中，模具的型腔和流道不允许涂擦润滑性物质。试样（制品）数量按测试需要而定。注射每一组试样时，—定要在基本稳定的工

光学塑料材质

光学塑料材质光学塑料材料一，光学塑料大致分类塑料材料一般分为热塑性和热固性塑料光学塑料大部分为热塑性塑料，常用的有聚甲基丙烯酸甲脂PMMA 聚苯乙烯PS 聚碳酸脂PC 等热塑性塑料指的是可反复加热仍可塑的塑料热固性塑料指的是在所用的合成树脂在加热初期软化，具有可塑性，继续加热则随着化学反应燮硬使形状固定不再发生变化常用的材料有烯丙基二甘醇碳酸脂CR-39 树脂眼镜片环氧光学塑料均属于热固性塑料二，主要的光学塑料 1，聚甲基丙烯酸甲脂Polymethyl methacrylate 简称PMMA，也称Acrylic 摩尔量约为50 万---100 万，（摩尔量对聚合物的性能有很大的影响 nd=1 491，色散系数Vd=57.2,是“王冕”材料，透过率约92%，加速老化后240H 透过率仍能达到9 2%，在室外使用10 年后只降到88%，能透过波长270nm 以上的紫外光 PMMA 能透过X 射线和Y 射线，其薄片能透过α射线和β射线，但是能吸收中子线 PMMA 密度为1.19kg/m3，在20℃*109Pa 时的平均吸水率为2%，在所有光学塑料中它的吸水率最高，

弹性模量为3.16*109Pa,泊松比为0.32,抗张强度为(462---703) *109Pa.PMMA 的线形膨胀系数为8.3 *10-5 K-1比K9 玻璃大10 倍,但PMMA 从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它原来尺寸的性能要比玻璃好,它的折射率随温度的变化dn/dt 为-8.5*10-5,比K9 玻璃大出约30 倍,但是它是负值.热导率为0.192W/(m*k),比热容为1465J/(kg*k),它的玻璃化温度为105℃,熔化温度为180℃.PMMA 耐稀无机酸去污液,油脂和弱碱的性能优良,耐浓无机酸中等,不耐醇,酮,溶于芳烃,氯化烃有机溶剂,为强碱及温热的NaOH,KOH 所侵蚀,与显影液不起反应.PMMA 有优良的耐气候性,在热带气候下曝晒多年,它的透明度和色泽变化小. PMMA 目前于广泛被用于制造照相机,摄录一体机,投影机,光盘读出头以及军用火控和制导系统中的非球面透镜和反射镜,还用来制造菲涅尔透镜,微透镜数组,隐形眼镜,光纤,光盘基板等零件. 2,聚苯乙烯(Polystyrene 简称PS,也称Styrene) 这是一种火石类热塑性光学塑料,尽管它的抗紫外辐射性能,抗划伤性能都不如PMMA,但它折射率高, nd=1.59—1.660,阿贝系数小Vd=30.8,所以当它和PMMA 组合时可以成为对F 和C 谱线进行校正的消色差透镜,二级光谱的校正一般比玻璃的消色差透镜还要更好一些. 它的透过率为88%,它的双折射率较大,在阳光作用下聚苯乙烯容易变黄. PS 能自由着色,无嗅无味无毒,不致产生霉菌,吸濕性小吸只有0.02%. PS 热变形温度为70--98℃,与配方及后处理有关,它的最高连续使用温度为 60--80℃,成型收缩率为0. 45%,其零件经退火处理可减少内应力还可提高机械强度,无前因热变形温度,采用退火清晰度一般比实际的热变形温度低5--6℃.PS 的导热系数不随温度发生变化,因此能作良好的冷冻绝热材料. PS 的比热容温度有明显变化,是塑料中比热较低的一种,在高真空中和在 330--380℃内将剧烈地热降

塑料成型工艺试题

1、挤出成型——是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进行固体物料的输送、熔融压缩、熔体均化，最后定量、定速和定压地通过机头口模而获得所需的挤出制品。 2、聚合物成型机械——所有能对高聚物原料进行加工和成型制品的机械设备。 3、注射量——是指注射机在注射螺杆（或柱塞）作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。 4、锁模力——是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。 5、吹胀比——吹胀后膜管的直径与环形口模直径之比。 6、螺杆长径比——指螺杆工作部分长度L（螺杆上有螺纹部分长度，即由加料口后壁至螺纹末端之间的长度）与螺杆外径D之比，用L/D表示。 7、挤出胀大----巴拉斯效应，当高聚物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤出时挤出物在挤出模口后膨胀使其横截面大于模口横截面的现象。or聚合物熔体在流动中产生高弹形变，在出口端，高弹形变回复引起挤出物膨胀。 8、螺杆的压缩比——通常将加料段一个螺槽的溶剂与计量段一个螺槽容积之比称为螺杆的压缩比。 9、塑化——注射成型的准备过程，是指物料在料筒内受热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。 10、中空吹塑成型—将挤出或注射成型的塑料管坯或型坯趁热于半熔融的类橡胶状时，置于各种形状的模具中，并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧贴于模腔壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。 11、注射成型—将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移支，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭全模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。 1、聚合物的加工性能包括：__可挤压性___，__可模塑性___，可纺性，可延性。

热塑性塑料成型工艺技术

第一章热塑性塑料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。另外，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百分比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进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，故本章节主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，另外成型后的收缩、退火或调湿处理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。另外，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（尤其截面较厚的）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，尤其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。另外，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，按经验确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： ①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。 ②试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。 ③要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。 ④按实际收缩情况修正模具。 ⑤再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。 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适用于注塑成型。按模具设计要求大致可将常

手机镜头常用光学塑胶zemax玻璃库的设置和材料实用简介

手机镜头常用塑胶材料简介一下内容原创，转载请注明出处 1，高折射率王者“OKP-1” 拥有顶尖的高折，在前一个通用的成功材料OKP4HT的基础上，改进降低了双折射，改善了脱模效果和流动性。台湾和韩系厂都在使用，2014年上半年，才开始推大陆市场。价格和OKP4HT差不多。本人看好的材料。 2，经典的高折贵族“OKP4HT” ( 塑胶材料的高折一族，稀缺的高折和较好的成型效果使其价格一直维持高昂。双折射较差，是已经大规模实用过的材料，现在仍然在大量运用中。

3，OKP系列的奠基者“OKP4” 拥有较好的双折射和成型特性，但折射率在OKP系列里偏低。不少设计都会实用到。。 4，持续改进的智者“APL5514DP，APL5514ML，APL5514CL” APEL系列的塑胶材料都拥有优秀的透过率，流动性，低双折射。以及大约OKP系列1/3~1/4的价格优势。所以APEL的竞争力很大，每天都有大量的APL系列塑胶被镜头厂实用。另外DP-ML-CL持续改善的系列产品都具有相似的折射率，所以替换起来很方便。

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? 5，黑马材料“EP5000” 大阪瓦斯的EP5000从出道就针对OKP4HT，它与OKP4HT拥有极其接近的折射率。同时拥有更好的流动性和超低的双折射，还具有比OKP4HT稍低的价格。所以EP5000迅速抢占了OKP4HT的市场，这才逼的三井化学出OKP1。EP5000，我做设计优选的材料。

6，内力深厚的高僧“E48R” ZEONEX的看家材料，从330R，480R一路发展起来。低双折射，低吸水率，耐高温，不易附静电，外观容易保持。早已经被大规模使用起来了，通常被设计在对外观要求较高的最后一片镜片。APL系列和其有类似的价格和相差不远的折射率，可想相互替代设计，但APL的外观效果通常没有E48R优异。强烈推荐的材料。？ 7，超凡脱俗的高僧“K26R” K26R是E48R的升级版本，略微提高了折射率，继承了E48R的各种优异特性，进一步改善了成型的流动性和脱模效果。K26R在日企已经有很多成功设计在使用中了，大陆才刚刚接触使用。这是我也很看好的材料。价格比E48R稍高，后面可能会降价。

塑料成型方法

塑料成型方法 1．压延成型压延成型是利用热的辊筒，将热塑性塑料经连续辊压、塑化和延展成薄膜或薄片的一种成型方法。常用来生产厚度为0.05mm0.50mm的软聚氯乙烯薄膜和厚度为0.25mm0.70mm的硬聚氯乙烯片材。压延成型方法生产能力大，产品质量好，易于实现自动化流水作业，是生产各种大长塑料薄膜、薄板、片材和人造革、壁纸等的主要方法，但其设备投资较大。适用于压延成型加工的塑料，除用得最多的聚氯乙烯外，还有聚乙烯、ABS、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯与丁二烯的共聚物等。压延成型的主要设备是压延机，一般按滚筒数和它的排列方式进行分类。常见的有直线型、逆L型、斜Z型和顺L型等。由于四辊压延机具有制品较薄、厚度均匀、表面光滑、生产率高等特点，因而是目前使用最普遍的一种压延机。为了保证制品的质量和压延工艺的顺利进行，辊筒表面具有较高的硬度(HB540560)和较小的粗糙度(达14级镜面)，并用过热蒸汽、过热水或蒸汽配合煤气红外线等方法，将辊筒加热到200℃左右。为了避免产生薄膜包辊现象，相邻两辊之间保持有5℃10℃的温差。根据物料碾压、混炼、塑化和延展成型的需要，四辊压延机各辊筒的线速度并不相同，相邻两辊之间线速度之比，通常取为1∶1.061∶1.3。根据工艺过程的需要，压延成型的辅机部分，通常包括薄膜引离辊，冷却定型装置、胶带输送机，卷取切割装置等。 2．吹塑成型吹塑成型是目前生产塑料制品的主要方法之一，主要用于生产热塑性塑料薄膜及中空制品，它包括挤出吹塑和中空吹塑两种工艺方法。 (1)挤出吹塑。挤出吹塑是将熔融塑料经挤出机的机头呈圆筒形薄管挤出，同时从机头中心向薄管中鼓入压缩空气，将处于热塑状态下的薄管沿横向吹胀成直径较大的管状薄膜(俗称泡管)，经冷却后卷取。与压延法生产薄膜的工艺相比，吹塑制膜具有很多突出优点，例如：所用设备简单，可用小型挤出机生产宽度很大(10m以上)和极薄(0.01mm0.3mm)的薄膜；生产成本低；产品机械强度高；可利用挤出工艺吹制多色或多层复合薄膜，生产具有综合性能的复合材料。此外，圆筒形薄膜可以不经焊接而直接用于包装，等等。但吹塑薄膜的厚度均匀性较差，产量受冷却速度的限制，也不能太高。挤出吹塑的主要设备是挤出机，而吹塑机头又是挤出机的关键部件。吹塑机头种类很多，常用的有侧面进料式、中心进料式和螺旋进料式几种。目前又发展了旋转机头和复合机头等形式。 (2)中空吹塑。中空吹塑成型是将从挤出机挤出的、尚处于软化状态的管状热塑性塑料坯料放入成型模内，然后通入压缩空气，利用空气的压力使坯料沿模腔变形，从而吹制成颈口短小的中空制品。中空吹塑目前已广泛用来生产各种薄壳形中空制品、化工和日用包装容器，以及儿童玩具等。 3．真空成型真空成型是将热塑性塑料薄片或薄板（厚度小于6mm）重新加热软化，置于带有许多小孔的模具上，采取抽真空的方法使片材紧吸在模具上成型。这种方法成型速度快、操作容易，但制品表面粗糙，尺寸和形状的误差较大。真空成型广泛用来生产钙塑天花板装饰材料、洗衣机和电冰箱壳体、电机外壳、艺术品和生活用品等。 4．滚塑成型滚塑成型是把粉状或糊状塑料置于塑模中，通过加热并滚动旋转塑模，使模内物料熔融塑化，进而均匀散布到模具表面，经冷却定型即得到制品，此法适用于生产中空制品、汽车车身、

热塑性塑料的注塑成型

热塑性塑料注塑成型这种方法即是将塑料材料熔融，然后将其注入膜腔。熔融的塑料一旦进入模具中，它就受冷依模腔样成型成一定形状。所得形状往往就是最后的成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其它的加工。许多细部，诸如凸起部。肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。注射模塑机有两个基本部件：用于熔融和把塑料送人模具的注射装置与合模装置。合模装置的作用在于：（1）使模具在承受住注射压力情况下闭合；（2）将制品取出。注射装置在塑料注入模具之前将其熔融，然后控制压力和速度将熔体注入模具。目前采用的注射装置有两种设计：螺杆式预塑化器或双级装置，以及往复式螺杆。螺杆式预塑化器利用预塑化螺杆（第一级）再将熔融塑料送人注料杆（第二级）。螺杆预塑化器的优点是熔融物质量恒定，高压和高速，以及精确的注射量控制（利用活塞冲程两端的机械止推装置）。这些长处正是透明、薄壁制品和高生产速率所需要的。其缺点包括不均匀的停留时间（导致材料降解）、较高的设备费用和维修费用。最常用的往复式螺杆注射装置不需柱塞即将塑料熔融并注射。将料斗中的粉状或粒状塑料熔融，通过转动的螺杆送到螺杆前端止逆间

处，塑料流体流经螺杆前端并堆积于螺杆前方。螺杆前方熔融塑料的积累将螺杆推向注射装置的后部，螺杆的转动、熔融物的积累和向后部的移动一直持续到形成一定的注射量。在下一个设备工作周期中，螺杆末梢止逆问关闭，防止物料沿螺杆返回。螺杆梢和进料螺杆的作用有如注料柱塞，将塑料压人模具。往复式螺杆的优点包括减少了塑料的停留时间，自洁螺杆和螺杆梢。这些优点在加工热敏性材料以及当采用带色原料或树脂品种变更时，螺杆和机筒都要清理时，都是关键所在。目前广泛应用的合模装置设计包括：肘杆式合模装置、液压式合模装置和液压一机械式合模装置。肘杆式合模装置鉴于其设计在制造时成本低，适用于小吨位设备。其特点包括闭锁作业的高机械效益、内设锁模减慢装置、模具损坏慢以及快速的合模操作。合模油缸把横顶板推向前，使连肘伸长并使压板朝前运动。合模装置关闭时，机械利益降低，促使压板迅速移动。当压板到达模具关闭的位置时，连肘由高速一低机械利益转为低速一高机械利益。低速是保护模具的关键，而高机械利益是形成大吨位所需要的，一旦连肋充分伸展，液压就不再是保持吨位所必须的了。为了开启合模装置，将液压施加于合模柱塞相反的一面，为了防止成型好制品被损坏，要缓慢开启模具。通过整个连肘装置的移动和压板装置沿拉杠的移动

常用光学塑料性能

常用光学塑料-聚甲基丙烯甲酯PMMA 密度(kg/m3)：(1.17～1.20)×10E3 nD ν：1.49 57.2～57.8 透过率(%)：90～92 吸水率(%)：0.3～0.4 玻璃化温度：10E5 熔点（或粘流温度）：160～200 马丁耐热：68 热变形温度：74～109(4.6 ×10Pa) 68～99(18.5×10Pa) 线膨胀系数：(5～9)×10E-5 计算收缩率(%)：1.5～1.8 比热J/kgK：1465 导热系数W/m K：0.167～0.251 燃烧性m/min：慢耐酸性及对盐溶液的稳定性：出强氧化酸外，对弱碱较稳定耐碱性：对强碱有侵蚀对弱碱较稳定耐油性：对动植物油，矿物油稳定耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响日光及耐气候性：紫外透过滤73.5%

常用光学塑料-苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物密度(kg/m3)：(1.12～1.16)×10E3 nD ν：1.533 42.4 透过率(%)：90 吸水率(%)：0.2 玻璃化温度：熔点（或粘流温度）：马丁耐热：<60 热变形温度：85～99 (18.5×105Pa) 线膨胀系数：(6～8)×10E-5 计算收缩率(%)：比热J/kgK：导热系数W/m K：0.125～0.167 燃烧性m/min：慢耐酸性及对盐溶液的稳定性：除强氧化酸外，对酸盐水均稳定耐碱性：对强碱有侵蚀，对弱碱较稳定耐油性：对动植物油，矿物油稳定耐有机溶剂性：对芳香族，氯化烃等能溶解，醇类脂肪族无影响

日光及耐气候性：紫外透过滤73.5% 常用光学塑料-聚碳酸酯PC 密度(kg/m3)：1.2 ×10E3 nD ν：1.586(25) 29.9 透过率(%)：80～90 吸水率(%)：23CRH50% 0.15 水中0.35 玻璃化温度：149 熔点（或粘流温度）：225～250(267) 马丁耐热：116～129 热变形温度：132～141(4.6×105Pa) 132138(18.5×105Pa) 线膨胀系数：6×10-5 计算收缩率(%)：0.5～0.7 比热J/kgK：1256 导热系数W/m K：0.193 燃烧性m/min：自熄耐酸性及对盐溶液的稳定性：强氧化剂有破坏作用，在高于60水中水解，对稀酸，盐，水稳定耐碱性：强碱溶液，氨和胺类能腐蚀和分解，弱碱影响较轻耐油性：对动物油和多数烃油及其酯类稳定

热塑性复合材料成型工艺

热塑性复合材料成型工艺热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP （Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。热塑性复合材料的特殊性能如下：（1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。（2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。（3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。（4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。（5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。（6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳