高分子材料概论第十一章高分子成型工艺

1,第十一章 高分子材料成型工艺,11-1 塑料成型加工,热塑性塑料的主要成型方法,热固性塑料的主要成型方法,4,一、挤出成型1、挤出设备：单螺杆挤出机，双螺杆挤出机,5,螺杆：挤出机的关键部件，通过它的转动，使机筒里的物料移动，得到增压，达到均匀塑化；同时还可以产生摩擦热，加速温升。,6,7,进料段 作用：让料斗中 的塑料不断地补 充进来并使之受 热前移。 塑料还是固态。,压缩段 作用：压实塑料，使 塑料由固体逐渐转化 为熔融体，并将夹带 的空气向进料段排出。,计量段（均化段） 作用：使熔体进 一步塑化均匀并 定量定压地由机 头流道均匀挤出。,螺杆的基本结构,9,2、挤出过程一般包括熔融、成型、定型三个阶段。粒状或粉状塑料原料经料斗连续进入料筒，通过螺杆的旋转被送往前端，物料由于料筒外加热套的的加热和挤压过程中自身摩擦生热而熔融。熔融物料到达挤出机前端通过过滤板和滤网进一步加压，使充分熔融，均匀塑化后平稳地进入口模而成型。,10,3、常见挤出成型工艺 （1）热塑性塑料管材挤出成型管材挤出时，塑料熔体从挤出机口模挤出管状物，先通过定型装置，按管材的几何形状、尺寸等要求使它冷却定型，然后进入冷却水槽进一步冷却，最后经牵引装置送至切割装置切成所需长度。,11,(2)薄膜挤出吹塑成型：将塑料熔体经机头口模间隙呈圆筒形膜挤出，并从机头中心吹入压缩空气，把膜管吹胀成直径较大的泡管状薄膜的工艺。按牵引方向分为：上引法、平引法、下引法。,挤出吹塑法,14,（3）双向拉伸薄膜将由狭缝机头平挤出来的厚片经纵横两方向拉伸，使分子链或结晶进行取向，并且在拉伸的情况下进行热定型处理的方法。运用扁平机头，通称平挤。,15,(4)挤拉成型主要用于纤维增强热固性树脂基复合材料的成型。优点：产品纤维排列整齐，含胶量均匀，能充分发挥纤维的力学性能，具有高的比强度和比刚度、低的膨胀系数和优良的疲劳性能；可以根据需要改变制品的纤维含量或使用混杂纤维。质量好，效率高，适于大量生产。,16,有几种方法： A、通过模具成型在固化炉中固化：预浸料通过挤压辊除去多余的树脂，在模具中成型，然后牵引到加热炉中固化，并连续引出。 特点：成型快，可同时成型多根型材，但因在模具外固化，树脂易流失，纤维易卷曲混乱，断面不规整，适合生产形状简单的制品。 B、在加热的模具内固化后的间断挤拉法：将预浸料放入牵引加热的模具内待达到固化要求时迅速牵出。 特点：制品表面光泽，纤维规整。 C、在加热的模具内固化的连续挤拉成型法：目前使用的主要方法，要求树脂适用期长，凝胶时间短，固化时间短，对纤维浸润性好等。,17,二、注射模塑成型注塑：是指物料在注射机（参看动画）加热料筒中塑化后，由螺杆或注塞注射入闭合模具的模腔中经冷却形成制品的成型方法。 优点：能一次成型外观复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌 件、空芯结构的塑料模制品；生产效率高，自动化程度高。 注塑原理：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。 生产过程：清理准备模具合模注射冷却开模顶出 制品,18,主要用于热塑性塑料。能生产形状复杂、薄壁、嵌 有金属或非金属的塑料制品。,19,将塑料原料在注射机料筒内加热熔化，通过推杆或螺杆向前推压至喷嘴，迅速注入封闭模具内，冷却后即得塑料制品。,注射成型：,23,三、压延成型,1、压延成型：将加热塑化的热塑性塑料通过三个以上相同转动辊筒的间隙使其成为连续片状材料的一种成型方法，适于软化温度较低的热塑性非晶态聚合物。 2、产品：片材、薄膜、人造革及涂层等。 3、辊筒：倒L型、Z型四辊为主,24,25,四、中空吹塑成型,1、中空吹塑成型：把熔融状态的塑料管坯置于模具内，利用压缩空气吹胀、冷却制得具有一定形状的中空制品的方法。 2、种类：挤出吹塑、注射吹塑、拉伸吹塑 （1）挤出吹塑塑料经挤出机塑化后挤出一定长度熔体进入敞开模具内，闭合模具，由吹气管吹进空气使之膨胀至压紧模具内壁，再经冷却，硬化，开模得到制品。（参看动画） （2）注射吹塑成型首先用注射的方法制造型坯部分，后把型坯连同模芯从模具中取出，转移到成型的空芯模具中进行吹塑。制品壁厚均匀，质量公差小，瓶口精密，废边料少。,26,27,（3）拉伸吹塑分为挤出拉伸吹塑、注射拉伸吹塑。 挤出拉伸吹塑成型过程：管挤出 切断 口部修饰与装底 型坯加热 拉伸 吹塑 取出制品制品具有典型的双向拉伸的特性，其透明度、冲击强度、表面硬度和刚性都有很大的提高。适于PVC PE PP等塑料瓶的生产,28,五、模压成型（压缩模塑）,成型物料在闭合模腔内借助加热、加压，使其固化（凝固或交联）而形成制品的成型方法，是热塑性和热固性塑料成型的重要方法之一。,29,将塑料原料放入成型 模加热熔化，加压，使塑 料充满整个型腔，同时发 生交联反应而固化。模压成型主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。,模压成型：,30,压制成型,转移模压法,六、浇铸浇铸是将液体树脂倒入模具，并使之固化。这一方法既可制造实心制品，也可制造空心制品。热塑性树脂的熔体或热固性液体树脂都可采用这一方法。由于热固性树脂固化前粘度很低，更适合于浇铸成型。,浇铸成型,七、烧结烧结是在压力和高温下使用塑料粉末结合为整体的过程。有些塑料的流动温度高于其分解温度，无法采用熔体加工方法成型，如聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。这些材料的成型方法就是先将其粉末压制成所需形状，再在高温下处理。粉末在高温下凝聚，就得到所需制品。这一方法与粉末治金和陶瓷的烧结是同一原理。,38,11-2 橡胶成型加工,一、干胶制品的生产 1、原料：固态的弹性体 2、步骤：素炼、混炼、成型、硫化 （1）素炼：不加入添加剂，仅将纯胶（生胶）在炼胶机上滚炼，为了使生胶受机械、热、化学三种作用而使分子质量降低，达到适当的可塑度，使之易与添加剂混合均匀。主要用于天然橡胶。 （2）混炼：将已经素炼的胶（包括混用合成胶）与添加剂（配合剂）混合均匀的过程。在开放式炼胶机或密炼机中进行。添加剂：硫化剂：使橡胶发生交联反应由线型结构变为适度的网状结构弹性体的物质。如硫磺。硫化促进剂：使硫化剂活化，加快硫化速度或提高硫化剂使用效率的物质。增强剂、填充剂、防老剂、润滑剂等。,39,40,开炼后的状态,41,11-2 橡胶成型加工,3、成型：将混炼胶通过压延机、挤出机等制成一定截面的半成品，如胶管、胎面胶、内胎胶坯等，然后将半成品按制品的形状组合起来，或在成形机上定形，得到成型品。 4、硫化：将成型品置于硫化设备中，在一定温度、压力下，通过硫化剂使橡胶发生交联反应，形成一定的网状结构，获得符合实用强度和弹性的制品的过程。 二、胶乳制品 1、原料：胶乳 2、生产中需要各种添加剂 三、热塑性弹性体无需硫化即具有高强度和高弹性,42,11-3 化学纤维成型加工,一、纺丝方法熔融纺丝、溶液纺丝 1、熔融纺丝适用于凡能加热熔融或转变为粘流态而 不发生显著分解的成纤聚合物。,纺丝过程：聚合物粒料在螺杆挤出机2中 熔融后，被压至纺丝部位，经纺丝泵定量 地送入纺丝组件中（纺丝组件是密封的， 具有热媒循环保温的整体），在纺丝组件 中熔体经过过虑，然后从喷丝板的喷丝孔 中压出而形成细流，从喷丝孔离开时，熔 体温度在220300之间，继而在纺丝 甬道3中被空气冷却而形成丝，接着收集 成卷（长丝）或装桶（短丝）。,43,三、化学纤维成型加工,2、溶液纺丝将聚合物制成溶液，经过喷丝板或帽挤出形成纺丝液细流，然后该细流经凝固裕凝固以形成丝条的纺丝方法。按凝固浴不同分为湿法纺丝和干法纺丝。 湿法纺丝：凝固浴为水、溶剂或溶液等介质，如晴纶、粘胶。 干法纺丝：凝固浴为热空气，从喷丝头出来的原液细流进入起干燥作用的环境中，原液细流所含溶剂被热空气加热，迅速挥发并被带走而凝固成丝。,44,45,二、纺丝后加工,通过纺丝方法得到的初生纤维，分子排列不规整，纤维的结晶度低，取向度低，物理力学性能差，不能直接供纺织用，必须进行一系列的