聚合物成型新工艺

1、聚合物成型新工艺 姓名：宋信虹姓名：宋信虹 学号：学号：1411072328 主要内容 1.振动辅助成型原理及特点 2.气辅成型的原理、特点、应用现状及前景 3.树脂传递模塑成型（RTM）的成型原理、特点、及应用 前景 4、RTM成型、手糊成型、喷射成型、SMC成型四者的优 缺点比较 5、微孔注射发泡成型原理、特点、应用现状 1.振动辅助成型原理及特点 1.1 原理：动态注射成型技术 如果在注射成型过程中引入振动，使注射螺杆在振动力的作用下产生 轴向脉动，则成型过程料筒及模腔中熔体的压力将发生脉动式的变化， 改变外加振动力的振动频率与振幅。 分类：在机头上引入机械振动；机头引入超声振动；在挤出

2、全过程引 入振动。 1.2 振动力场对挤出过程作用的机理 挤出过程中的振动力场作用提高了制品在纵向和横向上的力学性能， 并且使二者趋于均衡 ，这种自增强和均衡作用是聚合物大分子之间排 列和堆砌有序程度提高的结果，也是振动力场对聚合物熔体作用的结 果，可以解释为是振动力场作用使聚合物熔体大分子在流动过程中发 生平面二维取向作用而产生“拟网结构”的结果。在高分子材料成型 加工过程中引入振动 ，会对高分子材料成型过程产生一系列影响。振 动力场能量的引入并不是能量的简单叠加 ，而是利用高分子材料成型 过程在振动力场作用下表现出来的非线性特性，降低成型过程能耗， 提高产品质量，是一种新型的低能耗成型方法

3、。 1.3 特点：振动挤出对塑料制品性能的影响 引入振动力场后，在产量相同的条件下，输送塑化的能耗需求降低 ， 螺杆的长径比可以相应减少，而且在一定的振动参数范 围内 ，不但 能够保证甚至还能提升制品综合性能。众多的实验研究和生产实践表 明：将振动力场引入聚合物成型加工的全过程可以降低聚合物熔体黏 度 、降低出口压力、减少挤出胀大、提高熔融速率 、增加分子取向、 降低功耗、提高制品力学性能等。 2.气辅成型的原理、特点、应用现状及前景 气体辅助注射成型技术的工艺过程是：先向模具型腔中注入塑料熔体， 再向塑料熔体中注入压缩气体。辅助气体的作用，推动塑料熔体充填 到模具型腔的各个部分,使塑件最后形

4、成中空断面而保持完整外形。与 普通注射成型相比，这一过程多了一个气体注射阶段，且制品脱模前 由气体而非塑料熔体的注射压力进行保压。在成型后的制品中，由气 体形成的中空部分被称为气道。 由于具有廉价、易得 且不与塑料熔体发生 反应的优点，因此一 般所使用的压缩气体 为氮气。 气体辅助注射成型的流程以短射制程为例，一般包括以下几个阶段。 第一阶段：按照一般的注塑成型工艺把一定量的熔融塑胶注射入模穴； 第二阶段：在熔融塑胶尚未充满模腔之前，将高压氮气射入模穴的中央； 第三阶段：高压气体推动制品中央尚未冷却的熔融塑胶，一直到模穴末端， 最后填满模腔； 第四阶段：塑胶件的中空部分继续保持高压，压力迫使塑

5、料向外紧贴模具， 直到冷却下来； 第五阶段：塑料制品冷却定型后，排除制品内部的高压气体，然后开模取出 制品。 根据具体工艺过程的不同，气体辅助注射成型可分为标准 成型法、副腔成型法、熔体回流法和活动型芯法四种。 1、标准成型法是先向模具型腔中注入经准确计量的塑料 熔体，再通 过浇口和流道注入压缩气体。 2、副腔成型法是在模具型腔之外设置一个可与型腔相通的副型腔。 3、熔体回流法与副腔成型法类似，所不同的是模具没有副型腔。 4、活动型芯法是在模具型腔中设置活动型芯。 2.1 气体辅助注射成型技术的优点及缺点 1.所需注射压力小 2.制品翘曲变形小 3.可消除缩痕，提高表面质量，降低废品率 4.可

6、以用于成型壁厚差异较大的制品 5.可通过气体的穿透减轻制品重量，节省原材料用量，并缩短成型周期， 提高生产率 6.该技术可适用于热塑性塑料、一般工程塑料及其合金以及其他用于注射 成型的材料 优点： 需要增加供气和回收装置及气体压力控制单元，从而 增加了设备投资；对注射机的注射量和注射压力的精 度要求有所提高；制品中接触气体的表面与贴紧模壁 的表面会产生不同的光泽；制品质量对工艺参数更加 敏感，增加了对工艺控制的精度要求。 缺点： 2.2 气体辅助注射成型技术的应用: 气体辅助注射成型技术可应用于各种塑料产品上，如电视机或音箱外壳、汽 车塑料产品、家具、浴室、厨具、家庭电器和日常用品、各类型塑胶

7、盒和玩 具等 管状和 棒状零件 大型平板 类零件 缺陷的 复杂零件 我国气体辅助注射成型技术的应用起步虽然较晚，但随着家电、 汽车等工业的快速发展，对成型塑料制品的要求也在不断提高， 有力地推动了这项技术的引进、研究和推广应用。 3.树脂传递模塑成型（RTM）的成型原理、 特点、及应用前景 原理：是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模具的模腔内，用压力将树脂胶液注 入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。 特点：1、可以制造两面光的制品；2、成型效率高，适合中等规模的玻璃钢 产品生产（20000件/年内）； 3、RTM为闭模操作，不污染环境；不损害健 康； 4、增强材料可任意方向铺放，容易实

8、现按制品受力状况合理铺放增强 材料； 5、原材料及能源消耗少； 6、建厂投资少。 应用：目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空 航天等工业领域。已开发的产品有：汽车壳体及部件、 娱乐车构件、螺旋桨、天线罩、机器罩、浴盆、淋浴间、 游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇等。 4、RTM成型、手糊成型、喷射成型、SMC 成型四者的优缺点比较： 4.1 RTM成型 它的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将 树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。 RTM成型技术的特点： 可以制造两面光的制品； 成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产 RTM为闭

9、模操作，不污染环境，不损害工人健康； 原材料及能源消耗少； 4.2 手糊成型工艺 手糊成型工艺又称接触成型工艺。是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺 在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。优点是成型不受产品尺寸和 形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂的产品的生产。设备简单、投资 少、见效快。适宜我国乡镇企业的发展。且工艺简单、生产技术易掌握，只 需经过短期培训即可进行生产。易于满足产品设计需要，可在产品不同部位 任意增补增强材料；制品的树脂含量高，耐腐蚀性能好。缺点是生产效率低、 速度慢、生产周期长、不宜大批量生产。且产品质量不易控制，性能稳定性 不高。产品力学性能较低。生产环境差、气味

10、大、加工时粉尘多，易对施工 人员造成伤害。 4.3 喷射成型工艺 喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷 出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合， 沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂， 排除气泡，固化后成制品。喷射成型的优点：用玻纤粗纱代替织物， 可降低材料成本；生产效率比手糊的高24倍；产品整体性好， 无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；可 减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗；产品尺寸、形状不受限制。 其缺点为：树脂含量高，制品强度低；产品只能做到单面光滑； 污染环境，有害工人健康。 4.4 片状模塑料S

11、MC的成型工艺 片状模塑料SMC的成型工艺主要有以下两类：将玻纤含量为 25 40（根据具体要求而定）的SMC片材，按产品形状要求剪裁 成一定的尺寸，揭去两面的PE薄膜，按一定要求叠放在热的对模上 进行加压加温成型；先在热模内按要求铺放好一定量（根据玻纤含 量要求而定）的连续玻纤预成型毡，然后将不含玻纤或仅含少量玻纤 （一般为5以下）的SMC片材经剪裁、撕去薄膜后叠放在预成型毡 上，最后铺上一层表面毡。 SMC工艺的特点是： (1)操作方便。整个生产过程易实现机械化、自动化，生产效率高，改善了湿法 成型的作业环境和劳动条件。 (2)产 品的可没计性强。可通过改变组份的种类和配方，改变成型工艺来

12、满足不同产品 的不同要求。如耐腐蚀、绝缘、绝热、零收缩、柔性、低密度、高强、A级表面、 抗静电等等。(3)成型流动性好。可成型结构复杂的产品，特别适合制作大型薄 壳异形制品。能实现制品变厚度，带嵌件、孔洞、凸台、加强筋、螺纹等功能。 (4)产品内外光洁，尺寸准确，适合制作汽车外围件，电气零部件，机械部件， 防腐容器等产品。适合大规模生产，成本较低。 (5)增强材料在生产与成型过程中均无损伤，长度均匀，制品强度较高，可进行 轻型结构化设计，色彩艳丽。 SMC工艺也有其不足之处，主要是SMC机组、压机、模具要求高投入，同时， 生产技术要求较高。 5、微孔注射发泡成型原理、特点、应用现状 在传统的结

13、构发泡注射成型中，通常采用化学发泡剂，由于其产生的 发泡压力较低，生产的制件在壁厚和形状方面受到限制。微孔发泡注 射成型采用超临界的惰性气体受到限制。微孔发泡注射成型采用超临 界的惰性气体（CO2、N2）作为物理发泡剂其工艺过程分为四步： （1）气体溶解：将惰性气体的超临界液体通过安装在构简上的注射 器注人聚合物熔体中，形成均相聚合物/气体体系； （2）成核：充模过程中气体因压力下降从聚合物中析出而形成大量 均匀气核； （3）气泡长大：气在精确的温度和压力控制大； （4）定型：当气泡长大到一定尺寸时，冷却定型 微孔发泡注射成型工艺过程可分为以下四个基本阶段： （）脂熔融阶段。从料斗加人的树脂在

14、料筒中熔融塑化。 （）超临界气体（Super Critical Find, SCF）注人、混合和扩散阶段。 SCF发生装置在料筒的特定位置注入超临界气体，与树脂熔体均匀混合，此 阶段可看作未开瓶盖的啤酒。 （）注射阶段。将树脂熔体注人模具，相当于把啤酒瓶盖拔掉，随着模具 内压力的降低，时间的延长，熔体内的超临界气体像啤酒一样发泡。 （）发泡阶段。它可分为气体核的发生、气泡成长和气泡稳定等阶段。成 功的微孔发泡注射成型均会经历上述四个阶段。其中液体状聚合物和气体超 临界液体状态所形成的单相熔融物的温度和压力必须控制精确，以防止该熔 融物预先发泡。泡沫微孔的成核、增大、注射时的凝结过程以及微孔的最终 尺寸和形状取决于注塑成型的工艺条件。 减少制品重量，制品无缩孔、凹斑及翘曲。 缩短成型周期； 提高了树脂的流动性 微孔泡沫塑料注射成型的特点： 微孔发泡成型优点： 1. 它形成的气泡直径小,可以生产因一般泡沫塑料 中微孔较大而难以生产的薄壁（1mm）制品。 2. 微孔发泡材料