高分子材料成型工艺-绪论

1、绪论绪论高分子材料成型加工前言前言 一、课程的设置与教材的选择 开设课程名称：高分子材料成型加工 课程内容：1. 聚合物加工基础理论 2. 塑料成型加工、橡胶加工、合成纤维的纺 丝及加工等 选用教材：高分子材料成型加工原理 参考书：塑料成型工艺学黄锐 塑料成型模具申开智 二、聚合物加工的定义及任务 定义：聚合物加工是将聚合物（有时还包括加入的各种助剂、添加剂、或改性剂等材料）转变成实用材料或制品的一种工程技术。 基本任务：要实现这种转变就要采用适当的方法。研究这些方法及所获得的产品质量与各种因素的关系，就是聚合物加工这门技术的基本任务。 三、在高分子科学中的地位 高分子化学高分子物理高分子材料

2、成型加工 基础 桥梁 实用材料高分子材料测试技术手段第一节：第一节： 塑料成型加工及其重要性塑料成型加工及其重要性一、塑料的发展史一、塑料的发展史 人类社会的进步是与材料的使用密切相关的。从石人类社会的进步是与材料的使用密切相关的。从石器时代、铜器时代和铁器时代发展到今天，材料有四大类：器时代、铜器时代和铁器时代发展到今天，材料有四大类：木材、水泥、钢铁、塑料（高分子材料）。木材、水泥、钢铁、塑料（高分子材料）。2020世纪，塑料世纪，塑料（高分子材料）（高分子材料）成为一类迅速发展起来的新材料。成为一类迅速发展起来的新材料。 早在早在1919世纪以前，人们就已经利用沥青、松香、琥世纪以前，人

3、们就已经利用沥青、松香、琥珀、虫胶等天然树脂。珀、虫胶等天然树脂。 18681868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，从此开始了人类使用世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，从此开始了人类使用塑料的历史。塑料的历史。 19091909年出现了第一种用人工合成的塑料年出现了第一种用人工合成的塑料- -酚醛塑料。酚醛塑料。 19201920年又一种人工合成塑料年又一种人工合成塑料- -氨基塑料氨基塑料( (苯胺甲醛塑料苯胺甲醛塑料) )诞诞生了。这两种塑料当时为推动电气工业和仪器制造工业的发展生了。这两种塑料当时为推动电气

4、工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。起了积极作用。 2020世纪世纪2020、3030年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。 从从4040年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。酸酯、聚酰亚胺等等。 现在

5、，全世界每年的塑料产量超过了现在，全世界每年的塑料产量超过了1 1亿吨。美国每年塑亿吨。美国每年塑料产量超过钢、铝和铜产量的总和。料产量超过钢、铝和铜产量的总和。二、塑料工业二、塑料工业塑料工业：塑料原料生产：树脂、半成品塑料工业：塑料原料生产：树脂、半成品 塑料制品生产：塑料成型加工塑料制品生产：塑料成型加工三、塑料工业生产过程三、塑料工业生产过程塑料制品生产系统是由成型、机械加工、修饰和装配四个塑料制品生产系统是由成型、机械加工、修饰和装配四个连续的生产过程所组成的。连续的生产过程所组成的。 将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品

6、或坯制的过程，分散体）制成所需形状的制品或坯制的过程，是一切塑料制品或型材生产的必经过程。是一切塑料制品或型材生产的必经过程。四、塑料成型四、塑料成型第二节：第二节： 塑料成型工业的过去和未来塑料成型工业的过去和未来一、塑料成型工艺发展概况一、塑料成型工艺发展概况1 1、移植时期、移植时期1919世纪世纪7070年代开始，塑料浇铸、压缩模塑、压延成型、片材热成型年代开始，塑料浇铸、压缩模塑、压延成型、片材热成型等。等。2 2、改造时期、改造时期2020世纪世纪2020年代，品种、生产技术、方法的改进和扩展，改造已有成年代，品种、生产技术、方法的改进和扩展，改造已有成型加工技术和传统材料成型技术

7、为主。型加工技术和传统材料成型技术为主。3 3、创新时期、创新时期2020世纪世纪5050年代中期，大批高性能的塑料问世，尖端技术的发展年代中期，大批高性能的塑料问世，尖端技术的发展对塑料制品的性能、性能重现性和尺寸精度等提出了更高的要对塑料制品的性能、性能重现性和尺寸精度等提出了更高的要求。求。4 4、近期发展趋势、近期发展趋势由单一型技术向组合型技术发展，由向特殊条件下的成型技术发由单一型技术向组合型技术发展，由向特殊条件下的成型技术发展常规条件下的成型技术，由基本上不改变塑料原有性能的保质展常规条件下的成型技术，由基本上不改变塑料原有性能的保质成型加工技术向赋予塑料新性能的变质型成型加工

8、技术发展。成型加工技术向赋予塑料新性能的变质型成型加工技术发展。二、塑料和塑料制品生产的发展二、塑料和塑料制品生产的发展1 1、世界塑料生产的年增长率：、世界塑料生产的年增长率： 7070年代以前：年代以前：1215%1215% 70 70年代以后：年代以后：45%45% 80 80年代：有一定增长，发展中国家较快年代：有一定增长，发展中国家较快2 2、我国塑料年增长率：、我国塑料年增长率： 19831983年：年：1100kt1100kt 1993 1993年：年：5200kt5200kt 2011 2011年：年：5800kt5800kt 从世界各国的第从世界各国的第12 12 位升至第位

9、升至第5 5 位位 不完全是原有制品数量的单纯增加，主要是应范围的日益不完全是原有制品数量的单纯增加，主要是应范围的日益增大。增大。3 3、我国的塑料成型加工工业、我国的塑料成型加工工业在新中国成立之前几乎是个空白。在新中国成立之前几乎是个空白。5050年代我国塑料制品的产量，平均每年以年代我国塑料制品的产量，平均每年以7171的高速度递的高速度递增，但年产量低，制品的类别单一，应用范围也比较窄。增，但年产量低，制品的类别单一，应用范围也比较窄。5050年代末大批量聚氯乙烯树脂投产，进入年代末大批量聚氯乙烯树脂投产，进入6060年代后，转变年代后，转变为以生产热塑性聚氯乙烯塑料制品为主。平均每

10、年以为以生产热塑性聚氯乙烯塑料制品为主。平均每年以18.618.6的速度递增。的速度递增。7070年代从国外引进了数套大型树脂生产装置，树脂产量比年代从国外引进了数套大型树脂生产装置，树脂产量比6060年代增长年代增长4 43 3倍，年平均增长率为倍，年平均增长率为14144 4，到，到19791979年年我国塑料制品的年产量已达百万吨，产品的品种、结构也我国塑料制品的年产量已达百万吨，产品的品种、结构也发生了较大变化。发生了较大变化。8080年代，仍以年平均年代，仍以年平均1414的高速度递增，速度快、产量大、的高速度递增，速度快、产量大、品种多和应用广。品种多和应用广。三、塑料成型加工技术

11、分类三、塑料成型加工技术分类1 1、按所属成型加工阶段划分、按所属成型加工阶段划分（1 1）一次成型技术）一次成型技术一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。涂覆等。（2 2）二次成型技术）二次成型技术二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品( (如型如型材和坯件等材和坯件等) )的形状和尺寸，又不会使

12、其整体性受到破坏的各的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。种工艺操作方法。目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。型等少数几种二次成型技术。 （3 3）二次加工技术）二次加工技术 这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。也称作种工艺操作方法。也称作“后加工技术后加工技术”。大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。

13、大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。2 2、按聚合物在成型加工过程中的变化划分、按聚合物在成型加工过程中的变化划分（1 1）以物理变化为主的成型加工技术）以物理变化为主的成型加工技术塑料的主要组分聚合物在这一类技术的成型加工过程中，塑料的主要组分聚合物在这一类技术的成型加工过程中，主要发生相态与物理状态转变、流动与变形和机械分离之主要发生相态与物理状态转变、流动与变形和机械分离之类物理变化。类物理变化。（2 2）以化学变化为主的成型加工技术）以化学变化为主的成型加工技术 属于这一类的技术，在其成型加工过程中聚合物或其属于这一类的技术，在其成型加工过程中聚合物或其单体有明显的交联反应

14、或聚合反应，而且这些化学反应进单体有明显的交联反应或聚合反应，而且这些化学反应进行的程度对制品的性能有决定性影响。行的程度对制品的性能有决定性影响。（3 3）物理和化学变化兼有的成型加工技术）物理和化学变化兼有的成型加工技术3 3、成型加工的操作方式划分、成型加工的操作方式划分（1 1）连续式成型加工技术）连续式成型加工技术 这类技术的共同持点是，其成型加工过程一旦开始，这类技术的共同持点是，其成型加工过程一旦开始，就可以不间断地一直进行下去。塑料产品长度可不受限制，就可以不间断地一直进行下去。塑料产品长度可不受限制，管、棒、单丝、板、片、膜之类的型材。管、棒、单丝、板、片、膜之类的型材。如各

15、种型材的挤塑、薄膜和片材的压延、薄膜的流延浇铸、如各种型材的挤塑、薄膜和片材的压延、薄膜的流延浇铸、压延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版轮转印刷与真空蒸镀压延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版轮转印刷与真空蒸镀金属等。金属等。（2 2）间歇式成型加工技术）间歇式成型加工技术 这类技术的共同持点是：成型加工过程的操作不能连这类技术的共同持点是：成型加工过程的操作不能连续进行，各个制品成型加工操作时间并不固定；有时具体续进行，各个制品成型加工操作时间并不固定；有时具体的操作步骤也不完全相同。的操作步骤也不完全相同。用移动式模具的压缩棋塑和传递摸塑、冷压烧结成型、层用移动式模具的压缩棋塑和传递摸塑、冷压烧结成

16、型、层压成型、静态浇铸、滚型以及大多数二次加工技术均属此压成型、静态浇铸、滚型以及大多数二次加工技术均属此类。类。（3 3）周期式成型加工技术）周期式成型加工技术 这一类技术在成型加工过程中，每个制品均以相同的这一类技术在成型加工过程中，每个制品均以相同的步骤、每个步骤均以相同的时间，以周期循环的方式完成步骤、每个步骤均以相同的时间，以周期循环的方式完成工艺操作，主要依靠成型设备预先设定的程序完成各个制工艺操作，主要依靠成型设备预先设定的程序完成各个制品的成型加工操作。品的成型加工操作。如全自动式控制的注塑和注坯吹塑，以及自动生产线上的如全自动式控制的注塑和注坯吹塑，以及自动生产线上的片材热成

17、型和蘸浸成型等。片材热成型和蘸浸成型等。四、塑料制品应用的发展四、塑料制品应用的发展1、农牧、渔业、农牧、渔业2、包装、包装3、交通运输、交通运输4、电气工业、电气工业5、化学工业、化学工业6、仪表工业、仪表工业7、建筑工业、建筑工业8、航空工业、航空工业9、国防与尖端工业、国防与尖端工业10、家具、家具11、体育用品和日用百货、体育用品和日用百货 简化生产流程、缩短生产周期；简化生产流程、缩短生产周期； 加深对塑料在成型过程中所发生的物理化学变化的认识；加深对塑料在成型过程中所发生的物理化学变化的认识； 改进生产技术、方法和设备；改进生产技术、方法和设备； 实现全面机械化和自动化；实现全面机

18、械化和自动化； 设计更大更新的设备以适应对大型、微型、精密或新型塑设计更大更新的设备以适应对大型、微型、精密或新型塑料制品生产的需求。料制品生产的需求。五、塑料制品生产今后发展的方向五、塑料制品生产今后发展的方向第三节：第三节： 塑料制品的生产工序和组织塑料制品的生产工序和组织一、塑料制品的生产工序一、塑料制品的生产工序图图1-2 从原料到塑料制品的生产流程示意图从原料到塑料制品的生产流程示意图二、新制品生产过程二、新制品生产过程1、熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能、熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能 等方面所应具备的指标；等方面所应具备的指标；2、根据要求，选定合适的塑料，从而决定