第七章 聚合物成型与加工基础

1、12树脂树脂37.1 原材料原材料47.1.1 塑料塑料1、定义：、定义： 塑料是塑料是的一类高分子材料总称，即的一类高分子材料总称，即在一定温度和压力下受到外力作用会产生形变，在一定温度和压力下受到外力作用会产生形变，去除外力后仍能保持受力时形状的材料。去除外力后仍能保持受力时形状的材料。 从高分子分子结构观点来看，能作为塑料用的从高分子分子结构观点来看，能作为塑料用的高分子材料必须是：高分子材料必须是：，其中，其中非晶态聚合物的使用温度必须非晶态聚合物的使用温度必须，而，而。52、分类：、分类： 按塑料的使用范围可分为按塑料的使用范围可分为通用塑料通用塑料和和工程塑料工程塑料两大类。两大类

2、。 通用塑料通用塑料：是指产量大、应用广、价格较低、：是指产量大、应用广、价格较低、，主要作，主要作，如，如聚乙烯聚乙烯、聚丙烯聚丙烯、聚苯乙烯聚苯乙烯、聚氯乙烯聚氯乙烯等。等。 工程塑料工程塑料：是指能经受较宽温度变化范围和较苛刻环：是指能经受较宽温度变化范围和较苛刻环境条件，境条件，和和，。虽然产量。虽然产量不大，价格较高，但它可代替金属作为工程材料使用，不大，价格较高，但它可代替金属作为工程材料使用，如如聚酰胺聚酰胺、聚碳酸酯聚碳酸酯、聚甲醛聚甲醛等。等。63、衡量塑料的性能主要从以下方面进行：、衡量塑料的性能主要从以下方面进行： 1) 物理性能物理性能：比重、吸水性、透气性、透明性等。

3、：比重、吸水性、透气性、透明性等。 2) 力学性能力学性能：抗张强度、抗冲强度、伸长率、压缩强度、：抗张强度、抗冲强度、伸长率、压缩强度、模量、硬度等。模量、硬度等。 3) 热性能热性能：导热系数、热膨胀系数、熔点、软化点、热分：导热系数、热膨胀系数、熔点、软化点、热分解温度、连续耐热温度、玻璃化温度、比热、耐寒性等。解温度、连续耐热温度、玻璃化温度、比热、耐寒性等。 4) 电性能电性能：介电常数、表面电阻、体积电阻、电导率介质：介电常数、表面电阻、体积电阻、电导率介质损耗、击穿电压等。损耗、击穿电压等。 5) 耐化学与耐老化性能耐化学与耐老化性能：耐酸、耐碱、耐有机溶剂和耐无：耐酸、耐碱、耐

4、有机溶剂和耐无机盐水溶液性能，耐日光及空气中氧、水的老化性能。机盐水溶液性能，耐日光及空气中氧、水的老化性能。 6) 其它性能其它性能：阻燃性、光学性能、粘结性能等。：阻燃性、光学性能、粘结性能等。77.1.2 橡胶橡胶1、定义：、定义： 橡胶是指在较低的应力下可发生较大的可逆伸长橡胶是指在较低的应力下可发生较大的可逆伸长(达达5001000)的一类高分子材料。即在相当宽的温度内的一类高分子材料。即在相当宽的温度内(约约-50100)能能的一类高分子化合物，在的一类高分子化合物，在除去应力时能完全恢复原来尺寸，伸长时表现出除去应力时能完全恢复原来尺寸，伸长时表现出。 作为橡胶用的高分子材料作为

5、橡胶用的高分子材料玻璃化转变温度要比室温低得玻璃化转变温度要比室温低得多多，使它们能在常温使用，使它们能在常温使用 大分子链上应存在可交联的基团，交联后形成网络结构。大分子链上应存在可交联的基团，交联后形成网络结构。这种交联主要是通过化学反应，也可采用物理交联方法。这种交联主要是通过化学反应，也可采用物理交联方法。83、分类：、分类：橡胶按其来源，可分为橡胶按其来源，可分为天然橡胶天然橡胶和和合成橡胶合成橡胶： 1）是由橡胶树流出的乳液，经浓缩、烟熏等加是由橡胶树流出的乳液，经浓缩、烟熏等加工而得生胶。它主要成份的化学结构是工而得生胶。它主要成份的化学结构是。 2）合成橡胶是用人工合成的方法制

6、得的聚合物弹性体。）合成橡胶是用人工合成的方法制得的聚合物弹性体。 合成橡胶按其性能和用途可分为合成橡胶按其性能和用途可分为通用合成橡胶通用合成橡胶和和特种合特种合成橡胶成橡胶 A、凡性能、凡性能与天然橡胶相同或相近与天然橡胶相同或相近，广泛用于，广泛用于制造轮胎制造轮胎及及其它大量其它大量橡胶制品橡胶制品的，称为通用橡胶、如的，称为通用橡胶、如、顺、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。9 B、凡具有耐热、耐油、耐寒、耐臭氧等特殊性能，用、凡具有耐热、耐油、耐寒、耐臭氧等特殊性能，用于于制品，统称为特种橡胶，制品，统称为特种橡胶，如丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯醇橡胶、

7、聚氨酯橡胶如丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯醇橡胶、聚氨酯橡胶等。等。 无论是天然橡胶还是合成橡胶，要制造成为有用橡胶制品，一般都必须。 评价硫化橡胶的力学性能主要有抗张强度、定伸强度、扭断伸长率、回弹力、耐磨性能、疲劳性能、脆化温度和硬度等，其它还有硫化橡胶的耐化学腐蚀性、耐油性、耐热性、耐老化性等。107.1.3 纤维纤维1、定义：、定义： 通常把直径很小难以用肉眼测量，而长度约为直径通常把直径很小难以用肉眼测量，而长度约为直径100倍倍以上的物质统称为纤维。以上的物质统称为纤维。，称为合成纤维。，称为合成纤维。： 1) 。分。分子量太小，成纤性差，即使成纤，强度也差。若分子量子量太小，成纤性

8、差，即使成纤，强度也差。若分子量太大会使聚合物熔体或溶液粘度过高而引起纺丝困难。太大会使聚合物熔体或溶液粘度过高而引起纺丝困难。112) ，使它们在使用，使它们在使用温度范围内清洗和熨烫时仍能保持良好的物理性能。温度范围内清洗和熨烫时仍能保持良好的物理性能。3) ，使纤维易于染色，并使织物，使纤维易于染色，并使织物具有良好的吸湿性和透气性具有良好的吸湿性和透气性。3、分类：、分类： 按其来源，纤维可分为按其来源，纤维可分为天然纤维天然纤维和和化学纤维化学纤维两大类。两大类。 1）天然纤维是自然界中动植物所生成的纤维，它的长）天然纤维是自然界中动植物所生成的纤维，它的长径比高达径比高达10003

9、000倍，可直接利用它们原来的状态进倍，可直接利用它们原来的状态进行纺织加工，如棉花、毛、丝、麻以及矿物纤维石棉等。行纺织加工，如棉花、毛、丝、麻以及矿物纤维石棉等。12 2）化学纤维包括无机纤维）化学纤维包括无机纤维(玻璃纤维玻璃纤维)、再生纤维、再生纤维(粘胶丝粘胶丝)、半合成纤维半合成纤维(醋酸纤维、硝酸纤维醋酸纤维、硝酸纤维)和合成纤维。其中和合成纤维。其中合成合成纤维有纤维有：、等。等。3）应用在特定环境下的合成纤维被称为）应用在特定环境下的合成纤维被称为特种合成纤维特种合成纤维，按其，按其性官团可分为性官团可分为耐高温纤维耐高温纤维(芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、聚芳香族聚酰胺纤维、碳

10、纤维、聚酰亚胺纤维酰亚胺纤维)；耐腐蚀纤维耐腐蚀纤维(聚四氟乙烯纤维、四氟乙烯聚四氟乙烯纤维、四氟乙烯/六六氟丙烯共聚纤维氟丙烯共聚纤维)；阻燃纤维阻燃纤维(聚偏氯乙烯纤维、维氯纶、聚偏氯乙烯纤维、维氯纶、腈氯纶腈氯纶)；弹性纤维弹性纤维(聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维聚氨酯纤维、聚丙烯酸酯弹性纤维)；吸湿性纤维吸湿性纤维(绵纶绵纶4等等)。134、纤维的性能评价主要有以下几方面：、纤维的性能评价主要有以下几方面： 1)、物理性能：断裂强度、断裂伸长、弯曲寿命、耐磨性、物理性能：断裂强度、断裂伸长、弯曲寿命、耐磨性、回弹率、熔点、软化点、玻璃化转变温度、表面电阻等。回弹率、熔点、软化点、玻璃化

11、转变温度、表面电阻等。 2)、化学性能：耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、热分解温度、化学性能：耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、热分解温度、耐光照性、耐老化性、耐褪色性、阻燃性、染色性。耐光照性、耐老化性、耐褪色性、阻燃性、染色性。 3)、生理性能：毒性、皮肤刺激性、防菌性、防霉性、防、生理性能：毒性、皮肤刺激性、防菌性、防霉性、防蛀性。蛀性。 4)、织物性能：外观，如防折皱性、手感、光泽等；舒适、织物性能：外观，如防折皱性、手感、光泽等；舒适性，如保暖性、吸水性、防潮性、滑爽性；稳定性，如尺性，如保暖性、吸水性、防潮性、滑爽性；稳定性，如尺寸和式样的稳定性、挺刮性、缩绒性、起球性、防皱性、寸和式样的稳定性

12、、挺刮性、缩绒性、起球性、防皱性、折痕保持性等。折痕保持性等。147.2 添加剂添加剂157.2.1 主要作用：主要作用：1. 改善高分子材料性能改善高分子材料性能，如改善材料的韧性，或赋予高分，如改善材料的韧性，或赋予高分子材料某种特殊性能与功能，如阻燃性；子材料某种特殊性能与功能，如阻燃性；2. 改善改善聚合物的聚合物的成型加工性能成型加工性能；3. 防防止或延缓高分子材料的止或延缓高分子材料的，提高高分子材料的使用，提高高分子材料的使用寿命；寿命；4. 降低降低高分子材料高分子材料成本成本。167.2.2 种类：种类： 塑料的添加剂主要有塑料的添加剂主要有稳定剂稳定剂、增塑剂增塑剂、润滑

13、剂、着色剂润滑剂、着色剂、填料填料以及根据不同用途而加入的阻燃剂、防静电剂、防以及根据不同用途而加入的阻燃剂、防静电剂、防霉剂、紫外吸收剂、交联剂、偶联剂、发泡剂等。霉剂、紫外吸收剂、交联剂、偶联剂、发泡剂等。 橡胶制品的添加剂主要有橡胶制品的添加剂主要有硫化剂硫化剂、硫化促进剂、助促进、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、剂、防老剂、软化剂、增强剂、填料填料、着色剂等。、着色剂等。 合成纤维一般是由线型高分子量合成树脂纺丝而成，加合成纤维一般是由线型高分子量合成树脂纺丝而成，加入少量的入少量的消光剂消光剂、防静电剂防静电剂及油剂等。及油剂等。171. 增塑剂增塑剂加入聚合物中可以加

14、入聚合物中可以降低降低聚合物的聚合物的玻璃化温度玻璃化温度，增加增加聚合物的聚合物的塑性塑性，并导致聚合物的某些力学性能发生改变的化合物。，并导致聚合物的某些力学性能发生改变的化合物。（1）增塑的目的）增塑的目的1）降低聚合物材料塑性变形温度或给定温度下的粘度，）降低聚合物材料塑性变形温度或给定温度下的粘度，从而改善加工性能。从而改善加工性能。2）使制品在常温下表现柔软。）使制品在常温下表现柔软。3）使制品的耐寒性增加。）使制品的耐寒性增加。4）提高玻璃态聚合物的断裂伸长率和冲击强度。）提高玻璃态聚合物的断裂伸长率和冲击强度。18（2）增塑的原理）增塑的原理1）非极性的增塑剂主要起溶剂化作用非

15、极性的增塑剂主要起溶剂化作用，使聚合物，使聚合物分子之间的距离增大，降低了分子间作用力，增加分子之间的距离增大，降低了分子间作用力，增加了体系的自由体积，有利于链段运动。了体系的自由体积，有利于链段运动。2）极性增塑剂主要起屏蔽作用极性增塑剂主要起屏蔽作用，增塑剂分子的极，增塑剂分子的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用，从而取性基团与聚合物分子的极性基团相互作用，从而取代了聚合物分子之间的相互作用，降低了分子间作代了聚合物分子之间的相互作用，降低了分子间作用力，有利于链段运动。用力，有利于链段运动。19（3）增塑剂的要求）增塑剂的要求1）与被增塑聚合物的相容性要好）与被增塑聚合物的相容性要

16、好2）具有良好的热、光和化学稳定性）具有良好的热、光和化学稳定性3）增塑效果持久，耐浸洗、耐迁移、不易挥发）增塑效果持久，耐浸洗、耐迁移、不易挥发4）物理性能良好：具有良好的电绝缘性、抗霉菌）物理性能良好：具有良好的电绝缘性、抗霉菌性、阻燃性，要求无色、无嗅、透明、无毒、价格性、阻燃性，要求无色、无嗅、透明、无毒、价格低廉低廉 20（4）常用的增塑剂）常用的增塑剂1）苯二甲酸酯类）苯二甲酸酯类2）磷酯类）磷酯类如：邻苯二甲酸酯二辛酯如：邻苯二甲酸酯二辛酯 DOP如：磷酸三甲酚酯如：磷酸三甲酚酯 TCP常用于阻燃塑料常用于阻燃塑料212. 填充剂填充剂填充剂是指在组成和结构上与聚合物基体不同的固

17、体添加填充剂是指在组成和结构上与聚合物基体不同的固体添加剂，通常为无机物。剂，通常为无机物。惰性填充剂（填料）惰性填充剂（填料）活性填充剂活性填充剂( ( 补强剂补强剂) )降低成本，增加体积，对性降低成本，增加体积，对性能影响小能影响小提高材料的性能提高材料的性能（1）填充剂分类）填充剂分类22 （2）常用的填充剂）常用的填充剂炭黑炭黑白碳黑白碳黑 水合二氧化硅水合二氧化硅纤维纤维碳酸钙碳酸钙滑石粉滑石粉 MgO：SiO2H2O=3:4 钛白粉钛白粉 TiO223（3）补强的机理）补强的机理炭黑与橡胶分子之间产生物理吸附或化学吸附。炭黑与橡胶分子之间产生物理吸附或化学吸附。受力拉伸时，分子链

18、较易在填料的表面滑动，而不易受力拉伸时，分子链较易在填料的表面滑动，而不易和炭黑脱离，这样炭黑与橡胶形成了一种能够滑动的和炭黑脱离，这样炭黑与橡胶形成了一种能够滑动的牢固的键。牢固的键。以炭黑补强橡胶为例以炭黑补强橡胶为例24（4）影响补强效果的因素）影响补强效果的因素1) 1) 粒子的大小：粒子越小，比表面积越大，吸附点多，粒子的大小：粒子越小，比表面积越大，吸附点多，补强效果好。补强效果好。2) 粒子的表面性质：表面活性大，补强效果好。粒子的表面性质：表面活性大，补强效果好。3) 补强剂的用量补强剂的用量硅烷硅烷 RSiX钛酸酯钛酸酯253. 稳定剂（防老剂）稳定剂（防老剂）老化老化在使用

19、过程中在使用过程中在成型加工中在成型加工中受外界因素受外界因素O2，光，光热热微生物微生物影响影响高分子材料发生高分子材料发生分子结构变化：降解、交联分子结构变化：降解、交联使用性能变化：强度下降、变色、发粘使用性能变化：强度下降、变色、发粘稳定剂稳定剂热稳定剂热稳定剂抗氧剂：自由基清除剂和过氧化氢分解剂抗氧剂：自由基清除剂和过氧化氢分解剂光稳定剂：紫外光吸收剂，光屏蔽剂等光稳定剂：紫外光吸收剂，光屏蔽剂等264. 其他添加剂其他添加剂阻燃剂阻燃剂增加聚合物的阻燃性，阻止或延缓其燃烧增加聚合物的阻燃性，阻止或延缓其燃烧润滑剂润滑剂 为改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘为改进塑料

20、熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。附以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。抗静电剂抗静电剂液体石蜡、脂肪酸、矿物油等液体石蜡、脂肪酸、矿物油等着色剂着色剂石墨、炭黑、表面活性剂等石墨、炭黑、表面活性剂等染料、颜料染料、颜料277.3 聚合物的成型加工性聚合物的成型加工性28聚合物的成型加工：将聚合物或以聚合物为基聚合物的成型加工：将聚合物或以聚合物为基本成分，加入各种添加剂，在一定的温度和压本成分，加入各种添加剂，在一定的温度和压力下，将其转变为具有实用价值的材料或制品力下，将其转变为具有实用价值的材料或制品的一种

21、工艺过程。的一种工艺过程。 293031327.3.1 聚合物的成型加工性：聚合物的成型加工性：。我们可以。我们可以用各种加热方法使聚合物熔融，或加入溶剂或增塑剂使之用各种加热方法使聚合物熔融，或加入溶剂或增塑剂使之成溶液或悬浮液；或用机械轧炼来达到粘流态，即呈液体成溶液或悬浮液；或用机械轧炼来达到粘流态，即呈液体状态。状态。 已成型的制品通过冷却（热塑性聚合物）、交联（热固性已成型的制品通过冷却（热塑性聚合物）、交联（热固性聚合物、硫化橡胶聚合物、硫化橡胶)或干燥或干燥(粘合剂、涂料粘合剂、涂料)来固定其形状来固定其形状。 因此说；因此说；。当温度升高到热分解温度当温度升高到热分解温度Td，

22、聚合物开始分解，同时降低，聚合物开始分解，同时降低了高分子材料及制品的性能，所以，了高分子材料及制品的性能，所以，。 33：可挤压性是指聚合物在挤压作用下发生形变时获得如定形可挤压性是指聚合物在挤压作用下发生形变时获得如定形状并保持该形状的能力。状并保持该形状的能力。通常情况下，通常情况下，。若熔体粘度低，。若熔体粘度低，虽有良好的流动性，但其保持形状的能力差；反之，熔体虽有良好的流动性，但其保持形状的能力差；反之，熔体粘度高，则会造成流动和成型的困难。粘度高，则会造成流动和成型的困难。可模塑性是指聚合物在温度和压力作用下，可在模具中产可模塑性是指聚合物在温度和压力作用下，可在模具中产生形变、

23、流动并获得模腔形状的成型能力。生形变、流动并获得模腔形状的成型能力。 34 可以通过可以通过等方法制成各种形状和结构等方法制成各种形状和结构的模塑制品。可模塑性除与聚合物本身结构特征有关外，的模塑制品。可模塑性除与聚合物本身结构特征有关外，主要取决于成型加工温度、压力和模具的构造，与聚合主要取决于成型加工温度、压力和模具的构造，与聚合物流变特性密切相关，物流变特性密切相关， 当温度过高，聚合物在模腔中流动性好，易于成型，但当温度过高，聚合物在模腔中流动性好，易于成型，但也易分解，并使脱模的制品易产生收缩；温度过低，熔也易分解，并使脱模的制品易产生收缩；温度过低，熔体粘度大，流动差，并会产生较大

24、的弹性形变，导致制体粘度大，流动差，并会产生较大的弹性形变，导致制品形状和尺寸不稳定，还可能产生离层现象；压力过高，品形状和尺寸不稳定，还可能产生离层现象；压力过高，虽流动性提高，但会因粘度过小而产生溢料，造成飞边；虽流动性提高，但会因粘度过小而产生溢料，造成飞边；压力过小，则易注不满而缺料。压力过小，则易注不满而缺料。35 可延展性是指聚合物在一个或两个方向受挤压或拉伸的可延展性是指聚合物在一个或两个方向受挤压或拉伸的能力。能力。 聚合物的可延展性来自聚合物的可延展性来自。对韧性聚合。对韧性聚合物而言，当温度在物而言，当温度在TgTm(或或Tf)时，受到大于屈服强度时，受到大于屈服强度的拉力

25、作用时，聚合物产生宏观的塑性延展性。可延展的拉力作用时，聚合物产生宏观的塑性延展性。可延展性的程度取决于聚合物的塑性应变的能力，与拉伸温度性的程度取决于聚合物的塑性应变的能力，与拉伸温度密切相关。通常密切相关。通常，而，而。拉伸可以从一个方向进。拉伸可以从一个方向进行，也可以从两个方向进行，前者称为单向拉伸，后者行，也可以从两个方向进行，前者称为单向拉伸，后者称为双向拉伸。称为双向拉伸。367.3.2 聚合物的成型加工方法聚合物的成型加工方法 高分子材料及制品的制造过程，一般有以下几个基本过高分子材料及制品的制造过程，一般有以下几个基本过程：程：、。 1. 按聚合物的成型方法原理，大致可分为：

26、按聚合物的成型方法原理，大致可分为： 1) 热塑化、冷却成型热塑化、冷却成型 首先加热聚合物，使其处于均匀的粘流态，即首先加热聚合物，使其处于均匀的粘流态，即“塑化塑化”状态，然后塑制成所需要的形状，并冷却定型。挤出、状态，然后塑制成所需要的形状，并冷却定型。挤出、注射、压延、真空成型、熔融纺丝、熔融喷涂等方法，注射、压延、真空成型、熔融纺丝、熔融喷涂等方法，都属于热塑化，冷却成型。都属于热塑化，冷却成型。372) 热塑化、反应成型热塑化、反应成型 这类方法主要用于热固性塑料的生产，常称为模压成型，这类方法主要用于热固性塑料的生产，常称为模压成型，也可用于热塑性塑料成型。也可用于热塑性塑料成型

27、。3) 溶剂塑化、脱溶剂成型溶剂塑化、脱溶剂成型 聚合物中加入溶剂使之溶解成液态，使大分子易于变形，聚合物中加入溶剂使之溶解成液态，使大分子易于变形，便于进一步成型，此类成型大至可以分为以下几种：便于进一步成型，此类成型大至可以分为以下几种：A 聚合物溶解、脱溶剂成型：干法纺丝、流延成膜、涂料、聚合物溶解、脱溶剂成型：干法纺丝、流延成膜、涂料、粘合剂、喷涂等均属此类。粘合剂、喷涂等均属此类。B 聚合物溶解、沉淀成型：聚合物处于溶液状态，在非溶聚合物溶解、沉淀成型：聚合物处于溶液状态，在非溶剂中被沉淀析出成型。剂中被沉淀析出成型。38C 聚合物溶胀、蒸发成型。聚合物溶胀、蒸发成型。D 聚合物溶胀

28、，共沉淀成型。聚合物溶胀，共沉淀成型。4) 反应成型反应成型 反应成型是将聚合反应和成型加工合为一体的方法。反应成型是将聚合反应和成型加工合为一体的方法。5) 其它成型方法其它成型方法 高分子材料的热弯；焊接、锻造、冲压等多少与聚合物的高分子材料的热弯；焊接、锻造、冲压等多少与聚合物的热塑化有关，热真空成型及冷冲则与聚合物高弹性有关，热塑化有关，热真空成型及冷冲则与聚合物高弹性有关，而高分子材料的车、刨、钻、锯、铣等属纯粹的机械方法。而高分子材料的车、刨、钻、锯、铣等属纯粹的机械方法。此外，还可进行金属镀饰，表面喷涂、染色等加工处理，此外，还可进行金属镀饰，表面喷涂、染色等加工处理，这些方法有

29、时被称为高分子材料的二次加工。这些方法有时被称为高分子材料的二次加工。 397.4 塑料的成型加工塑料的成型加工407.4.1 挤出成型挤出成型 挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑。是借助螺杆或柱挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑。是借助螺杆或柱塞的挤压作用塞的挤压作用, ,使塑化均匀的塑料强行通过模口而成为具使塑化均匀的塑料强行通过模口而成为具有恒定截面的连续制品。有恒定截面的连续制品。60%的塑料制品的塑料制品是由挤出成型工是由挤出成型工艺加工的艺加工的应用范围：主要生产管、棒、丝、带、薄膜、电线电缆、涂层制品应用范围：主要生产管、棒、丝、带、薄膜、电线电缆、涂层制品及各种异型材料；还可以用于

30、塑料的着色、塑化造粒、塑料共混改及各种异型材料；还可以用于塑料的着色、塑化造粒、塑料共混改性：也可用于某些热固性塑料制品生产。性：也可用于某些热固性塑料制品生产。41主要设备主要设备42计量段计量段43和单螺杆挤出机相比，双和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点是：螺杆挤出机的特点是：1、较高的固体输送能力、较高的固体输送能力和挤出产量；和挤出产量；2、混合塑化能力高；、混合塑化能力高；3、较低的塑化温度，减、较低的塑化温度，减小分解可能；小分解可能； 4、结构复杂，成本、结构复杂，成本高。高。 44457.4.2 注塑成型（注射成型注塑成型（注射成型） 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机

31、的料斗注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物送入机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机筒前端的喷嘴，以很快的料被压缩并向前移动，通过机筒前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。定型后，开启模具即得制品。成型过程成型过程46l 生产周期短、生产效率高；生产周期短、生产效率高；l 能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品；能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品；l 成型塑料品种多；成型塑料品种多；l 易于实现自动化

32、。易于实现自动化。 因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的占目前全部塑料制品的20203030。特点特点4748注塑机分类注塑机分类49注塑模具注塑模具5051527.4.3 吹塑成型吹塑成型 中空吹塑工艺是将挤出或注射成型所得的半熔融态中空吹塑工艺是将挤出或注射成型所得的半熔融态管坯管坯(型坯型坯)置于各种形状的模具中，在管坯中通入压缩置于各种形状的模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。到中空制品的成型方法。53注射吹塑挤出

33、吹塑547.4.4 压延成型压延成型 压延成型是生产塑料薄膜、人造革和片材的主要方法。压延成型是生产塑料薄膜、人造革和片材的主要方法。它是将已经塑化好的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系它是将已经塑化好的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊简间隙，使物料承受挤压和延展作列相向旋转着的水平辊简间隙，使物料承受挤压和延展作用，而使其成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。用，而使其成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。压延成型示意图压延成型示意图55用作压延成型的塑料大多数是热塑性非晶态塑料，用作压延成型的塑料大多数是热塑性非晶态塑料，其中以聚氯乙烯用得最多。其中以聚氯乙烯用得最多。5

34、6577.4.5 压缩成型（模压成型，压塑成型）压缩成型（模压成型，压塑成型） 将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力的作用下，阴模中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力的作用下，使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热或冷却，脱模后即得制品。加热或冷却，脱模后即得制品。587.4.6 浇铸成型（铸塑）浇铸成型（铸塑） 将已准备好的浇铸原料将已准备好的浇铸原料(通常是单体、初步聚通常是单体、初步聚合或缩聚的预聚体或聚合物、单体的溶液等合或缩聚的预聚

35、体或聚合物、单体的溶液等)注入注入模具中使其固化模具中使其固化(完成聚合或缩聚反应完成聚合或缩聚反应)，从而得到，从而得到与模具型腔相似的制品。与模具型腔相似的制品。静态浇铸静态浇铸搪塑搪塑滚塑滚塑嵌塑嵌塑59 层压成型系指用成叠的、浸有或涂有树脂的片状底材层压成型系指用成叠的、浸有或涂有树脂的片状底材以及塑料片在加热、加压下制成坚实而又近于均匀的板以及塑料片在加热、加压下制成坚实而又近于均匀的板状、管状、棒状或其它简单形状的制品。状、管状、棒状或其它简单形状的制品。7.4.7 层压成型层压成型玻璃钢型材玻璃钢型材607.4.8 泡沫塑料成型泡沫塑料成型模压发泡示意图机械发泡机械发泡物理发泡物

36、理发泡化学发泡化学发泡方法方法模压发泡模压发泡工艺工艺挤出发泡挤出发泡可发性珠粒可发性珠粒617.5 橡胶的成型加工橡胶的成型加工62631、塑炼、塑炼塑炼是通过炼胶机的机械、热和化学作用使生胶分子量降低，以塑炼是通过炼胶机的机械、热和化学作用使生胶分子量降低，以增加生胶的塑性而减少弹性。塑炼主要适用于天然橡胶。增加生胶的塑性而减少弹性。塑炼主要适用于天然橡胶。2、混炼、混炼混炼是生胶与配合剂均匀混合的过程。将经塑炼的生胶混入配合混炼是生胶与配合剂均匀混合的过程。将经塑炼的生胶混入配合剂在开放式炼胶机，或密闭式密炼机中反复进行挤压混合。剂在开放式炼胶机，或密闭式密炼机中反复进行挤压混合。3、成

37、型、成型成型是将混炼胶通过类同塑料挤出、压延、注射等成型方法来制成型是将混炼胶通过类同塑料挤出、压延、注射等成型方法来制成一定截面积的半成品，如胶带、胶管、胎面胶、内胎胶坯等。成一定截面积的半成品，如胶带、胶管、胎面胶、内胎胶坯等。4、硫化、硫化在硫化剂作用下，将线型高分子转变成网状结构，以获得符合实在硫化剂作用下，将线型高分子转变成网状结构，以获得符合实用强度和弹性的橡胶制品过程。用强度和弹性的橡胶制品过程。647.6 纤维的成型加工纤维的成型加工65将聚合物加工成纤维的过程称为纺丝，几乎绝大多数聚合将聚合物加工成纤维的过程称为纺丝，几乎绝大多数聚合物都是在熔体或溶液状态下进行纺丝的。物都是

38、在熔体或溶液状态下进行纺丝的。1、熔融纺丝、熔融纺丝熔融纺丝过程是将干燥的聚合物加热至熔融，聚合物熔体用熔融纺丝过程是将干燥的聚合物加热至熔融，聚合物熔体用计量泵压入装有过滤装置的纺丝头，经过滤后，熔体从喷丝计量泵压入装有过滤装置的纺丝头，经过滤后，熔体从喷丝板的毛细空压出而形成液体细流，经冷却，定型成丝束板的毛细空压出而形成液体细流，经冷却，定型成丝束(初初生纤维丝生纤维丝)，再经牵伸、热定型等后处理得到强度较高的合，再经牵伸、热定型等后处理得到强度较高的合成纤维。此法不用溶剂，生产安全，成本较低。凡可加热熔成纤维。此法不用溶剂，生产安全，成本较低。凡可加热熔融或成粘流态而不发生分解的成纤聚

39、合物，如聚酯、聚酰胺、融或成粘流态而不发生分解的成纤聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等。聚丙烯等。6667682、干法纺丝、干法纺丝 干法纺丝过程是将聚合物溶于适当溶剂中，配成干法纺丝过程是将聚合物溶于适当溶剂中，配成2630左右的浓溶液，即纺丝液，纤过滤后从喷丝孔压出而左右的浓溶液，即纺丝液，纤过滤后从喷丝孔压出而形成原液细流，通过加热，使溶剂快速挥发而凝固成丝，形成原液细流，通过加热，使溶剂快速挥发而凝固成丝，再经牵伸等后处理得到合成纤维。氨纶、维纶、腈纶和再经牵伸等后处理得到合成纤维。氨纶、维纶、腈纶和醋酸纤维醋酸纤维(人造丝人造丝)都可采用此法纺丝。都可采用此法纺丝。69干法纺丝干法纺丝

40、703、湿法纺丝、湿法纺丝 湿法纺丝过程是将聚合物配成浓度为湿法纺丝过程是将聚合物配成浓度为1520的纺的纺丝液，经过滤后，由喷丝入细孔小喷出的原液细流直丝液，经过滤后，由喷丝入细孔小喷出的原液细流直接进人凝固浴凝固而成。凝固浴中盛有对聚合物不溶接进人凝固浴凝固而成。凝固浴中盛有对聚合物不溶解而能与纺丝液中的溶剂相容的沉淀剂。此时，聚合解而能与纺丝液中的溶剂相容的沉淀剂。此时，聚合物的原液细流中的溶剂向沉淀剂中扩散，沉淀剂向细物的原液细流中的溶剂向沉淀剂中扩散，沉淀剂向细流扩散，使聚合物析出，经牵伸、后处理得到合成纤流扩散，使聚合物析出，经牵伸、后处理得到合成纤维。此法主要用于粘胶纤维、腈纶短

41、纤维、氨纶、维维。此法主要用于粘胶纤维、腈纶短纤维、氨纶、维纶等纺丝。纶等纺丝。71湿法纺丝湿法纺丝724、三种纺丝方法的比较：、三种纺丝方法的比较： 由于熔融纺丝中的冷却速度快，容易获得性质均一的圆形截由于熔融纺丝中的冷却速度快，容易获得性质均一的圆形截面的纤维；干法得到的丝纤维呈椭圆形状；而湿法通常是高面的纤维；干法得到的丝纤维呈椭圆形状；而湿法通常是高度回旋状。度回旋状。 无论是哪种形式初生纤维的后加工中，拉伸和热定型过程是无论是哪种形式初生纤维的后加工中，拉伸和热定型过程是必不可少的。必不可少的。73 拉伸是在适当温度下拉伸是在适当温度下(一般在一般在TgTm范围内范围内)将纤维拉长将

42、纤维拉长几倍，使卷曲、无序的大分子链在纤维中沿纤维轴方几倍，使卷曲、无序的大分子链在纤维中沿纤维轴方向更整齐排列起来，使大分子链伸展取向，并可提高向更整齐排列起来，使大分子链伸展取向，并可提高纤维的结晶度，从而使纤维的强度提高，伸长率减少，纤维的结晶度，从而使纤维的强度提高，伸长率减少，细度符合纺织加工要求。细度符合纺织加工要求。 热定型是将拉伸后的纤维在热定型是将拉伸后的纤维在TgTm之间进行热松弛，之间进行热松弛，使纤维中高分子链在大尺寸范围内取向，而在链段尺使纤维中高分子链在大尺寸范围内取向，而在链段尺寸范围内充分松弛，可防止以后在加热时寸范围内充分松弛，可防止以后在加热时(如高温染色如

43、高温染色等等)会发生明显收缩。同时挥发掉纤维中的溶剂、水分会发生明显收缩。同时挥发掉纤维中的溶剂、水分等低分子物，起干燥作用。等低分子物，起干燥作用。747.7 成型加工过程中的化学与物理变化成型加工过程中的化学与物理变化751、降解与交联、降解与交联 聚合物在热、力、氧、光、水等作用下会发生降解，有时也聚合物在热、力、氧、光、水等作用下会发生降解，有时也伴随有交联。伴随有交联。 聚合物的热降解首先是从分子中最弱的化学键开始的，关于聚合物的热降解首先是从分子中最弱的化学键开始的，关于化合键的强弱次序为：化合键的强弱次序为：CF CH(烯和烷烯和烷) CC(脂肪脂肪链链) CCl 聚合物主链中各

44、种聚合物主链中各种CC键的强弱次序为：键的强弱次序为： CCCCCCCCCCCC76 有氧存在下，聚合物的降解反应会加速和复杂化。其原因是有氧存在下，聚合物的降解反应会加速和复杂化。其原因是氧在聚合物熔体中的扩散系数远比在固态聚合物中扩散系数氧在聚合物熔体中的扩散系数远比在固态聚合物中扩散系数要大得多。要大得多。 聚合物的分子结构中有的还存在能被水解的化学基团，如酰聚合物的分子结构中有的还存在能被水解的化学基团，如酰胺类、酯类、腈类、缩醛类以及某些酮类，在一定条件下，胺类、酯类、腈类、缩醛类以及某些酮类，在一定条件下，都会发生水解反应。都会发生水解反应。 聚合物在塑炼、挤出、注射、破碎、粉碎、

45、拉伸等机械力作聚合物在塑炼、挤出、注射、破碎、粉碎、拉伸等机械力作用下均会发生一系列的化学变化，这被称为力化学过程。力用下均会发生一系列的化学变化，这被称为力化学过程。力化学过程是指在机械力作用下加速了化学过程或物理过程。化学过程是指在机械力作用下加速了化学过程或物理过程。一般而言，机械力并不直接产生活性物质，而是提高聚合物一般而言，机械力并不直接产生活性物质，而是提高聚合物的化学活性，使之更易于产生化学反应。特别是机械力可促的化学活性，使之更易于产生化学反应。特别是机械力可促进聚合物的降解反应。进聚合物的降解反应。772、结晶与取向、结晶与取向 聚合物在成型加工过程中，伴随有加热、冷却和加压

46、等作用，聚合物在成型加工过程中，伴随有加热、冷却和加压等作用，这会明显地影响晶态聚合物的结晶结构和最终产品的性能。这会明显地影响晶态聚合物的结晶结构和最终产品的性能。 研究表明随着压力的增加，熔点明显提高。这是因为在压力研究表明随着压力的增加，熔点明显提高。这是因为在压力作用下，提高了聚作用下，提高了聚 合物熔体的结晶速率，使片晶加厚。倘若在更高压力下，会合物熔体的结晶速率，使片晶加厚。倘若在更高压力下，会形成伸直链晶体，大大提高制品的力学性能。形成伸直链晶体，大大提高制品的力学性能。 结晶温度与聚合物结晶过程有密切关系。在加工成型过程中，结晶温度与聚合物结晶过程有密切关系。在加工成型过程中，聚合物分子链的有序化常常是在熔体冷却时发生的，然而成聚合物分子链的有序化常常是在熔体冷却时发生的，然而成型过程的冷却速度通常是非常快的，会因传热而造成型过程的冷却速度通常是非常快的，会因传热而造成78 制件不同部位的冷却速度的不同，通常外边冷却速度快，内制件不同部位的冷却