高聚物成型工艺学课件-绪论

高聚物成型工艺学

第一章绪论塑料的成型方法压制成型

1.压缩模塑压缩模塑又称模压，是模塑料在闭合模腔内借助加压(一般尚须加热)的成型方法。通常，压缩模塑适用于热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等。

2.层压成型用或不用粘结剂，借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。层压成型常用层压机操作，这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等，树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。

3.冷压模塑冷压模塑又叫冷压烧结成型，和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐高温塑料(如聚酰亚胺等)。一般工艺过程为制坯――烧结――冷却三个步骤。挤出成型挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。注射成型注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在注射机的加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆将塑料推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。吹塑成型借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。注射吹塑成型挤出吹塑成型拉伸吹塑成型吹塑薄膜法成型压延成型将热塑性塑料通过一系列加热的压辊，而使其在挤压和展延作用下连结成为薄膜或片材的一种成型方法。压廷产品有薄膜、片材、人造革和其它涂层制品等。压延成型所采用的原材料主要是聚氯乙烯、纤维素、改性聚苯乙烯等。压延印花膜、台布，浴帘压延膜

人造革

装饰纸PVC薄片百叶窗浇铸成型

在不加压或稍加压的情况下，将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法。静态浇铸嵌铸离心浇铸搪塑旋转铸塑滚塑流延铸塑涂覆成型为了防腐、绝缘、装饰等目的，以液体或粉末形式在织物、纸张、金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层的方法。涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。发泡成型发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类，若绝大多数气孔是互相连通的，则称为开孔泡沫塑料；如果绝大多数气孔是互相分隔的，则称为闭孔泡沫塑料。化学发泡物理发泡机械发泡石油煤天然气C3、C4、C5等炭氢化合物乙烯、苯乙烯、丙烯、氯乙烯、丁二烯等加工基本有机合成聚合反应成型加工高聚物高分子材料制品高分子化学、高分子合成工艺、生产过程与设备、反应机理、聚合反应工程高分子物理聚合物加工工艺、机械、模具、应用、改性高分子材料科学与工程PolymerMaterialScience&Engineering高聚物成型工艺学将高聚物原料、半成品进行加工、装配或处理，制成所需形状的制品的方法与过程，是在实践中积累起来，经理论指导、校核而不断发展的操作技术经验。材料组成成型加工方法机械与模具1.1高聚物及成型工艺发展史年代高分子材料成型加工方法20世纪30年代前天然纤维、塞璐璐、UF（脲醛树脂）、MF(三聚氰胺－甲醛树脂)、（酚醛树脂）PF织、编、组合、双辊混炼、硫化、压制、挤出、柱塞式注射20世纪30年代PVC、PMMA、PS、LDPE螺杆式注射、真空成型20世纪40年代AS、ABS、PA、FRP（玻璃钢）、氟树脂、硅树脂薄板（片材）成型、发泡成型、吹塑成型20世纪50年代HDPE、PP、PET、PC、POM螺杆式注射、薄膜挤出、异型挤出、泡沫挤出20世纪60年代PET、CF（甲酚-甲醛树脂）、高分子/无机物复合材料大型注射、挤吹、大型吹塑、网挤出20世纪70年代PPS（聚苯硫醚）、PE嵌件成型、低发泡注射、金属嵌件模塑、多层吹塑、挤出20世纪80年代PEEK、PES（聚醚砜）长纤维增强材料拉伸吹塑、超大型挤出、精密成型20世纪90年代功能高分子、生物降解高分子、超细材料三元吹塑、气体辅助成型、注塑成型

通用塑料：PE、PP、PVC、PS、ABS、PMMA等工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PSF、PBT等通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等特种橡胶：丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、氟橡胶等1.2、高分子材料的特点：1、以聚合物为主体：是高分子材料性能变化的内因。2、通常为多组分体系：宏观上均相，亚微观上分项3、

具有可加工性4、良好的使用性能与一定的使用寿命5、具有工业化生产规模，高聚物数以万计，可作为材料使用的只有400-500种，但工业化生产的品种不多1.3高分子材料的制造聚合反应：表0-5高分子材料及制备生产高分子化合物制造成型加工（添加剂、混合、成型）高分子反应：表0-6复合化：表0-7合金填充1.3.1高分子材料的制备生产1.3.2高分子材料的工程特征高分子材料的性能材料本身成型加工中的附加性质有目的的生产加工中自发产生有利：结晶、交联、取向、塑料降解不利：分解、焦烧T＜Tg玻璃态大分子链上仅键长、键角发生形变，模量高、形变极小，不宜大形变加工，只能机械加工。T=Tg-Tf高弹态体积膨胀，大分子不能移动，但链段具有足够的活动空间，能移动，形变可逆。非晶高聚物：Tg-Tf接近Tf一侧，强力成型，形变可逆，Tg以下使用。结晶聚合物：Tg-Tm拉伸T=Tf-Td粘流态整个大分子可以移动，呈塑性，模量降至最低，较小的外力就可以产生较大的形变，形变不可逆。玻璃态高弹态粘流态粘性流体橡皮状弹性体坚硬固体TgTf(或Tm)Td模量（E）形变率（γ）1.3.3高聚物状态变化与成型加工方法的关系高分子材料的热-机械特性与成型加工的关系示意图熔融纺丝注射成型薄膜吹塑挤出成型压延成型中空成型真空和压力成型薄膜和纤维热拉伸薄膜和纤维冷拉伸玻璃态高弹态粘流态粘性流体橡皮状弹性体坚硬固体TgTf(或Tm)Td模量（E）形变率（γ）1.3.4

影响高分子材料制造的因素

（1）高分子化合物的性质（化学结构、物理结构）与高分子材料的制造过程有关（2）成型加工过程：添加剂、混合、各成型工艺过程制品性能耐久性质使用性质外观性质加工产生的附加性质材料的内在性质=+内在性质：通过选择合适的材料，容易解决外在性质：加工中使材料发生实质变化对制品性能影响及其重要外在性质的变化包括：（1）形状变化:使用上的要求（2）结构变化：（3）性质变化：反映出宏观性能的改变分子结构的变化：交联、硫化聚集态结构的变化：微观结晶、取向等物理变化软化、融化、溶解、冷却固化、溶剂挥发、盐析、结晶、取向（拉伸强度上升）化学变化接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合、交联1.3.5成型加工方法(1)高分子材料加工的特点高分子材料结构上的特殊性性能上的可变性高分子材料成型加工方法具有多样性随加工过程而变(a)高聚物熔体-塑性形变：Tf-Td，多用于一次成型(b)高聚物类橡胶态-弹性形变（残余形变）：Tg-Tf，多用于二次成型(c)高聚物溶液态：用于浸渍、湿法与干法纺丝(d)高聚物分散体（悬浮液、溶液、胶乳）：搪塑(e)高聚物单体与预聚体直接成型-化学加工：浇铸(f)高聚物机械加工-后处理高分子材料成型加工是一个复杂的物理-化学变化过程，其中流动性是必要条件。（2）加工技术对形变的依赖3)成型加工中的物理-化学变化(a)物理变化为主：热塑性塑料材料加热流动冷却凝固(b)化学变化为主：浇注成型单体或预聚体加热或引发剂聚合成型(c)物理变化与化学变化兼有:热固性塑料、橡胶交联流动加热成型材料1.4高分子材料的加工与研究方法1.4.1

塑料的生产加工过程单体树脂塑料聚合反应助剂成型加工塑料制品(1)(2)(1)包括：配合、预混合、再混合（塑炼）、粒化、粉化等(2)包括：预处理、成型、后处理、修饰、装配（干燥、预热）机械加工1.4.2

橡胶的生产加工过程

半成品（胚料）橡胶制品单体生胶塑炼塑炼胶生胶制造切胶烘胶混炼胶混炼配合剂预加工成型压延、压出模压、注塑硫化胶料的制造1.5聚合物成型工艺分类1.5.1按所属成型工艺阶段划分(2)二次成型工艺(1)一次成型工艺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，包括挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。是指既能改变一次成型所得塑料半成品(如型材和坯件等)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，包括双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。(3)二次加工工艺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种工艺操作方法。也称作“后加工技术”。可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。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。(3)物理和化学变化兼有的成型工艺1.5.2

按聚合物在成型工艺过程中的变化划分(2)以化学变化为主的成型工艺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类物理变化。(1)以物理变化为主的成型工艺1.5.3

成型工艺的操作方式划分(1)连续式成型工艺工艺过程一旦开始，就可以不间断地一直进行下去。塑料产品长度可不受限制，管、棒、单丝、板、片、膜之类的型材，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金属