塑料制品工艺学

■挤出成型的概念、优点及主要制品？挤出成型产品质量控制因素是什么？概念：借助挤出机的料筒、螺杆间的作用，物料受热、塑化的同时被螺杆推送前进，连续通过口模而制成各种界面的制品或半成品的方法。优点：1可连续化生产；2生产效率高；3应用范围广；4可完成不同工艺过程的综合性加工；5可作为反应器；6生产操作简单，工艺控制较容易，投资少，见效快。主要制品：棺材，板材，棒材，薄膜，单丝，电缆，中空制品，异型材等。控制因素：原料干燥，温度，螺杆速度，冷却速度，牵引速度，热处理。■挤出机螺杆需要完成的六大基本功能与螺杆的三个职能？六大基本功能：加料、输送、压缩、熔融、混合与排气。三个职能：固体输送、熔融、熔体输送。■固体输送率Q与fs和f的关系？考虑螺杆与料筒，如何提高Q?bfb：聚合物对机筒的摩擦因数。fs：聚合物对螺杆的摩擦因数。固体输送率Q与fs与f的关系：减小fs或增大f,Q增大。bb考虑螺杆与料筒，要提高Q的措施：1提高螺杆表面的光洁度；2在料筒内开设纵向沟槽；3控制好固体输送区螺杆、机筒的温度。■截流比及其作用？画出Qp/Qd=O、Qp/Qd=-1时，熔体在螺槽内的运动情况，并作简要说明。截流比（a）—压力流与拖曳流的比值（Qp/Qd）。作用：代表挤出机的不同操作状态。熔体在螺槽内的运动情况：a=Qp/Qd=O时：Qp=0，代表挤出机的压力梯度为0，即螺杆前端没有阻力，机头完全打开的情况。a=Qp/Qd=-1时：Qp=Qd，Q=0，表示挤出机的机头关闭，处于完全截流的操作状态。■画出Tadmor熔融理论的物理模型图，并叙述熔融理论。熔融理论：物料在加料段被压实成固体床，固体床的物料接触加热的料筒开始熔化，在料筒表面留下一层熔体膜，熔体膜加厚，厚度大于间隙时，螺杆棱面刮落熔体，聚集于螺纹推力前方，形成熔池。随螺杆转动，来自加热器的热量与熔膜中的剪切热不断传至未熔融的固体床，使与熔膜相接触的固体粒子熔融。固体床逐渐变窄，熔池逐渐变宽，在进入均化段时，固体床消失，螺槽全部为熔体充满。■双螺杆挤出机有何优点？答：1正位移；2排气好；3物料停留短；4自洁性好；5低比率消耗；6如果流率高时，口模压力不敏感；7混合效果好。■注射螺杆与挤出螺杆有何不同？（即注射螺杆的特点）答：（1）长径比较小，压缩比也小；L/D：10~15（挤出机：18~25）；压缩比：一般2~2.8（挤出机：2.5~5）。（2）加料段长，螺槽较深，均化段短；加强塑化，提高塑化能力，并能保证熔融物料的注射速率与注射量。（3）螺杆头部为尖头；起到定位，防止熔料回流的作用。挤出机为圆头及鱼雷头形。（4）螺杆即旋转又往复运动。完成对塑料的塑化、混合与注射应用。■注射成型合格制品应考虑哪几个方面？影响注射成型的因素？折射成型有哪些新发展及其技术特点是什么？答：考虑方面：（1）原材料品种、规格特性；（2）制品形状与结构；（3）使用设备的特点；（4）模具结构；（5）工艺条件的选择。影响因素：温度（料温、喷嘴温度、模温），压力，作用时间，注射周期，注射速度。发展与特点：（1）排气式注射成型：料筒中设有排气口，真空泵排气；（2）热固性塑料注射成型：生产效率提高，劳动强度下降，质量稳定；（3）无流道注射成型：喷嘴到模具仅有流管制品脱模无流道剩物，从而降低消除，避免了一般加工的缺点。■二次成型的定义、其与一次成型的区别及主要的成型方法？答：定义：一次成型冷却以后的型材（板、片、棒材）在一定条件下（T、P）再次成型的过程。区别：一次成型温度范围是T（T）以上，形态是熔体加工，结果是塑性形变，原料是热fm固、热塑性塑料。二次成型温度范围是T（T）以下，形态是类橡胶态加工，结果是高弹fm形变，原料是热塑性塑料半成品。主要的成型方法：中空吹塑成型、热成型、拉幅成膜等。■拉幅成膜：将挤出的厚片或管坯重复加垫到T~T（T）并进行大幅度双向拉伸而制成薄gfm膜的成型方法。■PTFE（聚四氟乙烯）塑料用模压烧结成型加工。■合成树脂：利用化学方法人工合成出来的一种与天然树脂类似的有机高分子聚合物，是兼备或超过天然树脂固有性质的一种新型树脂。■塑料：以合成树脂为主要材料，再与多种功能性的添加剂混合后，经过一定的加工方法而制备成的具备特定性能材料的统称。■一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型与冷却硬化，而将塑料制成各种形状的产品的方法。■可挤压性：指聚合物通过挤压作用形变时获得的一定形状并保持形状的能力。■可模塑性：聚合物在温度与压力作用下发生形变并在模具型腔中模制成型的能力。■聚合物的可纺性：指材料经过成型加工而成为连续的固态纤维的能力。■聚合物的可延性：非晶形或半晶形聚合物在受到压延或拉伸时变形的能力。■塑性形变：聚合物在T~T范围内以较大的外力和较长的时间作用下产生的不可逆形变。gf■滞后效应：聚合物松弛过程中，材料的形变落后于应力的变化。滞后效应对制品性能的影响有：制品因次稳定性下降；形成内应力开裂；综合性能下降。■结晶能力：指可否结晶、结晶的难易和可达到的结晶度。■结晶度：聚合物中结晶部的重量百分数或体积百分数。■取向：聚合物分子链沿外力作用方向占优势地平行排列的过程。■交联：在物理和化学因素的作用下，聚合物的线型分子形成立体网状结构的过程。■交联程度：已发生作用的活性中心对原有活性中心的比值。■抗冲击剂：为改进塑料冲击性能为目的而添加的助剂。■配料：将各组分相互混合一起，尽可能成为均匀体系的操作。■初混合：用简单混合制成共混料的过程。■挤出成型：借助挤出机的料筒与螺杆间的作用，物料受热、塑化的同时被螺杆推送前进,连续通过口模而制成各种截面的制品或半成品的方法。■注射成型：借助螺杆（或柱塞）的压力，将塑化好的塑料熔体快速注射入闭合的腔膜内，经冷却固化、定型、开模得到制品的成型方法。又称为注射模塑或注塑。注射成型的必要条件是：塑料需以熔融状态进入模具；塑料需有足够的压力与流速，以保证及时充满模腔。■层压成型：指用树脂将各类填料（如木板、棉布、玻璃布、纸等）在加压及加热的条件下，逐层年接在一起而压成坚实均匀的制品的作业。■压延成型：将塑化后接近T的热塑性塑料通过两个以上旋转着的辊筒，使物料受到挤压f和延展，最后形成连续的、有一定宽度和厚度的薄膜或片材的一种成型方法。■模压烧结成型：借助金属绕结原理解决PTFE和UHMWPE等的成型。■中空吹塑成型：制造中空制品和管筒形薄膜的方法。■热成型：将塑料性的片材再次加工成有用的制品的过程。■固相成型：在T（T）以下，或在室温或高出室温10~20oC左右的成型。fm■注射压力：为克服熔体流经喷嘴、浇道贺型腔的流动阻力所施加的压力。■加热塑化：经过加热使固体高聚物变成粘流性流体的过程。■横流：物料沿与螺纹相垂直方向的流动。■漏流：机头等对熔体的反压力引起螺杆与料筒间隙处所形成的流动。■机头：口模与料筒之间的过渡部分。■口模：制品横截面的成型部件。■吹胀比：吹胀后的膜泡直径与未吹胀的管坯直径之比。■牵伸比：牵引线速度与口模环形间隙出料速度之比。■锁模力：指合模机构对模具施加的最大夹紧力。能够保证熔体充满模腔，制品密度，物料不外泄。■注射速率：单位时间内最大注射量（cm3/s）,或注射满型腔的时间（s）。■注射周期：完成一个注射成型过程所需要的时间。■泡沫塑料：由大量气体微孔分散于塑料基体中所形成的分散体。或气体与塑料的复合材料。■浇注系统就是熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道，分流道，浇口。■（熔体粘度）是衡量聚合物（可挤压性）的重要指标，评价方法有（流动度与MFR）。■注射成型前的准备有：原料检验；原料选粒与染色；粒料的预热及干燥；嵌件的选择；料筒清洗；脱模剂的选择。■注射成型后处理有：机械修边；质量检验；抛光，表面修饰。■注射成型工艺中的注射过程是：加入料一预塑一合模一注射一保压一冷却一开模一顶出。■T~T间成型工艺：中空成型、真空成型、压力成型、薄膜热拉伸等。gf■塑料加工时的形变主要有高弹形变和塑性形变构成。■聚合物的取向可以提高强度，而热处理（热定型）可以增加弹性。■填料的取向与铸口的形状与位置关系密切。■为保证塑料拉伸前为无定形，拉伸温度应控制在T~T间。maxm■挤出机的Q=Qd（正）—气（倒）—Ql（漏）。■注射机的三大基本职能是塑化，注射，成型。■注射机的三大系统是注射系统，锁模系统，模具系统。口模是制品横截面的成型部件，通过口模，可生产许多不同形状的制品。■口模结构的好坏对制品的产量、质量和成本影响很大。口模入口角的设计不当的影响，过大：死空间，料流重复受热与剪切；过小：剪切作用更强烈，弹性能储存升高，B变大。口模设计应考虑两个问题：流体流变学、机械结构与传热。■机头过滤网的作用：过滤杂质；提高剪切作用，改善物料均匀性、分散性，提高挤出物进出口模时的温度。■管材定型方法：（1）外径定型法：内压法外径定型套语真空外径定型套。保证外径尺寸公差，管表面光洁度高；（2）内径定型法：靠芯模延长轴外径确定管子内径。内径尺寸公差好，内径面较光洁。■压光机的作用：压光、牵引与冷却。■要获得性能好的薄膜，要使纵向上的牵伸比和横向上的吹胀比相等。■吹胀比确定后，薄膜的厚度由牵伸比与挤出量的调节来达到。■具有良好的外观与质量的挤出制品与挤出工艺条件、原料、设备与机头口模四者关系密切。■rim具有将聚合与成型加工一体化的特点。关键技术：混合头的结构设计；设计准确；合适的快速反应体系。PU（聚氨酯）是主要材料。■物理发泡法中的加、减压法主要用于PVC、PE泡沫制品的生产；气化法主要用于PS泡沫制品的生产，常用的低沸点液体：脂肪族烃类（丁烷、戊烷）；含氯脂肪族烃类（一氯甲烷、二氯甲烷）。■化学发泡法中的（1）热分解发泡剂：（NH）HCO、（NH）CO、NaHCO,偶氮二甲酰胺（AC434233发泡剂），偶氮二甲异丁腈；（2）利用发泡组分间相互作用产生惰性气体的方法主要用于PU泡沫塑料的生产。■在T〈T时候的塑性形变的实质是强制大分子流动。f■分流梭作用是产生层流，提高流速，降低阻力，增加热传递，使塑料进一步混合塑化，有效提咼生产率和制品质量。■取向由诱导剪切应力造成。■注射机大小指公称注射量，了解国内型号的含义：XS-ZY-125,X：成型；S：塑料；Z：注射；Y：螺杆；125:公称注射量。■模压制品中填料的取向程度与铸口的开关与位置有关，与成型条件无关看，对于厚制品，铸口设置在型腔尝试的位置。■成型前的热固性塑料的线型分子比热塑性塑料的线型分子链上多反应基团或反应活性点。■聚合物降解的实质是聚合物分子链断裂，交联，分子链结构的改变，侧基改变和自由基作用导致分子结构发生变化。降解的类型有：热降解，力降解，氧化降解，水降解。■混合过程的三种作用是扩散作用，对流作用与剪切作用。■配制：无聊的干燥，过筛，研磨一物料初混合一初混物的塑炼，造粒等。配制工艺：原料准备，原料混合，初混物的塑炼，塑炼物的粉碎与造粒。■四个系统是传动系统、加热冷却系统、进料系统与挤出系统。■输送量主要取决于聚合物对机筒的摩擦因数和聚合物对螺杆的摩擦因数。增大前者或降低后者有利于输送。■均化段的熔体可发生的混合现象有：物料中各组分均匀地分散混合；热量的混合。■挤出过程排出的气体有：粉粒间夹杂的空气；物料从空气中吸附的水分；塑料颗粒内部的低分子挥发物。■片，板，挤出工艺流程：挤出一碾平冷却一切边牵引一切断。■为了使牵引速度与挤出速度匹配牵引速度稍大或等于挤出速度，但不能使制品形状发生变化。■挤出型材料热处理可以消除内应力，减少收缩率，增加尺寸的稳定性。■压光机的作用：压光、牵引与冷却。■挤出吹塑工艺流程：挤出一吹气膨胀一冷却牵引一切断一辊卷。■具有代表性的成型加工方法有：挤出，注射，压延，吹塑，热成型，发泡成型。■塑料依加工成型特性分为哪两类？各有何特点？热塑性塑料：均为线型或稍有分支长链大分子的结构，可溶可熔，可多次塑化成型。热固性塑料：大分子网状或体型的连接体，在一经成型固化后，不溶不熔，受热后不能恢复到可塑状态。■塑料有哪些基本性能？它的实用性能具有多样化的特点：比强度高，质量轻，电绝缘性好，减震消音，耐磨性能好，耐蚀防腐，透光的性能及其他防护性能，吸水透水，透气性好。■生产塑料制品的五个完事工序：预处理、成型、机械加工、修饰、装配。■热处理的原因，方法和效果。原因：成型使塑化不均匀，模腔内结晶，定向，冷却速度不均，各部分收缩不一致，金属嵌件的加入产生了内应力。方法：烘箱加热；加热介质，定温，恒定一段时间；缓慢冷却。效果：强迫冻结分子得到松弛，消除部分内应力；提高结晶度，稳定结晶结构，提高结晶塑料制品模量，强度，降低了断裂伸长率。■用什么实验可以判断可模塑性？可延性？模塑性可以通过螺旋流动实验来判断：以螺线长度来判断聚合物的流动性优劣，螺线长表示流动性好。■聚合物能够结晶的必要条件与充分条件。必要条件：分子空间排列的规整性。充分条件：分子链节之间具有足够克服分子热运动的力。■为何聚合物经过成型加工后结晶度会下降？由于分子热运动，使聚合物的结构由规整变为不规整，它的蜷曲程度增大，从而妨碍了晶体的生长。■了解拉伸比，拉伸速度，拉伸温度及骤冷速度与分子取向的关系。（1）定拉伸比和拉伸速度，拉伸温度约定越好（不低于Tg），尽可能提高高弹形变，降低O粘度形变。（2）定拉伸比与温度下，提高拉伸速度，利于分子取向程度增加。（3）定拉伸速度与温度，提高拉伸比，利于分子取向程度增加。（4）不论拉伸情况如何，骤冷速度增加，则能够保持分子取向程度增加。（5）在相等拉伸条件下，同一品种的聚合物，分子量高的聚合物取向程度低于小分子量的。■塑料助剂分为哪几类？各类包含哪些助剂？重点了解抗静电剂与助燃剂。按照功能分：（1）稳定化助剂：热稳定剂，光稳定剂，抗氧剂；（2）改善机械性助剂：交联剂，抗冲击剂，相容剂；（3）柔软化轻量化助剂：增塑剂，发泡剂；（4）改善加工性能助剂：增塑剂，润滑剂等；（5）改善表面性能助剂：偶联剂，抗静电剂。■如何提咼剪切混合效果？剪切混合效果与剪切力大小及方向是否连续改变有关。剪切力增大，对混合作用越有利。物料连续改变互为90度的两剪切力的交替作用效果最好。■塑炼的目的是什么？借助加热与剪切应力使聚合物熔化，剪切，混合而驱除其中挥发物，并进一步分散其中的不均匀组分，从而使塑炼后的物料更利于制得性能一致的产品。■为何挤出过程中对物料的压缩作用是必要的？（1）因塑料为热的不良导体，粒间如有空隙，影响其传热，从而影响熔融速度。（2）只有在逐渐加压下,粒间气体才能从料斗中排出，否则制品将因内部有气泡成为次品。（3）一定的系统压力可保持比较密实的，质量好的产品。■选用助剂应注意什么问题？助剂与树脂间的相容性；助剂的耐久性；助剂对加工条件的选择、适应性；制品用途对助剂的制约；助剂的配合中的协同作用和相对抗作用。■什么是塑料的成型的加工？有何用处？塑料的成型加工：通过一定的加工工艺将液体状，粉状或颗粒状的合成树脂转成塑料制件的过程。用处：制取塑料制品的必由之路；改进和提高塑料性能的有效方法。■成型加工的聚合物根据什么来选择？主要考虑：分子量大小及分布；颗粒大小及结构；与增塑剂，溶剂等作用的难易等。■平模法与管模法的特点及影响因素。管模法特点：设备简单，占地面积小，薄膜厚度公差大，薄膜强度小于平模，制取高度。平模法特点：生产量大，幅宽，可采用电脑控制工艺，质量稳