塑料成型工艺学(考点)

塑料成型工艺学第二章成型物料的理论基础1、液体的流动和变形受到的应力有剪切、拉伸和压缩三种应力。三种应力中，剪切应力对塑料的成型最为重要。2、假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。对聚合物溶液来说，当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小，从而使流体粘度下降。因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，但不一定是线性关系。对聚合物熔体来说，造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度。缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。3、膨胀性流体的表观粘度会随剪切应力的增加而上升。4、表观粘度：非牛顿流体流动时剪切应力和剪切速率的比值称为表观粘度。5、挤出胀大：聚合物熔体在挤出模口后膨胀使其横截面大于模口横截面的现象，由弹性效应引起。6、鲨鱼皮症：是发生在挤出物表面上的一种缺陷。这种缺陷可自挤出物表面发生闷光起，变至表面呈现与流动方向垂直的许多具有规则和相当间距的细微棱脊为止。7、熔体破碎：熔体破碎是挤出物表面出现凹凸不平或外形发生畸变或断裂的总称。8、塑料加热与冷却不能有太大的温差塑料是热的不良导体，导热性较差。加热时，热源与被加热物的温差大，物料表面已达到规定温度甚至已经分解，而内部温度还很低，造成塑化不均匀。冷却时温差大，物料表面已经冷却，而内部冷却较慢，收缩较大，形成较大的内应力。9、剪切流动和拉伸流动的区别剪切流动是流体中一个平面在另一个平面的滑动，拉伸流动是一个平面两个质点间的距离拉长。此外拉伸粘度还随所拉应力是单向、双向而异，剪切粘度则无。10、交联过程的三个阶段：甲阶，这一阶段的树脂是既可以溶解又可以熔化的物质。乙阶，此时树脂在溶解与熔化的量上受到了限制。也就是说有一部分是不溶解不熔化的，但依然是可塑的。丙阶，这一阶段的树脂是不熔不溶的物质，不过严格地说，丙阶树脂中仍有少量可以溶解的物质。11、过熟：一般称硬化程度大于100%的为“过熟”反之为欠熟。第三章成型物料的配制1、增塑剂的作用机理非极性增塑剂起溶剂化作用，增塑剂使聚合物分子间距离增大，降低了聚合物分子间的作用力；极性增塑剂起屏蔽作用，增塑剂分子中的极性基团与聚合物分子的极性基团相互吸引，从而取代了聚合物分子间的极性基团的相互吸引，降低了聚合物分子间的作用力。2、增塑剂的损失途径：挥发，游移，萃出，渗出游移:增塑剂从已增塑的聚合物向着与它接触的另一种聚合物中迁移的现象。萃出:制品中的增塑剂因与溶剂接触而被洗去的现象。主要取决于增塑剂对所接触溶剂的溶解度。渗出:聚合物中所加增塑剂的量超过一定值后，会象”发汗”一样从制品中游离出来的现象，但需要一段时间。3、混合作用机理混合作用一般是靠扩散，对流，剪切三种作用来完成的。（1）扩散作用依靠各组分之间的浓度推动，构成各组分的微粒由浓度大的区域中迁移到浓度较小的区域，从而达到组成的均一。（2）对流作用是使两种或多种物料在相互占有的空间内发生流动，以期达到组分的均一。对流需要借助外力的作用。（3）剪切是利用剪切力促使物料组分均一的混合过程。剪切速率越大，对混合作用越有利。4、粉料的制备过程：原料（聚合物及助剂）的准备和原料的混合两个方面1）原料的准备:原料的预处理，称量和输送2）原料的混合：对润性物料（固液物料）的初混合一般采用较低速的设备（例如捏合机）。捏合机一般有加热和夹套的鞍型底部混合室和一对Z型搅拌器。混合时间较长，约半小时至数小时不等。5、粉料混合设备：干混、捏合6、塑炼目的：借助加热和剪切力使聚合物熔化，剪切，混合等作用而驱出其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组分，这样，使用塑炼的物料就更有利于制得性能一致的制品。第四章压缩模塑1、成型设备-----压机压机的作用：1）通过模具对塑料传热和施加压力；2）提供成型的必要条件（温度和压力）；3）开启模具和顶出制品。2、模压成型的工艺流程图：模具预熱嵌件放置\/压塑料—>计量T预压、预热加料T闭模（模压）—>排气保压固化T脱模冷却T修整T热固性制品第五章挤出成型1、螺杆的结构螺杆直径D：根据所制制品的形状大小及需要的生产功率来决定。代表挤出机的规格。螺杆的长径比L/D：螺杆的有效长度与直径之比。影响挤出机的产量和挤出机的质量。2、螺杆各段的功能（1）加料段：靠近料斗一端，在该段对物料主要起传热软化、输送作用，无压缩作用，是固体输送。（2）压缩段：螺杆的中段。物料在此段继续吸热软化、熔融，直到最后完全塑化，塑料在该段可进行较大程度的压缩。（3）均化段（计量段）：作用是把压缩段送来的已塑化的物料，在均化段的浅槽螺纹和机头回压下搅拌均匀，成为质量均匀的熔体，并且为定量定压的挤出成型创造必要的条件。3、机头（又称口模）的主要功能有：使物料由螺旋运动变为直线运动；通过模腔内的剪切流动，使塑料熔体进一步塑化；通过模腔内流道几何形状与尺寸的变化，产生必要的成型压力，保证制品密实；通过机头成型段及模唇的调节作用，获得所需断面形状的制品。4、单螺杆挤出理论（P116-124）：1、固体输送理论2、熔化理论3、熔体输送理论5、为了获得最大的固体输送速率，可从挤出机结构和挤出工艺两个方面采取措施：从挤出机结构而言：①增加螺槽深度，但会受到螺杆扭矩的限制；②降低塑料和螺杆的摩擦系数，提高螺杆的表面光洁度；③增大塑料和料筒的摩擦系数（料筒内开设纵向沟槽；采用锥形开槽的料筒；螺旋角一般选17°41）；从挤出工艺而言：控制送料段料筒和螺杆的温度，摩擦系数随温度变化。6、扁平口模：生产平膜（厚度小于0.25mm）和片材（厚度大于0.25mm）用的口模，其出口具有狭缝的横截面。根据分配腔的几何形状不同，可分为：①支管式口模:用一根带缝的直圆管与矩形流道组成。不宜挤PVC,常用于聚烯烃和聚酯的挤出；②鱼尾形口模:聚合物熔体从中部进入并沿扇形扩展开来，再经模唇的调节作用而挤出。对熔体粘度高而热稳定差的聚合物有较好的效果（如:PVC）；③衣架式口模:由两根直径递减的圆管与两块三角形平板间的狭缝构成像衣架的流道。适于硬PVC的挤出。7、挤出成型工艺流程：热塑性噩料T预热和干燥f加料T询整T挤出成型T定型T挤出机加热T开动螺杆TT冷却T牵引T遂取（切割）T后处理T挤山制品第六章注射成型1、注射螺杆与挤出螺杆的不同：1）注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变化的。2）长径比小，只需塑化，不需提供稳定的压力。3）螺槽深以提咼生产率。4）加料段比挤出机螺杆的加料段略长些，塑化段长度要比挤出机螺杆的塑化段长度短些。5）螺杆头部多为尖头，对粘度低的塑料需在螺杆头部加止逆环，用于防止物料回流。6）在螺杆与筒体的间隙要求方面，注塑机比挤出机要更严格，这是为了防止注塑时物料的回流。2、自锁式喷嘴的原理注射时，阀芯受熔料的高压而被顶开，熔料遂向模具射出；注射结束时，阀芯在弹簧作用下复位而自锁。优点在于能有效地杜绝注射低粘度塑料时的“流涎”现象。3、柱塞式注塑机柱塞的作用及分流梭的作用柱塞的作用：将注射油缸的压力传给塑料并使熔料注射入模具。分流梭的作用：使料筒内的塑料分散为薄层并均匀的处于或流过料筒和分流梭组成的通道，从而缩短传热导程，加快热传递和提高塑化质量。4、注射周期定义：完成一次注射模塑的操作过程的时间5、弓|起制品翘曲的主要原因及解决方法原因：1）塑料固化程度不足2）塑模温度过高或阴阳两模的表面温差太大，使制件各部之间的收缩率不一致3）制件结构的刚度不够4）制件壁厚与形状过分不规则使料流固化与冷却不均匀，从而造成各部分的收缩率不一致5）塑料流动性太大6）闭模前塑料在模内停留时间过长7）塑料中水分或挥发物含量太大解决方法：1）增加固化时间2）降低温度或调整阴阳两模的温差在±3°C的范围内，最好相同3）设计制件时应考虑增加制件的厚度或增添加强筋4）改用收缩率小的塑料；相应调整各部分的温度；预热塑料；变换制件设计5）改用流动性小的塑料6）缩短塑料在闭模前停留于模內时间7）预热塑料6、根据塑料熔体进入模腔的变化情况，可分为四个阶段：（1）充模阶段：从螺杆开始向前移动起，直至模腔被塑料熔体充满为止。（2）压实阶段：自熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间。（3）倒流阶段：从螺杆后退时开始至浇口处熔体冻结时为止。（4）冻结后的冷却阶段：浇口处的塑料完全冻结时起到制品从模腔中顶出时为止。7、工艺条件分析（温度）料温包括料筒加热和喷嘴加热温度。料筒温度选定的原则：保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。选择原则：Tf（m）<T筒vTd一般T筒尽可能高些，但温度太高，物料容易热降解。喷嘴温度：注射时高速通过喷嘴，有摩擦，会升温。一般比料筒最高温度略低。通常在成型前通过“对空注射法”或“塑件直观分析法”来选择调整，以便从中确定最佳的料筒和喷嘴温度。模温：模具温度的高低影响充模后冷却的快慢，进而影响生产周期及制品性能。模温一般通过冷却系统来控制，且低于塑料的Tg或热变形温度，以保证制品有较高的形状和尺寸精度，避免制品脱模后发生较大的翘曲变形。冷却速度的快慢取决于料温和模温的差异。8、压力的影响注射压力（螺杆轴向移动时，其头部对塑料熔体所施加的压力，由油路压力换算得到）注射压力的作用：①推动熔体前进②克服浇注系统的阻力，使熔体充模③保压，补塑注射压力t，则充模速度t，充模顺利，制品密度t，性能f，但内应力/。背压：在塑料熔融塑化过程中，熔料不断移向料筒前端且越来越多，逐渐形成一个压力推动螺杆后退。为了组织螺杆后退过快，确保熔料均匀压实，需要给螺杆提供一个反方向的压力，这个反方向发组织螺杆后退的压力称为背压。9、压力的选择：尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流动阻力大一一高压Tg高，熔体粘度高一一高压；料温较低一一高压注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小。以料温和注射压力为坐标，绘制的成型面积图能正确反映注射成型的适宜条件。10、反应注射模塑，此工艺是将两种具有高化学活性的低相对分子质量的液体原料，在高压下经撞击混合，然后注入密闭的模具内，完成聚合、交联、固化等化学反应并形成制品的工艺过程。11、成型工艺流程主要包括贮存、计量、混合、充模、固化、顶出、后处理。12、气体辅助注射成型的工艺过程可分为四个阶段：第一阶段为熔体注射，即将熔融的塑料熔体注射到模具型腔中。第二阶段为气体注射，可于注射期的前、中、后期注入气体，气体的压力必须大于塑料熔体的压力以达到使塑件成中空状态。第三阶段为气体保压，当塑件内部被气体充填后，制件在保持气压的情况下冷却，在冷却过程中，气体由内向外施压，使制品外