高分子成型加工

1、高分子材料成型加工高分子材料成型加工 十一五塑料制品行业增长情况十一五塑料制品行业增长情况 世界第一大塑料生产国，而且已成为世界第一大塑料消费国世界第一大塑料生产国，而且已成为世界第一大塑料消费国 。 全行业共计有全行业共计有9.5万多家，从业人数约万多家，从业人数约380万。万。 销售收入销售收入500万元及以上非国有独立核算企业（简称规模以上企业）万元及以上非国有独立核算企业（简称规模以上企业） 项目项目200620072010 塑料表观消费量塑料表观消费量(万吨万吨)4084.14578.06365.0 塑料制品产量塑料制品产量(万吨万吨)2801.93302.35830.4/20.1%

2、 塑料制品业总产值塑料制品业总产值(亿元亿元)6310.58018.1614200/20.06% 规模以上企业个数规模以上企业个数128601495220775 2007-2010年塑料制品业产量及增长情况(万吨) 项目项目 2007 2008 2009 2010 塑料制品塑料制品 3302.3/17.63713.79/10.10 4479.28/10.64 5830.4/30.2 塑料薄膜塑料薄膜 其中农用薄膜其中农用薄膜 605.1/14.5 96.1/11.5 590.10/-3.64 93.91/-5.66 690.43/12.06 119.34/18.39 799.0/15.7 15

3、7.2/31.8 型材型材(含板片材含板片材) 345.4/12.0 塑料管材塑料管材(含棒材含棒材) 331.8/15.2459.34/28.18 580.37/18.92 816.3/40.6 塑料丝及编织制品塑料丝及编织制品 404.2/34.2477.18/25.30 581.56/26.58 711.9/22.4 人造革人造革105.0/25.0117.54/6.68 214.6 合成革合成革62.5/18.465.96/10.29 泡沫塑料泡沫塑料 138.1/22.1170.83/23.7 187.05/9.5 233.2/24.7 塑料包装箱及容器塑料包装箱及容器 166.3/

4、11.8173.09/4.1 274.49/58.6 343.1/25.0 日用塑料制品日用塑料制品 371.0/22.9408.47/10.1 544.18/33.2 645.9/18.7 其他塑料制品其他塑料制品 773.0/14.5894.37/15.7 955.74/6.9 1359.2/42.2 2010塑料制品产量结构图 近几年中国塑料近几年中国塑料10大热点大热点 1 塑料在防抗自然灾害中发挥重要作用塑料在防抗自然灾害中发挥重要作用 中国塑料加工工业协会接到国家民政部 紧急调运帐篷的指示后， 连夜通知相关专委 会如薄膜、塑编、管型材、发泡材料薄膜、塑编、管型材、发泡材料等专委 会

5、， 动员企业紧急抢运救灾物资， 昼夜生 产、加工蓬布、帐篷和简易保温房蓬布、帐篷和简易保温房。 2 奥运会拉动塑料制品应用与创新奥运会拉动塑料制品应用与创新 PC板材：沈阳、天津奥体中心的“水滴水滴”采用采用 了了PC板智能化屋面系统板智能化屋面系统，具有重量轻、抗冲 击、隔热、防结露、节能等特点，与相同厚度 的传统板材相比，可节约25的能源。 聚氨酯隔热保温材料、聚氨酯外墙涂料：“水水 立方立方”就是由就是由10多万平米聚四氟乙烯（多万平米聚四氟乙烯（ETFE） 的膜构成的的膜构成的“魔方魔方”。 世博与高分子材料 中国馆使用阻燃电缆中国馆使用阻燃电缆 含氟塑料（CMP）， 熔点高，不易被火

6、焰烧软 化，即使软化也不会轻易 着火、不释放有毒气体， 这就给建筑内的人们留下 逃生的时间。阻燃电缆还 能够回收利用，更加环保。 阻燃电缆目前在我国的市 场价是普通电缆的普通电缆的5倍，但倍，但 其成本仅为普通电缆的其成本仅为普通电缆的2倍倍。 聚碳酸酯板铸就聚碳酸酯板铸就“油立方油立方” 石油馆采用了聚碳酸酯板， 俨然一座“油立方”.石 油馆浅蓝色的建筑外表皮 来自石油衍生品聚碳酸酯， 可回炉再利用，保温隔热， 是极佳的遮阳板，经纵横 交错“编织”而成，富于 时代感和行业特色。 世博会芬兰馆：塑料世博会芬兰馆：塑料“冰壶冰壶”蒸桑拿蒸桑拿 外墙由2.5万块“冰”组成 的“冰壶” , “冰壶”

7、外墙 的“冰”，实际上是一种 生态型的创新材料-木塑 料复合材料，它由废纸和 塑料制成，全部可回收， 移动或者拆卸也很方便， 拿在手上感觉表面十分坚 硬，其白色还永不褪色。 走过一座小桥，人们便能 进入“冰壶”，一个远离 喧嚣城市的微型岛屿家园， 感受素有“千湖之国”美 誉的芬兰的人文情怀。 墨西哥馆：回收塑料墨西哥馆：回收塑料“风筝林风筝林” 墨西哥馆占地4000 平方米的展馆最具 特色之处是其第三 层的斜坡式屋顶将 竖立起135个赤橙黄 白紫五色的高低不 等的风筝。竖立在 墨西哥馆顶上的 “风筝森林”将由 135个4至8米宽的风 筝模型组成，最高 的达13米，最矮的 也有2米。 英国馆的“

8、蒲公英” 由6万只有机玻璃 材质的“触须”分 布在整个建筑外墙 的表面，“种子圣 殿”内有6万颗种 子呈现在参观者面 前，所有的种子都 来自由英国皇家植 物园和昆明植物研 究所合作的千年种 子银行项目。 n0.1高分子材料及其加工的概念高分子材料及其加工的概念 n0.2 高分子材料的工程特征高分子材料的工程特征 n0.3 高分子材料的加工程序和研究高分子材料的加工程序和研究 方法方法 n0.4 高分子材料成型加工的主要内高分子材料成型加工的主要内 容和要求容和要求 n0.5 发展史发展史 0.1 高分子材料及其加工的概念高分子材料及其加工的概念 0.1.1 大材料概念大材料概念 金属材料金属材

9、料 大材料大材料 无机非金属材料无机非金属材料 有机高分子材料有机高分子材料 材料四要素材料四要素 使用性能使用性能 合成合成/加工加工性质性质 结构结构/成分成分 （工程）（工程） （化学）（化学） 通称为高通称为高 分子材料分子材料 指一定配合的高分子化合物指一定配合的高分子化合物 在成型设备中，受一定温度在成型设备中，受一定温度 和压力作用熔融塑化，然后和压力作用熔融塑化，然后 通过模塑制成一定形状，冷通过模塑制成一定形状，冷 却后在常温下能保持既定形却后在常温下能保持既定形 状的材料制品状的材料制品 (1) 组成组成 ； (2) 加工性加工性 ；(3) 形状；形状； (4) 使用性；使

10、用性；(5) 经济性；经济性； (6) 再生性。再生性。 高分子材料在大材料中地位：高分子材料在大材料中地位： （1） 年轻学科，有生命力年轻学科，有生命力 （2） 最有发展前途最有发展前途 （3） 应用广泛应用广泛 0.1.2材料的通性材料的通性 0.1.3高分子材料在化学工业学科中的地高分子材料在化学工业学科中的地 位位 石油石油 煤煤 天然气天然气 C3、C4 C5等炭等炭 氢化合物氢化合物 单体单体 乙烯、苯乙烯乙烯、苯乙烯 丙烯、氯乙烯丙烯、氯乙烯 丁二烯等丁二烯等 高聚物高聚物 高分子材料制品高分子材料制品 高分子化学高分子化学 高分子合成工艺高分子合成工艺 生产过程及设备生产过程

11、及设备 反应机理反应机理 聚合反应工程聚合反应工程 加工工艺加工工艺 模具、机械模具、机械 应用、改性应用、改性 高分子化工高分子化工高分子材料高分子材料 高分子物理高分子物理 加工加工 基本有机合成基本有机合成 聚合反应聚合反应成型加工成型加工 0.1.4 高分子成型加工定义高分子成型加工定义 高分子材料高分子材料 成型加工工艺成型加工工艺 具有实用性的具有实用性的 材料或制品材料或制品 （高分子化合物（高分子化合物 + 添加剂）添加剂） 高分子成型加工高分子成型加工将聚合物及各种添加剂转变成实用材料或制品将聚合物及各种添加剂转变成实用材料或制品 的一种工程技术。通常是在一定温度下弹性固体、

12、固体粉状或粒的一种工程技术。通常是在一定温度下弹性固体、固体粉状或粒 状、糊状或溶液状态的聚合物变形或熔融，经过模具得到所需状、糊状或溶液状态的聚合物变形或熔融，经过模具得到所需 形形 状，并在此过程中材料会发生一定的化学变化，最终得到能保持状，并在此过程中材料会发生一定的化学变化，最终得到能保持 所得形状制品的工艺过程。所得形状制品的工艺过程。 0.1.5 高分子材料的分类 塑料塑料 三大合成材料三大合成材料 橡胶橡胶 纤维纤维 聚合物（树脂、生胶）聚合物（树脂、生胶） 区分三个概念区分三个概念 高分子材料（塑料、胶料）高分子材料（塑料、胶料） 高分子材料制品（塑料制品、橡胶制品）高分子材料

13、制品（塑料制品、橡胶制品） 塑料塑料以合成树脂为基体，添加一些具有特定作用的助剂，以合成树脂为基体，添加一些具有特定作用的助剂， 将基体和助剂混合、分散，再通过塑炼加工，并在加工过程将基体和助剂混合、分散，再通过塑炼加工，并在加工过程 中显示塑性且能流动成型的材料。中显示塑性且能流动成型的材料。 橡胶橡胶在适当配合剂存在下在适当配合剂存在下,在一定温度和压力下硫化在一定温度和压力下硫化(适度适度 交联交联)而制得的弹性体材料而制得的弹性体材料(橡胶制品橡胶制品),通常在室温下具有粘通常在室温下具有粘 弹性。弹性。 纤维纤维长径比很大长径比很大,并具有一定柔韧性的纤细物质并具有一定柔韧性的纤细物

14、质,如锦纶如锦纶 （尼龙（尼龙6） 、腈纶（聚丙烯睛）、丙纶（聚丙烯）等、腈纶（聚丙烯睛）、丙纶（聚丙烯）等 。 高分子材料的五个形成条件高分子材料的五个形成条件 （1）以聚合物为主体：）以聚合物为主体：主要视材料的性质如何主要视材料的性质如何 例：钙塑材料（PP 20%，CaCO380%） （2）属多相复合体系：）属多相复合体系：两组分以上，宏观均相，亚微观分相两组分以上，宏观均相，亚微观分相 （3）具有可加工性）具有可加工性 例：例：PVC （4）良好的使用性能和适当的寿命）良好的使用性能和适当的寿命 （5）具有工业化生产规模：）具有工业化生产规模：高聚物成千上万，高聚物成千上万，4005

15、00种种 可做材料，但工业化规模的不多 通用塑料：PP、PE、PVC、PS、PMMA等 工程塑料： 聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛等。 0.1.6 高分子材料的制造 高分子材料 及制品生产 高分子化 合物制造 高分子反应 聚合反应 复合化 合金 填充 （添加剂、混合、成型) 成型加工 影响高分子材料制造的因素 （1）高分子化合物的性质）高分子化合物的性质(化学结构、物理结构）化学结构、物理结构） （与高分子化合物的制造有关（与高分子化合物的制造有关高分子材料学）高分子材料学） （2）成型加工过程：添加剂的作用）成型加工过程：添加剂的作用 混合过程混合过程 成型过程成型过程 0.2 高分子材料的

16、工程特征高分子材料的工程特征 高分子材料高分子材料 结构上的特殊性结构上的特殊性 性能上的可变性性能上的可变性 高分子材料成型加高分子材料成型加 工方法具有多样性工方法具有多样性 （随加工过程而变）（随加工过程而变） 材料性能的影响因素 材料性能材料性能 材料本身材料本身 成型加工中产成型加工中产 生的附加性质生的附加性质 有目的产生有目的产生 加工中加工中 自发产生自发产生 有利有利 不利不利: 结晶结晶 交联交联 取向取向 塑料降解塑料降解 分解、烧焦分解、烧焦 结论：结论： 材料不同材料不同 性能要求不同性能要求不同 加工方法不同加工方法不同 三种物理状态：三种物理状态： 玻璃态：玻璃态

17、： Tf (Tm) 0.2.1高聚物的状态变化与成型加工的关系高聚物的状态变化与成型加工的关系 聚合物从一种状态聚合物从一种状态 另一种状态的影响因素另一种状态的影响因素: (1) 聚合物的分子结构聚合物的分子结构 (2) 聚合物体系的组成聚合物体系的组成 (3) 聚合物所受应力聚合物所受应力 (4) 环境温度环境温度 当聚合物及组成一定时，在一定外力作用下，聚当聚合物及组成一定时，在一定外力作用下，聚 集态的转变主要与温度有关：集态的转变主要与温度有关： 聚合物聚聚合物聚 集态不同集态不同 内聚能内聚能 不同不同 性能性能 不同不同 聚合物对加工聚合物对加工 技术的适用性技术的适用性 不同不

18、同 TTg 玻璃态玻璃态 大分子链上仅键长、键角发生形变，模量高、大分子链上仅键长、键角发生形变，模量高、 形变极小形变极小,不宜大形变加工不宜大形变加工 只能进行机械加工只能进行机械加工 T=TgTf 高弹态高弹态 体积膨胀，大分子不能移动，但链段有足够体积膨胀，大分子不能移动，但链段有足够 动空间、能移动，形变可逆动空间、能移动，形变可逆 非晶聚合物：非晶聚合物：TgTf近近 Tf侧，强力成型，形侧，强力成型，形 变可逆，变可逆， Tg以下使用以下使用 结晶聚合物：结晶聚合物：TgTm拉伸拉伸 T=TfTd 粘流态粘流态 整个大分子能移动，呈塑性，模量降至最低，整个大分子能移动，呈塑性，模

19、量降至最低， 较小外力能引起宏观流动，形变不可逆较小外力能引起宏观流动，形变不可逆 大多数成型方法在此温度范围大多数成型方法在此温度范围 0.2.2 成型加工方法和实质成型加工方法和实质 高分子材料成型加工是一个复杂的物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，流动性化学变化过程，其中，流动性 是必要条件。是必要条件。 加工技术从形变出发：加工技术从形变出发： （1）高聚物熔体）高聚物熔体塑性形变：塑性形变：Tf(m) Td，多用于一次成型，多用于一次成型 （2）高聚物类橡胶态）高聚物类橡胶态弹性形变（残余形变）：弹性形变（残余形变）： TgTf，多用于二次成型，多用于二次成型

20、（3）高聚物溶液态：用于浸渍、湿法或干法纺丝）高聚物溶液态：用于浸渍、湿法或干法纺丝 （4）高聚物分散体（悬浮体、溶液、胶乳）：搪塑）高聚物分散体（悬浮体、溶液、胶乳）：搪塑 （5）高聚物单体或预聚体直接成型）高聚物单体或预聚体直接成型化学加工：浇注化学加工：浇注 （6）高聚物机械加工）高聚物机械加工后处理。后处理。 成型加工中发生的物理成型加工中发生的物理化学变化化学变化 （1）物理变化为主：）物理变化为主：热塑性塑料热塑性塑料 材料材料 加热加热 流动流动 冷却冷却 凝固凝固 （2）化学变化为主：）化学变化为主：浇注成型浇注成型 单体或预聚体单体或预聚体 加热或引发剂加热或引发剂 聚合成型

21、聚合成型 （3）物理变化）物理变化化学变化兼有：化学变化兼有：热固性塑料、橡胶热固性塑料、橡胶 材料材料 加热加热 流动流动 交联交联(硫化硫化) 成型成型 0.2.3 制品的性能 内在性质：通过选择合适材料，容易解决内在性质：通过选择合适材料，容易解决 附加性质：加工中使材料发生实质性变化附加性质：加工中使材料发生实质性变化 外观性质外观性质 耐久性质耐久性质 使用性质使用性质 制品性能制品性能 材料内在性质材料内在性质 加工中产生的附加性质加工中产生的附加性质 对制品性能的影响极为重要对制品性能的影响极为重要 附加性能对制品性能影响附加性能对制品性能影响 (1) 形状上的变化：使用上的要求

22、形状上的变化：使用上的要求 (2) 结构上的变化结构上的变化 分子结构上的变化：交联、硫化分子结构上的变化：交联、硫化 聚集态结构上的变化：微观结晶、取向等聚集态结构上的变化：微观结晶、取向等 (3) 性质上的变化：反映出制品宏观性能改变性质上的变化：反映出制品宏观性能改变 如：结晶如：结晶 刚性刚性 ,取向取向 各向异性各向异性,交联交联 弹性、强度弹性、强度 物理变化物理变化软化、熔化、溶解、冷却固化、溶剂挥发软化、熔化、溶解、冷却固化、溶剂挥发 盐析、结晶、取向（拉伸强度）盐析、结晶、取向（拉伸强度） 化学变化化学变化接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合

23、交联交联 0.3高分子材料的加工程序和研究方法 0.3.1加工技术程序：加工技术程序： 高分子材料制备高分子材料制备成型工艺成型工艺 制品制品 配料，混合配料，混合 粒化、粉化粒化、粉化 塑化塑化,一次一次 二次成型二次成型 定型定型 后加工后加工 塑料流程塑料流程 橡胶流程 基本工艺过程：基本工艺过程： 配料配料 塑炼塑炼 混炼混炼 成型成型 硫化硫化 原原 料料 单体单体 生胶生胶 制造制造 生生 胶胶 切胶切胶 烘胶烘胶 塑塑 炼炼 塑炼塑炼 胶胶 混混 炼炼 混炼混炼 胶胶 成成 型型 压延、压出压延、压出 模压、注塑模压、注塑 半成品半成品 （胚料）（胚料） 硫硫 化化 橡胶橡胶 制

24、品制品 胶料的胶料的 制造制造 配合剂配合剂 预加工预加工 0.3.2 研究设计方法 高聚物高聚物 配合剂配合剂 配方设计配方设计试样制备试样制备 性能测试性能测试 第一循环第一循环 生产工艺制定生产工艺制定高分子材料制品高分子材料制品 第二循环第二循环 第一循环：第一循环：配方设计配方设计 第二循环：第二循环：加工工艺制定、经济成本估算加工工艺制定、经济成本估算 性能性能 力学、热、电、力学、热、电、 化学性能等化学性能等 决定决定 0.4 成型加工的要求和任务 热力学、力学热力学、力学 物理化学、有机化学物理化学、有机化学 质量和能量的传递质量和能量的传递 高分子化学高分子化学 高分子物理

25、高分子物理 粘弹性流体力学（流变学）粘弹性流体力学（流变学） 所需的基本知识所需的基本知识 0.4.1 成型加工的基础知识要求成型加工的基础知识要求 0.4.2 聚合物成型加工的任务聚合物成型加工的任务 聚合物加工基本任务聚合物加工基本任务研究实现从原料到制品的研究实现从原料到制品的 转变所要采用的适当方法及所获得的产品质量与转变所要采用的适当方法及所获得的产品质量与 各种因素（如材料的流动和形变的行为以及其性各种因素（如材料的流动和形变的行为以及其性 质、各种加工条件参数及设备结构等）的关系。质、各种加工条件参数及设备结构等）的关系。 成型加工工程的任务包括赋予作为原料的成成型加工工程的任务

26、包括赋予作为原料的成 型材料以一定特性和加工价值，并制成所要求得型材料以一定特性和加工价值，并制成所要求得 到的实用性制品。到的实用性制品。 0.4.3成型加工的过程成型加工的过程 高分子材料成型加工通常包括高分子材料成型加工通常包括两个过程两个过程： （1） 首先使原材料产生变形或流动，首先使原材料产生变形或流动， 并取得所需要的形状并取得所需要的形状 （2） 进行固化以设法保持所取得的进行固化以设法保持所取得的 形状成为制品形状成为制品 0.4.4 成型加工的主要功能 成型加工工程的主要功能有：成型加工工程的主要功能有： (1) 赋形。如制成薄膜或齿轮等形状。赋形。如制成薄膜或齿轮等形状。

27、 (2) 使成型材料熔融、固化。灵活应用加热和冷却操作使之使成型材料熔融、固化。灵活应用加热和冷却操作使之 易于赋形。易于赋形。 (3) 进行硬化反应。加工热固性树脂时，加热使其产生缩聚进行硬化反应。加工热固性树脂时，加热使其产生缩聚 反应而成为具有三维结构的高聚物。反应而成为具有三维结构的高聚物。 (4) 实现某些附加作用。实现某些附加作用。 0.5 发 展 史 19世纪之前，人类已开始使用天然高分子材料世纪之前，人类已开始使用天然高分子材料 1892年：确定了天然橡胶的干馏产物为异戊二烯结构，为高分年：确定了天然橡胶的干馏产物为异戊二烯结构，为高分 子的合成指明了方向。子的合成指明了方向。

28、 1930年：年：Standinger发表了大分子学说，为高分子材料的合成发表了大分子学说，为高分子材料的合成 制备奠定了理论基础。制备奠定了理论基础。 1930-1940年：发展了缩聚反应理论，建立了乳液聚合理论。年：发展了缩聚反应理论，建立了乳液聚合理论。 1820年：年：Hancock 设计了第一台开放式辊筒机，为橡胶设计了第一台开放式辊筒机，为橡胶 塑炼、配料及聚合物混炼工艺的实施提供了有力的工具。塑炼、配料及聚合物混炼工艺的实施提供了有力的工具。 1835年：年：Chaffee 创制了第一台蒸气加热的双辊机创制了第一台蒸气加热的双辊机 。 1839年：年：Goodyear 发现硫磺对

29、橡胶具有交联作用（橡发现硫磺对橡胶具有交联作用（橡 胶工业发展重要的里程碑）。胶工业发展重要的里程碑）。 1910年：英国年：英国Banbury 首创密炼机（首创密炼机（Banbury Mixer） 二十世纪中期：连续混合机，高速混合机。二十世纪中期：连续混合机，高速混合机。 1862年：英国年：英国Alexander展出由注射成型制得的梳子、展出由注射成型制得的梳子、 伞柄等制品伞柄等制品 1869年：英国年：英国Hayatt 制成塞璐珞（硝酸纤维素），其制成塞璐珞（硝酸纤维素），其 一出六模具具有主流道、分流道和浇口一出六模具具有主流道、分流道和浇口 1932年：德国年：德国Hans Ga

30、strovl发明了有分流梭的料筒发明了有分流梭的料筒 1940年：德国年：德国BASF公司发明了螺杆直射注塑法公司发明了螺杆直射注塑法 70年代：塑料工业发展的重要历史时期，年代：塑料工业发展的重要历史时期，“以塑代以塑代 钢钢”、“以塑代木以塑代木” Rossi-Peakes 螺旋模的流动试验，用标准条件测出塑料螺旋模的流动试验，用标准条件测出塑料 流出量和流动长度来反映工艺特性流出量和流动长度来反映工艺特性 Gilmore、Spencer在柱塞式注塑机用在柱塞式注塑机用PS研究热塑性塑研究热塑性塑 料对可模塑性条件的影响料对可模塑性条件的影响 优点优点：机身低，便于操作和维：机身低，便于操

31、作和维 修；机器重心低，安装稳定性修；机器重心低，安装稳定性 好；制品顶出后可利用其自重好；制品顶出后可利用其自重 作用而自动下落，容易实现自作用而自动下落，容易实现自 动操作。动操作。 缺点缺点：模具安装和嵌件的安放：模具安装和嵌件的安放 比较麻烦；占地面积较大。比较麻烦；占地面积较大。 适用适用：大、中、小型注射机。：大、中、小型注射机。 卧式注射机卧式注射机 注射机 注射系统 （塑化、注射） 锁模系统 （开启、闭合模具） 模 具 （赋予塑料形状和尺寸） 由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。 0.5.4 挤出成型挤出成型技术的发展技术的发展 “挤

32、出”来源于拉丁文“ex”（离去）和“truder” （推） 1795年：年：Bramah 发明的由一个手动的柱塞和机头组成的挤发明的由一个手动的柱塞和机头组成的挤 出机出机 1879年：英国年：英国Gray发明第一部螺旋挤出机发明第一部螺旋挤出机 十九世纪末：英国的十九世纪末：英国的Gray和美国的和美国的Royle取得了阿基米德螺取得了阿基米德螺 杆挤出机的专利，同一时期，杆挤出机的专利，同一时期，Rowell和和Finlayson 进行了螺进行了螺 杆挤出机的第一个理论研究杆挤出机的第一个理论研究 1925年：挤出年：挤出PVC，标志着现代挤出工艺的开端，标志着现代挤出工艺的开端 1935

33、年：德国的年：德国的Troester 制造了第一台专为热塑性塑料的制造了第一台专为热塑性塑料的 螺杆挤出机螺杆挤出机 单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中 旋转构成的。大小一般用螺杆直径来表示。旋转构成的。大小一般用螺杆直径来表示。 双螺杆挤出机双螺杆挤出机指在一根两相连孔道组成指在一根两相连孔道组成截面的料筒内由两根相互啮截面的料筒内由两根相互啮 合或相切的螺杆组成的挤出装置。合或相切的螺杆组成的挤出装置。 1.4 1.4 制造方法及组成对高分子制造方法及组成对高分子 材料性能的影响材料性能的影响 高分子化合物高分子化合物 填充剂（无机

34、物）填充剂（无机物） 低分子物（添加剂）低分子物（添加剂） 制造方法制造方法 组成组成 聚合物的聚合方法聚合物的聚合方法 聚合物的反应（聚合物功能化）聚合物的反应（聚合物功能化） 合金化合金化 高分子合金：指塑料或橡胶经物理共混或化学改性后，高分子合金：指塑料或橡胶经物理共混或化学改性后， 形成的宏观上均相、微观上分离的一类材料形成的宏观上均相、微观上分离的一类材料 两种或两种以上各具本身优点的聚合物混合在两种或两种以上各具本身优点的聚合物混合在 一起，从而得到性能优异的材料。一起，从而得到性能优异的材料。 聚合物并用聚合物并用 即聚合物共混，已是高分子科学的发展方向。现即聚合物共混，已是高分

35、子科学的发展方向。现 在真正能工业化生产的聚合物只有数十种，而对在真正能工业化生产的聚合物只有数十种，而对 高分子的使用要求越来越高，一种聚合物难以满高分子的使用要求越来越高，一种聚合物难以满 足所有各方面的要求，即聚合物都各有所长，各足所有各方面的要求，即聚合物都各有所长，各 有所短。有所短。 例：塑料强度高，橡胶弹性好，所以考虑并用。例：塑料强度高，橡胶弹性好，所以考虑并用。 共混共混 并用聚合物的选用：并非任何聚合物都可以相互并用，并用聚合物的选用：并非任何聚合物都可以相互并用， 应从以下几方面考虑：应从以下几方面考虑： 并用目的并用目的 即从制品所要求的性能考虑，是并用的第一即从制品所

36、要求的性能考虑，是并用的第一 原则和前提。原则和前提。 例：增韧例：增韧加弹性体到塑料中；加弹性体到塑料中； 增强增强加加 塑料到橡胶中；塑料到橡胶中； 提高流动性提高流动性PVC中加中加PS。 考虑能否混合考虑能否混合 溶解度参数相近的原则，但不能太接近（形溶解度参数相近的原则，但不能太接近（形 成的结构不好），应使材料形成亚微观分相成的结构不好），应使材料形成亚微观分相 结构，性能才会优异。结构，性能才会优异。 对需要交联的聚合物：共混中交联。对需要交联的聚合物：共混中交联。 例：动态硫化共混型热塑性弹性体。例：动态硫化共混型热塑性弹性体。 考虑配合剂在聚合物中的分布：有些配合剂在某考虑配

37、合剂在聚合物中的分布：有些配合剂在某 一种聚合物中易混合。一种聚合物中易混合。 例：轮胎。例：轮胎。 考虑会否发生化学反应：有利的要利用（如产生考虑会否发生化学反应：有利的要利用（如产生 接枝或共聚），不利的要避免或控制。接枝或共聚），不利的要避免或控制。 现较热门的反应性共混：利用基团，或使其中的一相反应。现较热门的反应性共混：利用基团，或使其中的一相反应。 1.5.1 热塑性塑料热塑性塑料-聚乙烯（聚乙烯（PE） （1 1）基本特性）基本特性 是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格 低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型

38、加工，并低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并 且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前产量最大的树脂且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前产量最大的树脂 品种，用途极为广泛。品种，用途极为广泛。 分为低密度聚乙烯（分为低密度聚乙烯（LDPE）（高压法）和）（高压法）和 外观：外观：乳白色蜡状物，无味、无臭、无毒，半透的颗粒状乳白色蜡状物，无味、无臭、无毒，半透的颗粒状 物料。物料。 1.5 四大通用塑料的性能与成型加工四大通用塑料的性能与成型加工 1.5.1 热塑性塑料-PE （2）主要用途）主要用途 可进行吹塑薄膜、挤出涂覆、电线电缆的包覆、注塑和中空可进行吹塑薄膜、挤出

39、涂覆、电线电缆的包覆、注塑和中空 成型等成型等 ； 各种瓶、容器和汽油桶等中空制品占各种瓶、容器和汽油桶等中空制品占HDPE总需求量的总需求量的50% 以上，以上， HDPE瓶广泛用于食品、化学品、药品、化妆品、洗涤瓶广泛用于食品、化学品、药品、化妆品、洗涤 剂等的包装；剂等的包装； 薄膜、管材、电线电缆和各种注塑制品等。薄膜、管材、电线电缆和各种注塑制品等。 （3）成型特点）成型特点 成型加工温度较低，熔体粘度低，易于成型加工。成型加工温度较低，熔体粘度低，易于成型加工。LDPE 一般在一般在180左右，左右，HDPE一般在一般在220左右，最高成型加工温左右，最高成型加工温 度通常不超过度

40、通常不超过280。 1.5.1 PE的成型特点 熔融状态下，熔融状态下，PE具有氧化倾向，因而，成型加工中具有氧化倾向，因而，成型加工中 应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。 制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。 应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生 内应力，降低制品的力学性能。内应力，降低制品的力学性能。 由于结晶，由于结晶，PE熔体冷却后熔体冷却后收缩率较大收缩率较大，一般，一般成型收成型收 缩率为缩率为1.5%5.0%。

41、1.5.2 热塑性塑料热塑性塑料-聚丙烯（聚丙烯（PP） （1）基本特性）基本特性 聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透聚丙烯无色、无味、无毒。外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透 明、更轻。密度仅为明、更轻。密度仅为0.900.91g/cm。它不吸水，光泽好，易着。它不吸水，光泽好，易着 色。色。 （2）主要用途）主要用途 聚丙烯可用做各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零聚丙烯可用做各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零 件和自行车零件件和自行车零件;可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化可作为水、蒸汽、各种酸碱等的输送管道，化 工容器和其他设备的衬里、表面涂层；可制造盖和本

42、体合一的工容器和其他设备的衬里、表面涂层；可制造盖和本体合一的 箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。 1.5.2 PP的成型特点 成型收缩范围及收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向成型收缩范围及收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向 性强；流动性极好，易于成形，热容量大，注射成形模具必须设性强；流动性极好，易于成形，热容量大，注射成形模具必须设 计能充分进行冷却的冷却回路，注意控制成形温度。料温低时方计能充分进行冷却的冷却回路，注意控制成形温度。料温低时方 向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温向性明显，尤其是低温、高压时更明显。聚丙烯成形的适宜模温 为为80C