高分子材料成型加工-挤出

1、高分子材料成型加工高分子材料的成型加工方法挤出注塑压制压延缠绕吹塑器雌产常用的方法是挤出成型、注塑成型、吹塑和压制成材料k力口热k流动k冷去卩»凝固成型f成型成型加工中的物理化学变化(1) 以物理变化为主：热塑性塑料(2) 以化学变化为主：浇注成型单体或预聚体加热或引发剂聚合(3) 物理化学变化兼有：热固性塑料、橡胶材料加热流动交联僦化)挤出成型定型机头装置口模冷却水槽切割塑料管牵引装置装置挤出成型是借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受 热熔化的聚合物材料在压力推动下，强行通过口模 而成为具有恒定截面的连续型材的一种成形方法。挤出设备主要组成部分螺杆加热装置口模挤出成型工艺挤出机实物图挤出

2、成型分类：按照塑化方法：1. 干法：靠加热将塑料融化湿法：用溶剂将塑料充分软化挤出成型工艺过程：成型物料预处理挤出成型制品的定型和冷却制品的牵引和热处理合格制品的切割与包装成型物料预处理包括对物料进行干燥、预热、着色、混入添加剂等过程。水分不能带入挤出机。塑化在挤出机内将固体塑料加热并依靠塑料之间的内摩擦热使其成为 粘流态熔体物料。固体态聚合 物或混合物熔融态聚合 物或混合物成型: 在挤出机螺杆的旋转推挤作用之下，通过具有一定形状的口模， 使粘流态的物料成为连续的型材。1-转动机构；2止推轴承；3-料斗；4-冷却系统；5加热器；6螺杆；7机筒；9滤板；9机头孔型成型过程三个主要参数1.螺杆转速

3、螺杆转速T 剪切力T对混合物 混合效果T螺杆转速过大分子链受到二大分过强的剪切力子降解聚合物材料 性能下降L图1 210 *时螺杆转速对PP材料缺口冲击强度和熔体 流动速率的影响Fig. 1 Influence of screw rotation speed on the impact strength and the melt flow rate of PP at 210 忙冲击强度 -熔体流动速率504515.0 4.5-4.0 3.540353003.0螺杆转速 min 1)图3 210 Y时螺杆转速对PP-HDPE共混材料缺口冲击 强度和熔体流动速率的影响Fig. 3 Influenc

4、e of screw rotation speed on the impact strength and the melt flow rate of PP-HDPE blends at 210 X2 料筒压力和料筒温度例：PP: T,J160°C-180°C), T/350°C-380°C),加工温度(200-250°C) PVC7)(T60oC), Tioor)温度(180-200°C)制品的定型和冷却:可以通过风冷或是水冷实现。热塑性塑料在挤出后，应及时冷却定型，否则在自身重力作用下 会发生形变。问题：冷却速度对结晶性聚合物的影响

5、?制品的牵引和热处理将挤出物迅速拉出，否则引发挤出物变形。热处理的作用是提高制品尺寸的稳定性，消除制品的内应力。问题：牵引速度对聚合物性能的影响?挤出成型设备螺杆式挤出机：连续成型，用途最多; 柱塞式挤出机：间歇成型，一般不用;单螺杆式挤出机 螺杆式挤出机丿双螺杆式挤出机I多螺杆式挤出机以单螺杆和双螺杆式挤出机最为常见。螺杆式挤出机支螺杆式挤出机主要构成传动装置加料装置料筒螺杆机头东方仿真COPYRIGHT螺朴传动装置传动装置由电机、减速箱、轴承等部分组成主要作用是带动螺杆转动加料装置锥形加料漏斗加热装置搅拌器真空装置东方仿真COPYRIGHT带强制加料器的料斗东方仿真COPYRIGHT挤出机

6、的料筒:是一个能承受压力的金属圆筒，包裹住螺杆，其夕层 有加热和冷却系统； 料筒的作用：对塑料加热；配合螺杆使塑料加热;螺杆挤出机的 关键部件通过螺杆的转动，对塑料产生挤压作用，塑料在移动过程中得到混合和塑化。直接关系到挤出机的应用范围和生产率。送料段压缩段计量段L螺杆结构示意图螺杆形式和分段LHIII1 渐变型（等距不等深）2渐变型（等深不等距）II3 突变型4鱼雷头螺杆111n inI 加料段（固体输送段）III 压缩段（熔融段）in计量段（均化段）加料段将料斗供给的物料送往压缩段固态、部分熔融压缩段压缩物料、排除空气熔融态计量段将熔融的物料定量定压送入机头熔融态螺杆的几何结构参数W螺槽宽

7、度0螺旋角E-螺纹棱部宽度$间隙L螺杆长度d螺杆根径螺杆的直径D 螺杆的压缩比A 旋转比e螺杆的长径比L/Ds螺槽的深度H螺纹棱部宽度E螺杆的直径D代表挤出机的规格，DT，挤出机的生产能力T螺杆的长径比L/Ds( 15-25)影响挤出机的产量和挤出质量(衡量塑化效率)L/Dsb物料停留时间b物料温度分布改善，塑化效果生产 能力f； oL/Ds过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗 增£；螺杆的压缩比A螺杆尾部螺槽的容积 A 螺杆头部螺槽的容积塑料受到的挤压力f ,制品致密，排除物料中空 气的能力fLL.图74螺杆结构的主要参数Dl螺杆外径Db料筒内径螺距H-螺槽深度W

8、-螺槽宽度0螺旋角E-螺纹棱部宽度5间隙L螺杆长度d螺杆根径螺旋角8：螺纹与螺杆横断面的夹角；盯，生产能力T，对塑料的剪切作用和挤压力凯通常0=10-30%若用等距螺杆，螺距二直径，贝帕二17。41蔦L.图74螺杆结构的主要参数D、一螺杆外径 矶一料筒内径 厶一螺距 H螺樓深度W-螺槽宽度0螺旋角E-螺纹棱部宽度$间隙L螺杆长度/螺杆根径螺槽深度（H）：剪切速率传热效率混合及塑化效率生产率J。故热敏性塑料（如PVC）宜用深 螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好的塑料（如聚酰胺等） 宜用浅螺槽。选ffl38CrMoALA优欣氮化钢、优丿贞介金铠、 双金妊合金等材料，机械憐度高孜找扭炉 人确保实规良好泄

9、化状态卜的扁济出欣螺杆螺杆与料筒的配合4螺杆的组合双螺杆挤出机指在一根两相连孔道组成8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。B纵向流道封闭A同向双螺杆BB异向双螺杆不同螺杆组合混合能力的比较单螺杆同向双螺杆异向双螺杆剪切力弱强中稳定挤出中弱强分布混合 能力中强弱和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点是:1、较高的固体输送能力和挤出产量；2、自洁能力；3、混合塑化能力高；4、较低的塑化温度，减小分解可能；5、结构复杂，成本咼机头和口模机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动， 将塑料均匀平稳导入口模。 口模是具有一定截面形状的通道，塑料熔体在口模中流动时形成所需形

10、状。机头口模挤出成型工艺挤懈售鼻豎质量狀卜負鸚¥1 殳资少'见效F祇 生产环境卫生，劳动强度低 适于大批量生产适用叫噱分热窝腥分黑賦謹漏、PS、ABS、PC、f *酚醛树脂及密験树購等应用：料薄膜、网材、带驚层霭品打需、量丝和 需駱馨材还蠶于減造鼠染色、树脂掺和家挤出应用实例：物料组分：iPP（等规聚丙烯），DPS（NN-二苯基丁二酰脸） 物料性质：iPP:= 4.12 g/10 min, Tm=168°C, Td=360°C, Tc=120 °CDPS（N,N二苯基丁二酰胺）：Tm=163°C； 挤出环境设定：螺杆转速：200rpm;挤出温度：200-210°C； 冷却介质：水；典型的挤出工艺 双向拉伸溥膜图55二步拉伸法示意图乩流程图b.拉幅夹钳c.拉幅机架1挤出机2口模2冷却規4预热規5纵向拉伸合冷却楹7橫向拉伸8切边9卷取生产流程挤出 急冷预热纵向拉伸 冷却横向拉 伸-热处理-切边卷取挤出后的厚片先急冷，目的是控制结晶度5% 预热：将温度调整到熔点以下纵向拉伸后再冷却的目的：使结晶停止并固定分 子的取向结构；张紧厚片防止其回缩向拉工艺示例以聚丙烯薄膜为例:薄膜厚度1060屮m 挤出温度250270°C延温度30-40°C