高分子材料成型加工原理复习ppt课件

1、第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质可模塑性可模塑性Mouldability）1可挤压性可挤压性 （Extrudability）2可纺性可纺性 （Spinnability)3可延性可延性Stretchability)4（1 1玻璃态结晶态）玻璃态结晶态） 聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。见图变的成型加工。见图 适用：二次加工：适用：二次加工： 机械加工机械加工车削、铣削、刨、锯等；车削、铣削、刨、锯等； 修饰修饰印刷、电镀等；印刷、电镀等； 装配装配焊接塑钢窗焊接塑钢窗 ）、粘接等；）、粘接等； 第一节第一节 聚合物材料的

2、加工性质聚合物材料的加工性质（2 2高弹态高弹态 产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。且具有一定的强度。适用：较大变形的成型工艺。适用：较大变形的成型工艺。压延成型压延成型calenderingcalendering）物料通过一物料通过一系列相向旋转的辊筒的间隙，受到挤压和延系列相向旋转的辊筒的间隙，受到挤压和延展作用，成为薄膜、薄片展作用，成为薄膜、薄片第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质中空吹塑成型中空吹塑成型Blow Moulding Blow Moulding ）借借助气体压力，使闭合在助气体压力，使闭合在 模具型腔中

3、的高弹态模具型腔中的高弹态型坯吹胀，成为中空制品的成型技术。型坯吹胀，成为中空制品的成型技术。 制品：瓶、桶、罐容器等。制品：瓶、桶、罐容器等。 第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质热成型热成型ThermoformingThermoforming）高弹态下利高弹态下利用压力差，或机械用压力差，或机械 压力和液压的成型技术。压力和液压的成型技术。制品类型：薄壳制品制品类型：薄壳制品 。拉伸成型拉伸成型StretchingStretching等。等。第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质（3 3粘流态粘流态 很大的不可逆形变；熔体黏度低。很大的不可逆形变；熔体黏度

4、低。 适用：流动性要求较高的成型加工技术。适用：流动性要求较高的成型加工技术。 挤出成型挤出成型ExtrusionExtrusion）使高聚物成为使高聚物成为具有恒定断面形状的连续型材或半成品的过程。具有恒定断面形状的连续型材或半成品的过程。 制品类型：管材、板材、异型材、电线电制品类型：管材、板材、异型材、电线电 缆、棒材等。缆、棒材等。第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质注射成型注射成型Injection MoldingInjection Molding）物料物料塑化成熔体后在压力的作用下，注入闭合的塑化成熔体后在压力的作用下，注入闭合的模具中，保压、定型、冷却后成为制品

5、的技模具中，保压、定型、冷却后成为制品的技术。术。制品特点：种类繁多、形状各异、复杂、高制品特点：种类繁多、形状各异、复杂、高 精度；精度；第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质吹塑成型吹塑成型Inflation film processInflation film process）粘流态下，挤出泡管坯，压缩空气吹胀、冷却粘流态下，挤出泡管坯，压缩空气吹胀、冷却后成为管状薄膜的成型技术。后成为管状薄膜的成型技术。制品类型：农膜，食品、轻工、纺织化工等物制品类型：农膜，食品、轻工、纺织化工等物品的防腐、防湿、防尘包装膜。品的防腐、防湿、防尘包装膜。橡胶的混炼、压出、贴合、纤维的熔

6、融纺丝橡胶的混炼、压出、贴合、纤维的熔融纺丝第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质v什么是可挤压性？什么是可挤压性？v可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。时获得形状和保持形状的能力。v发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒间、模具中等压延机辊筒间、模具中等v聚合物力学状态：粘流态聚合物力学状态：粘流态v表征参数：熔融指数表征参数：熔融指数Melt Flow IndexMelt Flow Index，MIMI或或MFIMFI

7、）1.1.1 聚合物的可挤压性聚合物的可挤压性第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质1.1.什么是可模塑性？什么是可模塑性？可模塑性指材料在温度和压力作用下形可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。（熔体的充变和在模具中模制成型的能力。（熔体的充模能力）模能力）发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等等聚合物力学状态：高弹态、粘流态聚合物力学状态：高弹态、粘流态表征方法：螺旋流动试验表征方法：螺旋流动试验 在成型加工过程中，聚合物的可模塑性在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来常用在一

8、定温度、压力下熔体的流动长度来表示。表示。1.1.2 聚合物的可模塑性聚合物的可模塑性第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质v什么是可纺性？什么是可纺性？v可纺性是指聚合物材料通过加工形成连可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。续的固态纤维的能力。v发生地点：主要有熔融纺丝发生地点：主要有熔融纺丝v聚合物力学状态：粘流态聚合物力学状态：粘流态v表征方法：纺丝实验表征方法：纺丝实验1.1.3 聚合物的可纺性聚合物的可纺性第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质v什么是可延性？什么是可延性？v可延性表示无定型或半结晶聚合物在一可延性表示无定型或半结晶聚

9、合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。力。 v发生地点：压延或拉伸工艺发生地点：压延或拉伸工艺v聚合物力学状态：高弹态或玻璃态聚合物力学状态：高弹态或玻璃态v表征方法：拉伸试验表征方法：拉伸试验1.1.4 聚合物的可延性聚合物的可延性可延性源于：可延性源于： 大分子结构大分子结构非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团；非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团；结晶高聚物：折叠链状；结晶高聚物：折叠链状；细而长的长链结构和巨大的长径比；细而长的长链结构和巨大的长径比； 大分子链的柔性大分子链的柔性第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质第

10、二节第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为聚合物在加工过程中的粘弹行为1.2.1 粘弹性形变与加工条件的关系粘弹性形变与加工条件的关系v什么是粘弹性？什么是粘弹性？v粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。v 高分子为什么具有粘弹性？高分子为什么具有粘弹性？第二节第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为聚合物在加工过程中的粘弹行为弹性：物体弹性：物体受力后，发受力后，发生形变，除生形变，除去外力后，去外力后，形变能回复形变能回复。粘弹性粘弹性粘性：物体粘性：物体受力后，形受力后，形变随时间发变随时间发生变化，除生变化，除去外力后，去外力后，形变不能回形变不能回复。复。普弹

11、性：物体受普弹性：物体受力后，瞬时发生力后，瞬时发生形变，除去外力形变，除去外力能迅速回复，与能迅速回复，与时间无关。（符时间无关。（符合胡克定律）合胡克定律）高弹性：物体受力高弹性：物体受力后，瞬时发生形变后，瞬时发生形变，除去外力能回复，除去外力能回复，与时间有关。（，与时间有关。（不符合胡克定律）不符合胡克定律）第二节第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为聚合物在加工过程中的粘弹行为1.2.2 粘弹性形变的滞后效应粘弹性形变的滞后效应v什么是滞后效应？什么是滞后效应？v在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速

12、度的效应。用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。v形成原因：形成原因：v长链结构和大分子的运动具有逐步性，存在松弛长链结构和大分子的运动具有逐步性，存在松弛过程，需要松弛时间。过程，需要松弛时间。 小结小结聚合物的可挤压性：粘度聚合物的可挤压性：粘度流动性流动性MFRMFR表征、表征、 表征意义及使用意义；表征意义及使用意义；聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的表征表征聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞后效应后效应线型高

13、聚物的聚集态与成型加工：力学三态的线型高聚物的聚集态与成型加工：力学三态的特征分子运动状态、宏观力学状态及适应特征分子运动状态、宏观力学状态及适应的成型加工方法；的成型加工方法；重要的成型加工特征温度：重要的成型加工特征温度： Tb Tb 、Tg Tg 、Tm Tm 、Tf Tf 、TdTd习题：1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。比较塑性形变和粘性形变的异同点。3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？什么是聚合物的力学三态

14、，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？各适用于什么加工方法？4.聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（ ），），（ ），（），（ ）和（）和（ ）。）。5.（）是评价聚合物材料的可挤压性（）是评价聚合物材料的可挤压性 这一加工性质的这一加工性质的一种简单而又实用的方法，而（一种简单而又实用的方法，而（ ）是评价聚合物）是评价聚合物材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实用的方法。用的方法。6. 在通常的加工条件下，聚合物形变主要由（）和（）在通常的加工条件下，聚合物形变主要由（）和（）所组成。从形变性

15、质来看包括（）和（）两种成所组成。从形变性质来看包括（）和（）两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的相对差异。相对差异。7. 聚合物的粘弹性行为与加工温度聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当有密切关系，当（ ）时，主要发生粘性形变，也有弹性效应，）时，主要发生粘性形变，也有弹性效应，当（当（ ） 时，主要发生弹性形变，也有粘性形变。时，主要发生弹性形变，也有粘性形变。8. 按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是（）、（）和（）三部分所组总形变可以看成是（）、（）和（）三部分

16、所组成。成。图为典型的模塑面积图，请结合该图说明注射产品质量和温度、注射压力的关系。第一篇第一篇 聚合物加工的理论基础聚合物加工的理论基础第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质2.1.1牛顿流体牛顿流体第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质v 层流流动也称粘性流动，其特征是流体的质点沿平行于流层流流动也称粘性流动，其特征是流体的质点沿平行于流道轴线方向相对运动与边壁等距离、以同一速度向前移动。道轴线方向相对运动与边壁等距离、以同一速度向前移动。雷诺准数雷诺准数Re2100Re2500Re2500v 大多数聚合物流体，尤其是熔体，大多数聚合物流体，尤其是熔体，ReRe不大于不大于

17、1010，一般为层，一般为层流流动。但是，在特殊场合，如经小浇口注射进大型腔，流流动。但是，在特殊场合，如经小浇口注射进大型腔，由于剪切力过大等原因，会出现弹性湍流。由于剪切力过大等原因，会出现弹性湍流。2.1.2 非牛顿流体非牛顿流体第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质非牛顿流体的类型非牛顿流体的类型v宾汉流体宾汉流体v膨胀性流体膨胀性流体v假塑性流体假塑性流体v复合型流体复合型流体第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质宾汉流体宾汉流体(Bing ham) (Bing ham) 与牛顿流体相同，与牛顿流体相同， 剪剪切速率切速率 剪切应力的关系剪切应力的关系也是一条直线，不

18、同处：也是一条直线，不同处：它的流动只有当它的流动只有当 高到高到一定程度后才开始，需要一定程度后才开始，需要使液体产生流动的最小应使液体产生流动的最小应力力y y称为屈服应力。当称为屈服应力。当 y y时，完全不流动时，完全不流动 。 例如：某些聚合物熔体多为分散体）、钻井泥浆、黄例如：某些聚合物熔体多为分散体）、钻井泥浆、黄油、脂肪等呈现这种情况。油、脂肪等呈现这种情况。第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质假塑性流体假塑性流体Pseudoplastic) Pseudoplastic) ： 流体的表观粘度随剪切流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。也应力的增加而降低。也即切力变稀现

19、象。即切力变稀现象。大多数聚合物熔体、溶液、悬浮液都等呈现这种情况。大多数聚合物熔体、溶液、悬浮液都等呈现这种情况。第二章第二章 聚合物的流变性质聚合物的流变性质膨胀性流体：膨胀性流体： 流体的表观粘度随剪切流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加，也应力的增加而增加，也即切力增稠现象。即切力增稠现象。较少见，如聚氯乙烯糊和少数含有固体物质的聚合物熔体较少见，如聚氯乙烯糊和少数含有固体物质的聚合物熔体 在较宽剪切塑料范围内，流动曲线会出现三个在较宽剪切塑料范围内，流动曲线会出现三个特征区域：第一牛顿区，非牛顿区，第二牛顿区。特征区域：第一牛顿区，非牛顿区，第二牛顿区。作作 业业v 画出几种典型流体

20、的剪切力画出几种典型流体的剪切力- -剪切速率流动曲线，剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。并简单说明各自的流变行为特征。v 怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件？性选择加工条件？v 影响聚合物粘度的因素分别有哪些？影响聚合物粘度的因素分别有哪些？v 影响聚合物流变形为的的主要因素有（影响聚合物流变形为的的主要因素有（ ）、）、（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）和（）和（ ）等。）等。v 假塑性流体在较宽的剪切速率范围内的流动曲假塑性流体在较宽的剪切速率范围内的流动曲线，按照变化特征可以分为三个区域，分别是线，按照变化特征可

21、以分为三个区域，分别是（ ）、（）、（ ）和（）和（ ）。）。第一篇第一篇 聚合物加工的理论基础聚合物加工的理论基础第三章第三章 聚合物液体在管和槽聚合物液体在管和槽中的流动中的流动牛顿流体在圆管中流动特征牛顿流体在圆管中流动特征第一节第一节 在简单几何型管道内的流动在简单几何型管道内的流动v流体速度：液体在圆形管道中的流动时具有抛物线型的速流体速度：液体在圆形管道中的流动时具有抛物线型的速率分布；管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速率分布；管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。线为一些同心圆。v剪切应力：管壁处剪切应剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切

22、力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。成正比，并呈直线关系。第一节第一节 在简单几何型管道内的流动在简单几何型管道内的流动非牛顿流体流动的特征：非牛顿流体流动的特征：v剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。（与牛顿流在液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。（与牛顿流体相同）体相同）v流体速度：对于膨胀性非牛顿液体流体速度：对于膨胀性非牛顿液体(n(n1)1)，速度分布曲线，速度分布曲线变得较为陡峭，变得较为陡峭，n n值愈大，愈接近于

23、锥形；对假塑性非牛顿值愈大，愈接近于锥形；对假塑性非牛顿液体液体(n(n1)1)，分布曲线则较抛物线平坦；，分布曲线则较抛物线平坦；n n愈小，管中心部愈小，管中心部分的速度分布愈平坦，曲线形状类似于柱塞。管中心处的速分的速度分布愈平坦，曲线形状类似于柱塞。管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。率最大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。3.2.1 端末效应端末效应第二节第二节 聚合物流动过程中的弹性行为聚合物流动过程中的弹性行为入口效应入口效应 管子进口端与出口端这种与聚合物液体弹性行管子进口端与出口端这种与聚合物液体弹性行为有紧密联系的现象就称为端末效应，亦可分别

24、为有紧密联系的现象就称为端末效应，亦可分别称为入口效应和模口膨化效应。称为入口效应和模口膨化效应。3.2.2 不稳定流动和熔体破裂不稳定流动和熔体破裂第二节第二节 聚合物流动过程中的弹性行为聚合物流动过程中的弹性行为 聚合物熔体在低剪切速率的流动条件下，各种因素引起聚合物熔体在低剪切速率的流动条件下，各种因素引起的小的扰动容易受到抑制。的小的扰动容易受到抑制。 定义：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难定义：聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏，这种现象称以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏，这种现象称为为“熔体破裂熔体破裂”。 呈现呈现“熔

25、体破裂时的应力或剪切速率称为临界应力熔体破裂时的应力或剪切速率称为临界应力和临界剪切速率。和临界剪切速率。作作 业业v 聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式划分可以分为（划分可以分为（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）；按流动方）；按流动方向分布划分：向分布划分： （ ）、（）、（ ）、（）、（ ）；）； 。v 用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为（用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为（ ）或）或（ ）。目前用得最广泛的主要有（）。目前用得最广泛的主要有（ ）、（）、（ ）、）、（ ）和（）和（ ）等几种。）等几种。v 聚合物流动行为最常见的弹性行

26、为是（聚合物流动行为最常见的弹性行为是（ ）和）和（ ），它们具体包括（），它们具体包括（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）和）和（ ）。）。v 压力流动、收敛流动、拖拽流动的定义及各自压力流动、收敛流动、拖拽流动的定义及各自常见发生场合。常见发生场合。v 牛顿流体及非牛顿流体在圆管中的流动特征各牛顿流体及非牛顿流体在圆管中的流动特征各是什么？是什么？v 聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采用一段有收敛作用的管道来连接，是何原因？用一段有收敛作用的管道来连接，是何原因？v 入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利？入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利？

27、一般怎样去降低？一般怎样去降低？v 什么是鲨鱼皮症？试总结产生的原因。什么是鲨鱼皮症？试总结产生的原因。第一篇第一篇 聚合物加工的理论基础聚合物加工的理论基础第四章第四章 聚合物加工过程中的聚合物加工过程中的物理和化学变化物理和化学变化4.0 引言引言第四章第四章 聚合物加工过程中的物理和化学变化聚合物加工过程中的物理和化学变化结晶结晶交联交联取向取向影响影响定型，加定型，加强；内应强；内应力，翘曲力，翘曲加强；各加强；各向异性向异性塑化；性塑化；性能变差能变差硫化，增硫化，增强性能强性能作作 业业1.1.解释下列名词术语：结晶、取向、降解、交联。解释下列名词术语：结晶、取向、降解、交联。2.

28、 加工成型过程中影响结晶的因素。加工成型过程中影响结晶的因素。3. 聚合物结晶对制件性能的影响有哪些？聚合物结晶对制件性能的影响有哪些？4. 聚合物成型加工过程中在管道或模具中取向结聚合物成型加工过程中在管道或模具中取向结构分布规律？构分布规律？5.聚合物取向对制件性能的影响有哪些？聚合物取向对制件性能的影响有哪些？6.成型加工过程中如何避免聚合物的降解？成型加工过程中如何避免聚合物的降解？第二篇第二篇 塑料的成型加工塑料的成型加工第五章第五章 成型物料的配制成型物料的配制5.1 物料的组成和添加剂的作用物料的组成和添加剂的作用第五章第五章 成型物料的配制成型物料的配制物料的组成：物料的组成：

29、由树脂和多种具有一定功能的辅助材料或添加剂由树脂和多种具有一定功能的辅助材料或添加剂组成。组成。增塑剂、防老剂、填料、固化剂、润滑剂、着色剂增塑剂、防老剂、填料、固化剂、润滑剂、着色剂5.2 物料的混合和分散机理物料的混合和分散机理第五章第五章 成型物料的配制成型物料的配制填料填料聚合物聚合物填料填料润滑剂润滑剂增塑剂增塑剂防老剂防老剂塑料塑料作业第五章）作业第五章）第二篇第二篇 塑料的成型加工塑料的成型加工第六章第六章 塑料的一次成型塑料的一次成型6.0 引言引言第六章第六章 塑料的一次成型塑料的一次成型6.0 引言引言第六章第六章 塑料的一次成型塑料的一次成型作业作业1 1第六章）第六章）

30、v比较注塑螺杆和挤出螺杆在结构上的主要差别。比较注塑螺杆和挤出螺杆在结构上的主要差别。v加工中，对模具中的锁模机构有何要求？加工中，对模具中的锁模机构有何要求？v根据图根据图6-356-35中模腔中压力时间关系，分析注射过程中模腔中压力时间关系，分析注射过程的几个阶段。的几个阶段。v分析在注射成型中确定料筒温度的依据分析在注射成型中确定料筒温度的依据v如何确定注射成型中的喷嘴温度？如何确定注射成型中的喷嘴温度？v分析料温对加工性能和制品性能的影响分析料温对加工性能和制品性能的影响作业作业1 1第六章）第六章）v分析在注射成型中确定模温的依据分析在注射成型中确定模温的依据v注射制品产生内应力的主要原因有哪些？如何消除？注射制品产生内应力的主要原因有哪些？如何消