高分子加工原理

1、第五章1、 挤出成型1. 挤出成型是在挤出机中，通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过具有一定形状的口模而成型塑料制品的一种加工方法。2. 螺杆基本参数：a螺杆直径b长径比c螺杆的螺旋角和螺棱宽度d螺杆头部的形状e螺槽深度f压缩比3. 压缩比定义：螺杆加料段最初一个螺槽与计量段最末一个螺槽容积之比4. 螺杆作用：输送固体物料，压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够的压力以挤出熔融物料5. 螺杆：1加料段：卷取加料斗内物料并传送给压缩段，同时加热物料2压缩段：由粒状固体逐渐被压实并软化为连续的熔体，同时还将夹带的空气排出3计量段：使熔体进一步塑化均匀，克服口模的阻力使物料定量、定压的由机头和

2、口模流道中挤出6. 双螺杆挤出机：1平行双螺杆2锥形双螺杆3组合型双螺杆4非啮合型双螺杆7. 机头和口模设计原则：1.使黏流态物料的通道尽量光滑，部件呈流线形状，不存在死角2.产生必要的成型压力，以获得结构密实和形状准确的制品3.机头和料筒连接严密，不漏料4.机头材料硬度高8. 几种常见口模：1圆形口模2环形口模3扁平口模4异形口模9. 辅机及控制系统：1定径装置2冷却装置3牵引装置4切割装置10. 挤出成型工艺流程：1原料的预处理和混合2挤出成型3定型与冷却4牵引和卷取5后处理11. 1原料预处理：包括干燥、预热、混合 原料含水：成型无法顺利进行 影响制品的质量与外观 2挤出成型：料温升高：

3、粘度降低，利于塑化；熔体流量大，出料加快；挤出物形状稳定性差，甚至制品发黄，有气泡，成型不能顺利进行。温度降低：熔体粘度大，机头压力增加，制品密度大，形状稳定性好，但离模膨胀严重，应适当怎大牵引速度。料温过低：塑化较差，功率消耗增加。口模与模芯温差过大：挤出制品出现向内或向外翻或扭歪情况。增大螺杆的转速：剪切作用大，利于物料的混合和塑化。3制品的定型与冷却：冷却和定型是同时进行的，通常采用风冷和水冷。4牵引：牵引速率略大于挤出速率：消除离模膨胀引起的尺寸变化；拉伸作用，使制品拉伸方向强度增加。牵引速率：薄膜和单丝大，硬制品小。5：后处理：热处理：挤出制品成型后在高于使用温度10-20*C或低于

4、塑料的热变形温度10-20*C条件下保持一定时间 目的：消除内应力 湿处理：适用于吸湿性强的制品12. 新型高效螺杆：排气式螺杆、屏障型螺杆、销钉型螺杆、波型螺杆、分配混合型螺杆、混合型螺杆。13. 反应成型概念：聚合物单体或低聚物熔体在螺杆挤出机内发生物理变化的同时发生化学变化反应，从而挤出直接获得高聚物或制品的一种新挤出工艺方法2、 注射成型1. 注射成型：是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入模腔而成型的一种高分子材料成型加工中的重要方法。2. 注射系统：1加料装置2料筒3柱塞和分流梭4螺杆5喷嘴6加压和驱动装置3. 柱塞和分流梭：1柱塞作用：传递压力 2分流梭作用：将料筒中

5、流经该处的塑料分成薄层，并且均匀，以缩短传热导程，加快热传递，提高塑化质量。4. 螺杆：作用：对塑料进行输送、压实、塑化和施压。 运动：旋转+往复运动5. 注射螺杆与基础螺杆的不同：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；3螺槽神；加料段较长；压缩比小；4螺杆旋转不需要稳定压力；5螺杆头部多为尖头，有的加止逆环6. 喷嘴：作用：引导塑化物料从料筒进入模具，并具有一定的射程；使物料进一步塑化。类型：1直通式2自锁式3杠杆针阀式7. 常用锁模系统：1机械式2液压式3液压-机械组合式8. 浇注系统：主流道、冷料井、分流道和浇口等.9. 物料在注射模腔内的流动：塑料熔体进入模腔

6、内的流动情况均可分为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。10. 充模期：注射速度慢，引起充模不全；注射速度快，带入空气，制品不均匀，内应力大。11. 注射成型工艺：一个完整的注射成型过程包括成型前的准备、注射过程和制品的后处理三个阶段。1成型前的准备（原料的预处理；料筒清理；嵌件预热；脱模剂选用）2注射过程（加料、塑化、注射充模、保压、冷却固化、脱模）3制品的后处理：主要指退火、调湿处理和二次加工等。12. 退火的实质：使强迫冻结的分子链得到松弛，凝固的大分子链段转向无规位置，从而消除这一部分的内应力；提高结晶度，稳定结晶结构，从而提高结晶塑料制品的弹性模量和硬度，降低断裂伸长率。 1

7、3. 反应注射成型概念：是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法。14. RIM设备系统组成：蓄料系统、计量和注射系统、混合系统。15. 热塑性塑料的注射成型主要流道形式：1热流道模具2绝热流道模具3带加热探针的绝热流道。3、 压延成型1. 压延成型概念：将加热塑化的热塑性塑料同诺一系列加热的压辊，使其连续成型为薄膜或片材的一种成型方法。2. 压延成型生产特点：加工能力大，产品质量好，生产连续。3. 压延成型工艺过程1密炼机2双辊机双辊机（供料）原料称重加热混合冷却混合干混料3挤出机挤出机（供料）4输

8、送混炼机（塑炼）压延引离轧花冷却卷取切割制品4. 压延机分类：根据辊筒数目不同，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊甚至六辊5. 压延效应：由于在压延机上压延物的纵向上受到很大的剪切应力和一些拉伸应力，因此高聚物分子会顺着薄膜前进方向发生分子定向，以致薄膜在物理力学性能上出现各向异性。这种现象在压延成型中称为定向效应或压延效应。6. 影响压延质量的因素：1操作因素2原料因素3设备因素4冷却定型因素7. “三高两低”：压延产品质量的一个突出问题是横向厚度不均，通常是中间和两端厚而近中区两边薄，俗称“三高两低”现象。这种现象主要是辊筒的弹性变形和辊筒两端温度偏低造成的。8. 设备因素：1辊筒的弹性变形2

9、中高度3轴交叉4预应力9. 辊筒弹性变形：1原因：巨大的分离力2结果：使物料中间厚、两边薄3措施：中高度法、轴交叉法、预应力法。10. 辊筒表面温度变化的影响：1中间高、两边低2原因：轴承的润滑油带走热量；向机架传热产品：两端厚；3红外线或其他方法补偿加热。4、 中空吹塑1. 中空吹塑概念：将挤出或注射成型所得的半熔融态管坯（型坯）置于各种形状的模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。2. 中空吹塑设备：包括挤出吹塑、注射吹塑、拉伸吹塑，拉伸吹塑又包括挤出-拉伸-吹塑和注射-拉伸-吹塑。3. 型坯成型装置：1挤出机2机头和口模：吹塑机头一般

10、分为转角机头、直通式机头和带贮料缸式机头三种类型。4. 机头的设计要求：流道应呈流线型，流道内表面要有较高的光洁程度，没有阻滞部位，防止熔料在机头内流动不畅而产生过热分解。5. 吹胀装置：吹气机构、模具及其冷却系统、排气系统等。6. 吹气机构：1针管料吹法2型芯顶吹法3型芯底吹法7. 辅助装置：1型坯厚度控制装置2型坯长度控制装置3型坯切断装置（刀刃式切料口：平刃、三角形刀刃）。8. 挤出吹塑：主要有间歇挤出和连续挤出两种方式9. 影响挤出吹塑工艺和中空制品质量的因素：型坯温度和挤出温度、吹气压力和鼓气速率、吹胀比、模温和冷却时间等。10. 吹胀比：吹塑制品的外径（非圆形时，以横向尺寸最大处为

11、准）与型坯直径之比，即型坯吹胀的倍数。11. 注射吹塑：芯棒功能：1充当阳模2作为运载工具，将型坯输送到吹塑模具中去3有加热通道，控制料温；有气道。供压缩空气吹胀。12. 拉伸吹塑概念：在型坯吹塑前与Tg-Tf间，用机械方法使型坯先作轴向拉伸，继而再吹塑。在吹塑中，型坯径向尺寸增大，又得到横向拉伸，然后快速冷却至Tg以下的一种吹塑成型方法。5、 泡沫塑料成型1. 泡沫塑料成型概念：是以塑料为基本组分而内部都具有无数微小气孔结构的复合材料，是以塑料构成连续相并以气体作为分散相的两相体系。2. 塑料发泡方法：1物理发泡法2化学发泡法3机械发泡法3. 物理发泡法：优点：毒性小；发泡剂的原料成本低；没

12、有发泡剂留下的残渣，因此对泡沫塑料性能无严重影响。缺点：生产过程所用设备投资较大4. 泡沫塑料的成型过程：（1） 一步法（2） 两步法： 预聚法 半预聚法5. 一步法：添加剂聚酯或聚醚异氰酸酯混合发泡辊压熟化切片成品优点：原料组分黏度小、输送与处理方便、反应放热集中、生产周期短、生产设备简单。缺点：逸出较多有毒异氰酸酯气体、生产过程较难控制6. 两步法：预聚法：聚醚型泡沫塑料聚醚树脂与适量的异氰酸酯预聚体（其他组分）混合发泡熟化制品半预聚法一部分多元醇与全部异氰酸酯半预聚物（多元醇和水，催化剂、表面活性剂或其他添加剂）混合发泡制品优点：反应过程易控制，异氰酸酯逸出程度较小。缺点：所用设备比一步

13、法复杂，生产周期长，预聚体黏度大，故连续性不如一步法便利。7. 发泡剂的选择：物理发泡剂、化学发泡剂。8. 物理发泡剂：空气、惰性气体、低沸点液体优点：无分解热，塑料不会烧焦和变黄缺点：不易分散均匀9. 化学发泡剂：无机发泡剂、有机发泡剂10. 无机发泡剂：优点：价廉、不影响塑料耐热性，无增塑作用。缺点：分解速度受压力影响较大，与树脂不混溶，难于在塑料中分散均匀11. 有机发泡剂：优点：释放气体无毒无臭，对聚合物渗透性小，在塑料中分散均匀。缺点：易燃易爆。应在低温、阴凉、干燥与通风处保存，贮量不宜多。混料时应分批缓慢加入，并执行安全措施。6、 热成型1. 热成型概念：利用热塑性塑料片材为原料（

14、有挤出片材、压延片材）的二次成型技术。2. 热成型的特点：成型压力较低3. 模具：阴模、阳模和对模4. 对模具的基本要求：1制品的引伸比2角隅3脱模斜度4加强筋5抽气孔直径和位置5. 热成型方法：1差压成型2覆盖成型3柱塞助压成型4回吸成型5对模成型6双片热成型7固相压力成型6. 差压成型：产生差压的方法：真空成型和加压成型。特点：1制品结构比较鲜明，精细部位是与模面贴合的一面，光洁度较高2成型时，凡片材与模面在贴合时间上愈后的部位，其厚度愈小；一般来说底部偏薄3制品表面光泽好，不带任何瑕疵，材料透明性不发生变化。7. 覆盖成型：适合于壁厚和深度大的制品；所用模具只有阳模。特点：1与模面贴合的

15、一面质量较高，结构上也较鲜明、细致2壁厚的最大部位在模具的顶部，而最薄的部位则在模具侧面与底面的交界处3制品侧面常会出现牵伸和冷却条纹；通常在接近模面顶部的侧面处最多原因：片材各部分贴合模面的时间先后8. 柱塞助压成型：分为柱塞助压真空成型和柱塞助压气压成型 特点：采用阴模热成型方法中最精密的一种 壁厚均匀 可精确控制制品任何断面厚度9. 热成型工艺及控制：热成型工艺包括片材的准备、夹持、成型、加热、冷却、脱模和制品的后处理等，其中加热、成型和冷却、脱模是影响质量主要因素第六章模压成型1. 模压成型概念：将塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其熔化，在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔

16、形状一样的模制品，再经加热（使其进一步发生交联反应而固化）或冷却（对热塑性塑料应冷却使其硬化），脱模后即得制品。2. 热固性塑料的加工性能：1流动性2固化速率3成型收缩率4压缩率3. 流动性：影响流动性的因素：（1）塑料本身的性质 树脂分子量低，反应程度低，填料颗粒细小呈球状，低分子物或含水量高，流动性好。（2）模具和工艺条件 表面光滑呈流线形，预热和模压温度高，流动性好。4. 成型收缩率：SL，成型收缩率；L0模具型腔的单向尺寸；L制品相应的单向尺寸。SL大易翘曲，甚至开裂。产生原因：1交联；2冷却收缩；3弹性恢复和塑性变形。5. 模具：1溢式模具2不溢式模具3半溢式模具6. 溢式模具：优点

17、：1结构简单，造价低2加料量无严格要求缺点：1合模时溢料，有水平溢边。太快，易溢出，浪费原料；太慢，挤压面溢料固化易造成飞边增厚。适用范围：小批量或试制、低精度和强度无严格要求的的扁平塑件。不宜压制收缩率大的塑料7. 不溢式模具：特点：不让塑料从型腔中外溢和所加压力完全座落在塑料上，可得高密度制品 适用范围：流动性差、压缩率大、牵引度较长的制品。压制形状复杂，薄壁及深形塑件。缺点：1结构复杂，成本高；2要求闭合准确，阴模强度高；3加料准确；4不利于排气，需延长固化时间。8. 半溢式模具：（1）有支承面 特点：成本高；物料容易积留在支承面上，型腔内的物料得不到足够的压力。适用范围：可以采用压缩率较大的塑料；可模压带小嵌件的制品。（2）无支承面 优点