高分子后加工技术

高分子后加工技术制作人：学号：专业：高分子成型加工流程：聚合物固体粒子输送熔融或软化熔体流动混合熔体化学反应脱挥与解吸挤出口模成型模塑成型二次成型压延成型涂覆成型退火焊接刻蚀制品后加工下面就重点介绍一下这几种后加工技术。退火处理（Annealing），主要是指将材料曝露于高温一段很长时间后，然后再慢慢冷却的热处理制程。主要目的是：（1）释放应力；（2）增加材料延展性和韧性；（3）产生特殊显微结构。一、退火

由图1可见，未经退火的PP原始试样在此100-120℃区间内几乎呈一平直的直线，而其它经过不同退火时间后的试样表现出明显的吸热峰，而且随着退火时间的延长，此峰的面积大致也呈增大趋势。一、退火

由图2可见，PP在不同温度下退火32小时后，它的玻璃化转变温度都有不同程度的变化。图示虽然没有表现出明显的规律性，但是还是可以看出随着退火温度的提高，试样的玻璃化转变温度呈升高趋势。一、退火高分子及其复合材料在复杂结构组装中得到越来越多的应用，这些结构（负载）应用要求高分子材料之间的结构连接必须能承受静态和疲劳加载，加上成本因素考虑，高分子及其复合材料之间的连接变得越来越重要。高分子焊接因为要求材料先熔融，然后在焊接表面凝固形成连接，所以只适用于热塑性高分子。二、焊接1、热粘接二、焊接热气体焊接广泛用于工业生产中手工制造部分。在焊接过程中,热塑性填料棒被插入焊接处，然后被加热到软化直至将工件融合。该法最大优点在于其灵活性。通常用于大尺寸储槽、管件、管道以及热塑性高分子膜的密封。挤出焊接类似热气体焊接,与其不同指出在于热塑性填料是被挤出到焊接处。该法适用于大型工件组装的自动焊接。热工具焊接中，需连接表面首先与预先加热的金属工具表面直接接触以升到其熔融温度，然后熔融的连接表面彼此接触，在一定压力作用下焊接界面冷却、固化，形成连接。2、摩擦（机械）焊接二、焊接摩擦焊接是通过工件之间的相对运动来产生足够的热，从而使两工件表面在一定压强作用下融合在一起。当相对运动停止后，熔融高分子层固化，形成连接。旋转焊接、振动焊接和超声焊接是3种主要的摩擦焊接方式。各自有着不同的摩擦机理。a、旋转焊接旋转焊接是通过工件间的旋转摩擦完成的。该方法的优点在于其技术简单、速度快。其主要缺点在于仅限于不要求角向校准的圆形表面焊接，而且软化的材料可能在焊接未完成以前被挤出焊接表面。旋转焊接广泛应用于组装设备把手、瓶子部件、工具手柄、容器端盖、管件以及管件连接件等等。二、焊接b、振动焊接振动焊接又称线性焊接和线性摩擦焊接。焊接是通过两工件在一定压强下，沿着共同面振动，摩擦生热实现焊接的。其主要加工参数包括振动频率、振幅以及焊接周期。工业常用振动频率在120Hz至240Hz之间，常用振幅在1~5mm之间。振动焊接优点在于：对大型复杂线性连接生产效率高；焊接周期短（约5s）；焊接工具简单；对大多数热塑性高分子材料都适用。其缺点在于其局限于平面焊缝工件。二、焊接c、超声焊接超声焊接是施加一定压力以使焊接工件相接触，并运用高频（20kHz~50kHz），低振幅（15~60μm）机械振动在局部产生热量，从而在热塑性高分子工件间形成连接。焊接性能取决于焊接设备设计、高分子材料物理性能、组件设计以及焊接参数。该焊接设计的关健在于滑动配件和能量取向器的设计。超声焊接的优点在于能实现高度自动化，生产率高。典型的焊接时间在0.5~1.5s之间。其缺点在于焊接设备费用高、多用于小组件焊接。对大型组件需要复杂而昂贵的多头机器。二、焊接3、电磁焊接a、阻抗(内置)焊接阻抗（内置）焊接的关键是植入连接界面的导电线圈或编织物。当电流通过线圈或编织物时产生热量，使周围高分子熔化，当其冷却后完成焊接。其主要的优点在于其过程简单、适用与大型组件的复杂连接。其焊接时间短，即便大型组件也小于30s。但是因为导电线圈或编织物留在连接处，会影响其机械强度，同时也会增加其成本。二、焊接b、感应焊接感应焊接是在接近高分子工件连接表面的诸如金属丝网筛、金属线圈、金属导电颗粒之类的金属植入体内感应产生高频电流，高频电流诱导产生热量。金属植入体周围局部产生的热量将高分子加热到融合温度，在适当的压强下，工件实现连接。感应焊接是最快和最灵活的焊接方式之一。其缺点在于金属植入体仍留在最终产品里，感应设备成本高，而且焊接强度不如其他方式高。二、焊接c、电介质焊接电介质焊接是利用13~120MHz的高频电磁场通过介电加热方式直接加热高分子材料。该方法对诸如ABS和聚氯乙烯之类高介电损耗因子材料最适合，但不适合聚乙烯和聚丙烯之类低介电损耗因子材料。其生产效率高，但设备费用也相对高。电介质焊接主要用于粘结薄膜和薄片。二、焊接三、刻蚀刻蚀是指通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。刻蚀最简单最常用分类是：干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法使用溶剂或溶液来进行刻蚀。湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，是指利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。干法刻蚀种类很多，包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。1、光刻蚀光刻技术从原理上来说是一种摄影技术的发展，它使用掩摸板、光刻胶和紫外光等进行微结构的制造。光刻的优点是复制的图形准确、精细，工艺成熟，适宜大批量生产，是制造微米量级器件的优秀方法。但由于其技术特点的制约，光刻技术有着诸多的缺陷限制着其自身的发展：（1）光刻设备昂贵，成本高；（2）实验环境比较苛刻；（3）仅适于制造平面材料的微结构，难以在曲面上进行微结构的制造；（4）适用的材料范围较窄，仅能制作一些光敏性物质的微结构。三、刻蚀2、软刻蚀软刻蚀（PL）主要是基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性印章进行图案的复制与转移来制备材料的微结构。SL技术己经发展壮大成一系列的相关微制造技术，具体包括复制微模塑（REM）、微接触印刷（μCP）、毛细微模塑（MIMIC）、溶剂辅助微模塑（SAMIM）、转移微模塑（μTM）、近场光蚀刻，现在的软刻蚀技术特指这些微制造技术的统称。三、刻蚀PDMS弹性印章的制备操作示意图三、刻蚀3、等离子刻蚀通过等离子体中荷能粒子对材料表面的轰击，或通过自由基、离子与表面分子反应生产可挥发性小分子将材料表面弱边界去除，以引起表面形貌的变化，变得粗糙，并伴随着链的断裂、自由基的形成等。等离子体处理具有干态环保、低能，仅改变材料表面不影响材料本体特性的优点，因此尤其适合于聚合物等有机材料的表面改性。三、刻蚀高分子材料的等离子体表面处理技术广义上说就是等离子体干法刻蚀法。它的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流作用于材料表面。在等离子体系中的中性粒子将通过连续不断地轰击固体表面将能量转移给高分子材料。三、刻蚀等离子体与高分子材料表面的相互作用4、准分子激光刻蚀由于用远紫外（193nm）激光脉冲对高分子材料可以进行精确干净的刻蚀以