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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,目前生产常用的方法是挤出成型、注塑成型、吹塑和压制成型四种。,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,材料,加热,流动,冷却,凝固,(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,成型,(3)物理化学变化兼有：热固性塑料、橡胶,材料,加热,流动,交联(硫化),成型,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。,挤出成型,挤出设备主要组成部分,聚合物粉料或粒料,螺杆,聚合物 熔体,口模,加热装置
2、,挤出机实物图,挤出成型分类：按照塑化方法： 1.干法：靠加热将塑料融化 2.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；8-滤板
3、；9-机头孔型,成型过程三个主要参数,螺杆转速,剪切力,对混合物混合效果,螺杆转速过大,分子链受到过强的剪切力,大分子降解,聚合物材料 性能下降,螺杆转速,2. 料筒压力和料筒温度,料筒温度过高,聚合物降解烧焦,料筒温度过低,物料“夹生”,适宜的料筒温度窗口,例： PP：Tm(160-180), Td(350-380), 加工温度(200-250) PVC： Tf(160), Td(100), 加工温度(180-200),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？,制品的牵引和热处理将挤出
4、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；,螺杆式挤出机,单螺杆式挤出机,双螺杆式挤出机,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,螺杆式挤出机主要构成,传动装置加料装置料筒螺杆机头,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,挤出机的料筒,是一个能承受压力的金属圆筒，包裹住螺杆，其外层有加热和冷却系统；料筒的作用： 对塑料加热； 配合螺杆
5、使塑料加热；,螺杆 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。,挤出机的关键部件,1-渐变型(等距不等深)2-渐变型(等深不等距)3-突变型4-鱼雷头螺杆-加料段（固体输送段）-压缩段（熔融段）-计量段（均化段）,螺杆形式和分段,螺杆的几何结构参数,螺杆的直径D,螺杆的压缩比A,旋转比,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，D，挤出机的生产能力,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/Ds ，物料停留时间，物料温度分布改善，塑化效果，生产能力；
6、 。,L/Ds过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗增大；,螺杆的压缩比A,A=,螺杆头部螺槽的容积,螺杆尾部螺槽的容积,A，塑料受到的挤压力，制品致密，排除物料中空气的能力,螺杆尾部,螺杆头部,，生产能力，对塑料的剪切作用和挤压力。通常 =1030o，若用等距螺杆，螺距=直径，则 =17o41；,螺旋角：螺纹与螺杆横断面的夹角；,螺槽深度（H）：H，剪切速率，传热效率，混合及塑化效率，生产率。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。,螺杆,螺杆与料筒的配合,螺杆的组合,双螺杆挤出机 指在一根两相连孔道组成截面的料筒内由两根相
7、互啮合或相切的螺杆组成的挤出装置。,双螺杆结构及啮合关系,同向双螺杆,异向双螺杆,不同螺杆组合混合能力的比较,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，成本高,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状。,机头,口模,挤出成型的特点: 连续化,效率高,质量稳定 应用范围广 设备简单,投资少,见效快 生产环境卫生,劳动强度低 适于大批量生产适用的树脂材料： 绝大部分热塑性
8、塑料及部分热固性塑料，如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等 应用： 料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等等，还可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等。,挤出应用实例：,物料组分：iPP(等规聚丙烯)，DPS(N,N-二苯基丁二酰胺),物料性质：iPP：M FR = 4.12 g/10 min，Tm=168，Td=360，Tc=120 DPS(N,N-二苯基丁二酰胺)：Tm=163；,挤出环境设定：螺杆转速：200rpm；挤出温度：200-210；冷却介质：水；,典型的挤出工艺-双向拉伸薄膜,生产流程 挤出-急冷-预热- 纵向拉伸-再冷却-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,工艺示例 以聚丙烯薄膜为例:薄膜厚度1060m，挤出温度250270，流延温度3040，纵向拉伸温度125145、拉伸比4.56.0，横向拉伸温度160170，拉伸比9.010.0,热处理温度170180， 陈化处理23天，释放拉伸应力和薄膜表面和起作用的添加剂迁移到表面。,
