高分子加工原理

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1、第五章一、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

2、由机头和口 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：粘

3、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，通常釆用风冷和水冷。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10-2

4、0*C 或低于塑料的热变形温度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二、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

5、梭作用：将料筒中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

6、流动：塑料熔体进入模腔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

7、弹性模量和硬度，降低断裂伸长率。13. 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。三、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. 压延成型工艺过程原料T称重T加热混合T冷却混合T干混料T（塑

8、炼）T压延T引离T轧花T冷却T卷取T切割T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 力廿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中高度3轴交

9、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。四、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：吹塑机头一般分为转角机头、直通式 机

10、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准）与型坯直径 之比，即型坯吹胀的倍数。11

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。五、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；没有发泡剂留下的残渣， 因此对泡沫塑料性能无严重影响。缺

12、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T混合T发泡T辊压T熟化T切片T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T预聚体（其他组分）T混合T发泡T熟化T制品 半预聚法一部分多元醇与全部异氰酸酯T半预聚物（多元醇和水，催化剂、表面活性剂 或其他添加剂）T混合T发泡T制品优点：反应过程易控制，异氰酸酯逸出程度较小。 缺点：所用设备比一步法复杂，生产周期长，预聚体黏度大，

13、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。六、热成型1热成型概念：利用热塑性塑料片材为原料（有挤出片材、压延片材）的二次成 型技术。2热成型的特

14、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，

15、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:L _ LS 二 o _ L x 100%l L0SL，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