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1、聚合物加工原理高分子材料成型加工聚合物加工原理课件绪 论材料是一切技术发展的物质基础，是技术进步的核心内容。材料发展阶段 第一代材料：天然材料如石材、木材等； 第二代材料：人造材料如钢材、陶瓷、水泥等； 第三代材料：合成材料如塑料、橡胶等。材料按化学组成可分为三大类：材料按化学组成可分为三大类： 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料有机高分子材料材料的制备（加工）、材料的结构、材料的性能、材料的使用性能。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件一、高分子材料定义：一定配合的高分子化合物，经成型加工成一定形状的材料制品。高分子材料分类高分子材料分类： 塑料、橡胶塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等。
2、 塑料和橡胶制品的区别：玻璃化温度。塑料和橡胶制品的区别：玻璃化温度。塑料塑料：热塑性塑料、热固性塑料。 通用塑料：PE、PP、PVC、PS等； 工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PET、PBT等。橡胶橡胶：通用橡胶：NR、SBR、BR、IR、IIR、EPDM、CR； 特种橡胶：NBR、MQ、FPM、UR等。热塑性弹性体热塑性弹性体：SBS、SIS等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二 添加剂添加剂（助剂）：改善高分子材料加工性能和制品的使用性能的辅助材料。分类：稳定剂（防老剂）抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂等 增塑剂（软化剂） 填充剂（补强剂） 润滑剂 交联体系（硫化体系） 其他：发泡剂
3、、阻燃剂、防静电剂等。选用原则：相容性、耐久性、制品性能的制约性、经济性等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 三、高分子材料的制造 1 高分子材料的特征 以塑料为例优点优点：比强度高； 电绝缘性、绝热性、耐腐蚀性优良； 减震、消音性能良好； 着色性好，成型加工性优良； 某些塑料还有耐磨性好、透光性好及其他特殊性能。缺点缺点：模量低、易产生蠕变、疲劳等现象，热膨胀系数大，耐热性较差、易燃。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 高分子材料的制造（1 1）高分子化合物的制造）高分子化合物的制造聚合反应聚合反应：自由基聚合、离子与配位聚合、缩聚、逐步加成聚合等； 高分子反应高分子反应：交联、氯
4、化、氯磺化、酯化、硝化、加氢、醚化等；复合化复合化：高分子合金、高分子化合物/填充剂复合物等。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2 2）成型加工）成型加工 配合配合：高分子化合物与添加剂混合； 塑料混合、塑化、造粒 橡胶塑炼、混炼 成型成型：通常在Tf（或Tm）以上或附近进行； 一次成型一次成型：挤出、注射、压延、模压、吹塑等； 二次成型二次成型：热成型； 加工加工：机械加工、装饰、装配。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、高分子材料工业的历史与未来1 1 高分子材料工业的初创时期高分子材料工业的初创时期 20世纪30年代以前2 2 高分子材料工业的发展期高分子材料工业的发展期 20
5、世纪30年代到70年代 高分子合成工业飞速发展3 3 高分子材料全面发展时期高分子材料全面发展时期 高分子合金、功能高分子、聚合物/无机物复合技术、新型的成型加工技术。4 4 我国的高分子材料工业我国的高分子材料工业高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第一章 高分子材料学高分子材料学：研究高分子化合物及其制品的特性、结构与性能之间的关系。 性能决定结构高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第一节第一节 影响高分子材料性能的化学因素影响高分子材料性能的化学因素一、构成的元素种类及其连接方式 按主链的构成元素，可将高分子化合物分为三类：按主链的构成元素，可将高分子化合物分为三类：碳链高分子碳链高分子
6、 通用热塑性塑料、通用橡胶。杂链高分子杂链高分子 CO、CN、CS等，链刚性大、耐热性和力学性能好，可用作工程塑料如PET、PA、POM、PSF及特种橡胶。元素有机高分子元素有机高分子 主链中含硅、磷、硼等元素，如有机硅高分子化合物。 耐热性高。 侧基对高分子化合物性质也有很大影响。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、立体规整性 高分子空间构型： 等规（全同） 间 规 无 规 PP PS 顺 式 反 式 NR 天然橡胶 呈皮革状、质地坚硬 BR 通用橡胶 呈树脂状 通用塑料 冲击强度高 蜡状物 熔点、软化点高 通用塑料高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、共聚物组成 无规共聚物接枝共聚物
7、嵌段共聚物乙烯与丙烯苯乙烯与丁二烯耐寒性薄膜SBR通用橡胶刚性、冲击强度好SBS热塑性弹性体高抗冲聚苯乙烯HIPS高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、交联 改善高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性和使用性能等。 橡胶：生胶使用价值很低，硫化可提高强度、弹性等；热固性塑料：PF、UF、EP、UP；泡沫塑料：PE、PVC、PU。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件五、端基1 1、热性能、热性能 分子量较低时，使熔点。2 2、光热稳定性、光热稳定性 PVC、POM、PC，端基使稳定性。3 3、成型时的熔体粘度、成型时的熔体粘度 PA、PET，熔体粘度；封端。4 4、利用端基可使高分子化合物
8、改性和功能化等、利用端基可使高分子化合物改性和功能化等 扩链、制造相容剂等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件六、结构缺陷PE：不饱和双键；PVC：头-头结构 不稳定氯原子如烯丙基氯不饱和双键含氧结构立体规整度高分子材料成型加工聚合物加工原理课件七、支链PE：LDPE支链多，长、短支链； HDPE支链少； LLDPE由共聚单体引入短支链； 支链数目增加，结晶度下降，密度下降，强度、硬度、软化温度、耐化学腐蚀性等性能下降，断裂伸长率、冲击韧性、透明性等增加。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 影响高分子材料性能的物理因素一 相对分子质量及其分布 1 Tg随分子量增加而提高。 2 2 熔
9、体粘度随分子量增加而增加，流动性下降，成型困难。熔体粘度随分子量增加而增加，流动性下降，成型困难。 3 3 成型方法成型方法 注塑、挤出、吹塑对分子量要求不同 4 4 强度、热变形温度等性能随分子量增加而增加。强度、热变形温度等性能随分子量增加而增加。 5 5 分子量分布对成型性和制品性能均有影响分子量分布对成型性和制品性能均有影响橡胶塑料合成纤维（低高）。（宽窄）高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、结晶性1 高分子化合物链结构与结晶性 简单、规整、对称、少或无支链、刚柔性适中，易结晶。 如PE、PP、PA、PET、POM、PTFE等。 NR、BR、IIR、CR是结晶性橡胶（低温或拉伸）。
10、 2 成型方法与结晶性熔融温度与时间：熔融温度高、时间长，结晶速度慢；成型压力：压力增加，结晶度增加；冷却速度：冷却速度越快，结晶度越小。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 后处理方法与结晶性 二次结晶、后结晶、后收缩， 退火：退火：使结晶完善； 淬火（骤冷）淬火（骤冷）：使结晶度降低。4 成核剂与结晶性 成核剂可提高结晶速度，促进微晶生成，提高透明性。5 结晶性和物性 结晶使强度、模量、耐热性、耐化学药品性等提高，透明性下降、成型收缩率较高。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、粒径与粒度分布 影响粉状聚合物的加工性能及应用。影响粉状聚合物的加工性能及应用。 PVC：悬浮法，紧密型、疏
11、松型。 本体法，粒度较规整，表面不存在皮膜。 乳液法（E-PVC），粒径小，可调制PVC糊树脂。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、成型过程中的取向流动取向：剪切流动方向；拉伸取向：拉伸力作用方向，单轴、双轴拉伸取向。影响因素：分子结构、低分子化合物、温度、拉伸比。有利于取向的因素也有利于解取向。取向使强度、模量、耐透气性等增加，各向异性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件五、熔体粘度与成型性影响熔体粘度的因素：（1）分子链结构、极性、分子量及其分布等；（2）温度 阿仑尼乌斯公式 不同高分子化合物熔体黏度对温度的敏感性不同。（3）压力 （4）剪切速率剪切变稀高分子材料成型加工聚合物加工
12、原理课件第三节第三节 制造方法及组成对高分子材料性能的影响制造方法及组成对高分子材料性能的影响一、聚合方法的影响1 聚乙烯（Polyethylene,PE） LDPE：高压法，自由基聚合； HDPE：中、低压法，配位聚合； LLDPE：乙烯与-烯烃共聚，低压、配位聚合2 聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC) S-PVC：悬浮法，最常用； E-PVC：乳液法，粒径小，用作糊树脂； 本体法PVC：纯度高，透明、电绝缘性好、加工性好。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 聚苯乙烯（Polystyrene,PS) GPPS：本体法比悬浮法透明性高； 苯乙烯共聚物：HIPS（本体
13、或悬浮）、EPS（悬浮）、 AS（本体或悬浮）、ABS（多种方法）4 聚酰胺-6（Polyamide,PA-6） 开环聚合(熔融缩聚）：常用品种； 碱聚合(阴离子）：单体浇铸尼龙（MC尼龙），分子量高。5 酚醛树脂（phenol-formaldehyde resin,PF） 碱法酚醛树脂：热固型； 酸法酚醛树脂：热塑性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件6 聚丁二烯橡胶（Polybutadiene rubbers)BR制造和分子结构 丁二烯经阴离子和配位聚合而成，催化剂分钴系、镍系、钛系、锂系，影响分子结构、分子量及其分布。品种类型 配位聚合： 高顺式1，4-聚丁二烯顺丁橡胶顺丁橡胶； 阴离
14、子聚合（锂系）：低顺丁橡胶。主要特性与用途 与NR相似， 不饱和、非极性、结晶橡胶（但纯胶强度差）。生胶的冷流性大，抗湿滑性不佳。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件7 丁苯橡胶（Styrene-butadiene rubbers) SBR制法和分子结构 由丁二烯和苯乙烯经自由基乳液聚合或离子与配位聚合的溶液聚合而成。丁苯橡胶的品种、类型 低温乳液丁苯低温乳液丁苯、高温乳液丁苯 溶聚丁苯：无规型、嵌段型、星型。丁苯橡胶的特性和用途 不饱和、非极性、非结晶性橡胶。生热大，耐寒性较差。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件8 反应挤出法聚合：反应热不太大、反应速度较快； 共聚POM，动态法本体聚
15、合。改性改性：PP与马来酸酐、丙烯酸酯接枝。聚合物合金聚合物合金 ：PPO/PS、PC/PA、PA/EPDM等。脱水：合成橡胶挤压膨胀干燥。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 SBS SBS加氢成为SEBS4 IIR 由异丁烯和少量异戊二烯经阳离子聚合而得。 氯化、溴化，改进IIR的硫化性、粘合性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、高分子合金化的影响高分子合金：塑料或橡胶经物理共混或化学改性后，形成的宏观上均相的一类材料。分为：完全相容型 NBR/PVC、PPO/HIPS、PBT/PET等； 微观分相型 PVC/ABS等大多数高分子合金。相容剂：与两种高分子化合物组分都有较好的相容性
16、，可降低界面张力，强化两种或两种以上高分子化合物界面粘结性的物质。相容剂分类：非反应型（共聚物） ； 反应型（酸酐型、环氧型、离子聚合物等）。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件相容性的判断方法：（1）测定Tg（DSC、DMA） 完全相容型高分子合金出现一个Tg ，具有一定相容性的高分子合金出现两个相互靠拢的Tg。（2 2）溶解度参数）溶解度参数 两组分的溶解度参数越接近，相容性越好， 当|1 -2临界0.5时，两组分可以相容。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件常用的合金化技术：简单共混 对完全相容型体系有效。接枝共聚 HIPS、ABS等。核壳乳液聚合 PVC抗冲击改性剂ACR、MBS。相
17、容剂技术相容剂技术 应用广泛。应用广泛。互穿聚合物网络技术（IPN）PU/环氧树脂。反应挤出技术。分子复合技术。力化学技术 固相接枝。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、高分子化合物/填充剂复合物的影响填充剂分类：填充剂分类：增强剂：玻璃纤维、碳纤维等，炭黑（橡胶）；增量剂：碳酸钙、滑石粉等无机填料，偶联剂处理。功能化剂：导电性、磁性、阻燃性等。纳米复合材料制备方法：纳米复合材料制备方法：层间插入法 层状硅酸盐（蒙脱土、累托石等）；就地聚合法；溶胶-凝胶法；超细粒子直接分散法。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件五、低分子化合物的影响微量的残余单体及水分微量的残余单体及水分对高分子材料性能
18、的影响 热变形温度、拉伸强度、电绝缘性下降； 成型时使制品产生气泡、银纹等缺陷。 微量的水可提高PA冲击强度，调湿处理。物料的干燥 PA等极性高分子化合物成型加工前需进行干燥处理。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二章 添加剂 稳定剂 增塑剂（软化剂） 润滑剂 交联体系（硫化体系） 填充剂 其它添加剂高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第一节 稳定剂引起高分子材料老化的因素：光、热、氧光、热、氧、臭氧、金属离子、应力等。添加稳定剂使高分子材料稳定化。稳定剂按作用功能分为：热稳定剂 光稳定剂 抗氧剂 抗臭氧剂 生物抑制剂等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件一、热稳定剂主要用于主要用于PV
19、CPVC中中1 PVC的稳定性 受热会发生脱HCl反应、变色。 脱出的HCl会加速PVC的降解，氧、光、变价金属离子都会加速PVC的热降解。 PVC的热不稳定性主要与其结构缺陷有关。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 热稳定剂的作用中和HCl；取代不稳定氯原子；钝化杂质；防止自动氧化；与不饱和部位反应；破坏碳正离子。 预防型补救型高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 热稳定剂分类铅盐类：三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅等；金属皂类：Pb-St、Cd-St、Ca-St、Zn-St、Ba-St等；有机锡类：二月桂酸二丁基锡等；稀土类：镧系稀土元素的有机复合物；复合稳定剂：液体、固体；其他：有机
20、锑类、环氧化合物、亚磷酸酯等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件4 稳定剂的选择取决于制品，如硬质或软质制品、透明与否、一般使用还是食品包装等等；成型加工方式：注射成型、硫化床涂层等加工温度高，对热稳定剂的选择严格。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、抗氧剂（防老剂）二、抗氧剂（防老剂）1 1 自动氧化反应机理自动氧化反应机理高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 NRNR自动氧化反应机理自动氧化反应机理 CH3 CH3 CH2-C=CH-CH2 + O2 CH-C=CH-CH2 + HOO CH3 +O2 CH3CH-C=CH-CH2 CH-C=CH-CH2 O-O O CH3 CH3
21、CH2-C=CH-CH2CH-C=CH-CH2 断裂 O CH3 O CH3 CH2-C=CH-CH2 + CH-C=CH-CH2 氧化结果：大分子断裂，生成带有醛、酮基团的小分子。氧化结果：大分子断裂，生成带有醛、酮基团的小分子。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 抗氧剂的作用与分类 按作用机理分为两大类：链终止型抗氧剂（断链型） 氧化链增长：ROO+RHROOH+R ROO+AHROOH+A 链终止：ROO +A ROOA 胺类、受阻酚类。预防型抗氧剂 除去自由基的来源，抑制或减缓引发反应。 (RO)3P+ROOH ROH+ (RO)3P =O 过氧化物分解剂、金属离子钝化剂。高分子材
22、料成型加工聚合物加工原理课件3 常见的抗氧剂（1）胺类链终止型抗氧剂，防护效果好，但有污染性，用于深色制品。 酮胺类：防防RD，防AW，防BLE； 二芳基代仲胺类：防防A（防甲）、防（防甲）、防D（防丁）；（防丁）； 对苯二胺类：防防4010，全能防老剂，但易喷霜； 防防4010NA，不易喷霜，但能被水抽出； 防防4020，不会被水抽出。 还有醛胺类、二苯胺类、烷基仲胺类。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2）酚类 链终止型抗氧剂，无污染性，防护效果不如胺类，用于塑料制品及浅色橡胶制品中。 烷基单酚类：抗氧剂264、1076； 烷基多酚类：抗氧剂2246、1010、330； 硫代双酚类：防
23、老剂2246-S； 还有多元酚衍生物、氨基酚衍生物。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（3）硫代酯及亚磷酸酯 预防型抗氧剂，作辅助抗氧剂用。 抗氧剂TNP、DSTP等。（4）其它 如防老剂MB：预防型抗氧剂。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件4 抗氧剂的选用原则色污现象稳定性溶解性和乳化性相容性和迁移性挥发性和毒性高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、光稳定剂1 高分子材料的光降解作用 波长为290400nm的紫外光线，与氧共同作用。 R-H R +H 或R-H R-H （激发态）hh2 聚烯烃的光氧化作用 影响因素：催化剂残留物、氢过氧化物、羰基、单线态氧（激发态）、稠环芳烃。高分子材
24、料成型加工聚合物加工原理课件3 光稳定剂的作用、分类及主要品种光屏蔽剂（遮光剂） 屏蔽紫外光波，炭黑、无机颜料、填充剂。紫外线吸收剂 在塑料中应用最普遍，UV-0、UV-9等。猝灭剂 将激发态分子猝灭，镍的有机化合物。 自由基捕捉剂 受阻胺类。4 选用光稳定剂的注意事项 光稳定剂与其他添加剂的配伍性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、生物抑制剂（防霉剂、杀菌剂、抑菌剂）作用：保护材料免受微生物侵蚀。品种：酚类化合物、有机锡化合物等。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 增塑剂（软化剂）一、增塑作用及增塑剂分类作用：使高分子材料塑性增加，改进其柔软性、延展性和加工性。主要用于PVC
25、树脂和橡胶中。按作用方式：外增塑作用外增塑作用、内增塑作用；按塑化效率：主增塑剂、辅助增塑剂、增量剂。按来源：石油系、动植物油系、煤焦油系、合成酯类、液体聚合物。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、增塑剂的性质1 相容性 溶解度参数。 相似相容：极性高分子选极性增塑剂，非极性高分子选非极性软化剂。2 加工性3 对材料性能的影响 Tg和软化温度（PVC）、耐低温性、力学性能、耐老化性、电绝缘性、耐久性、阻燃性、毒性、反应性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、增塑剂的主要品种PVC：合成酯类，DBP、DOP；DOS；TCP。 含氯化合物类，氯化石蜡。 环氧化合物类，环氧大豆油。 高分子增
26、塑剂，EVA、NBR等。橡胶：操作油，链烷烃油（石蜡油）、芳烃油、 环烷油； 松焦油、油膏、硬脂酸； 古马隆（液体、固体）； 酯类、液体聚合物。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三节 润滑剂一 润滑剂的作用、分类 降低摩擦、促进加工成型、利于脱模、改善制品外观。 主要用于硬质PVC，也用于聚烯烃、PS、ABS、PF等。 分类：内润滑剂、外润滑剂。二、润滑剂的主要品种脂肪酸酰胺：硬脂酸酰胺等；脂肪酸及其酯类：硬脂酸（St）等；金属皂类：St-Ca、St-Mg、St-Zn等；烃类：石蜡、聚乙烯蜡、卤代烃；三、润滑剂的选用原则高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第四节 交联剂及相关添加剂一、热固
27、性塑料的交联剂1 酚醛树脂 热塑性PF：六次甲基四胺。2 环氧树脂（EP） 有机多元胺类、有机多元酸酐类。3 不饱和聚酯树脂 烯类单体、固化体系。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二 橡胶硫化体系配合剂 硫化剂、促进剂、活性剂、防焦剂1 1 硫化剂硫化剂 硫磺硫磺：硫磺粉、不溶性硫磺等，用量0.25.0份； 有机多硫化物：二硫化四甲基秋兰姆（TMTD，简称TT）、 有机过氧化物：DCP、BOP； 苯醌类：四氯苯醌、对苯醌二肟等； 合成树脂类：烷基酚醛树脂及其卤代物； 其他类型：金属氧化物、胺类、二氨基甲酸酯、 马来酰亚胺衍生物 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件硫化剂小结 硫化剂 适用橡胶
28、 注意事项 硫磺硫磺 各种通用橡胶 最常用有机多硫化物 同上（低硫键） 耐热、耐老化有机过氧化物 主要用于EPDM和硅橡胶 不可配用酸性物质苯醌类 主要用于IIR 可并用S合成树脂类 主要用于IIR，也可用于NR 不可并用S，耐热金属氧化物 只用于CR、CIIR 可配用NA-22胺类 用于硅橡胶、氟橡胶等 配用MgO二氨基甲酸酯 主要用于NR 无返硫，厚制品，耐热高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 2 促进剂促进剂促进剂的作用： （1）缩短硫化时间，降低硫化温度； （2）减少硫磺用量，提高制品使用寿命； （3）改善制品物理机械性能，特别是厚制品性能； （4）改善制品外观质量。 高分子材料成
29、型加工聚合物加工原理课件促进剂的分类按化学成分：噻唑类、次磺酰胺类、胍类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类、醛胺类、硫脲类等。按作用功能（硫化速度）：超速、半超速、中速、慢速、后效性促进剂。按促进剂在硫化时与H2S作用的酸、碱性：酸性、碱性、中性促进剂。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件促进剂的工艺特性E交联度ABD硫化时间橡胶硫化曲线CAB：焦烧期（硫化诱导期），BC：热硫化阶段，CD：平坦硫化阶段，DE：过硫化阶段。用焦烧时间、硫化速度和硫化平坦性来评价促进剂的工艺性能。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件噻唑类促进剂（Benzothiazole) 半超促进剂，酸性。 主要品种：促M、促DM
30、，促M的促进作用强，易焦烧。 主要特性：硫化平坦期长，硫化速度较快，硫化胶有较好的综合性能。 应用：应用广泛，无污染性，可用于白色、浅色或透明制品；但因有苦味，不宜用于与食品接触的橡胶制品中。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件次磺酰胺类（benzothiazole sulphenamide) “后效性”促进剂，中性。 主要品种：促CZ、促NOBS。 主要特性：具有较长的焦烧时间，较快的硫化速度。 应用：广泛用于合成橡胶，大量用于制造轮胎和受巨大拉力的制品；但不适用纯白色制品。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件秋兰姆类（thiuram) 结构通式：R2N-C-Sx-C-NR2 （ x=1，2
31、，4，6） S S 超速促进剂，酸性。 主要品种：促TMTM，促TMTD（促TT）。 主要特性：硫化速度很快，但硫化平坦范围较窄、焦烧时间短。 应用：常用于要求低温和快速硫化的场合，小制品、薄制品，可用于白色、艳色、透明的制品及与食品接触的制品。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二硫代氨基甲酸盐（dithiocarbamate) 超速促进剂，酸性。 主要品种：促PZ、促EZ（ZDC）。 特性：同秋兰姆类促进剂。临界温度低，促进效力强，可在低温和室温下起促进硫化作用。 应用：常用于低温或室温硫化的场合。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 胍类促进剂（guanidine) 中速，碱性促进剂。
32、主要品种：促D。 特性：焦烧时间短，硫化速度慢，硫化平坦性差，所得硫化胶的性能较差。 应用：一般不单独使用，常用作第二促进剂；无毒无味，常用于与食品接触的制品。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件醛胺类促进剂 弱促进剂，主要品种有促H（六次甲基四胺，俗称乌洛托品）。一般作为第二促进剂，主要用于透明及浅色制品。硫脲类（thiourea)是氯丁橡胶和氯化丁基橡胶的专用促进剂。主要品种有NA-22。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件常用促进剂小结 种类 噻唑类 次磺酰 秋兰 二硫代氨基 胍类 胺类 姆类 甲酸盐类常用品种促进效力酸碱性特性高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 3 活性剂活性剂 普
33、遍采用氧化锌和硬脂酸（St)。 用量：氧化锌35份，硬脂酸12份。4 4 防焦剂防焦剂 焦烧：胶料在加工过程中出现早期硫化的一种现象。 常用的防焦剂为硫代亚胺类化合物，如防焦剂CTP。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第五节 填充剂一、填充剂的作用二、影响补强剂补强作用的因素1 粒径与活性 粒径越小，补强作用越大，但分散困难。2 颗粒形状 等向性（球状、立方体状）、异向性（针状、片状）。3 颗粒表面性质4 填充剂的结构性 炭黑的结构性高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、常用的填充剂 1 炭黑 按补强性：硬质炭黑、软质炭黑。 按使用性能：超耐磨、中超耐磨、高耐磨（HAF）、快压出（FEF）
34、、通用炭黑（GPF）、半补强等。 我国已采用美国ASTM的分类和命名系统，由四个符号组成，N（N330、N550、N660）或S。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件ASTM 粒径范围 主要 英文缩写 中文名称系列 （nm） 品种 N100 1119 N110 SAF 超耐磨炉黑N200N200 2025 N220N220 ISAF 中超耐磨炉黑 N234N234 ISAF-HS-NT 新工艺高结构N300N300 2630 N330N330 HAF 高耐磨炉黑 N339 N339 HAF-HS-NT 新工艺高结构SAF：Super abrasion furnace blackISAF：Int
35、ermediate super abrasion furnace blackHAF：high abrasion furnace black高分子材料成型加工聚合物加工原理课件ASTM 粒径范围 主要 英文缩写 中文名称系列 （nm） 品种N400 3139 N440 FF 细粒子炉黑N500N500 4048 N550N550 FEF 快压出炉黑快压出炉黑 N539N539 FEF-LS 低结构低结构N600N600 4960 N660N660 GPF 通用炉黑通用炉黑N700 61100 N754 SRF-LS 低结构半补强炉黑N800 101200 N900 201500FEF：Fast
36、extruding furnace black高分子材料成型加工聚合物加工原理课件其它炭黑品种：代槽炉黑 S212：炉黑经氧化处理，表面呈酸性。槽黑 S301半补强炉黑：可大量填充，高伸长率、低生热、高弹性。乙炔炭黑：良好的导电及导热性能。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 碳酸盐类 碳酸钙：重质、轻质、活性； 碳酸镁：透明制品。3 含硅化合物 陶土（高岭土）：硬质、软质； 白炭黑：气相（干法）、沉淀（湿法）； 云母粉、硅藻土、硅灰石等。4 纤维类 玻璃纤维、碳纤维等。5 其他 硫酸盐、金属粉、金属氧化物等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第六节 其他添加剂一 偶联剂 1 1 硅烷偶联
37、剂（硅烷偶联剂（R-Si-XR-Si-X3 3） A-151、KH-550（WD-50、A-1100）等。 对含硅的填料作用效果好。 2 2 钛酸酯类偶联剂钛酸酯类偶联剂 TTS等，适用于碳酸钙等填料。 3 3 其他其他 铝酸酯偶联剂、叠氮硅烷、有机铬化合物。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、着色剂1 无机颜料2 有机颜料和染料三、阻燃剂 1 含卤化合物 2 含磷化合物 3 三氧化二锑与卤化物 4 其他四、发泡剂 发泡剂AC、发泡剂H 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三章 高分子材料的配方设计 配方设计：根据制品的性能要求、合理地选用 原材料，制订各种原材料用量配比表。高分子材料成
38、型加工聚合物加工原理课件第一节 高分子材料制品设计的一般原则和程序 原则：实用、高效、经济。 程序 ：确定产品性能要求、形状设计、配方设计、工艺及模具设计、样品试制、性能测试及成本核算、编制设计说明书及有关技术文件。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 高分子材料配方设计一、配方设计原则： 使材料在性能、成本和工艺可能性三方面取得最佳的综合平衡。配方设计步骤： 收集技术资料收集技术资料 制订基本配方和性能试验项目 进行试验并选取最佳配方 复试和扩大中试 确定生产配方高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、材料配方的表示方法1 1 基本配方：以重量份数表示配方。基本配方：以重量份数表示配
39、方。 NR 100，S 3，促M 1，ZnO 5，St 2，炭黑 50。2 2 以重量百分数来表示配方以重量百分数来表示配方 用于计算含胶量和混合料（混炼胶）成本。3 3 以体积百分数来表示配方以体积百分数来表示配方 用于按体积计算胶料成本。4 4 生产配方生产配方 根据混合设备的容量，由基本配方换算而得。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三节 高分子材料的配方设计方法 因素、水平一、配方设计时考虑的因素 多变量、交互作用、试验误差二、配方设计方法1 1 单因素变量配方设计方法单因素变量配方设计方法黄金分割法、平分法、分数法 序贯试验法 分批实验法 同时法 爬山法、 抛物线法等。 高分子材
40、料成型加工聚合物加工原理课件2 2 多因素变量配方设计方法多因素变量配方设计方法 正交设计法 中心复合试验法（回归分析法）高分子材料成型加工聚合物加工原理课件正交表简介 正交表是数理统计学上常用的一种表格。有各种大小不同的正交表，如L8（27）、L16（215）、L9（34）、L27（313）、L16（45）等。正交表L8（27） 1 2 3 4 5 6 71 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 23 1 2 2 1 1 2 2 4 1 2 2 2 2 1 15 2 1 2 1 2 1 26 2 1 2 2 1 2 17 2 2 1 1 2 2 18 2 2 1 2 1 1
41、 2高分子材料成型加工聚合物加工原理课件正交试验设计法1 确定因素、水平、交互作用 选因素：选出有可能对性能指标影响较大的因素。 定水平：一般选二水平或三水平。 2 选择合适的正交表（1）二水平选用L8（27）、L16（215）、L32（231） 三水平选用L9（34）、L27（313）（2）根据因素的多少以及因素之间是否存在交互作用来选用适当大小的正交表。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 表头设计 原则：表头上每列至多只能安排一个配方因子或一个交互作用。 步骤：先安排有交互作用和可能有交互作用的因子及交互作用，再安排余下因子。 如有四个因子A、B、C、D，A与B有交互作用，选用L8（2
42、7），表头设计如下： 列号 1 2 3 4 5 6 7 因子 A B AB C D4 做实验，测性能。5 正交试验设计法的配方结果分析高分子材料成型加工聚合物加工原理课件直观分析法二水平：算出每个因子及交互作用的K1、K2及K1K2值， K1K2 大，表示该因子（或交互作用）作用显著，是主要因子。三水平及以上：作直观分析图。分析结论：主要因素、好的水平及最佳组合。 优点：只需对试验结果作少量计算。 缺点：不能估算试验的精度。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件例：某橡胶配方考虑的因子和水平如下：因子水平促进剂用量A炭黑品种B硫磺用量C115HAF炭黑25210HAF+喷雾炭黑20试验安排和试验
43、结果如下表： 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 列号 试验号 A 1 B 2 AB 3 C 4AC 5BC 6 7 试验结果弯曲次数（万次）111111111.5211122222.0312211222.0412222111.5521212122.0621221213.0722112212.5822121122.0高分子材料成型加工聚合物加工原理课件直观分析法二水平：算出每个因子及交互作用的K1、K2及K1K2值， K1K2 大，表示该因子（或交互作用）作用显著，是主要因子。分析结论：主要因素、好的水平及最佳组合。 优点：只需对试验结果作少量计算。 缺点：不能估算试验的精度。高分子材料成型
44、加工聚合物加工原理课件1A2B3AB4C5AC6BC7K17.08.58.08.08.578.5K29.58.08.58.58.09.58.0K1-K2/40.6250.1250.1250.1250.1250.6250.125 由上计算可知A与BC是主要因素，且A取二水平好，为获取B、C因素的较好水平需进一步作如下计算：CBB1B2C11.752.25C22.51.75由此可知B取一水平、C取二水平较好。最优组合为A2B1C2，即促进剂1.0份、炭黑HAF、硫磺2.0份。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件例 研究氯醇胶在各种配合体系下的耐热油性能，考察指标：10072h在14#发动机油中的体
45、积膨胀。需要考察的因子和水平如下： 试验的因子和水平因子水平 1 2 3 A 补强剂 HAF/喷雾炭黑 50/0 0/50 25/25 B 防老剂 防NBC 2 防RD 2 防4010 2 C 硫化 促NA-22 3 促NA-22 1.5 HMDAC 1.5 体系 二盐基亚磷酸铅 5 Pb3O4 5 Pb3O4 5 A、B、C都是三水平因子，根据专业理论和经验，该配方中三个因子的交互作用均可忽略，可选用L9（34），试验安排和试验结果如下：高分子材料成型加工聚合物加工原理课件表头设计 A B C 1 2 3 4 试验结果 1 1 1 1 1 7.25 2 1 2 2 2 5.48 3 1 3
46、3 3 5.35 4 2 1 2 3 5.40 5 2 2 3 1 4.42 6 2 3 1 2 5.90 7 3 1 3 2 4.68 8 3 2 1 3 5.90 9 3 3 2 1 5.63试作直观分析。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三水平正交试验直观分析可作直观分析图主要因素：C；选好的水平：A选三水平、B选二水平、C选三水平；最佳组合：A3 B2 C3 。KA1 A2 A3 B1 B2 B3C1 C2 C3高分子材料成型加工聚合物加工原理课件指出下列两个配方哪一个可用作胎面胶? 哪一个可用作帘布胶？说明理由。 配方一 配方二 天然胶 100 100硫磺 2.6 2.7促DM 0
47、.8 0.9促TT - 0.3 氧化锌 5 5硬脂酸 3 2.5 N330 50 -半补强炭黑 - 35 松焦油 3.5 3.5 防A 1 -防D 1 1防4010 1 1石蜡 1 -高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第五节 高分子材料性能的估算方法估算方法：基团贡献值加和法。一、密度 非晶态： 结晶性高分子高分子材料成型加工聚合物加工原理课件热膨胀率、不同温度下的密度摩尔热膨胀： 低于Tg时，Eg4.510-4 Vw cm3 /(molK)； 高于Tg时，El 1010-4 Vw cm3 /(molK )。热膨胀率： eg =Eg (298)/M cm3 /(gK)； el =El (29
48、8)/M cm3 /(gK)。在温度T时的摩尔体积： Vmol（T）=Vg（298）+Eg（Tg -298）+El（T-Tg ）高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、玻璃化温度（Tg）极性高分子：含有“长”侧链的线形高分子化合物：N=9 Yg=200M=（Yg9）N9 Yg=Yg0 +N (Yg9 Yg0 )/9N9Yg=Yg9 +7500(N-9)高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、熔点（Tm）含长侧链的线形高分子化合物：N=5 Ym=235M=（Ym5）N5 Ym=Ym0 +N（Ym5 Ym0 ）/5N5 Ym=Ym5 +5700（N-5）极性高分子化合物用Ix校正。高分子材料成型加
49、工聚合物加工原理课件四、内聚能密度和溶解度参数内聚能密度： 溶解度参数：高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第五章 高分子材料混合与制造混合：把高分子材料各组分相互混在一起成为均匀的体系。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、混合的类型1 非分散混合和分散混合 非分散混合（简单混合）：粒子尺寸不变。 分散混合：2 混合物料的状态 固体与固体混合 液体与液体混合：聚合物熔体； 固体与液体混合：液态添加剂与固体聚合物， 固体添加剂与聚合物熔体。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、混合状态的判定1 混合状态的直接描述法 均匀程度 分散程度：粒子破碎程度。2 混合状态的间接判定 测定物理性能、力
50、学性能等，如Tg、强度等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 混合设备一、混合设备的分类 按操作方式：间歇式、连续式按操作方式：间歇式、连续式； 按混合过程特征：分布式、分散式； 按混合强度：高强度、中强度、低强度。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、间歇混合设备1 Z形捏合机 初混设备，适用于固态物料及固液物料的混合，混合时间长。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三节 橡胶的塑炼与混炼一、生胶的塑炼塑炼：橡胶在机械力作用下由弹性物质变为具有可塑性的物质的过程。 1 塑炼的目的：（1） 使生胶获得一定的可塑性，使之适合于成型加工；（2 ）使胶料的可塑性均匀化，以制得质量均匀的胶
51、料。 注意：生胶塑炼要适可而止，有些生胶不必塑炼。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 塑炼机理 塑炼实质是橡胶分子链断裂，分子量降低。（1）机械塑炼机理 机械力的作用RRR* + R* 分子链断裂的几率P=K1 e(F0-E)/RT P与作用于分子链上的机械功F0成正比，与温度T成反比。 作用于分子链上的机械力F0=K2（M/ M）2。机械力高分子材料成型加工聚合物加工原理课件氧的作用 a 在低温时，氧稳定由机械力切断的分子链。 R* + O2 R-O-O* R-O-O* + CH2-(CH3)CCH-CH2 ROOH+ CH2-(CH3 )CCH-C*-H b 在高温时，氧能直接导致橡胶
52、产生氧化断链，生成低分子的醛、酮化合物。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件温度的作用在低温区（110以下）：生胶塑炼是以机械力作用为主，温度升高，胶料变软，降低了机械力对橡胶分子的断链作用。因此，随着温度升高塑炼效率降低。在高温区（110以上）：生胶的塑炼以氧化作用为主，随着温度升高，氧化作用加剧，塑炼效率增加。静电作用会使空气中的氧活化，加速橡胶分子的氧化断链。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2）化学塑解机理 接受型塑解剂 主要品种：苯硫酚、五氯硫酚等。用于低温塑炼。 引发型塑解剂 主要品种：BPO、AIBN等。用于高温塑炼。 混合型塑解剂 主要品种：促M、促DM等。高分子材料成型加
53、工聚合物加工原理课件3 塑炼工艺（1）开炼机塑炼）开炼机塑炼 辊温：温度低，塑炼效率高。4555以下。 辊距：辊距越小，塑炼效率越高。 塑炼时间：胶料的可塑性在塑炼初期增加较快，超过20min，可塑性增加很少。可采取分段塑炼。 辊速和速比：辊速快，生产效率高，但操作不安全；速比越大，塑炼效率越高，但会使胶温上升得快，电机的负荷大。 装胶容量：根据开炼机规格来确定。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2）密炼机塑炼）密炼机塑炼 转子转速：转速快，塑炼效率高。 温度：温度增高，塑炼效果加大，一般以140160 为宜，SBR应控制在140以下。 时间：随塑炼时间增加，胶料的可塑性增加。 装胶容量：
54、为密炼室容积的4862%（填充系数）。 上顶栓的压力：上顶栓风压为0.60.8MPa。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、胶料的混炼混炼：在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混炼胶。1 混炼理论（1）配合剂的性质 疏水性配合剂混炼性好；亲水性配合剂不易分散，可采用添加表面活性剂的办法来提高它与橡胶的亲和性。（2）结合橡胶的作用（3）混炼胶的结构高分子材料成型加工聚合物加工原理课件开炼机混炼工艺条件 装胶容量 V=0.0065DL辊速和速比 1618rpm，速比1：1.11.2。辊温和混炼时间：一般5060。加料顺序：用量少、难分散的配合剂先加；用量大、加料顺序：用量少、难分散的配合剂先加
55、；用量大、易分散的后加；为防止焦烧，硫磺和超促最后加。易分散的后加；为防止焦烧，硫磺和超促最后加。 塑炼胶、再生胶、母炼胶固体软化剂促进剂、活性剂、防老剂补强、填充剂液体软化剂硫磺、超速促进剂。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2）密炼机混炼特点：胶料在密炼机中即有周向流动，又有轴向流动，且在多处受到剪切混合作用，生产效率高。密炼机的混炼历程： 分为湿润、分散和捏炼三个阶段。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件密炼机混炼操作条件：装胶容量： 填充系数f = 0.480.75上顶栓压力：6105Pa以上。转子转速与混炼时间：转子转速快，所需混炼时间短。混炼温度：一般应控制密炼室温度或排胶温度
56、在100130之间。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件密炼机操作方法一段混炼法：从加料、混合到下片冷却一次完成。 注：在压片机加硫磺和超促进剂。两段混炼法：第一段是粗混炼，常在高速密炼机中进行；第二段在慢速密炼机中进行。可显著提高胶料的分散均匀性和硫化胶的物理机械性能。引料法（种子胶法）：用于IIR。逆混法（倒混法）：先加炭黑，再加橡胶。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（3）连续混炼可用双螺杆挤出机、FCM连续混炼机等设备。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件当用开炼机混炼下述配方时，其加料顺序如何？为什么？NR 硫磺 促DM 促TMTD 氧化锌 硬脂酸 松焦油 防D SRF 高分子材料
57、成型加工聚合物加工原理课件第四节 塑料的混合与塑化一、原料的准备去除杂质和水分 合成树脂：过筛、吸磁、干燥； 粉状配合剂：过筛、干燥； 液状配合剂：过滤、干燥。 有些配合剂可配制成浆料或母料 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、混合初混合，即简单混合，非分散混合。根据混合组分中有无液体物料分为固态混合、固液混合。混合设备：捏合机、高速混合机。工艺条件控制：温度低于软化点、混合物不结块。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、塑化在高于树脂流动温度和较强剪切作用下进行。多采用双螺杆挤出机、密炼机。工艺条件控制：温度、时间、剪切力。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、粉碎和粒化1 粉碎 热
58、固性塑料如酚醛压塑粉。2 粒化密炼机：开炼机压片、平板切粒机切粒。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 粒化挤出机：冷切造粒、热切造粒。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第五节 聚合物溶液、分散体和胶乳的配制一、聚合物溶液的配制1 组成及选择 聚合物、有机溶剂、其他配合剂。 应用：流延成膜（如三醋酸纤维素）、层压塑料； 胶粘剂、涂料。2 聚合物溶解 溶胀、溶解，加热、搅拌。3 聚合物溶液的制备工艺（1）慢加快搅法（2）低温分散法高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、溶胶塑料的配制1 溶胶塑料概述 糊塑料（树脂），PVC糊。 成型：塑型、烘熔。 用途：人造革、涂层、泡沫塑料、浸渍制品、搪塑
59、制品。2 溶胶塑料分类（1）塑性溶胶）塑性溶胶 增塑剂，软制品；（2）有机溶胶 稀释剂，薄制品、硬制品；（3）塑性凝胶 在塑性溶胶的基础上加胶凝剂（如有机膨润粘土、金属皂类），宾哈流体；（4）有机凝胶 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 溶胶塑料的配制工艺（2）混合 捏合机、立式混合机；（3）脱泡 抽真空、离心脱泡；（4）贮存 低温、短时间。（1）研磨 三辊研磨机；高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、胶乳的配制1 胶乳原材料 橡胶胶乳：NR、SBR、CR、NBR； 配合剂分为两大类：（1）改善胶乳制品性能和成本的配合剂如硫化体系、防老剂、填充补强剂、软化剂等。需配制成水分散体系或乳浊液
60、；（2）改善胶乳胶体性质的配合剂如分散剂、乳化剂、稳定剂、增稠剂、湿润剂、凝固剂等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 胶乳的配合配合剂分散体的制备 设备：球磨机、振荡球磨机、胶体磨、砂子磨等。乳浊液的制备 乳化器：均化器、胶体磨、高速搅拌器。胶乳的配合 胶乳去氨、稀释、配合、除泡、熟成 配合方法：配合剂分别加入法、配合剂一次加入法、母胶配合法。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第六节 聚合物共混一、聚合物共混目的及方法 塑料共混、橡塑共混、橡胶并用。 目的：改善材料的加工性能及制品性能、降低成本。 方法物理法机械共混法 溶液共混法 乳液共混法化学法接枝共聚 嵌段共聚 IPN法（互穿网络
61、聚合物）高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、共混物的形态结构1 形态结构类型均相体系单相连续结构 两相互锁或交错结构 两连续相结构（互穿网络聚合物）2 共混物的界面界面层，相容性越好，界面厚度越大，界面越模糊。两相之间粘接性质：化学键、次价力作用。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 形态结构的影响因素相容性配比粘度内聚能密度制备方法高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、共混物制备方法及相关设备1 干粉共混法 应用很少（PTFE）2 熔融共混法熔融共混法 最常用最常用 双螺杆挤出机、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机等。3 溶液共混法4 乳液共混法 适用于聚合物乳液5 共聚-共混法 ABS、
62、HIPS6 IPN法高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第六章 压制成型用于热固性塑料和橡胶制品的成型加工分为模压成型和层压成型两大类高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第一节 热固性塑料的模压成型一、热固性模塑料的成型工艺性能1 流动性2 固化速率3 成型收缩率 SL =（L0 -L）/L0 100%4 压缩率 RP =d2 /d1高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、模压成型的设备和模具1 压机高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 模具（1）溢式模具 多余的物料可溢出，多用于小型制品、扁平制品。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（2）不溢式模具结构复杂，制造成本高，可制得高密度制品
63、。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（3）半溢式模具 有支承面：有装料室，其余与溢式模具相似； 无支承面：有溢料槽，其余与不溢式模具相似。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、模压成型工艺1 计量：重量法、容量法。2 预压：一般在室温下进行，预压机、压模。3 预热4 嵌件安放5 加料6 闭模7 排气8 保压固化9 脱模冷却10 制品后处理高分子材料成型加工聚合物加工原理课件四、模压成型工艺条件及控制 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件1 模压压力压力的作用：促使物料流动、充模；增大制品密度；克服成型时的内压力，避免制品出现脱层、肿胀等现象；使制品具有固定的形状尺寸。2 模压温度 塑料熔融
64、、流动、交联。3 模压时间 主要取决于固化速度，还与制品厚度等因素有关。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 橡胶制品的模压硫化一、橡胶制品及生产工艺 模型制品、非模型制品。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件橡胶制品生产工艺过程高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、橡胶制品的硫化1 橡胶在硫化过程中结构与性能的变化 由线形结构变为网状结构。 物理机械性能、物理性质、化学稳定性发生变化。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 硫化历程焦烧阶段(AB)热硫化阶段(BC)平坦硫化阶段(CD)过硫化阶段(DE)E交联度ABD硫化时间橡胶硫化曲线C高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 正硫化
65、及正硫化点的确定正硫化：又称最宜硫化，指橡胶制品性能达到最佳值时的硫化状态。胶料达到最大交联密度时的硫化状态。物理机械性能测定法 300%定伸强度法、拉伸强度法、压缩永久变形法、综合取值法。物理化学法 溶胀法、游离硫测定法。专用仪器法 门尼粘度计、硫化仪。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件硫化仪圆盘振荡式硫化仪：转子作30的水平摆动，胶料的模量随硫化程度的增加而增加，转子摆动所需要的转矩也成比例增加，硫化仪测定记录转矩值，由转矩值的大小来反映胶料的硫化程度。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件t10：焦烧时间； t90 ：工艺正硫化时间； t ：理论正硫化时间。硫化仪测定的硫化曲线高分子材料
66、成型加工聚合物加工原理课件4 硫化介质（加热介质）饱和蒸汽 应用最广泛。过热蒸汽 温度高，但给热系数小，易损坏设备。热空气 常用。过热水 常用于高压硫化。热水 传热较均匀。固体介质 连续硫化，共熔金属、共熔盐。微粒玻璃珠 导热效率高。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件5 硫化方法 室温硫化胶浆、胶粘剂、薄膜浸渍制品 硫化罐硫化 硫化方法 个体硫化机硫化 热硫化 常压热水硫化 平板硫化机硫化 连续硫化高分子材料成型加工聚合物加工原理课件高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 热空气硫化罐硫化胶布 直接 水硫化胶管 硫化 裸硫化胶布、纯胶管等 直接蒸气 包布硫化胶管、胶辊硫化罐 硫化罐硫化 包铅
67、硫化胶管硫 化 模型硫化V带、风扇带等 间接硫化压力热空气硫化罐硫化，胶鞋 混气硫化胶鞋 立式压力硫化罐硫化轮胎外胎高分子材料成型加工聚合物加工原理课件立式压力硫化罐高分子材料成型加工聚合物加工原理课件外胎双模定型硫化机高分子材料成型加工聚合物加工原理课件内胎个体硫化机高分子材料成型加工聚合物加工原理课件平板硫化机高分子材料成型加工聚合物加工原理课件连续硫化：鼓式硫化机硫化胶板、胶布、V带高分子材料成型加工聚合物加工原理课件连续硫化：沸腾床硫化压出制品、胶布高分子材料成型加工聚合物加工原理课件连续硫化：微波硫化压出制品高分子材料成型加工聚合物加工原理课件连续硫化：热空气室硫化胶布、电线电缆、压
68、出制品红外线硫化胶布、胶鞋液体介质硫化压出制品辐照硫化压出制品高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、模型硫化工艺及硫化条件硫化三要素：硫化的温度、压力和时间硫化三要素：硫化的温度、压力和时间。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件1 硫化压力 施加压力的目的： 防止产生气泡，提高致密性； 使胶料充模； 提高橡胶与布层的密着度； 提高胶料的物理机械性能。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 硫化温度与时间各种橡胶最宜硫化温度为： NR、BR：143160 ； IIR、CR： 143170 ； EPDM：150160； SBR、NBR：150190。 硫化时间和硫化温度相互依赖。高分子材料成型加
69、工聚合物加工原理课件（1） 用范特霍夫方程式计算等效硫化时间 1/2=K（t2-t1) /10， K硫化温度系数，1.52.5，常取K=2。 硫化温度降低10，硫化时间增加一倍。（2）用阿累尼乌斯方程式计算等效硫化时间 ln 1/2=(E/R)(T2T1)/T2T1。 E硫化反应活化能，约为80104kJ/mol。 注意：注意：T T为绝对温度，为绝对温度，R R与与E E的单位一致。的单位一致。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 硫化效应硫化效应等于硫化强度和硫化时间的乘积，E=I硫化强度是胶料在一定温度下单位时间内所达到的硫化程度，I=K(t100)/10。平坦硫化范围，E小E大，E小
70、EE大。例：某胶料的硫化温度系数为2，当硫化温度为140时，硫化平坦时间为2080min，该胶料在135 下于模型中硫化了60min，问是否达到正硫化？ 解： E小=2（140-100）/1020=320， E大=1280， E= 2（135-100）/1060=679高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三节 复合材料压制成型高分子复合材料高分子复合材料多指纤维材料增强热固性树脂。 热固性树脂：酚醛、氨基、UP、EP等。 增强材料：玻璃纤维玻璃纤维、合成纤维（如碳纤维）、石棉等。玻璃钢：玻璃纤维增强塑料。成型方法：层压、模压、手糊、缠绕、拉挤等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件一、层压成
71、型层压成型：在压力和温度作用下将多层相同或不同材料的片状物通过树脂的粘结和熔合，压制成层压塑料。工艺：浸渍、压制、后加工处理。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件1 浸渍上胶树脂溶液配制：A阶酚醛树脂、乙醇溶剂，浓度30%；浸渍：含胶量3055%；干燥：除去溶剂、水等挥发物，树脂反应至B阶段。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 压制层压制品主要有板材、管材、棒材及模型制品。层压板材的压制层压板材的压制包括裁剪、叠合、进模、热压和脱模等工序。板材厚度与叠合量的关系： 设备高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 热压过程分为预热、中间保温、升温、热压保温、冷却等五个阶段。高分子材料成型加工聚合物
72、加工原理课件管材、棒材的压制用卷管机卷绕成管坯或棒坯，预固化、固化。模型制品的压制高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 后加工和热处理后加工：修整毛边、机加工。热处理：120130下处理4872h。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、模压成型模压料可用预混法和预浸法两种形式制备。UP模压料由树脂糊及增强材料组成。树脂糊：UP、交联剂、引发剂、增稠剂等物料；增强材料：短切玻璃纤维、短切玻璃纤维毡等。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件1 块状模塑料模压成型工艺（BMC） 用预混法制成UP模塑料。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件BMC生产过程高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 片状模
73、塑料模压成型（SMC）用预浸法制成片状UP模压料。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件SMC生产过程高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、手糊成型高分子材料成型加工聚合物加工原理课件手糊成型用模具 脱模剂：薄膜型、溶剂型、油蜡型。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件糊制成型高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第四节 传递模压将热固性压塑料或预压料片加入在压模上的加料室，使其受热软化，然后在压力作用下，使熔化的塑料通过加料室底部的浇口和模具的流道进入加热的闭合模腔内，经过一定时间固化，即可脱模得制品。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件一、传递模压形式及设备活板式传递模压在阴模腔中架有一个带槽
74、孔的活板，活板的上部为加料室，下部为成型腔。罐式传递模压高分子材料成型加工聚合物加工原理课件柱塞式传递模压压机具有两个油缸，一个闭紧模具，一个通过柱塞对熔融料施压。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件螺杆式传递模压该法已为热固性塑料注射成型所取代。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、传递模塑工艺与模压成型大致相同。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、传递模塑工艺条件1 成型压力 一般为模压压力的1.53.5倍，6080MPa。2 模塑温度 一般比模压成型温度低1020。3 模塑时间 比模压时间短2030%。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第九章 压延成型压延：将混炼胶或热塑性塑料在
75、压延设备上制成薄膜、片材或与骨架材料制成胶布半成品。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第一节 压延设备一、压延机的分类辊筒数量：双辊、三辊、四辊三辊、四辊、五辊。排列方式：三辊，I型、三角型； 四辊，I型、L型、倒倒L型型、Z型、斜斜Z型型。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件按用途来分：压片压延机：各辊转速相同。擦胶压延机：各辊之间有一定速比。通用（万能）压延机：各辊的速比可调。压型压延机：有一个辊筒刻有花纹。钢丝压延机：用于钢丝帘布的贴胶。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件高分子材料成型加工聚合物加工原理课件高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、压延机的基本结构1 辊筒 内部可通
76、蒸汽、过热水或冷水控制表面温度。 刚度、强度，硬度，耐磨、耐腐蚀，加工精度，导热性好。2 制品厚度调整机构 制品厚度通过调整辊间距来控制。 辊筒挠度使制品出现中间厚两端薄，补偿方法：高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（1）中高度法（凹凸系数法）（2）轴交叉法辊筒加工要求高，难度大，局限性大，用于橡胶压延机。可以随产品品种、规格和工艺条件不同调节轴交叉角度。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件（3）预应力法调节范围大，比较容易控制。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 传动机构 直流电动机、齿轮减速装置调节辊筒速度与速比。4 辅助装置 包括引离辊、轧花装置、冷却装置、卷取或切割装置、侧厚仪等
77、。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件压延联动装置高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第二节 压延成型原理一、物料在压延辊筒间隙的压力分布推动胶料在辊缝中产生流动的动力：一是辊筒旋转的拖曳力，二是辊缝间隙对胶料的挤压力。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、物料在压延过程中压缩和延伸变形压延时物料厚度减小，长度增大，宽度变化很小。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、物料在压延辊筒间隙的流速分布高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第三节 压延成型工艺分为供胶和压延两个阶段。主要用于PVC软质薄膜、硬质片材以及人造革的生产。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件一、供料阶段软质PVC：高速热混
78、合机（100）冷混合机（60）塑化（挤出机、密炼机、开炼机等）压延机硬质PVC：行星式挤出机塑化，经开炼机向压延机供料。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、压延阶段压延、轧花、冷却定型、测厚、切边、卷取或裁断。硬质PVC板材生产工艺高分子材料成型加工聚合物加工原理课件 PVC人造革生产工艺PVC人造革：以布或纸为基材，在其上覆以PVC膜。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件压延人造革有直接贴合和分步层合两种生产方法。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、压延操作条件1 辊温 T辊 T辊 T辊T辊，温差510。2 辊速与速比 辊 辊 辊辊速比：1.051.253 辊筒间距 h1-2 h2-
79、3 h3-4 =压延制品的厚度4 引离（拉伸）、冷却、卷取 辊（卷取） 辊（冷却） 辊（引离）辊高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第四节 影响压延制品质量的因素一、压延效应压延效应：压延制品出现纵横方向物理机械性能差异的现象。纵向的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大。产生原因：聚合物大分子及针状或片状的填料粒子经压延后产生了取向排列。解决方法：提高温度、降低辊筒转速、减少辊隙存胶量、缓慢冷却等方法减小由聚合物分子链取向产生的压延效应；避免使用针状和片状填料。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、影响制品表面质量的因素1 原材料因素 树脂牌号（分子量及其分布）、增塑剂、稳定剂等。2 压延工艺条件
80、 辊温、辊速及速比、辊距、辊缝存胶。3 冷却定型 冷却不足：制品易发粘、起皱、收缩大，成卷后展不平； 过分冷却：制品表面会沾水珠，引起发霉或起霜。 冷却辊速度适当。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件三、影响制品厚度的因素1 辊筒的弹性变形 辊筒的分离力：F=2（h0-1 H-1 ) 辊速越高、制品越薄、料幅越宽，则F越大，辊筒弹性变形就大，制品厚度不均匀性大。2 辊筒表面温度的变动 辊筒两端的温度比中间低，影响制品厚度均匀性。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件第五节 橡胶的压延一、压延前的准备工艺1 1 胶料的热炼胶料的热炼 目的：提高胶料中填料分散的均匀性和热可塑性，使胶料柔软，易于压
81、延。 设备：开炼机。 方法：分两步，第一步粗炼，采用低温薄通，使胶料变软而均匀；第二步细炼，提高胶料温度，获得较大的热可塑性。 高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 纺织物的预加工包括纺织物的浸胶和烘干。进行挂胶压延的纺织物含水量一般控制在12%，生产上纺织物烘干往往与压延机组成联动化作业线。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件二、压延工艺1 1 压片压片压片：将热炼好的胶料利用压延机在辊速相等的情况下，压制成有一定厚度和宽度的胶片。工艺方法： 分中、下辊不积胶和积胶两种。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件工艺要点：辊温：根据胶料性质而定。胶料可塑度：可塑度大，流动性好，胶片光滑；但太大易
82、产生粘辊现象，半成品缺乏挺性，制品强度差。辊速：可塑度大的胶料，辊速可快些。速比：中、下辊等速，中、上辊低速比。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件2 2 压型压型压型：将胶料压制成一定断面形状的半成品或表面有花纹的胶片。 可用二辊、三辊、四辊压延机。 压型的工艺要点：胶料配方上应控制含胶率，含胶率宜低。胶料应有一定的可塑度。胶片自压延机出来后应急速冷却，使花纹定型。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 3 纺织物挂胶纺织物挂胶纺织物挂胶：使纺织物通过压延机辊筒间隙，使其表面挂上一层薄胶，制成挂胶帘布或挂胶帆布，作为橡胶制品的骨架层。贴胶：利用压延机上两个转速相同辊筒的压力将一定厚度的胶片贴于纺织物上。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件3 3 纺织物挂胶纺织物挂胶擦胶：利用压延机辊筒转速不同所产生的剪切力和辊筒的压力，将胶料挤擦入纺织物的缝隙中，以提高胶料与纺织物的附着力。工艺条件：胶料的可塑性、辊温、辊速、辊距。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件4 4 贴合贴合贴合：通过压延机将两层薄胶片贴合成一层胶片的作业。 贴合工艺方法可分为：三辊压延机贴合：将预先压好的胶片或胶布与新压延出来的胶片贴合在一起。 四辊压延机贴合：同时压延出两块胶片进行贴合。高分子材料成型加工聚合物加工原理课件高分子材料成型加工聚合物加工原理课件
