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文檔簡介

1、1聚合物主要有哪幾種聚集態(tài)形式?玻璃態(tài)(結晶態(tài))、高彈態(tài)和粘流態(tài)2線性無定形聚合物當加工溫度T處于Tb T Tg,TgTTf,Tf T Td時,分別適合進行何種形式的加工?聚合物加工的最低溫度?TTg玻璃態(tài)適應機械加工;聚合物使用的最低(下限)溫度為脆化溫度TbTgTTf高彈態(tài),非晶聚合物TgT材料的屈服強度,可進行薄膜或纖維拉伸;聚合物加工的最低溫度:玻璃化溫度TgTTf(Tm)粘流態(tài)(熔體,液態(tài))比Tf略高的溫度,為類橡膠流動行為,可進行壓延、擠出和吹塑成型。可進行熔融紡絲、注射、擠出、吹塑和貼合等加工3熔融指數(shù)?說明熔融指數(shù)與聚合物粘度、分子量和加工流動性的關系, 擠出和注塑成型對材料的

2、熔融指數(shù)要求有何不同? 熔融指數(shù)(Melt Flow Index) 一定溫度(T Tf 或 Tm)和壓力(通常為2.160kg )下,10分鐘內(nèi)從出料孔 ( = 2.095mm ) 擠出的聚合物重量( g10 min)。 a評價熱塑性聚合物的擠壓性; b評價熔體的流動度 (流度 = 1/), 間接反映聚合物的分子量大小; c購買原料的重要參數(shù)。分子量高的聚合物,易纏結,分子間作用力大,分子體積大, 流動阻力較大,熔體粘度大,流動度小,熔融指數(shù)低;加工性能較差。 分子量高的聚合物的力學強度和硬度等較高。分子量較低的聚合物,流動度小,熔體粘度低,熔融指數(shù)大,加工流動性好。 分子量較低的聚合物的力學

3、強度和硬度等較低4解釋:應變軟化;應力硬化;塑性形變及其實質(zhì)。Tb是塑料使用的下限溫度;應變軟化:材料在拉伸時發(fā)熱,溫度升高,以致形變明顯加速,并出現(xiàn)形變的細頸現(xiàn)象。應力硬化:隨著取向度的提高,分子間作用力增大,引起聚合物粘度升高,表現(xiàn)出“硬化”傾向,形變也趨于穩(wěn)定而不再發(fā)展。塑性變形:材料在外力作用下產(chǎn)生不可逆的變形。實質(zhì):大分子鏈的解纏和滑移隨溫度升高,屈服強度和斷裂強度均下降,兩曲線在Tb相交。TTb時,斷裂強度低于屈服強度,曲服前材料已斷裂;材料因脆性而失去使用價值;溫度在TbTg,較大外力作用下,非晶高聚物產(chǎn)生強迫高彈形變,強迫高彈性是塑料具有韌性的原因5根據(jù)線性聚合物塑性拉伸的應力

4、-應變曲線,可獲得哪些性能參數(shù)?彈性模量,屈服強度(應力),定伸強度,抗張強度(應力),斷裂伸長率,斷裂能6分析討論聚集態(tài)與成型加工的關系;TTg,玻璃態(tài),鏈段凍結,自由體積小,內(nèi)聚力較強,力學強度較大,為堅硬固體;外力作用下,大分子鏈的鍵角或鍵長發(fā)生變形,形變小,為可逆普彈形變,彈性模量高;適于機械加工,如車削,銼削,制孔,切螺紋等;TgTTf粘流態(tài),整個大分子運動,滑移和解纏,外力作用下,主要為不可逆的粘性形變,產(chǎn)生宏觀流動,可進行變形大,形狀復雜的成型。如熔融紡絲、注射、擠出等。冷卻后形變永久保存7寫出線型聚合物的總形變公式,畫出聚合物在外力作用下的形變-時間曲線, 分析各部分的性質(zhì)特點

5、;8畫出線性聚合物塑性拉伸的應力-應變曲線,并說明各階段的應力-應變行為特點1.直線oa線段 普彈形變,模量高,由鍵角和鍵長拉伸引起,形變很小, ab彎曲,形變加速,由普彈形變向高彈形變轉(zhuǎn)變;2.屈服點b點,水平曲線,屈服應力y下,鏈段逐漸形變和位移,應變增大。 由高彈形變發(fā)展為塑性形變 (大分子鏈解纏和滑移) ; “應變軟化”: 拉伸時 材料發(fā)熱(外力功 分子熱運動能),溫度升高變軟,形變加速。 “細頸”現(xiàn)象: 拉應力下,材料形變加速,截面突然變細。 屈服應力下,聚合物中結構單元(鏈段、大分子和微晶)拉伸取向。9聚合物加工技術分類及其過程按材料分類(1)化學纖維成型加工 熔體紡絲, 溶液紡絲

6、。(2)塑料成型加工 注塑、擠塑、吹塑、模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄、旋轉(zhuǎn)成型、涂覆等 。(3橡膠成型加工 工藝過程包括:塑煉、混煉、壓出 (壓延) 、成型、硫化等過程根據(jù)加工過程中的物理或化學變化(1)主要是物理變化 熱塑性聚合物:加熱軟化或熔融 - 施壓流動 - 冷卻固化; 纖維或薄膜: 拉伸取向以及結晶;(2)主要是化學變化 引發(fā)劑或熱作用下,單體或低聚物的交聯(lián)固化反應;(3)兼有物理和化學變化 加熱 流動 , 交聯(lián)固化。 熱固性塑料的模壓、注射和傳遞模塑成型、橡膠成型、反應擠出等。10說明粘度對剪切速率和溫度的敏感性在成型加工中的應用。1) 在煉膠、壓延、壓出和注射成型中,提高剪切速率和

7、溫度,聚合物粘度降低,可改善加工流動性。 2)外力解除或流動停止時(材料或半成品停放過程中),降低溫度,粘度增大,使半成品有良好的挺性,不易變形。 3) 可根據(jù)原材料特性,正確選擇加工工藝(剪切速率和溫度) PS、PE、PP和PVC等的粘度對剪切速率敏感,通過提高剪切速率可降粘,改善加工流動性。 PS、PC、 PMMA 、CA 、 PET 、PA等的粘度對溫度敏感,通過提高加工溫度可降粘,改善加工流動性。 POM、PC、PET和PA 的粘度對剪切速率不敏感4) 加工制品時,合理的加工剪切速率范圍應選擇在粘度對剪切速率不敏感區(qū)域(400秒-1 600秒-1以上)11說明壓力對熔體粘度的影響機理,

8、壓力-溫度等效性原理。增大壓力,自由體積減小,大分子間距離縮小,鏈段活動范圍減小,分子間作用力增加,熔體粘度增大。但單純通過增大壓力提高熔體流量不恰當, 過大壓力造成功率消耗過大,設備磨損更大。不同聚合物的壓縮率不同,粘度對壓力的敏感性不同壓力從138公斤厘米2升至173公斤厘米2 , HDPE和PP的粘度增加47倍,PS的粘度增加100倍壓力溫度等效性加工溫度范圍, 增加壓力或降低溫度,可使熔體獲得同樣的粘度變化。壓力增加到1000大氣壓,等效于降溫3050。根據(jù)壓力-溫度等效性原理, 加工中為維持粘度恒定,增加熔體壓力的同時,應提高溫度12賓漢流體、牛頓流體、膨脹性流體、假塑性流體、觸變性

9、液體,震凝性液體觸變性液體:在恒溫和恒定的切變速率下,粘度隨時間遞減的流體。震凝性流體:在恒溫和恒定的切變速率下,粘度隨時間遞增的流體。賓漢流體:與牛頓型流體的流動曲線均為直線,但它不通過原點,只有當剪切應力超過一定屈服應力值之后才開始塑性流動13比較熱塑性聚合物和熱固性聚合物在加工過程中的流變行為特點; 分析討論溫度對熱固性聚合物流動性的影響 熱固性與熱塑性聚合物粘度變化的差別(1) 熱塑性聚合物加工主要為物理過程 多次塑化引起材料一定變化 (部分降解或局部交聯(lián)等),但未改變材料整體的可塑性。(2)加熱, 材料熔融,壓力作用下流動,獲得所需形狀;一定溫度下, 活性基團交聯(lián)硬化,粘度變大,失去

10、再次加熱軟化和流動能力。 溫度對熱固性聚合物粘度的影響 硬化時間H(流動度降低到某一定值時所需的時間)溫度升高,固化時間縮短,固化速度加快,粘度增高 熱塑性聚合物 熱固性聚合物 加工溫度對聚合物粘度的影響14討論熱塑性聚合物分子量及其分布、剪切速率、熔體粘度的關系分子量分布寬,剪切速率增大,熔體粘度迅速下降,表現(xiàn)更多假塑性;分子量分布窄,在寬剪切速率范圍內(nèi),熔體表現(xiàn)更多牛頓性。分子量相同時,從加工性能(熔體粘度)考慮,聚合物分子量分布可適當寬些15拖曳流動,收斂流動,管外拉伸流動的特點收斂流動:在流道截面尺寸逐漸變小的錐管或其它形狀管道中的流動。特點:流動液體受剪切和拉伸兩種作用。 拖曳流動:

11、管道或口模的一部分運動,使聚合物隨管道或口模的運動部分產(chǎn)生拖曳流動。特點:剪切流動,液體壓力降及流速分布受運動部分的影響。管外拉伸流動:非抑制性收斂流動(拉伸流動),壁面速度不為 0;收斂角很??;拉伸方向存在速度梯度dvz / dz;拉伸流動區(qū),聚合物細流在徑向不存在速度梯度,細流截面上各點的速度相同。16評價聚合物流變性的常用儀器和方法有哪些 ?毛細管粘度計、 旋轉(zhuǎn)粘度計、落球粘度計、 熔融指數(shù)儀、 螺旋流動試驗和轉(zhuǎn)矩流變儀等。1)擠出式毛細管粘度計: 剪切速率,10-16 秒-1 ,熔體和溶液,102 8 泊 能觀察熔體彈性行為和熔體破裂等現(xiàn)象。2)旋轉(zhuǎn)粘度計: 剪切速率, 10-3 10

12、5 秒-1 轉(zhuǎn)筒式適合濃溶液,錐板和平板式適合熔體。 能觀測聚合物體系的彈性行為和松弛特性。3) 落球粘度計:剪切速率。10 -2 秒-1以下,溶液。4)熔融指數(shù)儀、螺旋流動試驗和轉(zhuǎn)矩流變儀等。17分析管道中流動液體,管中心區(qū)域溫度低 ,管壁附近區(qū)域溫度高的原因。(1)摩擦熱管中心,剪應力(剪切速率)低,摩擦熱??;隨半徑增大,剪應力和剪切速率增加,管壁區(qū)域的摩擦熱最大。(2)膨脹冷卻效應流體沿流動方向,存在壓力降,體積逐漸膨脹,表觀密度減小。膨脹作用消耗液體中部分能量,產(chǎn)生冷卻效應。管壁:限制和摩擦力較大,膨脹率小,冷卻效應較??;管中心:膨脹率大,冷卻效應更大。18“拉伸變硬”及其在加工中的應

13、用。吹塑薄膜或擠壓中空容器型型坯時,采用 “拉伸變硬” 的物料, 制品很少出現(xiàn)應力集中或局部強度變?nèi)醵屏?,可獲得形變均勻的制品,有利于擠壓中空容器型坯、紡絲、吹塑薄膜以及片材的熱成型?!袄熳兿 睍е虏牧掀茐?。19入口效應(入口端產(chǎn)生更大壓力降)的原因(1)大管小管(液體收斂流動),流速和剪切速率增大,要消耗更多的能量才能相應提高剪應力和壓力梯度;(2)流速增大,液體動能增加,使能量消耗增多;(3)液體剪切速率的增大,使大分子伸展取向更大,高彈形變增加,要克服分子內(nèi)和分子間的作用作力,也要消耗能量。導致液體進入小管時,能量消耗增多,壓力降更大。20畫出螺槽中壓力流動和拖曳流動的速度分布,討

14、論機頭阻力的變化對螺槽中熔體流速和流率的影響;總流速及分布V 拖曳流動和壓力流動的疊加,流率: Q V * S , q = Q p / QD, Q QD Q p Q L 1)機頭開放, q 0,僅有拖曳流動,Q 最大; 2)機頭對液體流動阻力增大, 反壓和逆流增大,在螺槽不同深度出現(xiàn)流動速度 V 由正變負,Q 減?。?3)機頭完全封閉時,反壓和逆流達最大, Q = 0 21比較錐管中收斂流動和管外拉伸流動的特點,討論錐管收斂流動在加工管道和模具設計中應用;(PPT 50)錐管中收斂流動特點:徑向和軸向都有速度梯度;向方向,最大速度在錐管中心 ,錐管管壁流速為零; 軸向( 液體流動)方向,最大速

15、度在錐管的最小截面處;錐管液體流動由剪切流動和收斂流動構成, 兩種流動成分的大小取決于收斂角。收斂角減少,軸向速度差降低,收斂流動成分減少,剪切流動成分增多。收斂流動使拉伸彈性應變增加,會儲存更多彈性能,可能導致制品變形或扭曲。錐管收斂流動在加工和模具設計中的應用1)錐管可降低流動擾動帶來的壓力降,減少流動缺陷,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力。2)避免死角,減少物料分解。3)合理設計收斂角( Tf, 粘流拉伸溫度高,粘度低,很小應力易使大分子解纏、滑移和取向;但解取向也快,有效取向度低,拉伸過程不穩(wěn)定,液流易中斷。30根據(jù)圖4-15分析剪切流動中,說明注射成型矩形長條試樣時聚合物中的取向度分布,并分析

16、其原因;(ppt 146)(1)噴嘴及澆口處:等溫區(qū)截面小,管壁速度梯度大,管壁取向度最高。(2)模腔內(nèi):非等溫區(qū) 沿流動方向:壓力降低,速度梯度降低,取向度減??; 凍結層:熔體在模壁迅速冷卻,取向結構少; 次表面層:熔體粘度高,流動速度梯度高,取向度高; 模腔中心:流動速度梯度?。粶囟雀?,分子解取向,取向度低。 取向度最大區(qū)域 :距澆口不遠的位置,熔體最先充模處,凍結層厚,受到剪切 作用最大,時間長,取向度最高。 31聚合物結構對降解的影響。加工時的能量 共價鍵能; 從弱鍵開始降解(1)(2) CCC , 雙鍵位置上的單鍵不穩(wěn)定,含不飽和雙鍵的橡膠比飽和聚合物更易降解、(3) 極性大和分布規(guī)

17、整的取代基,增加主鏈的穩(wěn)定性;不規(guī)整取代基,使聚合物穩(wěn)定性降低。(4)主鏈有芳環(huán)、飽和環(huán)、雜環(huán),等規(guī)立構和結晶結構的聚合物,穩(wěn)定性好。(5)含碳雜鏈結構的大分子,鍵能弱;對雜質(zhì)(微量水分、 酸、堿等極性物) 敏感,易發(fā)生無規(guī)降解,穩(wěn)定性差。32游離基鏈式降解過程中伴隨聚合物結構的變化,其活性鏈轉(zhuǎn)移和減短階段會形成哪些產(chǎn)物;其鏈終止階段可能形成的降解產(chǎn)物有哪些。(不要求寫分子式)初始游離基使相鄰CC鍵斷裂,同時形成以下產(chǎn)物1新游離基和分子鏈末端有雙鍵的降解產(chǎn)物(2)新游離基和單體(3) 游離基向鄰近大分子轉(zhuǎn)移,產(chǎn)生有支鏈的降解產(chǎn)物鏈終止游離基結合,鏈終止, 過程中伴隨聚合物結構的改變,(1)形成

18、線型降解產(chǎn)物(2) 形成支鏈型降解產(chǎn)物(3) 形成交聯(lián)降解產(chǎn)物(4) 兩游離基歧化,活性消失,分別形成不飽和和飽和產(chǎn)物。33易發(fā)生水降解的聚合物有哪些。水解的難易取決于聚合物結構中是否存在被水解的基團34降解的實質(zhì),降解機理的分類。降解的實質(zhì):大分子的斷鏈;交聯(lián);分子鏈結構的改變;側(cè)基的改變;上述四種的綜合作用。分類:鏈鎖降解和無規(guī)降解。聚合物以熱降解為主;力、氧和水引起的降解居其次;光、超聲波和核輻射的降解很少。35熱氧降解,影響熱氧降解速度的因素。熱氧降解:空氣(氧)存在下的熱降解。使聚合物生成鍵能弱、不穩(wěn)定的過氧化結構,其降解活化能低,易形成游離基,加速降解。影響因素鏈結構 (不飽和與飽

19、和碳鏈) 、 氧含量、溫度、受熱時間等36力降解(機械降解)剪切作用下,大分子鍵角和鍵長改變,產(chǎn)生拉伸形變;當剪應力的能量超過大分子鍵能時,大分子斷裂,形成游離基,引起連鎖降解。力降解(機械降解):單純應力作用下引起的降解,力化學過程。加工中很少有單純的力降解。37交聯(lián)度。大分子上總的反應活性中心中已參與交聯(lián)的分數(shù)38影響聚合物大分子交聯(lián)的因素。(1)溫度的影響:溫度升高,硬化時間縮短,硬化速度加快。初期,溫度升高,流動性增大;隨溫度升高,最大流動峰對應的時間提前;溫度升高,交聯(lián)速度加快。(2)硬化時間的影響:隨交聯(lián)形成,聚合物流動性降低,大分子擴散運動減慢,交聯(lián)反應愈來愈困難;大分子中反應活

20、性點或官能團濃度逐漸降低,交聯(lián)速度降低,交聯(lián)度100%,交聯(lián)聚合物中保留有殘存的活性點。39應力對聚合物大分子交聯(lián)有哪些影響。增大加工過程中的擴散因素(流動,攪拌等)或剪切作用,能增加官能團或活性點間接觸和反應的機會,加快交聯(lián)反應速度;引起應力活化作用,使大分子間反應活化能降低,反應速度增加。*40橡膠硫化(交聯(lián),固化)過程的四個階段及其各階段對橡膠性能的影響。1硫化起步階段 (焦燒期或硫化誘導期) :硫化時膠料開始變硬,到不能進行熱塑性流動的那一段時間。交聯(lián)未開始,焦燒期內(nèi)膠料在模具內(nèi)具有流動性2欠硫階段 (預硫):膠料的交聯(lián)度很低,硫化膠力學性能較低,制品無實用意義。3 正硫階段:制品達到

21、適當交聯(lián)度,硫化膠綜合機械性能最好。對應硫化的正硫化溫度和正硫化時間4 過硫階段: 超過正硫化平坦期之后,由于斷鏈多于交聯(lián),橡膠出現(xiàn)硫化返原現(xiàn)象而變軟;或因交聯(lián)繼續(xù)占優(yōu)勢和環(huán)化結構增多,橡膠變硬,伸長率降低,使橡膠性能受損。41粉料和粒料的制備過程, 混合、捏和與塑煉的區(qū)別1)混合 - 固態(tài)組分間的混合,如粉狀固體物;2)捏和 - 液態(tài)與固體物料的浸漬和混合,捏合機中,借助剪切作用;混合和捏和, T Tf,熔融狀態(tài)下,較強剪切速率下進行,組分化學或物理性質(zhì)有所42初混合的目的,常用的初混合設備。熔點以下,低剪切下的混合 增加各組分微粒的無規(guī)排列程度,獲得原料組份間的一定均勻性; 增加塑煉前的各

22、組分物料的均勻性,縮短塑煉時間,減輕降解;設備:轉(zhuǎn)鼓式混合機、螺帶混合機、Z型捏合機、高速混合機43樹脂溶液配制所用設備和配料方法設備:溶解釜(強力攪拌,加熱夾套)方法:慢加快攪和低溫分散法,以不出現(xiàn)聚合物結塊為度。慢加快攪:先加熱溶劑至一定溫度,高速攪拌下,緩慢投入粉狀或片狀聚合物。44粉料和粒料的配制一般分為哪四步,混合過程一般是靠哪三種作用來完成。答:粉料和粒料的配制一般分為四步:1.原料的準備,包括原料的預處理、稱量及輸送。2.初混合,是在聚合物熔點以下的溫度和較為緩和的剪切應力下進行的一種簡單混合?;旌蠒r的加料次序:樹脂、增塑劑、由穩(wěn)定劑、潤滑劑、染料等調(diào)制的混合物和其它固態(tài)填料等。

23、3.初混物的塑煉,塑煉的目的是為了改變物料的性狀,使物料在剪切力的作用下熱熔、剪切混合達到適當?shù)娜彳浂群涂伤苄裕垢鹘M分的分散更趨均勻,同時還依賴于這種條件來驅(qū)逐其中的揮發(fā)物及彌補樹脂合成中帶來缺陷(驅(qū)趕殘余單體、催化劑殘余體等),使有利于輸送和成型等。4.塑煉物的粉碎和?;?,粉碎和粒化都是使固體物料在尺寸上得到減??;所不同的只是前者所成的顆粒大小不等,而后者比較整齊且具有固定形狀。三種作用(1) 擴散:濃度差推動(對于聚合物熔體,擴散作用不明顯)(2) 對流:機械攪拌下,達到各組分在空間上的均勻分布。物料的初混。(3) 剪切:機械剪切力,達到均勻混合,物料組分的形態(tài)發(fā)生變化。塑煉。45增強剪

24、切混合效果的因素(方法)1)增大剪切力(F),減小力的作用距離 (H) ,物料被拉長變形 (L)越大;2)改變剪切力的方向,產(chǎn)生層間物料流動;3)改變物料受力位置。 實際混合中,擴散、對流和剪切總是共同作用,造成層內(nèi)和層間流動,達到最好混合效果。46增塑劑,增塑劑的主要作用和增塑機理;增塑劑:對熱和化學試劑穩(wěn)定,多為高沸點、低揮發(fā)性的有機液體,少數(shù)為低熔點固體。與樹脂有一定相容性,分子量較小,能長期留在聚合物中。鄰苯二甲酸二辛酯(DOP ),熔點-55,沸點 386。增塑劑的作用:增塑是聚合物和低分子物的相互溶解的過程降低聚合物的Tg 、 Tm、 Tf和,使流動性增加,提高聚合物的耐寒性和可塑

25、性;降低聚合物的力學強度(抗張強度、硬度和模量等);提高伸長率和抗沖擊性能,增加聚合物的柔韌性3 增塑機理:(外增塑作用,內(nèi)增塑作用 )外增塑作用 (1) 非極性增塑劑的增塑機理通過聚合物-增塑劑間的溶劑化作用,增大分子間距離,使分子間作用力減小。聚合物玻璃化溫度的降低與增塑劑的用量(體積分數(shù))成正比,Tg = B V(2) 極性增塑劑的增塑機理 極性增塑劑的極性基團與聚合物極性基團的靜電偶合作用,代替了聚合物極性分子間的作用,削弱了聚合物分子間作用力,聚合物玻璃化溫度的降低與增塑劑的克分子數(shù) n 成正比, Tg = K n極性增塑劑的非極性部分,可屏蔽聚合物的極性基團或鏈節(jié),減低其相鄰極性基

26、團的作用;(3)內(nèi)增塑作用: 用化學方法,在聚合物分子鏈上引入其它取代基或短鏈段,降低大分子間的吸引力,使剛性分子鏈變軟和易于活動。*47討論PVC型材配方中各添加劑的用量范圍、各添加劑的主要作用及其作用機理;PVC 100份;復合熱穩(wěn)定劑 (硬脂酸鋇、硬脂酸鉛等) 46 ;CPE(氯化聚乙烯 )812份;活性碳酸鈣812份;硬脂酸0.2 0.8份;鈦白粉46份。熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定化學基團置換PVC中不穩(wěn)定的氯原子,增大分子的穩(wěn)定性,抑制降解。潤滑劑能降低物料與物料、物料與料筒之間的摩擦系數(shù),降低發(fā)熱,防止或抑制聚氯乙烯樹脂過熱分解,降低熔體粘度,提高物料流動性,提高制品表面的光潔度。 氧化鈦作為

27、顏料,起增白作用,作為光屏蔽劑,起屏蔽作用,防止聚合物老化。 活性碳酸鈣填料與聚合物存在弱次價力, 能改變聚合物分子的構象平衡和松弛時間,提高PVC硬度,提高熱變形溫度,降低成型收縮率和擠出脹大效應,降低配方成本。 CPE彈性體粒子分散到PVC中,能吸收沖擊能量,引發(fā)微裂紋和終止裂紋擴展,提高PVC沖擊強度。 先在高速混合機中熱混物料,高速熱混至105左右;再將熱混料放入低速冷混機中,低速冷混到50以下。48寫出加料段的固體輸送公式49螺桿各段的主要作用和結構特點。加(送)料段 將物料輸送往壓縮段,物料呈固態(tài)或部分熔化。螺槽容積可保持不變; 擠出結晶聚合物,加料段較長;光滑的螺桿可減少物料與螺

28、桿的摩擦;冷卻料筒,在料筒內(nèi)壁面開縱向溝槽,增大物料與料筒摩擦,有利于物料輸送。壓縮(遷移)段 固體物料轉(zhuǎn)化為熔體,壓實物料,排除低分子。螺槽容積逐減。物料壓縮率= 制品比重/塑料表觀比重,粉料(45), 粒 料(2.53)。熔溫寬的PVC,壓縮段長;熔溫很窄的PA,一個螺距。LDPE 105 120 ;HDPE 125 130 ,45 50 均化(計量)段 定量定壓輸送熔體到機頭,螺槽容積恒定;螺桿頭為錐形、半圓或魚雷頭, 攪拌和節(jié)制物料、消除 流動時的脈動,增壓,降低料層厚度,改善加熱,提高塑化。為料筒全長的 20 25 。50討論螺桿結構的各主要參數(shù)對加工能力、混合塑化效果等的影響。螺桿

29、結構的基本參數(shù):直徑、長徑比、螺距、螺槽深度、螺桿壓縮比、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等。(1)螺桿直徑: 45150mm,D,加工能力 D2;(2)螺桿長徑比 : 1825。 L/D, 有利于混合和塑化,減少漏流,適應性較強; L/D 過大,降解;螺桿下垂,功率消耗大; L/D過小,塑化不良。(3)螺桿壓縮比:加料段最初一個螺槽容積與均化段最后一 個螺槽容積之比。表示塑料在通過螺桿全長范圍內(nèi)被壓縮的倍數(shù)。壓縮比,塑料受到的擠壓作用,有利于壓實物料和排除物料中的氣體。53標注單螺桿擠出機和圓管擠出機頭的各結構名稱。(4)螺槽深度(h):h,剪切速率,傳熱效率,混合及塑化效率,生產(chǎn)率。熱敏塑料,深螺

30、槽,PVC。熔體粘度低,熱穩(wěn)定性好的塑料,淺螺槽, PA(5)螺旋角 :螺紋與螺桿橫斷面的夾角。 , 產(chǎn)量 ,剪切作用和擠壓力。通常 =10300;等距螺桿(螺距=直徑),17041,(6 )螺桿的各段結構及其作用: 加(送)料段:將物料輸送往壓縮段,物料呈固態(tài)或部分熔化。螺槽容積可保持不變; 擠出結晶聚合物,加料段較長; 光滑的螺桿可減少物料與螺桿的摩擦;冷卻料筒,在料筒內(nèi)壁面開縱向溝槽,增大物料與料筒摩擦,有利于物料輸送。壓縮(遷移)段:固體物料轉(zhuǎn)化為熔體,壓實物料,排除低分子。螺槽容積逐減。物料壓縮率= 制品比重/塑料表觀比重,粉料(45), 粒 料(2.53)。熔溫寬的PVC,壓縮段長

31、;熔溫很窄的PA, 一個螺距。LDPE 105 120 ;HDPE 125 130 ,45 50 ;均化(計量)段 定量定壓輸送熔體到機頭,螺槽容積恒定;螺桿頭為錐形、半圓或魚雷頭, 攪拌和節(jié)制物料、消除 流動時的脈動,增壓,降低料層厚度,改善加熱,提高塑化。為料筒全長的 20 25 。 (7) 螺桿間隙: 0.1 0.6 mm 間隙大,生產(chǎn)率降低。 間隙小,剪切較大,塑化好; 間隙過小,強烈剪切使物料熱機械降解,螺桿與料筒壁易摩擦; 漏流和逆流減小,影響熔體的混合。51標注單螺桿擠出機各結構名稱52擠出成型圓管的定型方法及其原理;3-3 420作用:得到精確的擠出截面形狀、尺寸和表面粗糙度。

32、管材定型方法: 內(nèi)徑定徑法和外徑定徑法(1)內(nèi)徑定徑法直角機頭,口模芯模內(nèi)通冷卻水,定型套有0.6%1%錐度,長80300mm,保證管材內(nèi)壁粗糙度。(2) 外徑定徑法A 內(nèi)壓空氣定徑法:管內(nèi)施加壓縮空氣,管外為冷卻定型套。B外真空定徑法(常用方法):管外抽真空,管外壁吸附在冷卻定型套內(nèi)壁上管坯內(nèi)外形成壓力差,管的外壁緊貼定徑套的內(nèi)壁,冷卻定型,噴淋水箱和冷卻水槽。 24段冷卻水槽,調(diào)節(jié)冷卻強度。水流方向與管材前移方向相反。硬質(zhì)塑料(PS、PVC等),冷卻過快,易在制品中引起內(nèi)應力,降低外觀質(zhì)量;軟質(zhì)或結晶性塑料(PE,PP)應較快冷卻,否則制品極易變形。53熔化(塑化)物料的熱源; 擠出壓力是

33、如何建立建立的。熱源(料筒傳熱;物料內(nèi)摩擦剪切生熱)擠出壓力的建立擠出成型時,沿料筒軸線方向,在物料內(nèi)部建立起不同的壓力。擠出壓力的建立是物料得以經(jīng)歷物理狀態(tài)變化,獲得均勻密實的熔體,并最后成型制品的重要條件之一。擠出壓力的建立主要源于:a. 螺桿壓縮比的存在(螺桿螺槽深度或螺距的逐漸減?。?;b. 濾網(wǎng)和機頭(口模)等產(chǎn)生的阻力;54擠出成型原理主要涉及哪三個過程,并簡述擠出成型過程。擠出成型原理主要涉及:固體輸送、熔化和熔體輸送三個過程擠出成型工藝過程(一)原料的準備在成型之前應對塑料原料進行干燥處理,控制原料的水分在0.5%以下,原料的干燥一般在烘箱或烘房中進行。(2) 擠出成型(3) 塑

34、料的定型與冷卻(4) 塑件的牽引、卷取和切割*55簡述擠出螺槽中固體物料的熔融過程(書125);在熱源(料筒傳熱;物料內(nèi)摩擦剪切生熱)作用下(1)料筒附近,物料熔化,形成熔膜;(2)在螺桿與料筒運動作用下,熔料向螺紋推進面匯集,形成旋渦狀熔池(液相);(3)熔池的前面充滿由受熱軟化和半熔融粘結,以及未完全熔結的固體粒子構成的固體床或固相;熔融區(qū)固相和液相的界面稱為遷移面,大多數(shù)熔化發(fā)生在此分界面上;(4)隨塑料往機頭方向輸送,熔融過程逐漸進行,液相寬度增加,固相寬度減少,直至螺槽整個寬度內(nèi)均為熔融物充滿。*56交聯(lián)法制備交聯(lián)聚乙烯管的工藝過程(ppt 86) 聚乙烯和交聯(lián)劑(過氧化物或偶氮化合

35、物)均勻混合,首先在較低溫度下塑化物料并擠出成型制品,使輕微交聯(lián)反應在擠出機料筒內(nèi)進行,然后使用遠紅外加熱或其他快速加熱方式對制品加熱,進一步交聯(lián),提高交聯(lián)度,獲得交聯(lián)制品。57壓延成型;共擠出; 交聯(lián)擠出壓延成型:通過相向旋轉(zhuǎn)的兩個輥筒間隙的壓力, 將混煉膠在壓延設備上承受擠壓和延展,制成片材或與骨架材料制成復合片材半成品的工藝過程共擠出:將幾種不同的成型物料同時擠出,并將擠出物以適當方式匯集成一體,制得復合塑料制品的成型方法。交聯(lián)擠出:用擠出機將含有交聯(lián)劑的聚合物在不會引起交聯(lián)反應的溫度范圍內(nèi)塑化擠出,隨后將擠出物加熱到高于交聯(lián)反應所需溫度, 完成交聯(lián)。58判斷螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿與料筒的間隙、

36、螺槽深度、均化段壓力降等對擠出機擠出量的影響;1. 螺桿轉(zhuǎn)速增加,擠出量增大,模具阻力增大(口模尺寸減小),擠出量減小,壓力降增加2. 螺槽深淺對物料壓力、擠出量和熔體溫度的影響。 壓力(模具阻力)變化時, 淺螺槽螺桿, 擠出量的波動較小;淺螺槽螺桿,對料溫的影響較小。 3. 均化段長度對擠出量的影響口模阻力變化和機頭內(nèi)壓較大波動時,均化段長度較長時, 擠出量變化較小59雙螺桿擠出機的特點。雙螺桿擠出機的特點:1)強制輸送物料:螺桿互相嚙合,利用嚙合空間將物料推向前。 2)對物料的剪切力大、塑化效果好:反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿,嚙合處螺棱、螺槽的速度方向相同,速度差; 同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿,嚙合處螺棱、螺槽的

37、速度方向相反,剪切力大,生熱多,3) 螺桿具有自潔作用:兩根螺桿的螺棱、螺槽存在速度差,互相剝離或刮去粘附的螺桿上的積料。錐形雙螺桿擠出機可直接加工PVC粉料,省去造粒工序,可降低生產(chǎn)費用。60注塑機螺桿螺桿的作用螺桿是注塑機的重要部件。它的作用是對塑料進行輸送、壓實、熔化、攪拌和施壓。61討論注塑過程中壓力的作用;注射過程中壓力的作用:() 預塑時,推動料筒中塑料向前移動,使塑料混合和塑化,克服固體粒子和熔體在料筒和噴嘴中流動時的阻力;()充模階段應克服澆注系統(tǒng)和型腔對塑料的流動阻力,使塑料獲得足夠充模速度及流動長度,使塑料在冷卻前充滿型腔;()保壓階段,壓實模腔中的塑料,對冷卻收縮的物料進

38、行補料,使塑料熔成一體,使制品保持精確形狀,獲得所需性能。注射壓力與塑料品種、注射機類型、模具澆注系統(tǒng)結構尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有關。一般40130MPa62注塑機由哪幾部分組成1)注射系統(tǒng) 2)鎖模系統(tǒng) 3)模具63注塑系統(tǒng)由哪幾部分組成;注塑模具由哪幾大部分組成;注射系統(tǒng) 均勻塑化達到流動狀態(tài),高壓下,螺桿或柱塞的推擠,使熔體快速充模。1 加料裝置 錐形加料斗,加熱干燥裝置。2 料筒 內(nèi)壁光滑,呈流線型,避免縫隙、死角;決定注塑機最大注射量。螺桿攪拌和推擠,傳熱效率高,混合塑化較好;分段加熱,熱電偶控溫。3分流梭和柱塞螺桿注射機無分流梭;柱塞式注塑機,料筒前端中心,魚雷形。流線型凹槽

39、和凸筋(定位和傳熱)熔體變薄,分流和收斂流動;縮短傳熱導程,加快傳熱,減少料筒壁塑料過熱分解。熔體流速增加,剪切速率加大,摩擦熱,料溫升高,粘度下降,加強混合和塑化。 4 注塑機螺桿作用:送料、壓實、塑化、傳壓。預塑(儲料)過程:螺桿旋轉(zhuǎn)后退,塑料卷入、物料向前推進,壓實、排氣、塑化,積存在螺桿頂部與噴嘴之間,螺桿停止轉(zhuǎn)動;注射過程:螺桿迅速向前平動,傳遞液壓或機械力,使熔體注入模具。 5.噴嘴 注射模具:澆注系統(tǒng):噴嘴到型腔前的部分,主流道、分流道、澆口等。成型零件:構成制品形狀的各種零件,動模和定模型腔、型芯、排氣孔等。結構零件:導向、脫模、抽芯、分型等各種動作的各種零件。64注射系統(tǒng)的總壓力降構成.模具型腔中的壓力降構成.3-3 5021.向前移動的粒子區(qū)域前端壓力Pd=Pre-4fL0/D2.固體粒子區(qū)域的壓力損失Pr -Pd=Pd=(1-e-4fL0/D)Pr粒子區(qū)域加長和摩擦系數(shù)變大,壓力損失增加;料筒直徑增大,壓力損失減小。3. 料筒中熔融區(qū)域壓力降PL=(2L/R)(3+1/n)Q/R3)n4.料筒(固體粒子和熔體)總壓力降P1=Pd+PL4. 注塑機(料筒和噴嘴)的總壓力降Pc=P1+P2模具型腔中的壓力降:PM=P3+P4+P5其中P3,P4,P5分別表示模具流到,澆口的模具的壓力降65簡述加熱效率的定義,判斷影響加熱效率的因素(ppt 480) 加熱效率

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