高分子材料基本加工工藝復(fù)習(xí)提綱共11

1、第 1 頁高分子材料基本加工工藝復(fù)習(xí)提綱緒論、概念：1 塑料：以樹脂（有時(shí)用單體在加工過程中直接聚合）為主要成分，一般 含有添加劑、在加工過程中能流動(dòng)成型的材料。2、高分子材料加工：（加工亦稱成型或成型加工）是將高分子材料轉(zhuǎn)變成所 需形狀和性質(zhì)的實(shí)用材料或制品的工程技術(shù)。二、問題：1 高分子材料成型加工特性：可擠壓性、可模塑型、可延性第一章高分子材料加工流變學(xué)概論一、概念：1 牛頓流體：牛頓流體是指在受力后極易變形，且 切應(yīng)力與變形速率成正 比的低粘性流體。凡不同于牛頓流體的都稱為 非牛頓流體。2、非牛頓流體：是指不滿足牛頓黏性實(shí)驗(yàn)定律的流體，即其 剪應(yīng)力與剪切 應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系的流體。

2、二、問題：1 流體的分類、特性假塑性流體：該流體的表觀黏度隨剪切速率的增大而減小。（1）脹塑性流體：與假塑性流體相反，該流體的表觀黏度隨剪切速率的增 大而增加。（2）賓漢流體：此類流體的剪應(yīng)力與速度梯度成線性關(guān)系，但直線不過原 點(diǎn)。截距稱為屈服應(yīng)力。2、熔體黏度的影響因素成型加工必須考慮物料流動(dòng)性；流動(dòng)：以鏈段運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，高分子鏈上各個(gè)鏈段運(yùn)動(dòng)沿外力方向傳遞、擴(kuò)散 而使大分子重心產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)；故，影響鏈段活動(dòng)能力，鏈段數(shù)目的因素都會(huì)影響?zhàn)ざ?。?）高聚物的結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)性的影響：1柔性：其它條件相同時(shí)，柔性好，鏈段運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，黏度小，流動(dòng)性好。故，影響柔性的因素（主鏈結(jié)構(gòu)、取代基的大小數(shù)量、極性等

3、），都影響高聚物的流動(dòng)性。2分子量：第2頁增大相對(duì)分子質(zhì)量，分子間作用力T、黏度T（2）外界條件對(duì)高聚物熔體流動(dòng)性的影響1切變速率假塑性流體Yf：naj,但na 下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)； 柔性鏈：流動(dòng)性好，隨Yf,naJ幅度大； 分子量：同種聚合物，分子量高的對(duì)丫敏感(剪敏性)2溫度TT：naJ,但下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)3壓力增大壓力，分子間空隙減少，分子間力增大，nat4熔體結(jié)構(gòu)5添加劑增塑劑：降低分子間力，降低粘流溫度及na 填料：nat潤(rùn)滑劑：用量很少，可以減少物料分子間的摩擦力(內(nèi)潤(rùn)滑劑)或減小物料與設(shè) 備間的摩擦力(外潤(rùn)滑劑)，naj共混：加入少量流動(dòng)性好的聚合物，可以naj3、成型

4、-結(jié)晶-性能之間的關(guān)系 結(jié)晶性能的關(guān)系 :(1) 對(duì)制品密度：結(jié)晶度t：密度t對(duì)力學(xué)性能：結(jié)晶度t:硬度t,形變J,拉伸強(qiáng)度t但晶粒過大時(shí)：不均勻，應(yīng)力集中，拉伸、沖擊強(qiáng)度J(3) 對(duì)制品尺寸穩(wěn)定性 ：結(jié)晶度t:制品預(yù)收縮率t,尺寸穩(wěn)定性t結(jié)晶高聚物注射制品更易翹曲 ：冷卻不均勻，結(jié)晶度、晶粒大小不一，收縮 不一致，從而翹曲合格制品須有 ： 合理造型的制品設(shè)計(jì)、適用的模具、適宜工藝條件(4) 對(duì)滲透性和溶解性的影響 ：晶區(qū)： 排列緊密，小分子不易滲透、溶解結(jié)晶度t:溶解性、滲透性J(5) 對(duì)光學(xué)性能 ： 無定形高聚物 ： 透明結(jié)晶高聚物：兩相結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生折射、散射，透光率J,晶粒大，透光越差若晶

5、粒小于波長(zhǎng)的 1/2 時(shí)，不影響透光率(6) 對(duì)耐熱性 ： TmTg， 結(jié)晶熔融須吸熱結(jié)晶度t：熔點(diǎn)t,耐熱性t成型結(jié)晶的關(guān)系 ：(1) 冷卻速率的影響 ：1緩慢冷卻 ： 易生成較大的晶粒，效率低2急冷 ： 結(jié)晶度低，結(jié)晶不完善，內(nèi)應(yīng)力大3中等冷卻：冷卻介質(zhì)控制在 TgTmax 之間，晶體生長(zhǎng)好、結(jié)晶完整、穩(wěn)定、力學(xué)性能t(2) 熔融溫度和熔融時(shí)間的影響 ： 熔融溫度高及在熔融溫度下停留時(shí)間長(zhǎng)，殘存晶核少，降低結(jié)晶速率(3) 應(yīng)力的影響 ：剪切、拉伸T長(zhǎng)串纖維晶體低壓一大而完整球晶高壓一小而形狀不規(guī)則球晶受壓方式：螺桿注射T均勻球晶；柱塞式T小而不均晶體（4） 成核劑與結(jié)晶行為 :第3頁成核劑

6、: 可提高結(jié)晶聚合物的結(jié)晶度、加快結(jié)晶速率、完善晶體結(jié)構(gòu)，有時(shí)也能 改變晶體形態(tài)的物質(zhì)添加成核劑：T結(jié)晶度同時(shí)J晶粒尺寸 故：T性能（力學(xué)性能、透明度等）J成型周期4、取向?qū)χ破沸阅艿挠绊懠霸?對(duì)力學(xué)強(qiáng)度的影響：?jiǎn)屋S取向：取向方向上，力學(xué)強(qiáng)度T,特別是拉伸強(qiáng)度垂直于取向方向，拉伸強(qiáng) 度J雙軸取向：使沿狀材料（膜、片、板）平面兩個(gè)方向都具有較好的強(qiáng)度 使力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性取向還使某些脆性聚合物的韌性變好。2對(duì)其它性能的影響：取向程度T：TgT，取向方向上熱收縮T,模量T第二章 高分子材料加工中的熱行為一、概念1、 熱容：是材料的溫度升高 1（或 1K）所需的能量。2、 傳熱： 即熱量傳遞，是

7、由于物體內(nèi)部或物體之間的溫差而引起的 。 二、問題：1.傳熱方式； 傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射2.高分子材料傳熱的基本特點(diǎn)： 塑料是熱的不良導(dǎo)體， 其導(dǎo)熱系數(shù)比較低， 傳熱速度較慢。第四章 成型用物料的配制、概念1、塑料的初混合：聚合物在流動(dòng)溫度以下的溫度和較緩和剪切下進(jìn)行的一簡(jiǎn)單混合，得粉料。2、 塑料的捏合： 液狀與粉狀固體物料的浸漬及混合 。3、 母料： 事先配成的含有高百分比小劑量助劑的塑料混合物第 4 頁、問題：1 塑料分散體的分類及其中各組分;(1)分類：塑性溶膠有機(jī)溶膠稀釋劑，亦稱稀釋增塑糊塑性凝膠VC 樹脂懸浮體，液相全為增塑劑，亦稱增塑糊VC 樹脂懸浮體，液相為分散劑(有或無增塑劑)和

8、塑性溶膠+膠凝劑，亦稱增塑膠凝糊有機(jī)凝膠+膠凝劑，亦稱稀釋增塑膠凝糊(2)組分：樹脂，分散劑，稀釋劑，膠凝劑，穩(wěn)定劑，填充劑，著色劑，表 面活性劑及其他助劑2 混煉及分散的原理；3 開煉機(jī)、密煉機(jī)的結(jié)構(gòu)4 塑煉機(jī)的種類單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、行星螺桿擠出機(jī)、雙階配混料擠出造粒設(shè)備、雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)第六章塑料的注射成型一、 概念：1、注射量：指機(jī)器在對(duì)空注射條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)， 注射裝置所能達(dá)到的最大注射量。2、塑化能力：指注射機(jī)塑化裝置在 1h 內(nèi)所能塑化物料的千克數(shù)(以 PS 為準(zhǔn))，是衡量注射機(jī)性能優(yōu)劣的另一重要參數(shù)。3、塑化壓力：螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所

9、受到的壓力4、成型周期：完成一次注射模塑過程所需要的時(shí)間二、 問題：1.塑料注射的基本工藝流程解：合模注射座前移注射保壓TJ廠注射座后移頂出制品J開模J制品冷卻J第5頁I 塑化 螺桿后退2塑料注射成型的溫度因素解： 1）料筒溫度 提高料筒溫度，有利于改善制品質(zhì)量（2）噴嘴溫度：稍低于料筒最高溫度（3）料筒溫度與注射壓力的關(guān)系：低溫高壓，高溫低壓，對(duì)空注射（ 4）模具溫度 A 、無定型塑料（ PC、PPO 等）的模溫控制：冷卻固化無相變， 保證順利脫模，降溫可縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率B、結(jié)晶型塑料的模溫控制：冷卻過程發(fā)生結(jié)晶，結(jié)晶速率與形態(tài)和冷卻速度有關(guān)C、模溫較高：冷卻速度小，結(jié)晶度高，球晶

10、大，脆、冷卻長(zhǎng)、效率低D、模溫較低：冷卻速度快,結(jié)晶度低。若料的 Tg 又低，如：PE（-55-70C）,PP（-15C）則將產(chǎn)生后期 結(jié)晶，引起后收縮和性能變化E、模溫適中：使冷卻速度適宜，制品性能好3塑料注射成型的壓力因素解：（1）塑化壓力（背壓）：背壓高，螺桿后退慢，延長(zhǎng)物料塑化時(shí)間，摩擦大，料溫高，物料均勻；背壓過高會(huì)導(dǎo)致漏流、逆流增大，延長(zhǎng)成型周期，料易降解（2） 注射壓力：注射壓力增加，充模加快、流動(dòng)長(zhǎng)度T、制品熔接強(qiáng)度T、制 品密度、重量T、注射壓力高、制品應(yīng)力大，故應(yīng)進(jìn)行熱處理。（注射壓力作用: 物料克服注射阻力向前移動(dòng)、混合與塑化；使料有足夠充模能力；壓實(shí)物料、補(bǔ) 料和增強(qiáng)熔

11、接作用）（3）保壓壓力：保壓壓力高：補(bǔ)料大、熔接好、制品密度T、收縮小、尺寸變 化小、力學(xué)性能好；壓力過高，取向大、內(nèi)應(yīng)力大、強(qiáng)度J、脫模難；壓力低， 補(bǔ)料少、收縮大、熔接不好、力學(xué)性能差。故：保壓壓力一般等于或略低于注射 壓力（保壓壓力的作用：壓緊塑料、防止倒流、補(bǔ)縮； ）4成型周期的組成及其與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系解：充模時(shí)間：流速T：料溫仁黏度提高充模壓力、熔接強(qiáng)度TA、速度過快：噴射產(chǎn)生負(fù)壓，帶入空氣；排氣難、料局部燒焦，制品表面粗糙、 缺陷、內(nèi)應(yīng)力大 B、慢速注射：制品質(zhì)量均勻，排氣好 C、過慢：充模不滿， 熔接不好、分層，強(qiáng)度J（2）保壓時(shí)間一般為 20120so 時(shí)間短，制件凹陷、氣泡和

12、收縮，內(nèi)在性能差；時(shí)間過長(zhǎng)：內(nèi)應(yīng)力T、收縮小、Pr 大、脫模難；時(shí)間延長(zhǎng)：制件質(zhì)量T（3）冷卻時(shí)間一般為 30120s,模外定型方法第6頁（4）其他時(shí)間：與生產(chǎn)量是否連續(xù)化、自動(dòng)化有關(guān)5注塑機(jī)結(jié)構(gòu)和分類 解：（1）注射機(jī)的分類： A 、按機(jī)器的外形特征分為：立式注射機(jī)、臥式注射機(jī)、 角式注射機(jī) B、按機(jī)器的傳動(dòng)方式分為：液壓式和機(jī)械式注射機(jī)C、按塑化和注射方式分為：柱塞式注射機(jī)、螺桿式注射機(jī)等 （2）注射機(jī)的構(gòu)成：以螺桿式注射機(jī)為例包括：注射裝置、合模裝置、液壓傳 動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)第七章 塑料的壓延成型一、概念1、壓延成型：是將熱塑性塑料通過一系列加熱的壓輥，而使其連續(xù)成型為薄膜 或片材的

13、一種方法2、壓延效應(yīng)：高聚物大分子沿著壓延方向做定向排列，致使制品在物料機(jī)械性 能上出現(xiàn)各向異性的現(xiàn)象二、問題：1壓延的特點(diǎn)，分哪幾個(gè)階段？解：（1）A、有較大的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)連續(xù)、易于自動(dòng)化B、產(chǎn)品質(zhì)量好，制品厚薄均勻，公差可控制在 10%以內(nèi) C、尚能制造復(fù)合材料（人造革、墻紙）， 刻印花紋等 D、主要缺點(diǎn)：設(shè)備龐大、精度高；輔助設(shè)備多、投資高、維修復(fù) 雜、制品寬受輥筒最大工作長(zhǎng)度的限制（ 2）壓延工藝包括前后兩個(gè)階段，前階段為供料階段，主要包括：塑料配制、 塑化和向壓延機(jī)供料；后階段為壓延階段，主要包括：壓延、引離（牽引） 、軋 花、冷卻、卷取、切割等2壓延機(jī)輥筒排列的方法 解：壓延機(jī)上

14、輥筒的安裝排列形式有多種。 按標(biāo)準(zhǔn) GB/T 13578 1 992 規(guī)定， 排列 輥筒方式有 I 形、形（倒 L 型）、L 形和 S 型。3壓延制品的橫向厚度均勻性分析 解：壓延制品普遍存在的問題是在橫截面有“三高兩低”現(xiàn)象，出現(xiàn)中間高 的現(xiàn)象的原因是輥筒的彈性變形引起的，使得使薄膜中間變厚。解決這一問題，主要是從設(shè)備上著手，有以下幾條措施。壓延機(jī)輥筒的長(zhǎng)徑比（ L/D ）要適當(dāng)。一般說來，壓延機(jī)輥筒的長(zhǎng)徑比不能 很大，當(dāng)輥筒工作面長(zhǎng)度一定時(shí)，其輥筒直徑一般很大。第7頁制造輥筒的材料要有一定的剛性。1中高度法 由于輥筒在擠壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)彎曲， 導(dǎo)致薄膜中間厚。 因此在第 3 輥筒上磨成中間部位高

15、，以消減這一偏差。一般中高度在 0.050.10mm 之間2軸交叉法 通過第 3 輥轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使兩端的厚度變厚，消減中高， 使厚度更均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度一般為 12。3預(yù)應(yīng)力法 在第 4 輥筒兩端加上一個(gè)預(yù)應(yīng)力，使輥筒產(chǎn)生一個(gè)預(yù)彎曲， 同樣消減中高， 這種方法的缺點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力要很大， 就使得輥筒的軸承要承受極大 的負(fù)荷，軸承的壽命變短。故此法現(xiàn)在一般都不采用。輥筒表面軸向溫度波動(dòng)引起薄膜兩邊高的現(xiàn)象。 由于兩邊溫度較低（其原因是兩端軸承潤(rùn)滑油帶走一部分熱量；輥的熱量不 斷地向兩邊機(jī)架傳遞） ，使兩邊塑料的黏度較高。解決的方法是：用紅外線向輥筒兩端的塑料進(jìn)補(bǔ)償加熱，或是向中間部位吹 冷風(fēng)。第八章

16、泡沫塑料成型工藝一、概念：泡沫塑料： 也稱微孔塑料，指整體內(nèi)含有無數(shù)微孔的塑料。 二、問題：1泡沫塑料及發(fā)泡方法的分類解：（1）泡沫塑料的分類： A 、按軟硬程度區(qū)分可分為硬質(zhì)泡沫塑料和軟質(zhì)泡沫 塑料 B、按密度大小可分為低發(fā)泡塑料、中發(fā)泡塑料和高發(fā)泡塑料C、按結(jié)構(gòu)區(qū)分課分為開孔泡沫塑料和閉孔泡沫塑料。（2）發(fā)泡方法的分類：A、物理發(fā)泡法 分為惰性氣體發(fā)泡法、低沸點(diǎn)液體發(fā)泡法、可溶性固體溶出法、空心填料埋入法和燒結(jié)法B、化學(xué)發(fā)泡法 分為有機(jī)發(fā)泡和無機(jī)發(fā)泡C、機(jī)械發(fā)泡法2氣泡形成原理 解：氣發(fā)泡沫塑料是將氣體溶解在液態(tài)聚合物中或?qū)⒕酆衔锛訜岬饺廴趹B(tài)同時(shí)產(chǎn)生氣體并形成飽和溶液，當(dāng)溫度升高或壓力降低

17、時(shí)就會(huì)放出氣體而形成泡沫。 氣發(fā)泡沫塑料成型的三個(gè)階段：泡沫形成，泡沫增長(zhǎng)，泡沫穩(wěn)定（ 1） 泡沫的形成 把發(fā)泡劑（或氣體）加入到熔融塑料或液體混合物中，經(jīng)過 一段時(shí)間氣體量增加，氣體逸出形成氣泡核（ 2） 泡沫的增長(zhǎng) 隨著溶解氣體的增加、 溫度的升高、 氣體的膨脹和氣泡的合 并，氣泡的孔徑不斷增大 阻礙因素：表面張力、熔體黏度。降低表面張力、熔體黏度有利增長(zhǎng)，但第8頁溫度過 高，na 太低、泡壁薄，泡孔易破裂、泡沫易塌。（ 3） 泡沫的穩(wěn)定 由于氣泡的不斷生成和增長(zhǎng)，使得泡沫體系的體積和表面 積增大，致使泡沫體系不穩(wěn)定。穩(wěn)定泡沫的方法： A 加入表面活性劑； B 提高體 系中液相的黏度，增加

18、泡壁強(qiáng)度、防止泡壁進(jìn)一步減薄。3.EPS 的發(fā)泡過程（EPS 珠粒的生產(chǎn)、預(yù)發(fā)泡和熟化）解：可發(fā)性 PS 泡沫塑料模塑成型工藝分為：預(yù)發(fā)泡、熟化、模塑三工序EPS 珠粒的生產(chǎn)：按液體發(fā)泡劑的加入方式可分為一步法、一步半法和二步法。1預(yù)發(fā)泡 加熱使可發(fā)性珠粒膨脹到一定程度， 以使模塑制品的密度得到較多的 降低和減少密度梯度的形成傾向2熟化：可發(fā)性珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡后，必須在空氣中暴露一段時(shí)間，這種暴露即稱熟 化。目的：使預(yù)發(fā)泡顆粒得到穩(wěn)定，在模塑時(shí)能得到進(jìn)一步膨脹和熔接。 要求空氣盡快地滲入，防止發(fā)泡劑過多滲出 嚴(yán)格控制熟化時(shí)間和溫度。3模塑 將經(jīng)預(yù)發(fā)泡、 熟化的顆粒通入模具中。 對(duì)預(yù)發(fā)泡顆粒進(jìn)行直接

19、加熱， 顆 粒受熱，泡孔內(nèi)空氣膨脹，顆粒中殘余發(fā)泡劑（4%）氣化和滲入加熱蒸汽，使泡內(nèi) 壓力比泡外大，同時(shí)聚合物因受熱而軟化、 顆粒進(jìn)一步膨脹膨脹只能在蒸汽供給 量充足的前提下進(jìn)行否則模壓時(shí)泡孔內(nèi)的空氣和發(fā)泡劑就會(huì)早期滲出第九章 塑料的模壓與層壓成型一、概念： 1、模壓成型：（又稱壓制加工或壓縮模塑）粉狀、粒狀或纖維狀的模塑料放入加 熱的模具型腔后閉模，加壓、加熱使其成型并固化的方法。2、預(yù)壓：將疏松的粉狀、碎屑狀或纖維狀的熱固性料預(yù)先用冷壓法壓成重量一 定、形狀規(guī)整的密實(shí)體的作業(yè)3、固化：（也稱硬化）是指熱固性塑料在模壓溫度下保持一段時(shí)間，樹脂的縮聚 反應(yīng)達(dá)到一定的交聯(lián)程度，使制品具有所要求

20、的物理力學(xué)性能的過程。二、問題：1模壓成型的特點(diǎn)解：（ 1）設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （ 2）填料的方向性小，成型壓力低； （ 3）原料損耗少，適用于多種材料； （ 4）生產(chǎn)效率低，制品精度低； （5）勞動(dòng) 強(qiáng)度大，難第9頁于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2模壓工藝過程解：物料預(yù)壓一預(yù)熱一計(jì)量模具預(yù)熱一涂脫模劑一安放嵌件一加料一閉模一排氣清模J制品頂出J開模J硬化3模壓溫度與模壓壓力的關(guān)系解： 模溫高利于流動(dòng)和硬化，壓力可減小，但模溫過高，模塑過早硬化，流動(dòng)性J,需較大模壓壓力。模溫過高：流動(dòng)性J;降解分層、表里硬化不一、內(nèi)應(yīng)力大、開裂、變形；色料變質(zhì)、色暗淡。模溫過低：生產(chǎn)周期長(zhǎng)、硬化不足光澤差;水份揮發(fā)物作用易腫脹 變形，性能J。4如何減少模壓時(shí)間？ 解：隨模壓溫度升高，塑料固化速度加快，固化時(shí)間減少，因而模壓周期隨模壓 溫度提高而縮短。由于物料經(jīng)預(yù)熱縮短升溫時(shí)間，并增加了流動(dòng)性，固化時(shí)間短， 也縮短模壓周期。通常模壓時(shí)間隨制品的厚度增加而增加。在不影響制品性能的前提下，盡量縮短模壓時(shí)間。第十章 其他成型方法一、概念1、熱成型： 將熱塑性塑料片狀或管狀材料加熱至高彈態(tài)，采用適當(dāng)?shù)哪＞呋驃A具，在壓力作用下使其貼近模具的成型面，經(jīng)過冷卻獲得制品的一 種成型方法2、凝膠效：(也稱膠凝