高分子材料成型加工

1、(環(huán)氧樹脂 、 (氯丁橡膠 、 、 、 三元乙丙 橡膠 、 乙丙橡膠 、 IBR ( 、 IR (異戊橡膠 、 丁基橡膠 、 丁晴橡膠 、 天然橡膠 、 (聚酰胺 PB (聚丁烯 、 (聚碳酸酯 、 (聚 -己內(nèi)酯 、 PE (聚乙烯 、 (酚醛樹脂 、 PI (聚酰亞胺 、 (聚乳酸 、 PMMA (聚甲基丙烯酸甲 脂 聚甲醛 、 PP (聚丙烯 、 PPO (聚苯醚 、 PS (聚苯乙烯 聚砜 (聚四氟乙烯 、 (聚氨酯 、 PV A (聚乙烯醇 、 PVC (聚氯乙烯 、 丁苯橡膠 、 (尿醛樹脂 、 UP (不飽和樹脂 高分子材料成型加工:指使固體狀態(tài), 糊狀或溶液狀態(tài)的高分子化合物熔

2、融或變形, 經(jīng)過模 具形成所需要的形狀,并保持已經(jīng)取得的形狀,最終得到制品的工藝過程高分子材料:一定配合的高分子化合物在成型設(shè)備中,受一定溫度和壓力的作用熔融塑化, 然后通過模具制成一定形狀,冷卻后在常溫下能保持既定形狀的制品第一章在成型加工時(shí),高分子材料的結(jié)晶(晶核,晶核增長(zhǎng) 來實(shí)現(xiàn)的。在成型加工時(shí),高分子化合物的分子鏈易發(fā)生取向,依受力情況,取向作用可分(流動(dòng)取 向,拉伸取向 淬火 (是指熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的結(jié)晶性高分子, 在該溫度下保持一段時(shí)間后, 快熟冷卻 使其來不及結(jié)晶,以改善制品的沖擊性能 、 退火 (是將試樣加熱到熔點(diǎn)一下某一溫度 (一般控制在只適用溫度溫度一下 10 20度為

3、宜 以等溫和緩慢變溫的方式使結(jié)晶逐步完善化過程 高分子合金二次結(jié)晶 (是指一次結(jié)晶后, 在殘留的非晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)不完整的部分區(qū)域, 繼續(xù)結(jié)晶并逐步 完善的過程 、后結(jié)晶 (是指一部分來不及結(jié)晶的區(qū)域,在成型后繼續(xù)結(jié)晶的過程 第二章增塑劑 /潤(rùn)滑劑作用和作用機(jī)理增塑劑:用以使高分子材料制品塑性增加,改善其柔性、延伸性加工性的物質(zhì)作用:降低塑料軟化范圍,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,提高加工性、柔順性或延展性作用機(jī)理:外增塑 一是隔離作用,非極性增塑劑加人到非極性聚合物中增塑時(shí), 非極性 增塑劑的主要作用是通過聚合物 -增塑劑間的 “ 溶劑化 ” 作 用來增大分子間的距離, 削弱它們 之間本就很小的作用力。 二是

4、相互作用, 極性增塑劑加入到極性聚合物中增塑時(shí), 增塑劑分 子的極性基團(tuán)與聚合物分子的極性基團(tuán) “ 相互作用 ” ,破壞了 原聚合物分子間的極性連接, 減少了連接點(diǎn), 削弱了分子間的作用力, 增大了塑性。三是遮蔽作用, 非極性增塑劑加到極 性聚合物中增塑時(shí),非極 性的增塑劑分子遮蔽了聚合物的極性基團(tuán)。使相鄰聚合物分子的 極 性基團(tuán)不發(fā)生或很少發(fā)生 “ 作用 ” ,從而削弱聚合物分子間的作用 力,達(dá)到增塑目的。 內(nèi)增塑 是通常為共聚樹脂,即在均聚物 Tg 較高的單體中引入 Tg 較低的第二種單體,進(jìn)行 共聚, 降低高分子化合物的有序程度, 增加分子柔性, 氯乙烯醋酸乙烯共聚樹脂即為典型的 一種潤(rùn)

5、滑劑作用 :減少分子間、聚合物粒子間、樹脂和填料之間的摩擦,以及熔體和設(shè)備,制品和模具 之間的摩擦,以改善加工流動(dòng)性和脫模性作用機(jī)理:內(nèi)潤(rùn)滑:利用其與高分子的相容性, 少量可進(jìn)入高分子化合物分子鏈之間, 削 弱鏈間的相互作用, 引起滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn),同時(shí)又不過分降低高分子化合物 Tg 。 外潤(rùn)滑:與高 分子化合物相容性極差, 只能附著在熔體或加工機(jī)械的表面, 形成潤(rùn)滑界面, 降低熔體與加工機(jī)械之間的摩擦力橡膠制品的交聯(lián)體系主要四種助劑 (硫化促進(jìn)劑,硫化活性劑,防焦劑,配合劑 。配方體系 PVC 和橡膠橡膠四大體系 (硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防老劑 第五章物料的混合主要三種擴(kuò)散的基本運(yùn)動(dòng)形式 (分子

6、擴(kuò)散,渦流擴(kuò)散,體積擴(kuò)散 物料分散混合三要素 (壓縮、剪切和置換 非分散混合:在混合中僅增加粒子在混合物中空間分布均勻性而不粒子粒子初始尺寸過程 。分散混合:混合過程中發(fā)生粒子減小到極值, 同時(shí)增加相界面和提高混合物組分均勻性的過 程橡膠的塑煉目的 /原理 /溫度的影響目的:降低生膠彈性,增加可塑性提高分散性降低分子量分布原理:機(jī)械塑煉:機(jī)械塑煉過程中,機(jī)械作用使大分子斷裂,氧化作用對(duì)橡膠分子起化學(xué) 降解作用化學(xué)塑煉:加入化學(xué)增塑劑能加強(qiáng)氧化作用,促進(jìn)橡膠分子斷裂溫度影響:低溫塑煉區(qū),主要依靠機(jī)械力使分子鏈斷裂,隨著溫度升高,生膠粘度下降,塑 煉時(shí)受到的作用力較小,因而塑煉效果下降。相反,在高

7、溫塑煉區(qū),雖然機(jī)械力左營(yíng)下降, 但由于熱和氧的自動(dòng)催化氧化破壞作用隨著溫度的升高而急劇增加, 大大加快了橡膠大分子 的氧化降解素的,塑煉效果也迅速增大橡膠的混煉目的 /原理目的:將各種配合劑與可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠在機(jī)械作用下混合均勻, 制成混煉膠 的過程原理:依靠塑煉機(jī)強(qiáng)烈的機(jī)械作用進(jìn)行攪拌塑料的塑化目的 /原理區(qū)別目的:物料在溫度和剪切力的作用下 熔融獲得剪切混合排除水等小分子,使個(gè)組分分 散更加均勻增大物料密度,提高可塑性原理:通過物理作用均勻分散傳遞模塑:是將熱塑性壓塑料或預(yù)壓料片加入在壓模上的加料室內(nèi), 使其受熱軟化, 然后再 壓力作用下,使融化的塑料通過加料室地底部的澆口和模

8、具的流道進(jìn)入加熱的閉合模腔內(nèi), 經(jīng)過一定時(shí)間固化脫模得制品預(yù)熱溫度 /模溫目的 /高低對(duì)成型工藝條件(模壓壓力和模壓時(shí)間的影響預(yù)熱溫度:目的:模壓前對(duì)塑料進(jìn)行加熱具有預(yù)熱和干燥兩個(gè)作用, 前者為了提高料溫, 后者為了去除水分和 其他揮發(fā)物。 能加快塑料成型時(shí)的固化速度,縮短成型時(shí)間; 提高塑料流動(dòng)性,增進(jìn) 固化的均勻性,提高制品質(zhì)量,降低廢品率; 可降低模壓壓力,可成型流動(dòng)性差的塑料 或較大的制品。模溫:一定溫度范圍內(nèi)模溫升高,物料流動(dòng)性增大,充模順利,交聯(lián)固化速度增加,模壓周 期縮短,生產(chǎn)效率提高熔體輸送理論四種流動(dòng)方式 (正流,逆流,橫流,漏流 合成纖維的溶液紡絲方法可分 和 兩種方法 (

9、干法紡絲,濕法紡絲 合成纖維的紡絲的三種基本紡絲方法 (熔融紡絲,干法紡絲,濕法紡絲 擠出機(jī)三段 各段作用 三段長(zhǎng)度特征加料段 :對(duì)料斗送來的塑料進(jìn)行加熱,同時(shí)輸送到壓縮段。塑料在該段始終保持固體狀態(tài)。 壓縮段 :對(duì)加料段來的料起擠壓和剪切作用, 同時(shí)使物料繼續(xù)受熱, 由固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴?體,趕走塑料中的空氣及其他揮發(fā)成分, 增大塑料的密度,塑料通過壓縮段后,應(yīng)該成為完 全塑化的黏流狀態(tài)。均化段 :使熔融物料在均化段螺桿和機(jī)頭回壓作用進(jìn)一步攪拌塑化均勻, 并定量定壓地通過 機(jī)頭口模擠出成型。結(jié)晶型聚合物, 熔化溫度范圍很窄, 因而壓縮段很短,應(yīng)選擇突變型螺桿。 無定型塑料熔融 溫度范圍寬,所

10、以壓縮段長(zhǎng),應(yīng)選用漸變螺桿。均化段一般為全長(zhǎng)的 20%-25固體輸送理論如何提高擠出機(jī)加料段固體輸送能力結(jié)構(gòu)角度 :直徑不變的情況下, 加深螺槽深度, 但會(huì)受到螺桿扭矩的限制降低物料與螺 桿的靜摩擦因數(shù) fs , 也就是提高螺桿表面光滑度增物料與料筒的靜摩擦因數(shù) fb , 有效方法 是在料筒內(nèi)表面開設(shè)縱向溝槽選擇合適的螺角 一般為 17.41°,但要考慮螺桿制造時(shí)的 方便工藝角度 :在不使物料分解的情況下, 增加料筒溫度, 增高 fb 螺桿中心通水冷卻可降低 fs. 因?yàn)榻^大多數(shù)聚合物對(duì)鋼的靜摩擦因數(shù)隨溫度下降而減小凝封 在澆注系統(tǒng)里的熔體 (體積比制品小的多 先行冷卻硬化, 模腔內(nèi)

11、還未冷卻固化的熔體 就不會(huì)向噴嘴方向倒流,這一現(xiàn)象叫凝封螺桿與擠出機(jī)用螺桿區(qū)別注射螺桿塑化注射均化段槽深 h3深,長(zhǎng)徑比 L/D小,壓縮比 小加料段 L1長(zhǎng),均化段 L3短轉(zhuǎn)動(dòng) +平動(dòng)(前移 +注射螺桿頭部為尖錐型物料熔融是一種非穩(wěn)態(tài)的間歇過程 擠出螺桿輸送,塑化, 計(jì)算均化段槽深 h3淺, 長(zhǎng)徑比 L/D大,壓縮比 大加料段 L1短, 均化段 L3長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng) +平動(dòng)(前移螺桿頭部形狀多樣物料熔體是一個(gè)穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過程 壓制模溫的作用:模溫升高,物料流動(dòng)性提高,沖模順利,交聯(lián)速率增加,模壓低,生產(chǎn)周 期短注射模溫的作用:對(duì)塑料進(jìn)行降溫,從而達(dá)到固化塑化效果模溫對(duì)注射成型工藝和制品的影響工藝 :模溫升

12、高使物料溫度下降, 熔體粘度上升, 注射速度下降生產(chǎn)周期延長(zhǎng)導(dǎo)致模壓 下降,注射速率下降,剪切作用下降,熔體粘度下降,物料流程變短導(dǎo)致注射時(shí)間變長(zhǎng) 制品:模溫升高內(nèi)應(yīng)力下降取向程度變大, 結(jié)晶度變大規(guī)整度降低結(jié)晶性:結(jié)晶速 率大,制品密度增大,結(jié)晶度變大,成型收縮性增加,剛度變大,性能提高伸長(zhǎng)率降低順 利沖模的窮狂下, 高模溫會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間, 降低成型效率對(duì)厚制品高模溫可使制品內(nèi)外冷 卻速率一致,提高制品性能在壓延成型中,補(bǔ)償輥筒彈性變形對(duì)薄膜橫向厚度分布均勻性的影響三種方法 中高度法、 軸交叉法、預(yù)應(yīng)力法壓延效應(yīng) :壓延成型過程中,黏流態(tài)塑料在通過壓延輥筒間隙時(shí),線形大分子沿著 壓延方向作定

13、向排列。出現(xiàn)制品的各向異性,制品的縱向和橫向的物理機(jī)械性能不 同,這種現(xiàn)象在壓延成型中稱為壓延效應(yīng)。二次成型 :是指一定條件下將高分子材料一次成型所得的材料再次成型加工,以獲得制品 的最終型樣的技術(shù)中空吹塑成工藝根據(jù)型坯制造方法的不同,可分為兩種方法 胚吹塑和擠胚吹塑 拉幅薄膜的兩種拉伸取向方法。 平模法,管模法 第十一章鑄塑 :將聚合物的單體,預(yù)聚物,塑料的熔融體,高聚物的溶液,分散體等傾倒到一定形 狀規(guī)格的模具里,而后使其固化定型從而得到一定形狀的制品的方法搪塑 :將糊塑料傾倒在預(yù)先加熱到一定溫度的模具中,接近模壁的塑料因受熱而膠凝,及 時(shí)倒出沒有膠凝的塑料, 并將以附在陰模壁上的一層塑料進(jìn)行熱處理, 冷卻固化后可得中空 制品根據(jù)泡沫材料成型中氣體產(chǎn)生的來源, 一般可