高分子材料學(xué)第一章 緒論

1、塑料成型加工塑料成型加工 Plastics Molding and Processing內(nèi)容 Contents 第一章 緒論 第二章 塑料成型的理論基礎(chǔ) 第三章 成型用的物料及其配制 第四章 壓縮模塑 Chapter 4 Compression and Transfer Molding 第五章 擠出成型 Chapter 5 Extrusion 第六章 注射模塑 Chapter 6 Injection Molding 第七章 中空吹塑 Chapter 7 Blow molding 第九章 泡沫塑料的成型 Chapter 9 Foaming 第十章 澆鑄 Chapter 10 Casting an

2、d Rotational molding 第十一章 壓延成型 Chapter 11 Calendering 第十三章 熱成型 Chapter 13 Thermoforming 第十四章 塑料的機(jī)械加工、修飾和裝配 Chapter 14 Finishing, adhesion and assembly 第一章第一章 緒論緒論1.1 1.1 塑料成型加工及其重要性塑料成型加工及其重要性一、塑料的發(fā)展史一、塑料的發(fā)展史 人類社會(huì)的進(jìn)步是與材料的使用密切相關(guān)的。從石器時(shí)人類社會(huì)的進(jìn)步是與材料的使用密切相關(guān)的。從石器時(shí)代、銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代發(fā)展到今天，材料有四大類：木材、代、銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代發(fā)展到今天

3、，材料有四大類：木材、水泥、鋼鐵、塑料。水泥、鋼鐵、塑料。2020世紀(jì)，塑料成為一類迅速發(fā)展起來(lái)的世紀(jì)，塑料成為一類迅速發(fā)展起來(lái)的新材料。新材料。 早在早在1919世紀(jì)以前，人們就已經(jīng)利用瀝青、松香、琥珀、世紀(jì)以前，人們就已經(jīng)利用瀝青、松香、琥珀、蟲膠等天然樹脂。蟲膠等天然樹脂。 18681868年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界上第一個(gè)塑料品種，稱為賽璐珞，從此開(kāi)始了人類使用塑料上第一個(gè)塑料品種，稱為賽璐珞，從此開(kāi)始了人類使用塑料的歷史。的歷史。 19091909年出現(xiàn)了第一種用人工合成的塑料年出現(xiàn)了第一種用人工合成的塑料- -酚醛塑料。

4、酚醛塑料。 19201920年又一種人工合成塑料年又一種人工合成塑料- -氨基塑料氨基塑料( (苯胺甲醛塑料苯胺甲醛塑料) )誕生誕生了。這兩種塑料當(dāng)時(shí)為推動(dòng)電氣工業(yè)和儀器制造工業(yè)的發(fā)展起了。這兩種塑料當(dāng)時(shí)為推動(dòng)電氣工業(yè)和儀器制造工業(yè)的發(fā)展起了積極作用。了積極作用。 2020世紀(jì)世紀(jì)2020、3030年代，相繼出現(xiàn)了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙年代，相繼出現(xiàn)了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。 從從4040年代至今，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石油資源的年代至今，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石油資源的廣泛開(kāi)發(fā)利用，塑料工業(yè)獲得迅速發(fā)展。品種上又出現(xiàn)

5、了聚乙廣泛開(kāi)發(fā)利用，塑料工業(yè)獲得迅速發(fā)展。品種上又出現(xiàn)了聚乙烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環(huán)氧樹脂、聚甲醛、聚碳烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環(huán)氧樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等。酸酯、聚酰亞胺等等。 現(xiàn)在，全世界每年的塑料產(chǎn)量超過(guò)了現(xiàn)在，全世界每年的塑料產(chǎn)量超過(guò)了1 1億噸。美國(guó)每年塑億噸。美國(guó)每年塑料產(chǎn)量超過(guò)鋼、鋁和銅產(chǎn)量的總和。料產(chǎn)量超過(guò)鋼、鋁和銅產(chǎn)量的總和。二、塑料工業(yè)二、塑料工業(yè)塑料工業(yè)：塑料生產(chǎn)：樹脂、半成品塑料工業(yè)：塑料生產(chǎn)：樹脂、半成品 塑料制品生產(chǎn)：塑料成型加工塑料制品生產(chǎn)：塑料成型加工三、塑料工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程三、塑料工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程四、成型四、成型 將各種形態(tài)的塑料（粉料、

6、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制將各種形態(tài)的塑料（粉料、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或坯件的過(guò)程，是一切塑料制品或型材生產(chǎn)的必經(jīng)過(guò)程。品或坯件的過(guò)程，是一切塑料制品或型材生產(chǎn)的必經(jīng)過(guò)程。塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型、機(jī)械加工、修飾和裝配四個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型、機(jī)械加工、修飾和裝配四個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程所組成的。過(guò)程所組成的。1.2 1.2 塑料成型工業(yè)的過(guò)去和未來(lái)塑料成型工業(yè)的過(guò)去和未來(lái)一、塑料成型工藝發(fā)展概況一、塑料成型工藝發(fā)展概況1 1、移植時(shí)期、移植時(shí)期1919世紀(jì)世紀(jì)7070年代開(kāi)始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、片材熱成型年代開(kāi)始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、

7、片材熱成型等。等。2 2、改造時(shí)期、改造時(shí)期2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代，品種、生產(chǎn)技術(shù)、方法的改進(jìn)和擴(kuò)展，改造已有成年代，品種、生產(chǎn)技術(shù)、方法的改進(jìn)和擴(kuò)展，改造已有成型加工技術(shù)和傳統(tǒng)材料成型技術(shù)為主。型加工技術(shù)和傳統(tǒng)材料成型技術(shù)為主。3 3、創(chuàng)新時(shí)期、創(chuàng)新時(shí)期2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代中期，大批高性能的塑料問(wèn)世，尖端技術(shù)的發(fā)展年代中期，大批高性能的塑料問(wèn)世，尖端技術(shù)的發(fā)展對(duì)塑料制品的性能、性能重現(xiàn)性和尺寸精度等提出了更高的要對(duì)塑料制品的性能、性能重現(xiàn)性和尺寸精度等提出了更高的要求。求。4 4、近期發(fā)展趨勢(shì)、近期發(fā)展趨勢(shì)由單一型技術(shù)向組合型技術(shù)發(fā)展，由向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)由單一型技術(shù)向組

8、合型技術(shù)發(fā)展，由向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)展常規(guī)條件下的成型技術(shù)，由基本上不改變塑料原有性能的保質(zhì)展常規(guī)條件下的成型技術(shù)，由基本上不改變塑料原有性能的保質(zhì)成型加工技術(shù)向賦予塑料新性能的變質(zhì)型成型加工技術(shù)發(fā)展。成型加工技術(shù)向賦予塑料新性能的變質(zhì)型成型加工技術(shù)發(fā)展。二、塑料和塑料制品生產(chǎn)的發(fā)展二、塑料和塑料制品生產(chǎn)的發(fā)展1、世界塑料生產(chǎn)的年增長(zhǎng)率：、世界塑料生產(chǎn)的年增長(zhǎng)率： 70年代以前：年代以前：1215% 70年代以后：年代以后：45% 80年代：有一定增長(zhǎng)，發(fā)展中國(guó)家較快年代：有一定增長(zhǎng)，發(fā)展中國(guó)家較快2、我國(guó)塑料年增長(zhǎng)率：、我國(guó)塑料年增長(zhǎng)率： 1983年：年：1100kt 1993年：年：5

9、200kt 從世界各國(guó)的第從世界各國(guó)的第12位升至第位升至第5 位位 不完全是原有制品數(shù)量的單純?cè)黾?，主要是?yīng)用范圍的日不完全是原有制品數(shù)量的單純?cè)黾?，主要是?yīng)用范圍的日益增大。益增大。3 3、我國(guó)的塑料成型加工工業(yè)、我國(guó)的塑料成型加工工業(yè)在新中國(guó)成立之前幾乎是個(gè)空白。在新中國(guó)成立之前幾乎是個(gè)空白。5050年代我國(guó)塑料制品的產(chǎn)量，平均每年以年代我國(guó)塑料制品的產(chǎn)量，平均每年以7171的高速度遞的高速度遞增，但年產(chǎn)量低，制品的類別單一，應(yīng)用范圍也比較窄。增，但年產(chǎn)量低，制品的類別單一，應(yīng)用范圍也比較窄。5050年代末大批量聚氯乙烯樹脂投產(chǎn)，進(jìn)入年代末大批量聚氯乙烯樹脂投產(chǎn)，進(jìn)入6060年代后，轉(zhuǎn)變

10、年代后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每年以為以生產(chǎn)熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每年以18.618.6的速度遞增。的速度遞增。7070年代從國(guó)外引進(jìn)了數(shù)套大型樹脂生產(chǎn)裝置，樹脂產(chǎn)量比年代從國(guó)外引進(jìn)了數(shù)套大型樹脂生產(chǎn)裝置，樹脂產(chǎn)量比6060年代增長(zhǎng)年代增長(zhǎng)4.34.3倍，年平均增長(zhǎng)率為倍，年平均增長(zhǎng)率為14.414.4，到，到19791979年我年我國(guó)塑料制品的年產(chǎn)量已達(dá)百萬(wàn)噸，產(chǎn)品的品種、結(jié)構(gòu)也發(fā)國(guó)塑料制品的年產(chǎn)量已達(dá)百萬(wàn)噸，產(chǎn)品的品種、結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大變化。生了較大變化。8080年代，仍以年平均年代，仍以年平均1414的高速度遞增，速度快、產(chǎn)量大、的高速度遞增，速度快、產(chǎn)量

11、大、品種多和應(yīng)用廣。品種多和應(yīng)用廣。三、塑料成型加工技術(shù)分類三、塑料成型加工技術(shù)分類1 1、按所屬成型加工階段劃分、按所屬成型加工階段劃分（1 1）一次成型技術(shù)）一次成型技術(shù)一次成型技術(shù)，是指能將塑料原材料轉(zhuǎn)變成有一定形狀和一次成型技術(shù)，是指能將塑料原材料轉(zhuǎn)變成有一定形狀和尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和目前生產(chǎn)上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和涂覆等。涂覆等。（2 2）二次成型技術(shù)）二次成型技術(shù)二次成型技術(shù)，是指既能改變一次成型所得塑料半制品二次成型技術(shù)，是指既能改變一次成型所得塑料半制品( (

12、如如型材和坯件等型材和坯件等) )的形狀和尺寸，又不會(huì)使其整體性受到破壞的形狀和尺寸，又不會(huì)使其整體性受到破壞的各種工藝操作方法。的各種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱目前生產(chǎn)上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成型等少數(shù)幾種二次成型技術(shù)。成型等少數(shù)幾種二次成型技術(shù)。 （3 3）二次加工技術(shù)）二次加工技術(shù) 這是一類在保持一次成型或二次成型產(chǎn)物硬固狀態(tài)不這是一類在保持一次成型或二次成型產(chǎn)物硬固狀態(tài)不變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質(zhì)所進(jìn)行的各變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質(zhì)所進(jìn)行的各種工藝操作方法。也稱作種工藝操作方法。也稱作“后加工技術(shù)后加工

13、技術(shù)”。大致可分為機(jī)械加工、連接加工和修飾加工三類方法。大致可分為機(jī)械加工、連接加工和修飾加工三類方法。2 2、按聚合物在成型加工過(guò)程中的變化劃分、按聚合物在成型加工過(guò)程中的變化劃分（1 1）以物理變化為主的成型加工技術(shù)）以物理變化為主的成型加工技術(shù)塑料的主要組分聚合物在這一類技術(shù)的成型加工過(guò)程中，塑料的主要組分聚合物在這一類技術(shù)的成型加工過(guò)程中，主要發(fā)生相態(tài)與物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變、流動(dòng)與變形和機(jī)械分離之主要發(fā)生相態(tài)與物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變、流動(dòng)與變形和機(jī)械分離之類物理變化。類物理變化。（2 2）以化學(xué)變化為主的成型加工技術(shù)）以化學(xué)變化為主的成型加工技術(shù) 屬于這一類的技術(shù)，在其成型加工過(guò)程中聚合物或其屬于這一類

14、的技術(shù)，在其成型加工過(guò)程中聚合物或其單體有明顯的交聯(lián)反應(yīng)或聚合反應(yīng)，而且這些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)單體有明顯的交聯(lián)反應(yīng)或聚合反應(yīng)，而且這些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度對(duì)制品的性能有決定性影響。行的程度對(duì)制品的性能有決定性影響。（3 3）物理和化學(xué)變化兼有的成型加工技術(shù)）物理和化學(xué)變化兼有的成型加工技術(shù)3 3、成型加工的操作方式劃分、成型加工的操作方式劃分（1 1）連續(xù)式成型加工技術(shù)）連續(xù)式成型加工技術(shù) 這類技術(shù)的共同持點(diǎn)是，其成型加工過(guò)程一旦開(kāi)始，這類技術(shù)的共同持點(diǎn)是，其成型加工過(guò)程一旦開(kāi)始，就可以不間斷地一直進(jìn)行下去。塑料產(chǎn)品長(zhǎng)度可不受限制，就可以不間斷地一直進(jìn)行下去。塑料產(chǎn)品長(zhǎng)度可不受限制，管、棒、單絲、板、片

15、、膜之類的型材。管、棒、單絲、板、片、膜之類的型材。如各種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、如各種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉(zhuǎn)印刷與真空蒸鍍壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉(zhuǎn)印刷與真空蒸鍍金屬等。金屬等。（2 2）間歇式成型加工技術(shù)）間歇式成型加工技術(shù) 這類技術(shù)的共同持點(diǎn)是：成型加工過(guò)程的操作不能連這類技術(shù)的共同持點(diǎn)是：成型加工過(guò)程的操作不能連續(xù)進(jìn)行，各個(gè)制品成型加工操作時(shí)間并不固定；有時(shí)具體續(xù)進(jìn)行，各個(gè)制品成型加工操作時(shí)間并不固定；有時(shí)具體的操作步驟也不完全相同。的操作步驟也不完全相同。 用移動(dòng)式模具的壓縮模塑和傳遞模塑、冷

16、壓燒結(jié)成型、用移動(dòng)式模具的壓縮模塑和傳遞模塑、冷壓燒結(jié)成型、層壓成型、靜態(tài)澆鑄、滾塑以及大多數(shù)二次加工技術(shù)均屬層壓成型、靜態(tài)澆鑄、滾塑以及大多數(shù)二次加工技術(shù)均屬此類。此類。（3 3）周期式成型加工技術(shù)）周期式成型加工技術(shù) 這一類技術(shù)在成型加工過(guò)程中，每個(gè)制品均以相同的這一類技術(shù)在成型加工過(guò)程中，每個(gè)制品均以相同的步驟、每個(gè)步驟均以相同的時(shí)間，以周期循環(huán)的方式完成步驟、每個(gè)步驟均以相同的時(shí)間，以周期循環(huán)的方式完成工藝操作，主要依靠成型設(shè)備預(yù)先設(shè)定的程序完成各個(gè)制工藝操作，主要依靠成型設(shè)備預(yù)先設(shè)定的程序完成各個(gè)制品的成型加工操作。品的成型加工操作。 如全自動(dòng)式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動(dòng)生產(chǎn)線如

17、全自動(dòng)式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動(dòng)生產(chǎn)線上的片材熱成型和蘸浸成型等。上的片材熱成型和蘸浸成型等。四、塑料制品應(yīng)用的發(fā)展四、塑料制品應(yīng)用的發(fā)展1、農(nóng)牧、漁業(yè)、農(nóng)牧、漁業(yè)2、包裝、包裝3、交通運(yùn)輸、交通運(yùn)輸4、電氣工業(yè)、電氣工業(yè)5、化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工業(yè)6、儀表工業(yè)、儀表工業(yè)7、建筑工業(yè)、建筑工業(yè)8、航空工業(yè)、航空工業(yè)9、國(guó)防與尖端工業(yè)、國(guó)防與尖端工業(yè)10、家具、家具11、體育用品和日用百貨、體育用品和日用百貨 簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、縮短生產(chǎn)周期；簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、縮短生產(chǎn)周期； 加深對(duì)塑料在成型過(guò)程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化的認(rèn)識(shí)；加深對(duì)塑料在成型過(guò)程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化的認(rèn)識(shí)； 改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、方法和設(shè)備；改

18、進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、方法和設(shè)備； 實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化和自動(dòng)化；實(shí)現(xiàn)全面機(jī)械化和自動(dòng)化； 設(shè)計(jì)更大更新的設(shè)備以適應(yīng)對(duì)大型、微型、精密或新型塑設(shè)計(jì)更大更新的設(shè)備以適應(yīng)對(duì)大型、微型、精密或新型塑料制品生產(chǎn)的需求。料制品生產(chǎn)的需求。五、塑料制品生產(chǎn)今后發(fā)展的方向五、塑料制品生產(chǎn)今后發(fā)展的方向1.3 塑料制品的生產(chǎn)工序和組織塑料制品的生產(chǎn)工序和組織一、塑料制品的生產(chǎn)工序一、塑料制品的生產(chǎn)工序圖圖1-2 從原料到塑料制品的生產(chǎn)流程示意圖從原料到塑料制品的生產(chǎn)流程示意圖二、新制品生產(chǎn)過(guò)程二、新制品生產(chǎn)過(guò)程1、熟悉該種制品在物理、機(jī)械、熱、電及化學(xué)性能、熟悉該種制品在物理、機(jī)械、熱、電及化學(xué)性能 等方面所應(yīng)具備的指標(biāo)；等方面所應(yīng)具備的指標(biāo)；2、根據(jù)