第四章 塑料成形原料及配制

1、第二篇第二篇 塑料成形塑料成形第四章第四章 塑料成形原料及配制塑料成形原料及配制第五章第五章 擠出成形擠出成形第六章第六章 注射成形注射成形第七章第七章 壓延及壓制成形壓延及壓制成形第八章第八章 塑性成形塑性成形第九章第九章 塑料特殊成形塑料特殊成形 4.1 塑塑料成料成形原料形原料 4.2 成形原料預(yù)處理成形原料預(yù)處理 4.3 成形原料混合成形原料混合 4.4 成形物料配制成形物料配制第四章第四章 塑料成形原料及配制塑料成形原料及配制 4.1.1 塑料樹脂塑料樹脂 4.1.2 塑料添加劑塑料添加劑4.1 塑料成形原料塑料成形原料4.1.1 塑料樹脂塑料樹脂l通用塑料品種通用塑料品種：PE、P

2、P、PVC、PS、PF和UFl工程塑料品種工程塑料品種： PET、PA、PC、ABS、POM、PPO、PTFE和PI等l簡要介紹簡要介紹：PE、PP、PVC、PS、ABS、PAF11.1.1小節(jié)介紹PET，16.1.2小節(jié)介紹PF、UF、EP和UPPE特點(diǎn)特點(diǎn)：性能優(yōu)良(絕緣、耐化學(xué)、耐低溫和加工性)，原料豐富價(jià)格低PE品種品種：HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE和UHMWPELDPE：高壓法（稱高壓聚乙烯），含較多長短支鏈(每1000個(gè)碳含約21個(gè)支鏈)，結(jié)晶度較低（45%65%），密度較小(0.9100.925)，質(zhì)輕柔性，耐寒性和耐沖擊性較好l 應(yīng)用應(yīng)用：生產(chǎn)薄膜、管材

3、、電纜絕緣層和護(hù)套1聚乙烯聚乙烯HDPE：低壓法（稱低壓聚乙烯），支鏈少，結(jié)晶度高（85%95%），密度高（0.9410.965），工作溫度、硬度、強(qiáng)度和耐化學(xué)品性較高l應(yīng)用應(yīng)用：瓶、罐、桶、魚網(wǎng)、捆扎帶、電線電纜、管材、板材和型材等LLDPE：乙烯與-烯烴的共聚物，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性、密度和結(jié)晶性介于HDPE和LDPE間（更接近LDPE），分子量分布較LDPE窄，平均分子量較大；抗張、抗撕裂、耐低溫、耐熱及耐穿刺均好于HDPE和LDPEVLDPE：低壓聚合，乙烯和極性單體（如乙酸乙烯酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯）共聚樹脂，密度低于普通PE下限0.912，柔軟度很好，較高力學(xué)及熱學(xué)特性l應(yīng)用應(yīng)用：軟管、

4、瓶、桶、箱、包裝薄膜、共擠膜、電線電纜和玩具等UHMWPE：分子量大于70萬，密度高（0.9360.964），遠(yuǎn)高于HDPE，優(yōu)異的強(qiáng)度、抗環(huán)境應(yīng)力開裂、抗高溫蠕變及消音和高耐磨等，黏度特別高，只能采用特殊方法（比如模壓燒結(jié)）成形l應(yīng)用應(yīng)用：工程機(jī)械及零部件PP品種品種：等規(guī)PP、間規(guī)PP和無規(guī)PPPP品質(zhì)特性品質(zhì)特性PP等規(guī)度一般控制在92%98%范圍，熔體流動(dòng)速率為0.1 100線性、高結(jié)晶，熔點(diǎn)165，密度僅0.890.91 （熱塑性塑料中最低）力學(xué)性能優(yōu)良，耐彎曲疲勞優(yōu)于其他一般塑料，比PE更堅(jiān)韌耐磨耐熱，介電性能和化學(xué)惰性卓越2聚丙烯聚丙烯100下不受一般無機(jī)酸、堿、鹽溶液破壞，室溫

5、下對極性有機(jī)溶劑穩(wěn)定最大缺點(diǎn)最大缺點(diǎn)：耐老化性能比PE差，成形收縮率大，耐低溫和抗沖擊性能差PP應(yīng)用應(yīng)用擠出、注塑、吹塑、模壓和真空成形等成形，以注塑法為主薄膜、汽車保險(xiǎn)杠、編織帶、吸塑薄片和低壓配電箱等PVC產(chǎn)品為白色無定形粉末，生產(chǎn)以懸浮聚合法為主（占總產(chǎn)量85%）懸浮法懸浮法PVC兩類：緊密型（俗稱“玻璃球樹脂”）和疏松型（“棉花球樹脂”）緊密型樹脂的顆粒表面光滑，為實(shí)心球狀結(jié)構(gòu)疏松型樹脂的顆粒表面粗糙，內(nèi)部疏松多孔F疏松型易于塑化，吸油性、浸潤性好，成形時(shí)間短，制品性能較優(yōu) PVC糊、人造革等采用乳液聚合法乳液聚合法粉末，粒徑?。▋H0.25m），糊穩(wěn)定性好3聚氯乙烯聚氯乙烯PVC品質(zhì)特

6、性品質(zhì)特性相對密度約1.4，阻燃性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，力學(xué)強(qiáng)度較高，透水率很低室溫耐磨性優(yōu)于普通橡膠，光、熱穩(wěn)定性較差，成形須使用熱穩(wěn)定劑PVC制品生產(chǎn)通常要使用增塑劑增塑劑，調(diào)節(jié)制品軟硬程度，獲得軟質(zhì)和硬質(zhì)制品PVC制品制品PVC薄膜通常采用吹塑、壓延法制造板材、管材、棒材、線材及異型材主要采用擠出法人造革、壁紙、地板革和防護(hù)涂層等通常采用壓延、鑄塑法PS合成方法合成方法：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合等PS品質(zhì)特性品質(zhì)特性：無定形、非極性線型高分子，密度1.054，Tg80100，熔點(diǎn)較低（約90 ），熔限較寬，熔體流動(dòng)性和成形性好，塑料用分子量4500070000PS主要品種品種兩

7、個(gè)：通用級和抗沖級4聚苯乙烯和聚苯乙烯和ABS樹脂樹脂通用級通用級PS：無定形、硬脆性，沖擊強(qiáng)度低，但拉伸和彎曲等較好，電絕緣性、耐老化性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，透光率僅次于有機(jī)玻璃應(yīng)用應(yīng)用：成形以注塑法為主，光學(xué)玻璃、儀器、燈罩、電氣儀表零件及泡沫等ABS樹脂樹脂 丙烯腈賦予耐化學(xué)腐蝕和表面硬度，丁二烯賦予彈性，苯乙烯賦予剛性和流動(dòng)性；結(jié)構(gòu)單元配比不同，樹脂性質(zhì)不同 ABS力學(xué)性能突出、綜合性能良好，用途是汽車零件、電器外殼、電話機(jī)、旅行箱、安全帽等PA主要品種主要品種：PA6、PA66、PA1010、PA610、PA612等PA品質(zhì)特性品質(zhì)特性：結(jié)晶度較高（40%60%），半透明白色粉末或顆粒狀

8、，易吸水最大特點(diǎn)最大特點(diǎn)：韌性、耐磨性、自潤滑性良好，拉伸（70210MPa）和彎曲強(qiáng)度（110280MPa）很高，耐油、耐化學(xué)腐蝕性良好PA應(yīng)用應(yīng)用：擠出、注塑注塑、模壓、燒結(jié)和流化床浸漬涂覆等方法成形5聚酰胺聚酰胺4.1.2 塑料添加劑塑料添加劑塑料常用添加劑塑料常用添加劑：穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、著色劑、發(fā)泡劑、阻燃劑、抗靜電劑、開口劑和防霧劑等 1穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑定義定義：能阻止或延緩樹脂貯存、加工及使用中老化老化降解破壞和變質(zhì)的添加劑引起老化的因素引起老化的因素：氧、光、熱、微生物、重金屬離子、高能輻射和機(jī)械疲勞等穩(wěn)定劑種類穩(wěn)定劑種類：熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、

9、金屬離子鈍化劑、防霉劑等uPVC制品成形中通常需使用熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑，耗量約為PVC樹脂產(chǎn)量2%4%熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑：鉛類、金屬皂類、有機(jī)錫類、銻類和稀土類等光穩(wěn)定劑光穩(wěn)定劑（抗紫外線劑）：光屏蔽劑、紫外線吸收劑、猝滅劑和自由基捕捉劑光屏蔽劑光屏蔽劑：炭黑、二氧化鈦、氧化鋅等紫外線吸收劑紫外線吸收劑：UV-326和UV-531等自由基捕捉劑自由基捕捉劑：受阻胺類胍啶衍生物抗氧劑抗氧劑基本類型：鏈終止型的抗氧劑和破壞氫過氧化物型的抗氧劑，前者叫主抗氧劑，后者叫輔助抗氧劑，兩者協(xié)同作用良好主抗氧劑主抗氧劑主要種類：受阻酚類和仲芳胺類兩類胺類因污染變色大而較少使用，酚類最常用輔助抗氧劑輔助抗氧劑：有

10、機(jī)硫化物和亞磷酸酯類F需要使用抗氧劑的塑料需要使用抗氧劑的塑料：聚烯烴、PS、PVC、ABS、PA、POM和PPO等金屬鈍化劑金屬鈍化劑：指能使各種變價(jià)金屬（Cu、Fe、Mn、Co）離子轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而使變價(jià)金屬對聚合物氧化破壞過程喪失催化活性的物質(zhì)主要應(yīng)用主要應(yīng)用：以聚烯烴為絕緣材料的通訊電纜，多與酚類抗氧劑并用增塑劑作用作用：降低玻璃化溫度、熔融溫度、黏度和硬度，增加流動(dòng)性和制品柔軟性及耐寒性增塑劑主要應(yīng)用應(yīng)用：PVC制品，總耗量80%以上增塑劑品質(zhì)品質(zhì)：與樹脂相容好，增塑效果大，化學(xué)穩(wěn)定性好，揮發(fā)性低，耐抽出性、耐低溫性和電絕緣性好，無毒無臭無味無色，不污染，價(jià)格低2增塑劑增塑劑

11、（按化學(xué)結(jié)構(gòu)）增塑劑種類種類：鄰苯二甲酸酯類（主要主要）、含氯化合物、烷基磺酸苯酯類、多元醇酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、環(huán)氧脂肪酸酯類、聚酯類、烴類等（按分子量）增塑劑種類種類：單體型和聚合物型單體型分子量200600間，聚合物型平均分子量10008000（按使用情況及其相容性）增塑劑種類種類：主增塑劑、次（副）增塑劑和增量劑主增塑劑與樹脂相容性好，添加量大，可單獨(dú)使用副增塑劑（輔助增塑劑）與樹脂相容性差，用量少且只能與主增塑劑并用增量增塑劑與樹脂相容性極差，只能混入主、輔增塑劑中使用，降低成本增塑劑種類種類（按添加方式）：內(nèi)增塑劑和外增塑劑常用的都是外增塑劑，即配料過程中添加的增塑劑樹

12、脂合成中作為共聚單體加入的稱為內(nèi)增塑劑填充劑（填料）種類種類：增量劑和增強(qiáng)劑兩類常用填充劑通常為礦物類無機(jī)物，主要品種主要品種：碳酸鈣、硅酸鹽、硫酸鹽、金屬氧化物、金屬粉、炭黑、白炭黑、玻璃球、纖維類和有機(jī)粉等碳酸鈣碳酸鈣（最重要）：重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣和改性碳酸鈣重質(zhì)碳酸鈣由白堊、大理石、石灰石等粉碎制成，粒徑210m；輕質(zhì)碳酸鈣由化學(xué)法制得，粒徑小于0.1 m；改性碳酸鈣是表面改性碳酸鈣3填充劑填充劑硅酸鹽硅酸鹽品種品種：陶土、滑石粉、云母和石棉等陶土陶土（瓷土或高嶺土）：天然粘土制成，電絕緣性能優(yōu)良，用于電纜料滑石粉滑石粉：硅酸鎂類片狀填料，可提高制品剛性、尺寸穩(wěn)定性、耐蠕變及化學(xué)腐蝕

13、性、電絕緣性等，用于平面及大型制品云母粉云母粉：層狀鋁硅酸鹽類填料，可大大提高制品拉伸和彎曲彈性模量玻璃球玻璃球種類種類：實(shí)心球體和空心球體兩種實(shí)心球體密度2.5g/cm3，直徑444m較好空心球體密度0.30.6g/cm3，直徑10250 m，主要用于泡沫制品應(yīng)用應(yīng)用：玻璃球像軸承一樣能很好提高物料流動(dòng)性，允許填充量高，能提高拉伸、壓縮強(qiáng)度和彎曲模量，降低制品應(yīng)力開裂程度炭黑炭黑：導(dǎo)熱導(dǎo)電，兼有著色和光屏蔽作用有機(jī)粉有機(jī)粉：包括木粉、果殼粉、植物桿粉等金屬粉金屬粉：導(dǎo)熱導(dǎo)電，并可發(fā)揮裝飾作用，鋁粉可屏蔽中子和射線硫酸鹽硫酸鹽：硫酸鋇、硫酸鈣、鋅鋇白等，主要起增量作用，也有著色作用金屬氧化物金

14、屬氧化物：氧化鋁、氧化鐵、氧化錳、氧化鋅、氧化鎂等，增量和著色作用纖維類填充劑纖維類填充劑：玻纖、硼纖維、碳纖維等，主要發(fā)揮增強(qiáng)作用潤滑劑作用作用：主要降低樹脂內(nèi)摩擦作用，防止對設(shè)備及模具粘附，節(jié)約能耗和提高效率，減少生熱量及其對樹脂的降解作用，保證制品表面光滑潤滑劑要求要求：與樹脂有適當(dāng)相容性和良好分散性，熱穩(wěn)定性好，不引起塑料顏色漂移，無毒價(jià)廉4潤滑劑潤滑劑（按作用機(jī)理）潤滑劑品種品種：內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑兩類內(nèi)潤滑劑主要起降低樹脂內(nèi)部的摩擦和黏度的作用外潤滑劑主要減小樹脂對設(shè)備等的粘附和摩擦，改善制品脫模性和外觀（按化學(xué)組成）潤滑劑品種品種：烴類、醇、酮、羧酸（酯、鹽）、酰胺和鹵代烴等 烴

15、類烴類：礦物石蠟（固體石蠟、液體石蠟、微晶石蠟和氯化石蠟等） PVC：成形時(shí)必須加入潤滑劑，PVC對潤滑劑的需求量最大硬PVC通常使用1%（特殊4%）；增塑PVC只0. 5%或更低苯乙烯系聚合物苯乙烯系聚合物：使用的潤滑劑僅限于少數(shù)產(chǎn)品聚烯烴聚烯烴：聚乙烯蠟（PE）、聚丙烯蠟（分子量約2000，PP）具有良好外潤滑作用的外潤滑劑有時(shí)稱為脫模劑或脫脫模劑或脫模潤滑劑模潤滑劑內(nèi)脫模劑內(nèi)脫模劑：直制加入成形物料，如硬脂酸和聚硅氧烷（特別適于HDPE）外脫模劑外脫模劑：直接噴涂于模腔表面形成隔離膜發(fā)揮脫模，如硅油水分散液交聯(lián)劑主要是有機(jī)過氧化物，常用品種常用品種：過氧化二異丙苯、雙（叔丁基過氧化異丙基

16、）苯、二叔丁基過氧化物、叔丁基異丙苯基過氧化物等熱塑性塑料交聯(lián)工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用主要限于PE及其共聚物如電線電纜的PE絕緣層和電纜護(hù)套、鹽浴或蒸汽連續(xù)交聯(lián)的PE異型材、PE鞋底材料、PE旋轉(zhuǎn)模塑制品和閉孔結(jié)構(gòu)的PE發(fā)泡制品等5交聯(lián)劑交聯(lián)劑 6偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑作用作用：增進(jìn)聚合物與填充劑之間的界面結(jié)合分子為兩性結(jié)構(gòu)兩性結(jié)構(gòu)，一端為極性及可水解基團(tuán)，可與極性表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而結(jié)合；另一端為活性反應(yīng)基團(tuán)，可與聚合物產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合及物理吸附作用主要類型主要類型：硅烷類偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑硅烷類適于含硅類無機(jī)填充劑，如白炭黑、玻璃纖維和石英粉等鈦酸酯類對干燥表面的碳酸鈣類填料與熱塑聚合物的偶聯(lián)特別有效定義定義

17、：改變或賦予物體的顏色的物質(zhì)類型類型：染料和顏料兩大類，其中顏料有無機(jī)和有機(jī)兩類染料染料：多數(shù)是合成有機(jī)化合物，可擴(kuò)散溶解于著色塑料甚至可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，染色制品透明性好，著色力強(qiáng)，色彩鮮明艷麗，密度低顏料顏料：有天然和合成產(chǎn)品，有色固體物質(zhì)，以分散微粒形式使材料著色，耐熱、耐候、耐遷移性持久優(yōu)良 7著色劑著色劑無機(jī)顏料無機(jī)顏料：熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性優(yōu)于有機(jī)顏料且密度高常用常用：金屬氧化物和硫化物等，主要品種有鈦白粉、炭黑、鈦黃、鐵丹等有機(jī)顏料有機(jī)顏料：多為苯型有機(jī)化合物，著色力和透明性優(yōu)，但易變質(zhì)、褪色、滲色常用常用：偶氮系和多環(huán)系，多環(huán)系品種如二萘嵌苯系、海里諾系、蒽醌系等定義定義：凡不與聚合

18、物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并能在特定條件下產(chǎn)生無害氣體的物質(zhì)類型類型：物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類物理發(fā)泡劑物理發(fā)泡劑：壓縮氮?dú)?、氯代脂肪烴（如一氯甲烷）、醇、醚等化學(xué)發(fā)泡劑化學(xué)發(fā)泡劑：無機(jī)發(fā)泡劑和有機(jī)發(fā)泡劑無機(jī)發(fā)泡劑無機(jī)發(fā)泡劑：碳酸銨、碳酸氫鈉、亞硝酸等有機(jī)發(fā)泡劑有機(jī)發(fā)泡劑：偶氮類、磺酰肼類、亞硝基類等生產(chǎn)最常用生產(chǎn)最常用有機(jī)發(fā)泡劑（尤其是發(fā)泡劑AC，即偶氮二甲酰胺）8發(fā)泡劑發(fā)泡劑最常用最常用：含磷、溴、氯、銻、硼和鋁的化合物如氯化石蠟、四氯雙酚A、氯化苯乙烯、二溴季戊四醇、六溴環(huán)十二烷等溴代聯(lián)苯醚是熱塑性塑料的優(yōu)良阻燃劑，紅磷廣泛用作聚酰胺的阻燃劑增效劑增效劑：與阻燃劑并用可提高阻燃效果，如SbO3是

19、含鹵阻燃劑最常用增效劑消煙劑消煙劑：SbO3-硼酸鹽、MoO3對PVC具有良好阻燃和消煙作用9阻燃劑阻燃劑類型類型：高分子型抗靜電劑、離子型抗靜電劑和導(dǎo)電性填料等高分子型抗靜電劑高分子型抗靜電劑：乙二胺的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷加成物、聚4-乙烯吡啶型聚皂、辛烷基苯乙烯和苯乙烯磺酸共聚型聚皂等離子型抗靜電劑離子型抗靜電劑：陽離子型SN、SP導(dǎo)電性填料導(dǎo)電性填料：乙炔炭黑、石墨炭黑、高結(jié)構(gòu)高耐磨炭黑、金屬填料等10抗靜電劑抗靜電劑定義定義：防止聚烯烴和聚氯乙烯薄膜自身之間粘著所加入的助劑常見品種常見品種：改性脂肪酸類（如芥酸酰胺） 12防霧劑防霧劑定義定義：使薄膜或薄板上的水珠容易流下，避免影響透光性所

20、加入的助劑常見品種常見品種：多元醇非離子型表面活性劑（如木糖醇單硬脂酸酯）11開口劑開口劑 4.2.1 粉碎粉碎 4.2.2 干燥干燥 4.2.3 預(yù)熱預(yù)熱4.2 成形原料預(yù)處理成形原料預(yù)處理u成形前物料往往需要預(yù)處理，主要包括粉碎預(yù)處理，主要包括粉碎和加熱，加熱主要有干燥和預(yù)熱作用和加熱，加熱主要有干燥和預(yù)熱作用熱塑性聚合物成形前加熱預(yù)處理目的主要是干燥，同時(shí)帶有預(yù)熱效果，結(jié)晶性聚合物還會(huì)產(chǎn)生預(yù)結(jié)晶效果(類似于熱處理)，提高物料軟化溫度熱固性模塑料成形前加熱以預(yù)熱為主，多數(shù)情況兼具干燥和預(yù)熱雙重功能 4.2.1 粉碎粉碎u作用作用：將廢制品、邊角料或流道冷凝料等粉碎后便于回收使用；將較粗的原

21、始物料或初加工物料粉碎以便于順利加料或滿足工藝對細(xì)粉狀物料的要求u實(shí)施方法實(shí)施方法：破碎和磨碎兩種破碎是指將塊狀物變成粒狀物，磨碎是指將粒狀物變成粉狀物l施力形式施力形式有壓縮、沖擊、研磨和剪切等，粉碎機(jī)往往以一種施力形式為主l常見粉碎機(jī)常見粉碎機(jī)：顎式破碎機(jī)、輪碾機(jī)、球磨機(jī)、振動(dòng)機(jī)、氣流磨、攪拌磨等聚合物聚合物：多是韌性物料，常溫下只能選用剪切式粉碎機(jī)，如果冷凍到脆化則可用壓縮式、沖擊式和研磨式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎大塊物料大塊物料多先選用壓縮式粉碎機(jī)（特別是顎式破碎機(jī)）破碎，薄膜狀物料薄膜狀物料多用剪切式粉碎機(jī)先切成窄條或小片，破碎后常用沖擊式或研磨式粉碎機(jī)磨碎粉碎操作要消耗大量的機(jī)械能，因此必須

22、遵守“不作過分粉碎”的原則原則粉碎后物料一般需進(jìn)行篩分篩分除去超粗或超細(xì)物料篩分常用設(shè)備是手搖篩、平動(dòng)篩和各種形式振動(dòng)篩u熱塑性聚合物成形物料(包括配合劑)常存在水分及低分子物(如溶劑和單體等)，成形前常需進(jìn)行干燥u水分及低分子物危害危害：成形時(shí)氣化造成制品表面缺乏光澤和內(nèi)部出現(xiàn)氣泡等；可能促進(jìn)物料高溫降解或交聯(lián)等，對成形帶來困難和制品性能不利u聚合物結(jié)構(gòu)和分子極性不同，吸濕能力吸濕能力不同分子極性較大（如PET、PA），吸濕能力較大非（或弱）極性（如PE、PP），吸濕能力較小 4.2.2 干燥干燥u吸濕能力強(qiáng)的樹脂和含吸濕性配合劑的物料，含水率常高于成形允許含水率u聚合物樹脂不同，成形所允許

23、含水率不同實(shí)例實(shí)例：PC成形溫度達(dá)300且含酯鍵，物料含水率超0.02%很難成形PS成形溫度不超200且為碳鏈，含水率0.5%仍可成形，無需干燥u成形的制品不同，允許含水率也不同實(shí)例實(shí)例：PET成形塑料制品允許含水率約0.05%，紡制滌綸纖維時(shí)常規(guī)紡應(yīng)小于0.008%，高速紡絲時(shí)應(yīng)小于0.005%u干燥方法干燥方法：熱風(fēng)循環(huán)干燥、紅外線干燥、沸騰床干燥、遠(yuǎn)紅外線干燥等前兩種為常壓烘箱干燥法，只適于小批量干燥高溫易氧化或降解物料（如PET、PA）采用真空烘箱或真空轉(zhuǎn)鼓干燥較適合沸騰床干燥的干燥效果好，特別適合于干燥大批量物料遠(yuǎn)紅外線干燥加熱快、耗電少和設(shè)備簡單，是值得推廣的干燥方法u干燥后物料應(yīng)

24、裝入密閉密閉容器（或料斗）或保溫箱內(nèi)儲(chǔ)存儲(chǔ)存，以防止再吸濕u熱固性聚合物模塑料成形前常常進(jìn)行預(yù)熱u預(yù)熱預(yù)熱作用作用提高物料成形時(shí)的流動(dòng)性提高物料成形時(shí)的流動(dòng)性縮小成形物料與成形模具間的溫差縮小成形物料與成形模具間的溫差 4.2.3 預(yù)熱預(yù)熱u熱固性聚合物模塑料不同，預(yù)熱條件不同合適預(yù)熱條件預(yù)熱條件：預(yù)熱后物料在成形條件下具有最佳流動(dòng)性u確定合適預(yù)熱條件的常用方法常用方法u預(yù)熱預(yù)熱方法方法：除物料干燥各種方法外采用高頻電熱法預(yù)熱的效果往往更佳u高頻電熱法預(yù)熱原理預(yù)熱原理高頻電場，極性物質(zhì)分子的偶極取向極性物質(zhì)分子的偶極取向，分子內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦，溫度升高溫度升高絕大多數(shù)熱固性模塑料是極性聚合物，同時(shí)

25、通常含有各種極性添加劑，故各類熱固各類熱固性模塑料均可采用高頻電熱法預(yù)熱性模塑料均可采用高頻電熱法預(yù)熱u預(yù)預(yù)熱熱特點(diǎn)特點(diǎn)：預(yù)熱時(shí)間短，預(yù)熱物內(nèi)外受熱預(yù)熱時(shí)間短，預(yù)熱物內(nèi)外受熱均均勻勻含濕量較大且表觀密度高的熱固性模型料預(yù)成形物最適合用高頻電加熱法預(yù)熱需要需要注意注意：高頻電加熱法只用于成形物料的預(yù)熱，而不適用于成形物料的干燥 4.3.1 混合類型混合類型 4.3.2 混合原理混合原理 4.3.3 混混合狀態(tài)的評定合狀態(tài)的評定4.3 成形原料混合成形原料混合u定義定義：多組分體系實(shí)現(xiàn)空間分布均勻化的操作u（根據(jù)混合物態(tài)）混合類型類型：固體/固體混合、液體/液體混合和液體/固體混合粉末混合、樹脂固

26、體配合劑混合屬固/固混合兩種或多種樹脂熔融共混則屬于液/液混合溶液的配制、固體配合劑與熔融聚合物的混合屬液/固混合4.3.1 混合類型混合類型u（根據(jù)混合效果）混合類型類型：初混合和終混合u（根據(jù)組分尺寸是否減?。┗旌项愋皖愋停悍欠稚⒒旌虾头稚⒒旌蟽煞N非分散混合非分散混合：組分尺寸不發(fā)生減少，通常在固固和固液混合情形，主要對流實(shí)現(xiàn)分散混合分散混合：至少一種組分發(fā)生尺寸減小，包括混合與分散兩個(gè)基本過程u分散過程很難達(dá)到微細(xì)化和分子級混合的程度（凝聚和密度差異引起的沉淀等反分散過程）u 分散混合可發(fā)生在固固、固液、液液等所有形式，可通過多種混合機(jī)理實(shí)現(xiàn)u（根據(jù)混合操作方式和設(shè)備）混合類型類型：間歇

27、式和連續(xù)式兩類F球磨機(jī)、轉(zhuǎn)鼓式混合器、V型混合器、高速混合器、捏合機(jī)、開煉機(jī)、密煉機(jī)等屬于間歇式，擠出機(jī)屬于連續(xù)式一、混合方式一、混合方式u混合是借助分子擴(kuò)散、渦旋擴(kuò)散和體積擴(kuò)散三三種基種基本運(yùn)動(dòng)形式本運(yùn)動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)1分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散u定義定義：由濃度梯度驅(qū)使而自發(fā)進(jìn)行u分子擴(kuò)散混合分子擴(kuò)散混合：各組分單元靠分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)空間分布均化的混合方式聚合物熔體黏度較大，無法分子擴(kuò)散混合相容性好的低分子物(如增塑劑等)可通過分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)與聚合物的混合4.3.2 混合原理混合原理u渦旋擴(kuò)散（渦流擴(kuò)散）渦旋擴(kuò)散（渦流擴(kuò)散）：依靠體系內(nèi)產(chǎn)生的湍流實(shí)現(xiàn)的流體混合u聚合物熔體黏度較高，聚合物熔體的塑化混合很少發(fā)生或

28、利用湍流擴(kuò)散湍流狀態(tài)須要有很高流速，聚合物將發(fā)生力降解和摩擦生熱熱降解 2渦旋擴(kuò)散渦旋擴(kuò)散u體積擴(kuò)散（對流擴(kuò)散）體積擴(kuò)散（對流擴(kuò)散）：機(jī)械攪拌等作用，各部分間相對位移，質(zhì)點(diǎn)、液滴或固體微粒位置互換以均勻化u聚合物許多操作中體積擴(kuò)散混合機(jī)理常占主導(dǎo)地位體積擴(kuò)散混合機(jī)理常占主導(dǎo)地位u混合方式混合方式：體積對流混合和層流對流混合兩種體積對流混合體積對流混合：僅通過對流使各組分進(jìn)行空間重新排布，不發(fā)生物料連續(xù)變形層流對流混合層流對流混合：流體因?qū)訝盍鲃?dòng)而引起的各種變形，發(fā)生在塑性物料混合過程主要是依靠外部施加的剪切、拉伸和壓縮等作用而引起的變形 3. 體積擴(kuò)散體積擴(kuò)散聚合物分散混合過程：分散相剪切拉伸

29、破碎和相遇內(nèi)聚聚集的動(dòng)態(tài)平衡過程動(dòng)態(tài)平衡過程分散相平衡粒徑取決于混合動(dòng)態(tài)平衡過程混合因素 二、混合機(jī)理二、混合機(jī)理u混合機(jī)理混合機(jī)理：“剪切”、“分流、合并和置換”、“擠壓”、“拉伸”、“聚集”諸作用是否出現(xiàn)、表現(xiàn)程度及所占比例會(huì)因混合目的、物態(tài)、溫度、壓力和速度等不同而不同1剪切剪切u剪切作用是高黏度體系混合過程中最重要的機(jī)理最重要的機(jī)理u剪切情形剪切情形介于兩塊平行板間物料通過板的平行運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生“黏性剪切”刀具切割物料的“分割剪切”及類似于石磨磨東西的“磨碎剪切”圖4.3 剪切變形現(xiàn)象平行平板混合器的黏性剪切平行平板混合器的黏性剪切整個(gè)過程中粒子體積沒有變化（剪切很強(qiáng)時(shí)可能破碎），只是截面

30、變細(xì)伸長，表面積增大，滲進(jìn)別的物料中的可能性增加，因而達(dá)到混合均勻剪切是塑性物料實(shí)現(xiàn)層流對流混合最重要的外部作用剪切作用越強(qiáng)，剪切距離越小，混合效果越好僅受一個(gè)方向剪切作用一個(gè)方向剪切作用，則層間流動(dòng)混合小，混合效果不理想剪切作用改變方向或同時(shí)多方向，發(fā)生層間交互流層間交互流動(dòng)動(dòng)，分散相條紋拉長的同時(shí)發(fā)生扭折，更易發(fā)生破碎，大大增強(qiáng)混合效果u利用器壁（如設(shè)置突起板或隔板狀剪切片）對流動(dòng)進(jìn)行分流分流時(shí)剪切片數(shù)為1則分流數(shù)為2，剪切片數(shù)為n時(shí)分流數(shù)為（n+1） 剪切片設(shè)置成串聯(lián)，其串聯(lián)階數(shù)為m，則分流數(shù)為N=（n+1）mu合并情形合并情形：分流后在流動(dòng)下游再合并，在各分流束內(nèi)循環(huán)流動(dòng)后再合并，在各

31、分流束進(jìn)行相對位置交換（置換）后再合并，有的幾種情形同時(shí)存在 2分流、合并和置換分流、合并和置換u 物料受剪切前先壓縮使密度提高，則剪切時(shí)剪切應(yīng)力大，且壓縮本身會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)剪切，因此剪切效率可提高實(shí)例實(shí)例：密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子突棱側(cè)壁和室壁之間、雙輥開煉機(jī)的兩個(gè)輥隙間，擠出機(jī)的壓縮段（螺槽從深變淺） 3擠壓擠壓u拉伸可使物料產(chǎn)生變形，減小料層厚度，增加界面，有利于混合u擠出成形設(shè)備中產(chǎn)生拉伸作用的方法多為改變混合螺桿外形及尺寸實(shí)例實(shí)例：采用楔形螺棱，其螺棱上開有許多錐形的槽，熔體越過螺棱及通過開在螺棱中的錐形槽時(shí)，會(huì)受到雙重拉伸u混合逆過程混合逆過程：已破碎的分散相在熱運(yùn)動(dòng)和微粒間相互吸引力作用下可能重

32、新聚集?；旌线^程中應(yīng)盡量減少聚集的發(fā)生 4拉伸拉伸 5聚集聚集u混合狀態(tài)評定混合狀態(tài)評定：直接描述和間接描述兩種方法一、直接描述法一、直接描述法u直接描述法是直接從混合后物料中取樣，通過對樣品進(jìn)行檢測來評定混合狀態(tài)p檢測方法檢測方法：視覺觀察、聚團(tuán)計(jì)數(shù)、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡和光電分析等p評定方法評定方法：待測樣的混合形態(tài)結(jié)構(gòu)、組分單元大小及分布情況與標(biāo)準(zhǔn)樣比對p 采用統(tǒng)計(jì)分析考察各組分的均勻程度和分散程度4.3.3 混合狀態(tài)的評定混合狀態(tài)的評定u定義定義：隨機(jī)樣品中某組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)與整個(gè)體系中該組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差值 混合均勻程度通常采用不均勻系數(shù)不均勻系數(shù)Kc表示：uKc越小表示物料中該組分分布

33、得越均勻F需要注意需要注意：應(yīng)在混合物料不同位置隨機(jī)取樣；試樣量與整個(gè)物料量相比很小，而與各組分基本組元尺寸相比很大；取樣數(shù)應(yīng)盡可能多1均勻程度均勻程度u定義定義：混合后各組分的組元尺寸大小混合前初始組元尺寸越小，混合過程破碎程度越大，則分散程度越高u評價(jià)方法評價(jià)方法：分散后形成的各組分條狀物平均厚度某組分條狀物的平均厚度小則表明該組分的分散程度高u分析方法分析方法：測量條狀物平均厚度或采用組分體積除以總界面積的一半計(jì)算 2分散程度分散程度u定義定義：通過檢測混合物料某種或某些與混合狀態(tài)有密切關(guān)系的性能（物理性能、化學(xué)性能或力學(xué)性能等）來間接評價(jià)多組分體系的混合狀態(tài)u實(shí)例實(shí)例：混合功率混合功率

34、力學(xué)性能力學(xué)性能玻璃化溫度玻璃化溫度二、間接描述法二、間接描述法 4.4.1 固體物料的配制固體物料的配制 4.4.2 聚合物溶膠的配制聚合物溶膠的配制 4.4.3 聚合物溶液的配制聚合物溶液的配制 4.4 成形物料配制成形物料配制4.4.1 固體物料的配制固體物料的配制v 固體物料配制固體物料配制：配制得到的物料為固體，涉及的原料多數(shù)為固體，允許少量液體v 配制工序配制工序：原料準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備和固態(tài)混合固態(tài)混合，聚合物多組分物料常需塑化混合塑化混合才能達(dá)到成形要求，塑化混合后常需粉碎或粉碎或粒化?；旌锨霸蠝?zhǔn)備包括原料準(zhǔn)備包括：原材料的預(yù)處理、配料計(jì)量和輸送等v原材料的預(yù)處理預(yù)處理包括進(jìn)行吸

35、磁、過篩、干燥和預(yù)熱等小劑量和難分散的配合劑可制成漿料或母粒一、原料的準(zhǔn)備一、原料的準(zhǔn)備v固態(tài)混合情形情形：干混干混（所有物料均呈固態(tài)）和濕混濕混（主體物料呈固態(tài)而少量液態(tài)）所屬兩種類型：非分散混合或分散混合v固態(tài)混合設(shè)備固態(tài)混合設(shè)備：轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)、螺帶式混合機(jī)、捏合機(jī)和高速混合器等v轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)：依靠轉(zhuǎn)動(dòng)使物料翻動(dòng)達(dá)到混合，不適用于潤性物料的混合v其其它它3類類混合機(jī)混合機(jī)：依靠螺帶、攪拌槳等進(jìn)行攪拌混合，適用于各種物料的混合二、固態(tài)混合二、固態(tài)混合v混合效果影響因素影響因素：混合設(shè)備、混合條件(如溫度、時(shí)間等)、投料方式(順序、快慢、是否分次等)v混合要求混合要求：各組分密度和

36、細(xì)度應(yīng)較接近；盡可能提高混合效率；保證各組分的料量和性能不因混合操作不當(dāng)而減小或降低v應(yīng)用應(yīng)用：直接用于帶有強(qiáng)自塑化混合的成形過程（如擠出成形）分散要求較高場合或沒有塑化混合作用的成形，僅作為初混合v所屬類型所屬類型：分散性混合v常用設(shè)備常用設(shè)備：開煉機(jī)、密煉機(jī)和螺桿擠出機(jī)v工藝條件工藝條件：溫度、時(shí)間和剪切力等v混合終點(diǎn)判斷混合終點(diǎn)判斷：測定均勻程度、分散程度或撕裂程度，實(shí)際生產(chǎn)常憑經(jīng)驗(yàn)開煉機(jī)塑混開煉機(jī)塑混：小刀切開塑煉片，截面沒有毛粒、色澤均勻作為終點(diǎn)密煉機(jī)塑混密煉機(jī)塑混：根據(jù)密煉機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)電流負(fù)荷變化判斷三、塑化混合三、塑化混合v 制成粉狀還是粒狀取決粉狀還是粒狀取決于物料性質(zhì)和成形要求

37、：脆性物料可制成粉料，韌性物料多制成粒料；擠出成形、注射成形多要求粒料，壓制成形多數(shù)要求粉料 聚合物粉料制備粉料制備：切碎機(jī)先切碎，再用粉碎機(jī)粉碎脆性物料（如熱固性壓塑粉）可用有沖擊和摩擦作用的粉碎機(jī)和研磨機(jī)多數(shù)韌性或彈性聚合物常用具有切割作用的切粒設(shè)備來制成粒料粒料 開煉機(jī)混合后物料軋成片狀物再用平板切粒機(jī)先縱切再橫切成方塊狀采用擠出機(jī)先擠出成條狀物，經(jīng)冷卻成條后再用切粒機(jī)切成粒狀四、粉碎和粒化四、粉碎和?；?.4.2 聚合物溶膠的配制聚合物溶膠的配制一、聚合物溶膠類型一、聚合物溶膠類型v采用浸漬、搪塑和涂層等成形制品時(shí)常使用聚合物溶膠作為成形物料，聚氯乙烯及其共聚物的溶膠應(yīng)用最廣（通常稱聚

38、氯乙烯糊）v聚合物溶膠聚合物溶膠(聚合物糊、溶膠塑料或糊塑料)：樹脂微粒懸浮于非水液體介質(zhì)v非水分散介質(zhì)非水分散介質(zhì)：室溫下對樹脂溶劑化作用很小而高溫下很易增塑樹脂的增塑劑或溶劑v配合劑配合劑：稀釋劑、膠凝劑、填充劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、著色劑等v膠凝劑膠凝劑：作用是降低流動(dòng)性，使溶膠成為具賓漢型流體特性的凝膠體，常用的是金屬皂類和有機(jī)膨潤土v聚合物溶膠類型聚合物溶膠類型：塑性溶膠、有機(jī)溶膠、塑性凝膠和有機(jī)凝膠四種v塑性溶膠塑性溶膠：固體樹脂和固體配合劑懸浮在液體增塑劑里形成的穩(wěn)定分散體v有機(jī)溶膠有機(jī)溶膠：塑性溶膠上增加對樹脂無溶脹性但有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑(即稀釋劑)，可全用稀釋劑而不用增塑劑v

39、塑性凝膠塑性凝膠：塑性溶膠基礎(chǔ)上加入膠凝劑組成的分散體系v有機(jī)凝膠有機(jī)凝膠：有機(jī)溶膠基礎(chǔ)上加入膠凝劑而成的凝膠體v塑性溶膠塑性溶膠應(yīng)用最廣，主要用來成形軟制品軟制品v有機(jī)溶膠有機(jī)溶膠主要用來成形薄型制品薄型制品和和硬質(zhì)制品硬質(zhì)制品v聚合物溶膠（常用聚氯乙烯糊）用途用途較廣：人造革、地板、涂層、泡沫塑料、浸漬和搪塑制品等v配制工序配制工序：原料準(zhǔn)備、研磨、混合、脫泡和貯存等1原料準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備v原料準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備：包括含濕粉料的干燥、結(jié)團(tuán)粉料的粉碎、過篩、吸磁等處理2研磨研磨v配制溶膠前將顆粒較大且不易分散的固體配合劑(如顏料、填料、固體穩(wěn)定劑等)與部分液體增塑劑在三輥研磨機(jī)上研磨均勻成為漿料v作用

40、作用：使液體增塑劑充分浸潤粉料粒子表面并使附聚結(jié)團(tuán)粒子盡可能分散二、聚合物溶膠的配制二、聚合物溶膠的配制v混合是配制聚合物溶膠的關(guān)鍵工序，混合設(shè)備應(yīng)有一定的剪切作用v常用混合設(shè)備混合設(shè)備：調(diào)漆式混合釜、捏合機(jī)、螺帶式混合機(jī)、高速混合器和球磨機(jī)等塑性溶膠通常用捏合機(jī)或行星攪拌型的立式混合機(jī)有機(jī)溶膠用球磨機(jī)在密閉下進(jìn)行以防止有機(jī)溶劑揮發(fā)3混合混合v加料方式加料方式：增塑劑含量較大時(shí)宜分步加入；有機(jī)溶膠（凝膠）的增塑劑應(yīng)和其它物料一起一次加入以免有機(jī)溶劑揮發(fā)v混合溫度混合溫度：不得超過30以避免樹脂溶劑化而使溶膠黏度增大v設(shè)備最好附有冷卻裝置冷卻裝置以防止混合過程生熱使溫度升高v混合操作質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量

41、檢驗(yàn)：一般測定溶膠的黏度和固體粒子的細(xì)度v常用脫泡方法常用脫泡方法利用真空或離心作用進(jìn)行真空或離心脫泡混合后再用三輥研磨機(jī)以薄層方式再研磨一兩次脫除氣泡5貯存貯存v貯存溫度貯存溫度不宜超過30，不可直接與光線接觸v避免與鐵、鋅等接觸以免樹脂降解，貯存容器以搪瓷、玻璃等器具為宜4脫泡脫泡4.4.3 聚合物溶液的配制聚合物溶液的配制v采用溶液成形的工藝方法有流延成形和溶液紡絲等v聚合物溶液有些是合成時(shí)采用溶液聚合直接制備，有些則成形前專門配制一、溶液的組成一、溶液的組成v通常采用烴、芳烴、氯代烴類、酯類、醚類和醇類物質(zhì)作為溶劑，溶劑應(yīng)無毒無臭、不易燃、成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好等v溶劑選擇原則溶劑選擇原

42、則：相似相容和極性相近v助劑助劑：增塑劑、穩(wěn)定劑、色料和稀釋劑等1典型相圖典型相圖v相圖意義意義：可確定哪些聚合物可采用溶液成形和什么條件下進(jìn)行成形只有在高于溶劑沸點(diǎn)條件下才能互溶的體系，不能溶液紡絲成形，但這些聚合物可在溶劑中顯著溶脹，增塑狀態(tài)的聚合物可能在加壓下成形二、聚合物二、聚合物溶劑相平溶劑相平衡衡v 說明說明：UCST(上臨界混溶溫度)、LCST(下臨界混溶溫度)Tf（溶劑凝固點(diǎn)）、Tb（溶劑沸點(diǎn)）聚合物分子量和溶劑等都可能影響臨界混溶溫度聚合物分子量和溶劑等都可能影響臨界混溶溫度實(shí)例實(shí)例：聚丙烯正戊烷體系（分子量16002000和1.21061.2106的聚丙烯的UCST分別152和105，LCST分別202和204）v大多無定形聚合物溶劑體系或部分結(jié)晶聚合物溶劑體系具有UCST特特征征v有的聚合物溶劑體系在不同情況表現(xiàn)出不同相圖特征不同相