高分子材料加工

高分子材料加工第一頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日1．成型過(guò)程(熱固性材料)將已加熱到成型溫度的模腔中加入物料、閉模加熱加壓、定型固化、脫模取出制品從工藝角度看,上述過(guò)程可分為三個(gè)階段：流動(dòng)階段、膠凝階段、硬化階段2.適用對(duì)象①幾乎所有熱固性塑料。常見(jiàn)的有酚醛、脲醛、環(huán)氧塑料、不飽和聚酯、氨基塑料、聚酰亞胺、有機(jī)硅等，也可用于熱塑性的聚四氟乙烯和PVC唱片生產(chǎn)；②適于形狀復(fù)雜或帶有復(fù)雜嵌件的制品，如電器零件，電話機(jī)件、收音機(jī)外殼等③無(wú)翹曲變形的薄壁平面熱塑性塑料制品。5.1概述第二頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日3.優(yōu)點(diǎn)壓力損失小，多用以成型大型平面制品及多型腔制品；材料取向??；無(wú)流道及澆口，材料浪費(fèi)少；適用的材料廣泛（可成型帶碎屑狀、片狀及纖維狀填料制品）設(shè)備投資少，工藝簡(jiǎn)單，易操作；4.缺點(diǎn)固化時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低；精度不高；合模面處易產(chǎn)生飛邊；對(duì)形狀復(fù)雜或帶嵌件的制品不易成型；自動(dòng)化程度低。第三頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日模壓成型與注射成型相比，(1)生產(chǎn)過(guò)程控制、使用的設(shè)備和模具較簡(jiǎn)單;(2)較易成型大型制品。(3)缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低，尺寸準(zhǔn)確性低。用于機(jī)械零部件、電器絕緣件、交通運(yùn)輸、日常生活用品的成型。工藝過(guò)程：原料的準(zhǔn)備模壓預(yù)壓（熱固性塑料）預(yù)熱（熱固性和熱塑性塑料）第四頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2預(yù)壓1.概述將松散的粉狀或纖維狀的熱固性塑料預(yù)先用冷壓法（模具不加熱）壓成質(zhì)量一定，形樣規(guī)整的密實(shí)體的作業(yè)，稱(chēng)為預(yù)壓。所壓的物體稱(chēng)為預(yù)壓物、壓片、錠料或形坯。預(yù)壓物的形狀有圓片、圓角或腰鼓形的長(zhǎng)條、扁球、與制品形狀相仿、空心體和雙合體等。各有優(yōu)缺點(diǎn)。第六頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日2.預(yù)壓的優(yōu)點(diǎn)(1)加料快，準(zhǔn)確而簡(jiǎn)單；以避免加料過(guò)多或不足時(shí)造成廢品；(2)降低塑料的壓縮率，減小模具的裝料室、簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)；(3)避免壓縮粉的飛揚(yáng)、改善勞動(dòng)條件；(4)預(yù)壓物中空氣含量少，傳熱加快，縮短了預(yù)熱和固化時(shí)間，并能避免制品出現(xiàn)較多的氣泡，有利于提高制品的質(zhì)量；(5)便于運(yùn)轉(zhuǎn)；(6)改進(jìn)預(yù)熱規(guī)程；(7)便于模壓較大或帶有精細(xì)嵌件的制品。第七頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日3.局限性(1)如果生產(chǎn)效率低，則生產(chǎn)成本高；(2)不適于松散度大的長(zhǎng)纖維塑料；(3)不適于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、混色斑紋制品。第八頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.1壓縮粉的性能對(duì)預(yù)壓的影響1.水分水分含量少，不利于預(yù)壓；水分含量過(guò)大，則不利于模壓，導(dǎo)致性能劣化。2.顆粒均勻度大小相間適宜。如大顆粒多，則預(yù)壓物含孔隙多，強(qiáng)度低；細(xì)小顆粒多，則加料裝置易阻塞，易封入空氣，易在陰陽(yáng)模中造成銷(xiāo)塞。第九頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日3.傾倒性以120g壓縮粉通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)漏斗（圓錐角60o，管徑為10mm）的時(shí)間來(lái)表示。傾倒性為25～30s最好。4.壓縮率------一般選擇3.0左右。5.潤(rùn)滑劑利于脫模，外形完美，但含量多，對(duì)制品的力學(xué)強(qiáng)度不利。第十頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日6.溫度、壓力對(duì)不易在室溫下預(yù)壓的，溫度可提高到50～90℃，壓力控制在預(yù)壓物密度在制品最大密度的80％，一般為40～200MPa，視壓縮粉性質(zhì)和預(yù)壓物的形狀和尺寸而定。第十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.2預(yù)壓的設(shè)備和操作1.壓模壓模共分上陽(yáng)模、下陽(yáng)模和陰模三部分。第十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日2.預(yù)壓機(jī)偏心式壓機(jī)旋轉(zhuǎn)式壓機(jī)液壓式壓機(jī)噸位（KN）100～60025～35生產(chǎn)效率高每分鐘壓次（次/min）8～80250～1200計(jì)量準(zhǔn)確操作方便每次預(yù)壓物個(gè)數(shù)（個(gè)/次）1～6適用制品形狀尺寸較大較小預(yù)壓物松散性大塑料第十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.3預(yù)熱為提高制品質(zhì)量和便于模壓進(jìn)行，須預(yù)熱。作用干燥提供熱料1.熱固性塑料預(yù)熱的優(yōu)點(diǎn)(1)縮短閉模時(shí)間，加快固化速率，縮短模塑周期(2)增進(jìn)制品固化的均勻性，提高制品物理力學(xué)性能(3)提高塑料的流動(dòng)性，降低塑模損耗和廢品率，減小制品的收縮率和內(nèi)應(yīng)力，提高制品因次穩(wěn)定性和表面光潔度。第十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日(4)降低模壓壓力第十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日2.預(yù)熱規(guī)程的確定在既定的預(yù)熱溫度下，找出預(yù)熱時(shí)間與流動(dòng)性的關(guān)系曲線，根據(jù)曲線定出預(yù)熱規(guī)程。在規(guī)定溫度180±10℃下，最大流動(dòng)性的時(shí)間為5～7min，因此可將預(yù)熱規(guī)程定為此溫度和時(shí)間。第十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日第十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日3.預(yù)熱方法(1)熱板加熱(2)烘箱加熱(3)紅外線加熱連續(xù)式、間歇式使用方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、溫度控制靈活；缺點(diǎn)：受熱不均，易于燒傷表面。發(fā)展遠(yuǎn)紅外加熱(4)高頻電熱加熱極性分子塑料高頻電場(chǎng)作用，分子取向改變，由內(nèi)摩擦而生熱塑料各部分溫度同時(shí)上升。第十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.4壓縮模塑用的設(shè)備1.壓機(jī)作用：通過(guò)塑模對(duì)塑料施加壓力，開(kāi)閉模具和頂出制品。工作參數(shù)：公稱(chēng)重量、壓板尺寸、工作行程、柱塞直徑。決定壓機(jī)能模壓制品的面積、厚度以及最大模壓壓力。第十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日(1)上動(dòng)式液壓機(jī)壓機(jī)的主壓筒處于壓機(jī)的上部，其中的主壓柱塞是與上壓板直接或間接相連的。下壓板是固定不動(dòng)的。模具的陰陽(yáng)模分別與上下壓板固定，依靠上壓板的升降即能完成模具的開(kāi)閉和對(duì)塑料施加壓力等基本操作。第二十頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日(2)下動(dòng)式液壓機(jī)壓機(jī)的主壓筒設(shè)在壓機(jī)的下部，其裝置恰好與上動(dòng)式壓機(jī)相反。制品在這種壓機(jī)上的脫模一般都靠安裝在活動(dòng)板上的機(jī)械裝置來(lái)完成。第二十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日模具

—由陰陽(yáng)模組成按結(jié)構(gòu)特征分為三種：

溢式

不溢式

半溢式配合：無(wú)，導(dǎo)柱定位較緊密單側(cè)間隙0.07~0.08mm陰模上部略向外傾斜約3度單側(cè)間隙0.025～0.075mm加料室：無(wú)有有，上壁做成15～20度錐度加料量：不準(zhǔn)確，稍過(guò)量加料準(zhǔn)確（稱(chēng)量法）稍過(guò)量制品性能：外形簡(jiǎn)單，質(zhì)量不高。無(wú)明顯毛邊，高度可較大。料從非配合面溢出，有水平飛邊，尺寸大，外形復(fù)雜，壓縮率大的制品精度較好。2.塑模第二十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日(1)溢式塑模主要結(jié)構(gòu)：包括陰陽(yáng)模兩部分。特點(diǎn)：制造成本低廉；操作簡(jiǎn)單；宜于模壓扁平或近于碟狀的制品。對(duì)所壓塑料的形狀無(wú)嚴(yán)格要求，只要壓縮率較小即可。第二十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日用過(guò)量料，陰陽(yáng)模閉合時(shí)，從溢料縫溢出，成為毛邊。(2)不溢式塑模特點(diǎn)：不讓塑料從型腔中外溢和所加壓力完全座落在塑料上。適于：流動(dòng)性差、壓縮率大、牽引度較長(zhǎng)的制品。制品質(zhì)量均勻密實(shí)，無(wú)顯著溢料。第二十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日缺點(diǎn)：不利于排氣，需延長(zhǎng)固化時(shí)間。(3)半溢式塑模（a）無(wú)支承面與不溢式塑模相似，陰模略向外傾斜，形成溢料槽。加料方便，制品尺寸準(zhǔn)確，質(zhì)量均勻密實(shí)。第二十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日（b）有支承面除設(shè)裝料室外，與溢式模相似。特點(diǎn)：可以采用壓縮率較大的塑料；可模壓帶小嵌件的制品。缺點(diǎn)：不宜模壓抗沖擊性較大的塑料，易積留在支承面上，形成較厚毛邊。第二十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日安裝嵌件、加料、閉模、排氣、固化、脫模、模具清理、后處理。1．安放嵌件2．加料3．閉模：陽(yáng)模未觸及物料前要快；觸及物料后要放慢速度4.排氣：閉模后需再將塑模松動(dòng)少許時(shí)間，以便排出其中的氣體。一般一到兩次，20s/次。5.固化：熱固性塑料依靠在型腔中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到固化定型。6.脫模：一般是靠推頂桿完成，帶嵌件的制品要先用專(zhuān)用工具將成型桿件擰脫，再行脫模。7.清理模具型腔：用鋼刷或銅刷刮去殘留塑料，并用壓縮空氣吹凈。8.后處理5.5模壓過(guò)程和操作方法第二十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日1.嵌件的安放作為制品中導(dǎo)電部分或使制品與其它物體結(jié)合用的，如：軸套、軸帽、螺釘和接線柱等。埋入部分的外形采用：滾花、鉆孔、棱角、型槽。用手或?qū)ｉT(mén)工具安放：安放正確、平穩(wěn)，可用浸膠布或墊圈。①埋入塑料的部分要采用滾花、鉆孔或設(shè)有凸出的棱角、型槽等以保證連接牢靠②安放時(shí)要正確平穩(wěn)③嵌件材料收縮率要盡量與塑料相近基本要求：第二十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日2.加料型腔數(shù)小于6個(gè)，預(yù)壓物可以用手加，粉料或粒料可用勺加；型腔數(shù)大于6個(gè)，需用加料設(shè)備。加入模具中的塑料按其在型腔中的流動(dòng)情況和各部位需用量的大致情況合理堆放。采用粉料或粒料時(shí)，宜堆成中間稍高的形式，便于空氣排放。加料量影響制品的密度和尺寸。加料量多，制品毛邊厚，尺寸準(zhǔn)確性差，難以脫模，可能損壞模具。第二十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日加料量少，制品不緊密，光澤差，缺料產(chǎn)生廢品。加料的定量方法：重量法：準(zhǔn)確，但麻煩；容量法：操作方便，但準(zhǔn)確性差；計(jì)數(shù)法：只用于預(yù)壓物。第三十頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日3.閉模加料完成后，即使陽(yáng)模和陰模相閉合。合模時(shí)先用快速，待陰、陽(yáng)?？旖佑|時(shí)改為慢速。先快后慢的操作法有利于縮短非生產(chǎn)時(shí)間，防止模具檫傷，避免模槽中原料因合模過(guò)快而被空氣帶出，甚至使嵌件移位，成型桿或模腔遭到破壞。待模具閉合即可增大壓力（對(duì)原料加熱、加壓）第三十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日4.排氣排出水分和低分子揮發(fā)物及模內(nèi)空氣等。在塑模的模腔內(nèi)塑料反應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間后，可卸壓松模排氣很短時(shí)間。排氣操作作用：縮短固化時(shí)間；提高制品的物理機(jī)械性能；避免制品內(nèi)部出現(xiàn)分層和氣泡。但排氣過(guò)早達(dá)不到排氣目的；排氣過(guò)遲則因物料表面已固化氣體排不出。第三十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.固化熱固性塑料的固化是在模壓溫度下保持一段時(shí)間，使樹(shù)脂的縮聚反應(yīng)達(dá)到要求的交聯(lián)程度，使制品具有所要求的物理機(jī)械性能為準(zhǔn)。固化速率不高的塑料也可在制品能夠完整地脫模時(shí)固化就暫告結(jié)束，然后再用后處理來(lái)完成全部固化過(guò)程，以提高設(shè)備利用率。模內(nèi)固化時(shí)間通常為保溫保壓時(shí)間，一般30s至數(shù)分鐘不等，多數(shù)不超過(guò)30min。固化時(shí)間決定于塑料的種類(lèi)、制品的厚度、預(yù)熱情況、模壓溫度和模壓壓力等。第三十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的固化時(shí)間，對(duì)制品性能都有影響。6.脫模脫模通常是靠頂出桿來(lái)完成的。帶有成型桿或某些嵌件的制品，應(yīng)先用專(zhuān)門(mén)工具將成型桿擰脫，而后進(jìn)行脫模。7.塑模的清理脫模后，通常用壓縮空氣吹洗模腔和模具的模面。如果模具上的固著物較緊，還可用銅刀或銅刷清理，甚至用拋光劑試刷等。第三十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日8.后處理為進(jìn)一步提高制品的質(zhì)量，熱固性塑料制品脫模后，也常在較高溫度下進(jìn)行后處理。后處理能使塑料：固化更趨完全，同時(shí)減少或消除制品的內(nèi)應(yīng)力，減少制品中的水分及揮發(fā)物等，有利于提高制品的電性能及強(qiáng)度。在一定環(huán)境或條件下進(jìn)行，所不同的僅是處理溫度不同而已。一般處理溫度約比成型溫度高10~50℃。第三十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.6模壓成型的控制因素(14)熱固性樹(shù)脂在成型加工過(guò)程中，不僅有物理變化，而且還進(jìn)行著復(fù)雜的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。1.模壓壓力(1)模壓壓力：是指模壓時(shí)迫使塑料充滿(mǎn)型腔和進(jìn)行固化而由壓機(jī)對(duì)塑料所加的壓力。不考慮壓機(jī)的摩擦損失：Pm:模壓壓力；G：壓機(jī)的公稱(chēng)重力；A：陽(yáng)模與塑料接觸部分的投影面積。第三十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日考慮壓機(jī)的摩擦損失：PL:壓機(jī)實(shí)際使用的液壓壓力；R：主壓柱塞的半徑；(2)模壓壓力對(duì)塑料性能的影響（a）塑料在塑模中加速流動(dòng)；（b）增加塑料的密實(shí)度；（c）克服樹(shù)脂在縮聚反應(yīng)中放出的低分子物及塑料中其他揮發(fā)分所產(chǎn)生的壓力，避免出現(xiàn)腫脹、脫層等缺陷；（d）使模具緊密閉合，從而使制品具有固定的尺寸、形狀和最小毛邊；第三十七頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日（e）防止制品在冷卻時(shí)發(fā)生形變。塑料在整個(gè)模塑周期內(nèi)所受壓力與塑模類(lèi)型有關(guān)，并不一定都等于Pm。(3)影響模壓壓力的因素（a）壓縮率高的塑料，通常比壓縮率低的塑料需要更大的模壓壓力；（b）預(yù)熱的塑料所需的模壓壓力均比不預(yù)熱的小；（c）在一定范圍內(nèi)，提高模具溫度有利于模壓壓力降低；（d）其他條件不變，制品深度越大，所需的模壓壓力也應(yīng)越大；第三十八頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日（e）制品的密度隨模壓壓力的增加而增加，但是有限。2.模壓溫度模壓溫度：指模壓時(shí)所規(guī)定的模具溫度，并不等于模具型腔內(nèi)塑料的溫度。模壓溫度是使熱固性塑料流動(dòng)、充模、并最后固化成型的主要原因，決定了成型過(guò)程中聚合物交聯(lián)反應(yīng)的速度，從而影響塑料制品的最終性能。第三十九頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日模壓溫度對(duì)制品性能的影響：（1）溫度升高，加速熱固性塑料在模腔中的固化速度，固化時(shí)間縮短。高溫有利于縮短模壓周期；（2）過(guò)高溫度，會(huì)因固化速度太快而使塑料流動(dòng)性迅速降低，引起充模不滿(mǎn)，特別是形狀復(fù)雜、壁薄、深度大的制品；（3）溫度過(guò)高，能引起色料變色、有機(jī)填料等分解，使制品表面暗淡；第四十頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日（4）高溫下，外層固化比內(nèi)層快，以至內(nèi)層揮發(fā)物難以排除，會(huì)降低制品的機(jī)械性能，開(kāi)啟模具時(shí)發(fā)生腫脹、開(kāi)裂、變形和翹曲等；（5）對(duì)厚制品來(lái)講，降低溫度下，延長(zhǎng)模壓時(shí)間。第四十一頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日塑料種類(lèi)模壓溫度℃模壓壓力MPa苯酚甲醛塑料145~1807~42三聚氰胺甲醛塑料140~18014~56脲甲醛塑料135~15514~56聚酯塑料85~1500.35~3.5聚鄰苯二甲酸二丙稀酯塑料120~1603.5~14環(huán)氧塑料145~2000.7~14有機(jī)硅塑料150~1907~56呋喃塑料135~1500.69~3.45第四十二頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.7廢品類(lèi)型、原因及其處理方法一般的產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：1.外觀質(zhì)量；2.內(nèi)應(yīng)力的有無(wú)；3.尺寸和相對(duì)位置的準(zhǔn)確性；4.與成品有關(guān)的物理機(jī)械性能、電性能和化學(xué)性能等。不符合要求即可分為次品或廢品。原因及處理方法見(jiàn)附錄表7。第四十三頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日5.8冷壓燒結(jié)成型氟塑料，熔體在成型溫度下具有很高的粘度，事實(shí)上難以熔化，不能用一般熱塑性塑料的方法成型。只能用類(lèi)似粉末冶金燒結(jié)成型的方法，通稱(chēng)冷壓燒結(jié)成型。成型時(shí)，先將一定量的含氟塑料放入常溫下的模具中，在壓力作用下，壓制成密實(shí)的形坯，然后送至烘室內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，冷卻后即成為制品。第四十四頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日1.冷壓成型(1)過(guò)篩：一般20目(2)加料：需一次完成加料量，否則各次加料有界面，易在界面處開(kāi)裂。(3)加壓：在加料后立即加壓。宜緩慢進(jìn)行，嚴(yán)防沖擊。升壓速度，視制品的高度和形狀而定。直徑大而長(zhǎng)的型坯，升壓速度應(yīng)慢，反之則快；模壓壓力為30~50MPa。第四十五頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日壓力過(guò)高，樹(shù)脂在模內(nèi)易滑動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；壓力過(guò)低，制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)不緊密，物理機(jī)械性能下降。較高的制品應(yīng)上下同時(shí)加壓。(4)保壓：保壓時(shí)間視制品情況而定。直徑大：10~15min一般：3~5min(5)緩慢卸壓：以免強(qiáng)烈回彈產(chǎn)生裂紋。(6)排氣：型坯面積大的易裹入空氣。(7)脫模：型坯強(qiáng)度低，需小心。第四十六頁(yè)，共五十一頁(yè)，2022年，8月28日2.燒結(jié)燒結(jié)：將型坯加熱到樹(shù)脂熔點(diǎn)（327℃）以上，并在該溫度下，保持一段時(shí)間，以使單顆粒的樹(shù)脂相互擴(kuò)張，最后黏結(jié)熔合成一個(gè)密實(shí)的整體。燒結(jié)過(guò)程：(1)升溫階段：將型坯由室溫加熱至燒結(jié)溫度。聚四氟乙烯的傳熱性能差，加熱應(yīng)按一定的升溫