《高分子的發(fā)展》PPT課件.ppt

高分子材料成型加工技術,陳曉松 E-mail:,常州工程職業(yè)技術學院 材料工程技術系高分子教研室,第一章 緒 論,塑料的特點和應用 何謂成型加工 成型加工的基本任務 成型加工的基本原理 成型加工方法的分類 成型加工生產(chǎn)的基本過程 學習成型加工的意義,一、塑料的特點及應用,1.塑料簡介 塑料為四大材料(金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料)之一，目前世界合成樹脂總產(chǎn)量超過2億噸，我國近2000萬噸，塑料機械10萬臺套，居世界第一。在三大合成材料中，塑料占80%。,(1)塑料的定義 plastics，來源于希臘語“Plastikos” (which means to form or to mold)。原意為可造型的物質(zhì)。塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性變化的材料的總稱，是以合成樹脂為基本成份，再添加配合劑(填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等)經(jīng)捏合、造粒塑制成一定形狀的材料(彈性體、涂料、黏合劑除外)。 塑料：以樹脂為主要成分，在一定溫度和壓力下可以制成一定的形狀，并在常溫下保持現(xiàn)定形狀的材料。,塑料回收標志,美國工業(yè)協(xié)會(SPI)在1988年發(fā)布了一套塑料標識方案： 將三角形的回收標記附于塑料制品上，并用數(shù)字1到7和英文縮寫來指代塑料所使用的樹脂種類。這樣一來，塑料品種的識別就變得簡單而容易，回收成本得到了大幅度的削減。現(xiàn)今世界上的許多國家都采用了這套SPI的標識方案。,中國在1996年制定了與之幾乎相同的標識標準，即： 組成塑料包裝制品回收標志由圖形、塑料代碼與對應的縮寫代號組成。其中圖形為帶三個箭頭的等邊三角形；0代表材質(zhì)類別為塑料，塑料代碼為0與阿拉伯數(shù)字順序號組合的號碼，位于圖形中央，分別代表不同的塑料；,Plastics Types,塑料縮寫代號位于圖形下方。 塑料名稱、代碼與對應的縮寫代號如下所示： 聚酯 01PET 高密度聚乙烯 02HDPE 聚氯乙烯 03PVC 低密度聚乙烯 04LDPE 聚丙烯 05PP 聚苯乙烯 06PS 其他塑料代碼 07Others,(2)塑料的歷史,塑料的發(fā)展歷史,塑料工業(yè)起源于1868年。英國Alxexander Park發(fā)明了硝化纖維素CN，美國Huatt兄弟發(fā)明了硝化纖維素的加工方法，即與樟腦混合使用，改善了硝化纖維素的成型性。1872年，賽璐珞公司成立，專門生產(chǎn)硝化纖維素。所以，硝化纖維素又稱賽璐珞。直到二戰(zhàn)，CN 一直占據(jù)塑料第一的寶座，1924年德國發(fā)明醋酸纖維素。 然而真正的合成塑料工業(yè)開始于1907年，以酚醛樹脂PF的工業(yè)化生產(chǎn)為標志，迄今剛剛百年的歷史。,聚合物(塑料)成型發(fā)展概況,塑料出現(xiàn)至今只有一百多年的歷史，作為一種新材料，塑料的成型加工技術經(jīng)歷了移植時期、改造時期和創(chuàng)新發(fā)展時期這三個階段。 移植時期(18701920) 在這個時期，塑料剛剛問世，不可能有現(xiàn)成的制品加工技術可供采用，因此，塑料的成型加工首先從金屬、玻璃和陶瓷等傳統(tǒng)材料的成型加工技術中移植。 熱塑性塑料的中空吹塑技術，是從玻璃制造的吹瓶技術中移植而來。 塑料的壓延成型技術是從造紙工業(yè)的輥筒加工技術得到啟發(fā)。 塑料澆鑄成型技術是借鑒金屬的鑄造技術。,改造時期(19201950) 在這一時期，大量塑料品種相繼出現(xiàn)，機械加工工業(yè)已能成為塑料制品部門提供多種專用設備，塑料成型加工理論的研究也已取得重大進展。 1936年，將食品生產(chǎn)的機器改制成單螺桿擠出機； 將金屬粉末冶金技術改造為四氯乙烯等難熔塑料的冷壓燒結成型技術。 將金屬壓鑄技術，改造為適合熱固性塑料的“傳遞模塑”技術。 將搪瓷制品的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術改造為糊塑料的“搪塑成型”技術。,創(chuàng)新時期(1950 ) 這一時期，由于一大批高性能的工程塑料成型加工性能各具特點，加上工業(yè)發(fā)展對塑料制品精度、性能要求更高，這兩方面都要求塑料成型技術向更高階段發(fā)展。機械加工技術、計算機自動控制技術及成型加工理論研究三方面的進一步發(fā)展，使塑料加工技術進入創(chuàng)新時期成為可能： 1956年，螺桿式注射機問世，雙螺桿擠出機問世，使注射和擠出成型技術進入新的時期。 滾塑成型使生產(chǎn)特大型中空容器成為可能。 反應注塑使生產(chǎn)大型注塑制品成為現(xiàn)實。 組合式成型技術成為發(fā)展趨勢，如注射拉伸吹塑，擠出模壓熱成型。,二、何謂成型加工,汽車防塵罩,汽車密封條,空氣軟管,高壓阻尼線,擋泥板,車燈橡膠件,定義：將聚合物(有時加入各種添加劑、助劑或改性材料)轉變?yōu)橹破坊驅(qū)嵱貌牧系囊环N工程技術。,結構材料：電視機殼體、冰箱殼體、軸承、機械零件 絕緣材料：電纜、絕緣版、電器零件 建筑材料：貼面板、地貼、塑料門窗、上下水管 包裝材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料 日常用品：衣架、椅子、盆類、書架、玩具、文具、辦公用品、家具 交通運輸：道路交通設施、車輛部件,廣泛的用途,三、成型加工的基本任務,1.研究各種成型加工方法和技術； 2.研究產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關系； 因素包括：a.聚合物本身的性質(zhì)； b.各種加工條件參數(shù)； c.設備和模具的結構尺寸； d.各種添加劑、助劑； 3.研究提高產(chǎn)量和降低消耗的途徑。,四、成型加工的基本原理,1.聚合物是如何實現(xiàn)轉變的？ 可塑性：指物體在外力作用下發(fā)生永久形變和流動的性質(zhì)。 總過程： 工藝條件,關鍵步驟： (1)如何使聚合物產(chǎn)生流動與變形？ 方法: a.加熱 熔體； b.加溶劑 溶液； c.加增塑劑或其它懸浮液。 (2)如何硬化定型？ 方法：熱固性：交聯(lián)反應固化定型。 熱塑性：a.熔體 冷卻 b.溶液 加熱揮發(fā)成溶劑 c.懸浮體 先加熱使顆粒熔合， 再冷定型,成型加工過程的基本特征：流動與變形 成型加工過程的基本過程：流動 成型 定型,2.成型加工過程中聚合物所發(fā)生的轉變： (1)形狀：滿足使用要求而進行，通過流動與變形而實現(xiàn)。 (2)結構： 組成：非純聚合物 組成方式：層壓材料，增強材料，復合材料 宏觀結構：如多孔泡沫，蜂窩狀，復合結構 微觀結構：結晶度，結晶形態(tài)，分子取向等 (3)性質(zhì)： 有利：生橡膠的兩輥塑煉降解，硫化反應，熱固性樹脂的 交聯(lián)固化 不利：溫度過高、時間過長而引起的降解,五、成型加工方法的分類,1.根據(jù)形變原理分6類： (1)熔體加工： 先為熔體再成型。如 擠出，注塑，壓延，模壓，橡膠加工，熔融紡絲等。 (2)類橡膠狀聚合物的加工： 將聚合物轉變?yōu)楦邚棏B(tài)下進行加工。主要制造中空容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱內(nèi)膽。 (3)聚合物溶液加工： 流涎法薄膜，濕法紡絲等,(4)低分子聚合物和預聚體的加工： 直接利用聚合物單體或預聚體進行成型加工。加工過程即反應過程。如 環(huán)氧、丙烯酸酯類，不飽和聚酯，制造各種尺寸的整體澆鑄制件和增強材料。 (5)聚合物懸浮體加工： 將增塑劑、乳化劑加入聚合物中，把聚合物變成懸浮體或乳膠，然后成型。（如橡膠膠乳、PVC糊） (6)機械加工： 金屬切削加工方法,2.根據(jù)加工過程中有無物理或化學變化分為三類： (1)主要發(fā)生物理變化：如 注射，擠出，壓延，熱成型，流涎薄膜等。 (2)主要發(fā)生化學變化：如 澆鑄成型。 (3)既有物理變化又有化學變化：熱固性塑料的加工和橡膠加工。,加熱,流動,交聯(lián),固化,物理變化,化學變化,六、成型加工生產(chǎn)的基本過程,包括五方面內(nèi)容： 1.材料選擇和配方設計：樹脂與助劑 2.模具設計，制品設計與設備的選擇和改造： 3.成型加工：成型材料預處理，成型，機械加工， 修飾，裝配。 4. 制品性能檢驗：沿用金屬檢測方法 5. 廢料回收：流道殘留物，邊角余料，廢品舊料回收,成型加工完整工序： 1.預處理：準備工作：原料篩選，干燥，配制，混合 2.成型：賦預聚合物一