安徽理工大學(xué) 聚合物的回收利用 第10講 廢舊高分子材料循環(huán)利用工藝和設(shè)備（章節(jié)講課）

1、第10講廢舊高分子材料循環(huán)利用工藝和設(shè)備（塑料和橡膠）王 斌 安徽理工大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)化系 第一節(jié) 塑料成形工藝和設(shè)備一、塑料的組成 1.樹脂 塑料中的樹脂主要是合成樹脂，是塑料的主要成分，起膠粘劑作用，其特性不僅決定塑料的類型(熱固性或熱塑性)，還決定塑料的性能。 2.填充劑 又稱填料，其作用是調(diào)整塑料的物理化學(xué)性能，提高材料強(qiáng)度，擴(kuò)大使用范圍以及減少合成樹脂的用量，降低塑料成本。 3.增塑劑 增塑劑是增加樹脂塑性和柔韌性的添加劑，也可以降低塑料的軟化溫度，使其便于加工成型。 二、塑料的性能1. 物理性能 (1)密度小 (2)熱學(xué)性能 (3)耐熱性 (4)絕緣性 2. 化學(xué)性能 主要是指塑料的

2、耐蝕性。3. 力學(xué)性能 (1)強(qiáng)度、剛度和韌性 (2)蠕變與應(yīng)力松弛 (3)減摩性 4塑料的成形工藝性能 (1)收縮性 塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮的特性。 (2)流動(dòng)性 塑料在一定的溫度和壓力下填充模具型腔的能力稱為流動(dòng)性。 (3)熱敏性 某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時(shí)間長的情況下就會(huì)產(chǎn)生降解、分解、變色的特性。 (4)吸水性 塑料吸收水分的性質(zhì)。 (5)硬化特性 是熱固性塑料特有的性能，專指熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)。 三、塑料成形工藝和設(shè)備塑料成形方法 (1)注射成形 又稱注塑成形，其原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體

3、，在注射機(jī)柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成形塑件。這樣就完成了一次注射工作循環(huán)，如圖8-6所示。注射成形是在專門的注射機(jī)上進(jìn)行，圖8-7所示為螺桿式注射機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 (2) 壓塑成形 又稱模壓成形、壓制成形等，基本原理是將粉狀、粒狀或片狀塑料放在金屬模具中加熱軟化熔融，在壓力下充滿模具成型，塑料中的高分子產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)而固化轉(zhuǎn)變成為具有一定形狀和尺寸的塑料制件。其成形過程如圖8-8所示。 (3) 擠出成形 又稱擠塑成形，它是使加熱或未經(jīng)加熱的塑料借助螺桿的旋轉(zhuǎn)推進(jìn)力通過?？走B續(xù)地?cái)D出，經(jīng)冷卻凝固而

4、成為具有恒定截面的連續(xù)成形制品的方法。圖8-9為管材擠出成形原理示意圖。 (4)壓延成形 使加熱塑化的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒之間，受擠壓和延展作用成為平面狀連續(xù)材料的成形方法。 2塑料加工 塑料加工是塑料成形后的再加工，亦稱二次加工，是將成形后的塑件通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄖ瞥芍破贰?(1) 機(jī)械加工 即采用鉆、磨、銑、車削等機(jī)械加工方法的二次加工操作。 (2) 連接加工 即采用熱熔粘接(焊接)、粘接、機(jī)械連接等方法，使塑料型材或零件固定在一起的二次加工操作可以將小而簡單的構(gòu)件組合成大而復(fù)雜的構(gòu)件。 (3) 表面處理 即對(duì)塑料制品表層進(jìn)行修整和裝飾，以改變塑料零件的表面性質(zhì)，提高其抗老化、耐腐

5、蝕能力的二次加工方法，也可起著色裝飾作用。 四、典型模具結(jié)構(gòu)1注射模具 塑料注射成形所用模具稱為注射模。 圖8-10為一典型的單分型面注射模。 2壓塑模 壓塑模又稱壓制模，適用于熱固性塑料和流動(dòng)性較差的熱塑性塑料制件的成形。 典型的壓塑模結(jié)構(gòu)如圖8-11所示。 3擠出模 圖8-12所示為管材擠出成形機(jī)頭示意圖。 4壓注模 圖8-13所示為固定式壓注模結(jié)構(gòu)示意圖。五、塑料件的結(jié)構(gòu)工藝性 在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問題： 1.形狀 塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)避免側(cè)孔與側(cè)凹，防止使用側(cè)抽芯或瓣合模而使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加塑件的修整量。 如圖8-14所示為防止采用側(cè)抽芯或瓣合分型模具的設(shè)計(jì)。 2.壁厚 塑件的

6、壁厚應(yīng)適當(dāng)和均勻。圖815所示為壁厚設(shè)計(jì)的示意圖。 3.脫模斜度 塑件與脫模方向平行的內(nèi)、外表面應(yīng)具有合理的脫模斜度，如圖8-16所示。 4.加強(qiáng)筋 主要作用是加強(qiáng)塑件的強(qiáng)度和剛度，避免塑件變形翹曲，如圖8-17所示。筋的方向盡可能與料流方向一致，布局應(yīng)合理，以減小變形和開裂（圖8-18）。 5.薄壁件的底部與邊緣 底部剛度較差，應(yīng)設(shè)計(jì)成球面或拱形面，以增加剛性和減少翹曲變形，如圖8-19所示。對(duì)于薄壁容器的邊緣，可按圖8-20所示設(shè)計(jì)。 6.圓角 在塑件的內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采用圓角過渡，以減少應(yīng)力集中，或發(fā)生破裂。如圖8-21所示。圓角半徑的大小主要取決于塑件的壁厚，如圖8-22所示。 7.孔

7、 塑件上常見的孔有通孔、不通孔、異形孔。 8.螺紋 為了增加塑件螺紋的強(qiáng)度，同時(shí)也方便螺紋的擰入，螺紋的始端和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，在螺孔始端應(yīng)留有0.2-0.8mm的凹臺(tái)，如圖8-23所示。 第二節(jié) 橡膠成形工藝和設(shè)備 一、橡膠的組成 主要組分是由生膠、再生膠、配合劑和增強(qiáng)材料等組成。 二、橡膠的成形性能 1流動(dòng)性 橡膠在一定的溫度、壓力作用下，能夠充滿型腔各個(gè)部分的性能稱為橡膠的流動(dòng)性。 2流變性 膠料的粘度隨剪切速率的降低而降低的特性。 3硫化性能 為改善橡膠的性能必須進(jìn)行硫化。 4熱物理性能 熱物理性能的影響因素是熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和體積熱容。 三、橡膠加工的工藝和設(shè)備 橡膠制品生產(chǎn)

8、的基本過程包括：生膠的塑煉、膠料的混煉、橡膠成形和制品的硫化，如圖8-24所示。 1塑煉 天然橡膠和多數(shù)合成橡膠塑性太低，與橡膠配合劑不易混合均勻，也難以加工成型，所以生膠需要塑煉。 常用的塑煉設(shè)備主要有開放式煉膠機(jī)和密閉式煉膠機(jī)。圖8-25所示為開煉機(jī)。 密煉機(jī)的構(gòu)造如圖8-26所示。 2混煉 將塑煉膠和各種配合劑，用機(jī)械方法使之完全均勻分散的過程稱為混煉。常用的混煉設(shè)備是開煉機(jī)和密煉機(jī)，密煉機(jī)混煉的工藝過程如圖8-27所示。 3成形 是將混煉膠制成所需形狀、尺寸和性能的橡膠制品的過程。 4硫化 即通過改變橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)(例如交聯(lián))而賦予橡膠彈性，或改善、提高并使橡膠彈性擴(kuò)展到更寬溫度范圍的

9、工藝過程。四、橡膠成形方法和設(shè)備 1壓延成形 通過專用的壓延設(shè)備上兩對(duì)轉(zhuǎn)輥筒，利用兩輥筒之間的擠壓力，使膠料產(chǎn)生塑性延展變形，制成具有一定斷面尺寸規(guī)格、厚度和幾何形狀的片狀或薄膜狀聚合物或使紡織材料、金屬材料表面實(shí)現(xiàn)掛膠的工藝過程。 圖8-28所示為膠布?jí)貉庸に囘^程。 2模壓成形 將預(yù)先壓延好的橡膠半成品按一定規(guī)格下料后置于壓制模具中，合模后在液壓機(jī)上按規(guī)定的工藝條件壓制，在加熱加壓的條件下，使膠料呈現(xiàn)塑性流動(dòng)充滿型腔，再經(jīng)一定的持續(xù)加熱時(shí)間后完成硫化，再經(jīng)脫模和修邊后得到制品的成型方法。工藝程序如圖8-29所示。 3擠出成形 使膠料在擠出機(jī)中塑化和熔融，并在一定的溫度和壓力下連續(xù)均勻地通過機(jī)頭?？讛D出