高分子材料制備和加工工藝課件

1、第8章 高分子材料制備和加工工藝8.1 高分子材料簡(jiǎn)介8.2 聚合物的制備8.3 高分子材料成型與加工 重慶理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院來(lái) 源天然高分子材料：自然界天然存在的高分子。纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、木、竹、蠶絲、羊毛、油脂、天然橡膠等。 半天然高分子材料：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。天然橡膠的硫化, 硝化纖維的合成等。合成高分子材料：由單體聚合人工合成的高分子。塑料、合成橡膠、合成纖維、膠粘劑和涂料等。 高分子材料是以高聚物（高分子化合物）為主加入多種添加劑形成的材料。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介 錄像 8.1.1 高分子材料的基本概念1、高分子化合物：也叫聚合物，是由許多個(gè)聚合物分子（高分子化

2、合物分子）組成的物質(zhì)。其相對(duì)分子量很大，分子量大多在104106之間，其結(jié)構(gòu)是由多個(gè)重復(fù)單元所組成。常用的聚合物的分子量（萬(wàn)）8.1 高分子材料簡(jiǎn)介塑料 分子量 纖維 分子量 橡膠 分子量聚乙烯 630 滌綸 1.82.3 天然橡膠 2040聚氯乙烯 515 尼龍-66 1.21.8 丁苯橡膠 1520聚苯乙烯 1030 維呢綸 67.5 順丁烯膠 2530基本概念單體：組成高分子化合物的低分子化合物稱作單體，即高分子化合物是由單體合成的，單體是高分子化合物的合成原料。 CH2=CHCl鏈節(jié)：高分子化合物是由成千上萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本單元通過(guò)共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的長(zhǎng)鏈大分子化合物，組成大分子鏈的這

3、種結(jié)構(gòu)單元稱作鏈節(jié) CH2CHCl聚合度：?jiǎn)蝹€(gè)聚合物分子所含單體單元的數(shù)目。 n2、高分子化合物的合成 高分子化合物的合成就是將單體通過(guò)聚合反應(yīng)聚合起來(lái)形成化合物的過(guò)程。因此，高分子化合物也稱為聚合物或高聚物。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介基本概念聚合n材料名稱 原料（單體） 重復(fù)結(jié)構(gòu)單元（鏈節(jié)） 聚乙烯 乙烯 聚苯乙烯 苯乙烯 聚四氟乙烯 四氟乙烯 順丁橡膠 丁二烯 腈綸 （聚丙烯腈） 丙烯腈 滌綸 （聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯） 對(duì)苯二甲酸 乙二醇 一些高分子化合物的單體和鏈節(jié)8.1 高分子材料簡(jiǎn)介基本概念3、高分子化合物的化學(xué)組成：高分子化合物的相對(duì)分子量雖然很大，但其化學(xué)組成一般比較簡(jiǎn)單，通常由C、

4、H、O、S、N、Cl、Si等元素構(gòu)成。高分子材料不是由單一分子量的化合物所組成。即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。 重量分率平均分子量高聚物的分子量分布曲線 可用分布曲線或分部函數(shù)表示。 可通過(guò)曲線形狀，直觀判斷分子量分布的寬窄 這種高分子材料的分子量不均一(即分子量大小不一、參差不齊）的特性，就稱為分子量的多分散性。塑 料纖 維橡 膠涂 料膠粘劑功能高分子以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。具有可逆形變的高彈性材料。纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長(zhǎng)度至少為直徑的100倍。涂布于物體表面能成堅(jiān)韌的薄膜

5、、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料能通過(guò)粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料按性質(zhì)和用途分：8.1 高分子材料簡(jiǎn)介高分子材料類(lèi)別二、高分子材料的類(lèi)別 塑料是以高聚物為主要成分，適當(dāng)加入添加劑，可在一定的溫度和壓力下成形加工的一類(lèi)高分子材料。（一）塑料的組成1、高聚物 塑料的主要組分。約占塑料的40%100%，決定了塑料的類(lèi)型（熱塑性或熱固性）和基本性能，因此塑料的名稱也多用其原料的名稱來(lái)命名。如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。、添加劑 為改善塑料工藝性或提高塑料使用性能而添加的。 填料 改善塑料的性能或降低成本等。 增塑劑 改進(jìn)塑料的可塑性、流動(dòng)性

6、和柔軟性，改善制件的脆性與硬度。 穩(wěn)定劑 提高塑料在加工和使用中對(duì)熱、光、氧的穩(wěn)定性。 潤(rùn)滑劑 提高塑料在加工成形中的流動(dòng)性和脫模性。 固化劑 又稱為交聯(lián)劑、硬化劑。通過(guò)交聯(lián)使樹(shù)脂由線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗懿蝗?的體型結(jié)構(gòu)。 著色劑 賦予塑料制品的各種色澤。 除上述添加劑外，還有發(fā)泡劑、稀釋劑等，并非各種塑料都要加入上述添加劑，而是根據(jù)塑料品種和使用要求加入所需的添加劑。 8.1 高分子材料簡(jiǎn)介塑料（二）塑料的分類(lèi)1、按塑料受熱時(shí)的行為分1）熱塑性塑料特點(diǎn)：分子結(jié)構(gòu)為線型或支鏈型。受熱時(shí)軟化或熔融，冷卻時(shí)又會(huì)變硬，再加熱時(shí)又會(huì)變軟，因此可以反復(fù)加工。優(yōu)點(diǎn)：加工成形簡(jiǎn)便，具有較高的力學(xué)性能， 廢品回收

7、后可再利用。缺點(diǎn)：耐熱性和剛性較差。常見(jiàn)的熱塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺(尼龍)、聚碳酸酯、聚甲醛、氟塑料、聚砜、聚芳酯、纖維素塑料等。2）熱固性塑料特點(diǎn)：是開(kāi)始受熱時(shí)軟化或熔融，可塑制成形；經(jīng)過(guò) 一定時(shí)間的加熱或加入固化劑后，分子結(jié)構(gòu)由線型變?yōu)轶w型，固化成形。固化后的塑料質(zhì)地堅(jiān)硬、性質(zhì)穩(wěn)定，不溶不熔。因而熱固性塑料只可一次成形，廢品不可回收利用。優(yōu)點(diǎn)：耐熱性好，抗壓性好，缺點(diǎn)：性能較脆，韌性差，常常需加入填料增強(qiáng)。熱固性塑料主要有：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、不飽和聚酯等。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介塑料8.1 高分子材料簡(jiǎn)介塑料2、按塑料的功能和用途分 1）通用

8、塑料：產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低。其產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75以上，構(gòu)成塑料工業(yè)的主體，是一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活不可缺少的廉價(jià)材料。主要品種：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料(電木)和氨基塑料(電玉)等六大品種。 2）工程塑料：能在較寬溫度范圍和較長(zhǎng)使用時(shí)間內(nèi)，保持優(yōu)良性能，并能承受機(jī)械應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)材料使用的一類(lèi)塑料。優(yōu)點(diǎn)：耐熱性高、低溫性能好、耐腐蝕，自潤(rùn)滑性和尺寸穩(wěn)定性良好，有較高的強(qiáng)度和剛度，因而在一些場(chǎng)合可代替金屬材料作某些機(jī)械構(gòu)件，或作其它特殊用途。通用工程塑料：長(zhǎng)期使用溫度在100150的塑料，如五大工程塑料聚酰胺（尼龍）、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、熱塑性聚酯等；特種工程塑料

9、：長(zhǎng)期使用溫度在150以上的。主要有聚苯硫醚、聚酰亞胺類(lèi)、聚醚類(lèi)、聚醚酮類(lèi)、聚芳酯、氟塑料等。3）特種塑料：指具有特殊性能和特殊用途的塑料。產(chǎn)量少、價(jià)格較高。 如：導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料、感光性塑料、醫(yī)用高分子等。 （一） 橡膠制品的組成 橡膠材料都是多組分體系，主要原材料有： 生膠和再生膠 生膠包括未加配合劑的天然橡膠和合成橡膠。再生膠是廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機(jī)械加工處理后所制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。再生膠可部分代替生膠使用，以節(jié)省生膠、降低成本。 配合劑 橡膠中常用的配合劑包括硫化劑（如硫磺）、硫化促進(jìn)劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑（如炭黑、白炭黑），以及軟化劑、著色劑、溶劑

10、、發(fā)泡劑、隔離劑等，品種很多，可根據(jù)橡膠制品的特殊要求進(jìn)行選用 纖維和金屬材料 橡膠的彈性大，強(qiáng)度低，因此很多橡膠制品必須用纖維材料或金屬材料作骨架材料，以增大制品的機(jī)械強(qiáng)度，減小變形。 橡膠：具有高彈性，也稱為彈性體。是一類(lèi)在寬闊溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)良好高彈性行為的高分子材料的總稱。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介橡膠（二）橡膠制品的分類(lèi)8.1 高分子材料簡(jiǎn)介橡膠來(lái)源天然橡膠合成橡膠從自然界含膠植物中提取的一種高彈性物質(zhì)。主要化學(xué)成分是聚戊二烯。 熱塑彈體硫化橡膠（熱固性）由線性高分子組成，加熱能流動(dòng)，可反復(fù)加工成形。如聚氨酯熱塑彈體、SBS熱塑彈體。具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，加熱不再呈流動(dòng)態(tài)。熱行為通用合成橡膠特種合

11、成橡膠性能與天然橡膠相同或相近、廣泛用于制造輪胎、軟管、密封件、傳送帶及其它大量橡膠制品，如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等。具有耐寒、耐熱、耐油、耐臭氧等特殊性能，用于制造特定條件下使用的橡膠制品，如實(shí)心車(chē)胎、軋輥、汽車(chē)緩沖器、密封材料等。如丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠等。性能和用途8.1 高分子材料簡(jiǎn)介橡膠（三）橡膠材料的特點(diǎn) 橡膠具有獨(dú)特的高彈性，還具有良好的疲勞強(qiáng)度、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性以及耐磨性等。 彈性模量小，一般在10102100102Pa，伸長(zhǎng)變形可達(dá)1001000。 具有粘彈性，在外力作用下產(chǎn)生的形變等行為具有時(shí)間、溫度依賴性，表現(xiàn)有明顯的應(yīng)力松弛和蠕變現(xiàn)象

12、。 必須加入配合劑才能使用。(四) 常見(jiàn)橡膠 天然橡膠：具有較高的彈性、較好的力學(xué)性能、良好的電絕緣性及耐堿性。主要用于制造輪胎、膠帶、膠管等。 丁苯橡膠：由丁二烯和苯乙烯共聚而成的其耐磨性、耐熱性、耐油、抗老化性均比天然橡膠好。缺點(diǎn)是生膠強(qiáng)度低、粘接性差、成型困難、硫化速度慢。 。順丁橡膠：由丁二烯聚合而成。其彈性、耐磨性、耐熱性、耐寒性均優(yōu)于天然橡膠，是制造輪胎的優(yōu)良材料。缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低，加工性能差、抗撕性差。 乙丙橡膠：由乙烯和丙稀的共聚物。由于主鏈不含雙鏈，分子鏈?zhǔn)秩彳洝Ｋ哂袃?yōu)異的耐老化和耐高、低溫特性。用于制作一般橡膠制品及內(nèi)外輪胎等。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介橡膠 丁腈橡膠由丁二烯

13、與丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐熱、耐燃燒、耐磨、耐堿、耐有機(jī)溶劑。缺點(diǎn)是耐寒性差，其脆化溫度為-10-20。 氯丁橡膠由氯丁二烯聚合而成。具有天然橡膠和一般通用橡膠所沒(méi)有的優(yōu)良性能。故有“萬(wàn)能橡膠”之稱。缺點(diǎn)是耐寒性差，密度大，生膠穩(wěn)定性差。用于制造礦井的運(yùn)輸管、膠管、電纜、高速帶、墊圈等。氟橡膠以碳原子為主鏈，含有氟原子的聚合物。其化學(xué)穩(wěn)定性高、耐蝕性能居各類(lèi)橡膠之首，耐蝕性好，最高使用溫度為300。主要用于國(guó)防和高技術(shù)中的密封件。硅橡膠由二甲基硅氧烷與其它有機(jī)硅單體共聚而成。具有高耐熱性和耐寒性，抗老化能力強(qiáng)、絕緣性好。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、耐磨性、耐酸性差，價(jià)格較貴。SBS熱塑彈體苯乙烯和丁二

14、烯的三嵌段共聚物。分子鏈的兩端是柔性較小的聚苯乙烯段，中間是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡膠和熱塑性橡膠的優(yōu)點(diǎn)。強(qiáng)度高，彈性好，可反復(fù)回收利用。 8.1 高分子材料簡(jiǎn)介橡膠8.1 高分子材料簡(jiǎn)介纖維 類(lèi)型：纖維可分為兩大類(lèi)：1、天然纖維：天然纖維是由纖維狀的天然物質(zhì)直接分離、精制而成，包括植物纖維(例如棉、麻等)、動(dòng)物纖維(例如羊毛、蠶絲等)和礦物纖維(例如石棉等)。2、化學(xué)纖維：化學(xué)纖維是用天然或人工合成的聚合物為原料制成的纖維。根據(jù)原料的不同可分為 1）人造纖維 用天然聚合物為原料，經(jīng)化學(xué)和機(jī)械加工制得的纖維。 2）合成纖維 用合成聚合物為原料制得的化學(xué)纖維。如：聚酯纖維、錦綸、聚丙烯脂、

15、聚酰胺纖維和聚丙烯腈纖維，它們主要用于紡織品和編織物等。 3）無(wú)機(jī)纖維 如玻璃纖維，也稱“礦物纖維”，主要成分為無(wú)機(jī)物等。其中無(wú)機(jī)纖維根據(jù)原料來(lái)源不同又分為天然無(wú)機(jī)纖維和人造無(wú)機(jī)纖維。 特點(diǎn)：纖維具有韌性高和強(qiáng)度高的特點(diǎn)。 纖維：柔韌、纖細(xì)且均勻的線狀、絲狀物，具有相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度、強(qiáng)度的高聚物。1）滌綸 即聚酯纖維，又叫的確良，具有高強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕，易洗快干等優(yōu)點(diǎn)，是很好的衣料纖維。2）尼龍 即聚酰胺，又稱錦綸，其強(qiáng)度大、耐磨性好、彈性較好，主要缺點(diǎn)是耐光性差。3）腈綸 即聚丙烯腈，有人造羊毛之稱。 4）維綸 性能與棉花相似，且強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是彈性差，織物易皺。5）丙綸 即聚丙烯，以輕、牢、耐磨

16、著稱，缺點(diǎn)是可染性較差，且曬易老化。6）氯綸 難燃、保暖、耐曬、耐磨、彈性好，但染色性差，熱收縮大，限制了它的應(yīng)用。 8.1 高分子材料簡(jiǎn)介纖維8.1 高分子材料簡(jiǎn)介膠粘劑1、膠粘劑的組成：主體材料是在膠粘劑中起粘合作用并賦予膠層一定的機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，如各種樹(shù)脂、橡膠等合成材料以及淀粉、蛋白質(zhì)、磷酸鹽、硅酸鹽等天然物質(zhì)；輔助構(gòu)料是在膠粘劑中用以改善主體材料性能，或?yàn)楸阌谑┕ざ尤氲奈镔|(zhì)。常用的有固化劑、增塑劑、填料和溶劑等。能把各種材料粘合在一起的物質(zhì)稱為膠粘劑，又稱粘合劑。3、應(yīng)用：膠粘劑在產(chǎn)品設(shè)備的連接、密封、修復(fù)等方面有突出的功能，如在結(jié)構(gòu)粘合、耐高溫和耐超低溫密封、瞬間粘合、水下粘合、

17、推動(dòng)新材料的開(kāi)發(fā)等方面具有特殊的功效。2、膠粘劑具備的條件：流體浸滑、凝固、聯(lián)結(jié)。被粘物 常用膠粘劑類(lèi)型 被粘物 常用膠粘劑類(lèi)型 金屬木材 環(huán)氧膠、氯丁膠、聚醋酸乙烯酯膠 金屬玻璃 環(huán)氧膠、丙烯酸酯膠 金屬織物 氯丁膠 金屬混凝土 環(huán)氧膠、聚酯膠、氯丁膠 金屬紙張 聚醋酸乙烯酯膠 金屬橡膠 氯丁膠、氰基丙烯酸酯膠 金屬皮革 氯丁膠、聚氨酯膠 金屬聚氯乙烯 聚氨酯膠、丙烯酸酯膠、氯丁膠 8.1 高分子材料簡(jiǎn)介涂料 涂料是應(yīng)用于物體表面能結(jié)成堅(jiān)韌保護(hù)膜的物質(zhì)的總稱。是保護(hù)和裝飾物體表面的涂裝材料，它能提高被涂物的使用壽命和使用效能。 作用： (1)防護(hù)作用。 (2)裝飾作用。 (3)標(biāo)志作用。 (

18、4)特種涂料的特殊作用。 涂料的主要成分有：樹(shù)脂基料、顏料、溶劑，以及其他助劑如：增稠劑、催干劑、抗結(jié)皮劑、表面活性劑、殺菌劑、防霉劑等。其中樹(shù)脂基料為成膜物。 依據(jù)成膜物分類(lèi)，涂料可分為：(1)油性涂料；(2)天然樹(shù)脂涂料；(3)瀝青涂料；(4)醇酸樹(shù)脂涂料；(5)酚醛樹(shù)脂涂料：(6)氨基樹(shù)脂涂料；(7)硝基涂料；(8)纖維素涂料；(9)過(guò)氯乙烯涂料；(10)乙烯樹(shù)脂涂料；(11)丙烯酸樹(shù)脂涂料；(12)聚酯樹(shù)脂涂料；(13)環(huán)氧樹(shù)脂涂料；(14)氨基甲酸酯涂料；(15)元素有機(jī)涂料；(16)橡膠涂料；(17)其他涂料。 聚合物是由許多單個(gè)的高分子鏈聚集而成，因而其結(jié)構(gòu)有兩方面的含義：（1）

19、單個(gè)高分子鏈的結(jié)構(gòu)；（2）許多高分子鏈聚在一起表現(xiàn)出來(lái)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。可分為以下幾個(gè)層次：一級(jí)結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、連接順序、立體構(gòu)型，以及支化、交聯(lián)等二級(jí)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)高分子鏈的形態(tài)（構(gòu)象）以及高分子的大?。ǚ肿恿浚╂溄Y(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、液晶態(tài)及織態(tài)等。聚合物的結(jié)構(gòu)三、聚合物的結(jié)構(gòu)8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)線形高分子環(huán)狀高分子支化高分子梳形高分子梯形高分子網(wǎng)狀高分子星形高分子體型高分子1、 近程結(jié)構(gòu) 又稱為高聚物的一次結(jié)構(gòu)，包括大分子鏈結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、連接方式、空間構(gòu)型、序列結(jié)構(gòu)以及幾何形狀。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)2、 遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(二級(jí)結(jié)構(gòu)

20、) 高分子鏈的運(yùn)動(dòng)是以鏈段為單元的，是蠕動(dòng)。高分子大小和高分子由于單鍵旋轉(zhuǎn)使分子中原子（基團(tuán)）在空間出現(xiàn)不同排列方式而呈現(xiàn)多種構(gòu)象，包括分子量和大分子形態(tài)（構(gòu)象）。 高分子鏈在分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用下可采取各種可能的形態(tài)，如取不同的構(gòu)象，如伸直鏈、無(wú)規(guī)線團(tuán)、折疊鏈、螺旋鏈等。 高分子鏈的構(gòu)象8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)3、 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也稱三級(jí)結(jié)構(gòu)，或超分子結(jié)構(gòu)，它是指聚合物內(nèi)分子鏈的排列與堆砌結(jié)構(gòu)。 聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)主要包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)和取向態(tài)結(jié)構(gòu)。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)1） 聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型 聚合物晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型有兩種：纓狀膠束模

21、型：認(rèn)為結(jié)晶聚合物中晶區(qū)與非晶區(qū)互相穿插，同時(shí)存在。在晶區(qū)分子鏈相互平行排列成規(guī)整的結(jié)構(gòu)，而在非晶區(qū)分子鏈的堆砌完全無(wú)序。該模型也稱兩相結(jié)構(gòu)模型。折疊鏈模型：聚合物晶體中，高分子鏈以折疊的形式堆砌起來(lái)的。 伸展的分子傾向于相互聚集在一起形成鏈?zhǔn)?，分子鏈?guī)整排列的有序鏈?zhǔn)鴺?gòu)成聚合物結(jié)晶的基本單元。這些規(guī)整的有序鏈?zhǔn)砻婺艽笞园l(fā)地折疊成帶狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步堆砌成晶片。 兩相結(jié)構(gòu)模型 折疊鏈模型 特點(diǎn)：聚合物中晶區(qū)與非晶區(qū)同時(shí)存在，同一條高分子鏈可以是一部分結(jié)晶，一部分不結(jié)晶；并且同一高分子鏈可以穿透不同的晶區(qū)和非晶區(qū)。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)2） 聚合物的非晶態(tài)結(jié)構(gòu) 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是一個(gè)比晶態(tài)更

22、為普遍存在的聚集形態(tài)，不僅有大量完全非晶態(tài)的聚合物，而且即使在晶態(tài)聚合物中也存在非晶區(qū)。 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)包括玻璃態(tài)、橡膠態(tài)、粘流態(tài)（或熔融態(tài)）及結(jié)晶聚合物中的非晶區(qū)。3） 聚合物的液晶態(tài) 液晶態(tài)是晶態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的中間態(tài)，既具有晶態(tài)的有序性（導(dǎo)致各向異性），又具有液態(tài)的連續(xù)性和流動(dòng)性。8.1 高分子材料簡(jiǎn)介聚合物的結(jié)構(gòu)8.2 聚合物的制備高分子材料原料聚合物合成單體農(nóng)林副產(chǎn)品天然氣煤化學(xué)石油化工合成纖維塑料成型加工聚合粘合劑涂料合成橡膠高分子材料制品加配合劑一、單體制備 錄像 有機(jī)高分子化合物的絕大多數(shù)是碳?xì)浠衔?，制備它們所使用的原料，除了少?shù)使用植物纖維素及天然橡膠外，主要是天然氣和粗汽油，此外

23、，空氣中的氮和海水中的氯等。制備單體涉及到的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)有取代、消去、環(huán)化等等。從反應(yīng)過(guò)程考慮，要選擇合適的溫度、壓力、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物的分離及催化劑等。聚合反應(yīng)容器： 聚合塔、聚合釜、聚合管 高分子材料的生產(chǎn)，首先是制備單體，然后通過(guò)聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)分子量的增大。8.2 聚合物的制備單體制備二、聚合反應(yīng)種類(lèi) 根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的變化把聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。（生成單一均聚物）加聚 錄像 ：加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱加聚物；n O=C=N-R-N=C=O + n HO-R-OH聚氨基甲酸酯，簡(jiǎn)稱聚氨酯特點(diǎn)：加聚反

24、應(yīng)后的產(chǎn)物（加聚物），化學(xué)組成與原料單體相同，但共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)不同（前者單鍵，后者雙鍵）。加聚物的相對(duì)分子質(zhì)量是單體質(zhì)量的整數(shù)倍。烯類(lèi)聚合物或碳鏈聚合物大多是烯類(lèi)單體通過(guò)加聚反應(yīng)合成的。8.2 聚合物的制備聚合反應(yīng)種類(lèi)縮聚 錄像 ：一種或多種單體相互混合而連接成聚合物，聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即在聚合反應(yīng)過(guò)程中伴隨有水、氨、醇、鹵化氫等小分子副產(chǎn)物生成（縮去） ，其聚合產(chǎn)物稱縮聚物。例： 聚醚化反應(yīng)：二元醇與二元醇反應(yīng)n HO-R-OH + n HO-R-OHH-(OR-OR)n-OH + (2n-1) H2O特點(diǎn)：在生成聚合物分子的同時(shí)，伴隨有小分子副產(chǎn)物的生成，如H2O, HC

25、l, ROH等。（1）縮聚反應(yīng)的主產(chǎn)物（縮聚物）結(jié)構(gòu)單元要比單體少若干原子（2）縮聚物的相對(duì)分子質(zhì)量不是單體相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍。 8.2 聚合物的制備聚合反應(yīng)種類(lèi) 相應(yīng)的聚合物含有兩種或以上單體單元的結(jié)構(gòu)單元。一般可分為四種形式：無(wú)規(guī)共聚、交替共聚、嵌塊共聚和接枝共聚。 事實(shí)上單一的均聚物很少，絕大多數(shù)絕大多數(shù)聚合物是兩種或兩種以上的單體共同參加的聚合反應(yīng)，叫做共聚合反應(yīng)。得到的高聚物分子鏈中含有兩種以上的單體鏈節(jié)，這種聚合物稱為共聚物。 共聚 錄像 a. 無(wú)規(guī)共聚物：-A-B-A-A-B-B-A 如氯乙烯醋酸乙烯等； b. 交替共聚物：-A-B-A-B-A-B-A 如苯乙烯順丁烯二酸酐；

26、c. 嵌段共聚物：-A-A-A-B-B-B-A-A-A 如乙烯丙??； d. 接枝共聚物：-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A- 如天然橡膠乙烯 | | B-B-B-B-B-B-B B-B-B-B-B-B-B 8.2 聚合物的制備聚合反應(yīng)種類(lèi)（1）由一種單體合成的高分子：“聚”+ 單體名稱 如聚氯乙烯、聚乙烯等（2）由兩種單體通過(guò)縮聚反應(yīng)合成的高分子：表明或不表明產(chǎn)物類(lèi)型表明產(chǎn)物類(lèi)型：“聚”+ 兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對(duì)苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”不表明產(chǎn)物類(lèi)型：兩單體名稱或簡(jiǎn)稱加后綴“樹(shù)脂”，如 苯酚

27、和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“酚醛樹(shù)脂” 尿素和甲醛的縮聚產(chǎn)物叫“脲醛樹(shù)脂”三、合成高分子化合物的習(xí)慣命名法：8.2 聚合物的制備聚合物的命名（3）由兩種單體通過(guò)鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡(jiǎn)稱之間 +“-”+“共聚物”：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物”（4） “聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指的是一類(lèi)的高分子，而非單種高分子，如： 聚酯： 聚酰胺：8.2 聚合物的制備聚合物的命名12.1 加聚型聚合物的制備一、 概 述加成聚合反應(yīng)（簡(jiǎn)稱加聚）：含有雙鍵的單體（如乙烯類(lèi)、二烯類(lèi)化合物等）在一定的外界條件下（光、熱或引發(fā)劑）雙鍵打開(kāi)，并通過(guò)共價(jià)鍵互相鏈接而形成大

28、分子鏈的反應(yīng)。 定義：8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備 加聚型聚合物分類(lèi)：1）均聚物: 由一種單體加聚而成的高分子。2）共聚物：由兩種或兩種以上的單體聚合而成的高分子。2、反應(yīng)特點(diǎn)： 1）組分少，產(chǎn)品純度、透明度高； 2）工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便； 3）反應(yīng)體系粘度大，溫度不易控制； 4）若聚合物密度高于單體，反應(yīng)需在密閉模具中進(jìn)行。1、定義： 在不加入其他溶劑（除少量引發(fā)劑）的情況下，在單體相中進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 本體聚合：8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備二、制備方法 溶液聚合：1、定義：?jiǎn)误w溶解于溶劑中的聚合方法。反應(yīng)產(chǎn)物溶于溶劑稱為均相聚合；反應(yīng)產(chǎn)物不溶于溶劑稱為非均相聚合或沉淀聚合

29、。2、特點(diǎn)： 1）反應(yīng)散熱快、易于控溫； 2）反應(yīng)粘度小，易于實(shí)現(xiàn)大型連續(xù)生產(chǎn)； 3）容易發(fā)生活性大分子鏈的溶劑鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，降低產(chǎn) 物分子量。8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備 懸浮聚合：1、定義： 以水為介質(zhì)并加入分散劑，在強(qiáng)烈攪拌下將單體分散成若干小單體，經(jīng)溶于單體內(nèi)的引發(fā)劑引發(fā)而反應(yīng)聚合。2、懸浮分散劑的種類(lèi)： 1）水溶性分散劑：聚乙烯醇、明膠、苯乙烯等 2）水難溶性分散劑：碳酸鈣、滑石粉、硅藻土等8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備3、反應(yīng)過(guò)程： 由于采用油性引發(fā)劑，且聚合在單體小液滴內(nèi)進(jìn)行，所以懸浮聚合是若干小本體聚合的效果疊加。4、特點(diǎn)：

30、 1）成分較少，產(chǎn)品純度、透明度較高； 2）反應(yīng)散熱、控溫比本體聚合更佳； 3）反應(yīng)過(guò)程需控制體系粘度，即控制聚合轉(zhuǎn)化率； 4）該反應(yīng)適于制備較低分子量的聚合物。1、定義：借助于乳化劑和機(jī)械攪拌的作用，將單體分散在水中形成乳液而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 乳液聚合：2、乳化劑的作用： 1）作為表面活性劑，使水的表面張力降低，從而增加單體（油相）在水中的分散能力。 2）乳化劑分子包圍因攪拌而形成的油滴周?chē)纬煞€(wěn)定 的乳液。8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備8.2 聚合物的制備加聚型聚合物的制備3、反應(yīng)過(guò)程： 研究表明，單體的引發(fā)及聚合通常是在膠束中進(jìn)行。4、特點(diǎn)：1）聚合速度快，反應(yīng)溫度易于控制；2

31、）反應(yīng)溫度低，所得聚合物的分子量高；3）反應(yīng)溶液粘度低；4）乳化劑、分散劑和穩(wěn)定劑等加入，導(dǎo)致產(chǎn)品純度低。 當(dāng)溶于水中的乳化劑達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)形成乳化劑單體膠束。13.2 縮聚型聚合物的制備一、 概 述縮合聚合反應(yīng)（簡(jiǎn)稱縮聚）：由含有兩種或兩種以上單體相互縮合聚合而形成聚合物的反應(yīng)，同時(shí)會(huì)析出水、氨、醇、氯化氫等小分子物質(zhì)。 定義：8.2 聚合物的制備縮聚型聚合物的制備 縮聚型聚合物分類(lèi)：1）均縮聚物: 由一種單體縮聚而成的高分子。2）共縮聚物：由兩種或兩種以上單體縮合而成的高分子。二、制備方法1、定義：將一定配比的單體、催化劑和相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑加入到反應(yīng)容器中，在高于聚合物熔點(diǎn)1020

32、的溫度下進(jìn)行的縮聚反應(yīng)。 熔融縮聚：2、應(yīng)用： 主要用于熔點(diǎn)與分解溫度相差較大的聚合物【如聚酰胺（尼龍）、聚酯（滌綸）和聚氨酯等】的制備。8.2 聚合物的制備縮聚型聚合物的制備3、特點(diǎn)： 1）反應(yīng)過(guò)程無(wú)溶劑，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率高； 2）為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)率高，產(chǎn)物相對(duì)分子量大，必須設(shè)法將反 應(yīng)過(guò)程中生成的小分子副產(chǎn)物清除。 3）為控制聚合物的分子量，常加入分子量調(diào)節(jié)劑。 4）為避免聚合物氧化、降解，反應(yīng)在惰性氣氛下進(jìn)行。1、定義：將單體和催化劑等加入到溶劑中進(jìn)行的縮聚反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)條件的差異，可分為高溫溶液縮聚和低溫溶液縮聚兩種類(lèi)型。 溶液縮聚：2、應(yīng)用： 主要用于樹(shù)脂（如酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等），以及熔

33、點(diǎn)與分解溫度接近的聚合物【如聚芳酰酯（芳綸）、聚芳酯】的制備。8.2 聚合物的制備縮聚型聚合物的制備3、特點(diǎn)：1）用溶液縮聚相界面縮聚制得的聚合物一般都比用熔融縮聚法制得的聚合物有較高的相對(duì)分子質(zhì)量。 2）在后處理時(shí)，溶劑回收比較麻煩。1、定義：將兩種單體分別溶解在兩種互不相溶的溶劑中（一股為水和烴類(lèi)） ，然后將兩種溶液混合，使反應(yīng)在兩相界面處發(fā)生。 界面縮聚：2、應(yīng)用： 主要用于高熔點(diǎn)芳香族高聚物的制備，如與加工工藝結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)縮聚產(chǎn)物直接紡紗或制成薄膜。8.2 聚合物的制備縮聚型聚合物的制備3、特點(diǎn)： 1）界面縮聚中常采用活性高的單體，所以縮聚可在常溫以至低溫下以較快的速度進(jìn)行，容易得到高

34、相對(duì)分子質(zhì)量的產(chǎn)物。反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)速率快，副反應(yīng)少。 2）由于界面縮聚采用的是活性較高的單體參加反應(yīng)，反應(yīng)可在較低溫度下進(jìn)行，所以有利于高熔點(diǎn)芳香族高聚物的制備。 8.3 高分子材料成型加工8.3.1 塑料成形加工8.3.2 橡膠成形加工8.3.3 纖維成型8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工8.3.1 塑料成形加工一、概述1、定義 塑料成形加工是將各種形態(tài)的塑料（粉料、粒料、溶液或糊狀物），根據(jù)其性能選擇適當(dāng)?shù)某尚畏椒ㄖ瞥伤栊螤詈统叽绲闹破贰?、塑料成形加工的過(guò)程及方法 塑料成形加工過(guò)程：原料的配制和準(zhǔn)備、成形、制品后加工。 塑料的成形方法主要有：擠出成形、注射成形、壓制成形、傳遞成

35、形、壓延成形。3、塑料的配制: 原料的制備、混合、塑化、粉碎和?；锪系幕旌虾退芑亲钪饕墓に囘^(guò)程 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工塑料的原料：粒料 塑化的目的是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，通過(guò)密閉的容器內(nèi)葉輪的快速旋轉(zhuǎn)攪拌物料進(jìn)行混合。 高速混合機(jī)結(jié)構(gòu) 混合1-出料口 2-快轉(zhuǎn)葉輪 3-擋板 4-容器 5-回轉(zhuǎn)蓋 6-進(jìn)料口 7-電動(dòng)機(jī) 8-機(jī)座 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工塑化 塑化的目的是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，獲得剪切混合的作用，驅(qū)出其中的水分和揮發(fā)物，使各組分的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。塑化常用的設(shè)備主要是開(kāi)放式塑煉機(jī)、密煉機(jī)和擠出

36、機(jī)。 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工雙輥切粒8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工1、定義 擠出成形是使加熱或未經(jīng)加熱的塑料,在擠出機(jī)的螺桿或柱塞的擠壓作用下通過(guò)一定形狀的口模而連續(xù)成形，所得制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)型材，如管材、板材、薄膜和中空制品等。 2、擠出成形的特點(diǎn) (1) 連續(xù)成型生產(chǎn)效率高，成本低； (2) 模具機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造維修方便； (3) 塑料內(nèi)部結(jié)構(gòu)均衡緊密； (4) 適用大多數(shù)熱塑性塑料。 3、擠出成形方法 （1）根據(jù)塑化方式分為：干法（熔融法）、濕法（溶劑法） （2）根據(jù)加壓方式分為：連續(xù)法（采用螺桿式擠出機(jī)）和間歇法

37、（采用柱塞式擠出機(jī)）二、塑料擠出成形 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工4、擠出成形設(shè)備 （1）擠出機(jī) A、類(lèi)型： （a）按螺桿數(shù)量分為：柱塞式擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī) （b）按安裝位置分為：臥式擠出機(jī)和立式擠出機(jī) 將原料在料筒中加熱至流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)螺桿向前推壓至機(jī)頭，通過(guò)不同形狀和結(jié)構(gòu)的口模連續(xù)擠出，獲得不同形狀的型材，如管、棒、帶、絲、板等。8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工擠出硬管生產(chǎn)線（動(dòng)畫(huà)）B、結(jié)構(gòu)：包括傳動(dòng)裝置、加料裝置、機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭、口模。 （2）擠出輔機(jī) 包括預(yù)處理設(shè)備、冷卻與定形設(shè)備、牽引設(shè)備、切斷與輥卷設(shè)備。8.3 高分子材料成形加工

38、塑料成形加工8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工5、擠出成形過(guò)程與工藝要求 （1） 擠出成形過(guò)程 熔融、成形、定形三個(gè)階段 （2）工藝要求：控制溫度與壓力、擠出速度與牽引速度。8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工根據(jù)擠出和牽引方向的不向，可分為：(1)擠出吹塑薄膜工藝：擠出吹塑薄膜是將塑料擠成薄膜管，然后趁熱用壓縮空氣將它吹脹，冷卻定形后可得吹塑薄膜制品。一般吹塑薄膜的規(guī)格是膜厚0.010.25mm，直徑100500mm。 6、典型擠出工藝平擠上吹法 平擠下吹法和平擠平吹法三種 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工(2)管材及異型材擠出成形工藝： (3)板材及片材成形工藝： 圖13-8

39、擠板工藝流程圖1片或板坯擠出 2碾平與冷卻 3切邊與牽引 4切斷用擠出成形方法可以生產(chǎn)厚度為0.258mm的片材和板材。通常厚度為0.251mm稱片材，I mm以上稱板材。 管材及異型材是塑料擠出成形的主要產(chǎn)品。 1、定義： 是熱塑性塑料成形的重要方法。 將粒狀或粉狀塑料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后在注射機(jī)的柱塞或螺桿快速而又連續(xù)的壓力下，從料筒前端的噴嘴中以很高的壓力和很快的速度注入到閉合的模具中，充滿模腔，隨后經(jīng)冷卻（熱塑性塑料）或加熱（熱固性塑料）固化后，開(kāi)模得到與模具型腔相應(yīng)的制品。 （動(dòng)畫(huà)) 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工三、塑料注射成形（注塑）2、特點(diǎn) (1

40、) 成型期短，生產(chǎn)效率高。(2) 可以成型形狀復(fù)雜，尺寸要求高及帶嵌件的塑料制品。 (3) 注射和脫?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。 (4) 適應(yīng)性廣 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工3、注射成形設(shè)備：注射成形設(shè)備主要是注射機(jī)和注射模具。 (1) 注射成形機(jī) a 類(lèi)型：（i）按外形特征分為立式、直角式、臥式 （ii）按塑化方式及注射方式分為柱塞式、螺桿式 b 結(jié)構(gòu)（臥式）：包括注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)臥式注射機(jī)8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工臥式注射機(jī) 1鎖模液壓缸 2鎖模機(jī)構(gòu) 3移動(dòng)板 4頂桿 5固定板 6控制臺(tái) 7料筒及加料器 8料斗 9定量供料裝置 10注射缸8.3

41、 高分子材料成形加工塑料成形加工幾種類(lèi)型的注射機(jī)：螺桿式注射機(jī)：8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 主要用于熱塑性塑料。能生產(chǎn)形狀復(fù)雜、薄壁、嵌有金屬或非金屬的塑料制品。動(dòng)模墊板動(dòng)模板注塑模簡(jiǎn)化示意圖定模板凹模凸模定模底板8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工(2) 注射成形模具 a 模具結(jié)構(gòu)：包括澆注系統(tǒng)、成形系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)零件 b 加熱或冷卻裝置：為增加或降低熔料冷卻速度而對(duì)摸具冷卻或加熱注射模 1定位環(huán) 2主流道襯套 3定模底板 4定模板 5動(dòng)模板 6動(dòng)模墊板 7模腳 8推桿固定板9推桿固定底板10拉料桿 11推桿 12導(dǎo)柱 13凸模 14凹模 15冷卻水道8.3 高分子材料成形加工塑料

42、成形加工4、注射成形過(guò)程及工藝要求(1)成形前的準(zhǔn)備：包括原料的檢驗(yàn)、原料的預(yù)熱及干燥、嵌件的預(yù)熱和安放、試摸等；(2)注射：包括加料、塑化、注射入模(要求較高的注射壓力）、保壓冷卻和脫模等幾個(gè)步驟。 (3)制件的后處理 （a）原因：塑料在機(jī)筒由塑化不均勻或在模腔內(nèi)冷卻速度不同，常會(huì)發(fā)生不均勻的結(jié)晶和收縮，使制品存內(nèi)應(yīng)力而影響性能。 （b）處理方法：使制品在室溫的加熱液體介質(zhì)或在熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間。 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工5、注射成形方法（1）普通注射成形 （2）氣體輔助注射成形：是借助于氣體的作用將熔融塑料注射進(jìn)入模具型腔，利用受壓氣體在塑件內(nèi)的膨脹，使塑件形成中空

43、斷面，而且保持完整的外形。 （3）反應(yīng)注射成形：在高壓下將兩種液態(tài)組分分別注入液體混合室內(nèi)，在一定的溫度和壓力下。借助于混合室內(nèi)的螺旋翼的旋轉(zhuǎn)而混合并相互作用，乘其尚在反應(yīng)時(shí)，在一定的壓力下將其注射進(jìn)入模腔，而后在模具內(nèi)發(fā)泡，即能成為表面密度較高而內(nèi)層密度較低的泡沫塑料制品。 1-原料槽（主要原料和硬化劑） 2-旋轉(zhuǎn)葉片 3-泵4-模具 5-加熱器 6-銷(xiāo)模裝置 7-噴嘴 8-混合器9-清洗液 10-真空泵 11-馬達(dá)12-閥 13-空壓機(jī)圖 聚氨酯反應(yīng)注射成形原理圖 將塑料原料（粉料或片狀料）放入成型模加熱熔化，加壓，使塑料充滿整個(gè)型腔，同時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化。 模壓成型主要用于熱固性塑料，

44、適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸精度要求不高的制品，但生產(chǎn)率低、模具成本較高。 四、模壓成形：8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工a加料 b壓制成形 c頂出脫模 1-自動(dòng)加料裝置 2-料斗 3-上模板 4-陽(yáng)模 5-壓縮空氣上、下吹管 6-陰模 7-下模板 8-頂出桿圖1 熱固性塑料模壓成形工藝過(guò)程示意圖 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工壓塑模結(jié)構(gòu) 1上加熱板 2上模板 3承壓塊 4凸模 5加熱器 6凹模7推桿8彈簧9導(dǎo)向柱 10推板 11支架 12下模底板8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工2、特點(diǎn) (1) 設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少、效果顯著； (2) 塑件可趁熱脫模，相對(duì)縮短生產(chǎn)周期； (

45、3) 塑件質(zhì)量均衡，內(nèi)應(yīng)力小、尺寸穩(wěn)定、耐熱、強(qiáng)度高； (4) 成形工藝是間隙生產(chǎn)，效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； (5) 用于熱固性塑料制品成形，可生產(chǎn)大型塑件，但難以生產(chǎn)形狀復(fù)雜及帶有金屬嵌件的塑件。3、壓制成形設(shè)備 （1）液壓機(jī) （2）壓制用模具： 4、壓制成形過(guò)程：流動(dòng)、膠凝、硬化成形8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 1、定義 壓延成形是生產(chǎn)塑料薄膜和片材的主要方法，它是將接近粘流溫度的熱塑性物料通過(guò)一系列相向旋轉(zhuǎn)著的平行輥筒的間隙，使其受到擠壓和延展作用，成為具有一定厚度和寬度的連續(xù)薄片狀制品。 2、特點(diǎn)： 用于熱塑性塑料成形，廣泛用作農(nóng)業(yè)薄膜、室內(nèi)裝飾等。其中以聚氯乙烯

46、用得最多，此外還有聚乙烯、ABS、聚乙烯醇等。五、塑料壓延成形8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工3、壓延成形設(shè)備：壓延機(jī) （1）類(lèi)型：按輥筒排列分L形、倒L形、Z形、S形等 （2）結(jié)構(gòu)：機(jī)體、輥筒、擋料裝置、傳動(dòng)裝置、加熱冷卻裝置等。4、壓延成形過(guò)程：生產(chǎn)流程包括供料階段和壓延階段，是一個(gè)從原料混合、塑化、供料、到壓延的完整生產(chǎn)線。 供料階段包括塑料各組分的混合、塑化、供料等； 壓延階段包括壓延、牽引、刻花、冷卻定形、輸送以及切割、卷取等工序。1、定義 通過(guò)將擠出或注射的管坯或型坯趁熱于半熔融的類(lèi)橡膠狀態(tài)時(shí)，置于各種形狀的模具中，并及時(shí)在管坯或型坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使其緊貼于型腔壁上

47、成形，經(jīng)冷卻脫模后，即得中空制品。2、特點(diǎn)： 用于熱塑性塑料成形，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度高。3、成形過(guò)程： 塑料型坯制造、型坯的吹塑。六、 吹塑成形 注射吹塑成形工藝過(guò)程 1-準(zhǔn)備 2-注射成形 3-注射模開(kāi)啟 4-吹塑成形 5-制品脫模 6-制品 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工4、吹塑成形的方法（錄像）擠出吹塑拉伸吹塑七、熱成形真空成型（吸塑成形）：對(duì)模腔抽真空，使板材在大氣壓作用下緊貼模腔內(nèi)壁，冷卻后硬化成形。抽真空前抽真空后8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 1、定義：先預(yù)制熱塑性塑料片材，經(jīng)夾緊、加熱并在模具中成形的方法。 2、特點(diǎn)：

48、壁薄，成形快而均勻，周期短，適合自動(dòng)化生產(chǎn)，用于熱塑性塑料成形。 3、熱成形方法：真空成形、壓力成形、對(duì)模成形。8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工凹模真空成形：一般用于要求外表精度較高，成形深度不高的塑件。（動(dòng)畫(huà)）8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 凸模真空成形方法一般用于內(nèi)表面精度要求較高，有凸起形狀的薄壁塑件，凸模真空成形方法較凹模真空成形方法塑件壁厚稍均勻。（動(dòng)畫(huà)） 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 凹凸模真空成形方法是先將塑料板材夾在凹模上加熱，軟化后將加熱器移開(kāi)，然后通過(guò)凸模吹入壓縮空氣，凹模稍微抽真空使塑料板貼附在凸模的外表面。這種成形方法，由于將塑料板吹鼓延伸后再成

49、形，因此壁厚均勻，可用于成形較深的制件。 （錄像）a）夾緊片材 b）預(yù)壓拉伸 c）成形 d）開(kāi)模及頂出 8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工1、傳遞成形： 原理：又稱壓注成形，它是在壓塑成形的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的熱固性塑料成形方法，其工藝類(lèi)似于注射成形工藝，所不同的是傳遞成形時(shí)塑料在模具的加料室內(nèi)塑化，再經(jīng)過(guò)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，而注射成形是在注射機(jī)料筒內(nèi)塑化。八、塑料傳遞成形與微電子塑封成形工藝過(guò)程：將塑料原料經(jīng)過(guò)預(yù)處理，閉模后將原料加入加料室加熱軟化，隨即在柱塞的擠壓下通過(guò)模具的澆注系統(tǒng)將熔融塑料擠入型腔，塑料在型腔內(nèi)繼續(xù)受熱受壓而固化成形，然后開(kāi)模取出制品，并清理型腔、加料室和澆注系統(tǒng)。塑料傳

50、遞成形1-注壓活塞；2-加料套；3-陽(yáng)模；4-陰模8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工傳遞成形模具 1壓柱 2加料室 3上模板 4凹模5導(dǎo)柱 6下模墊板 7固定板 8型芯 傳遞成形優(yōu)點(diǎn)：成形周期短；塑件飛邊小，易于清理；能成形薄壁多嵌件的復(fù)雜塑料制品；塑件的精度和質(zhì)量較壓塑件高。但傳遞成形加料室內(nèi)總會(huì)留有余料，塑料損耗較大；模具結(jié)構(gòu)較壓塑模復(fù)雜，制造成本較高。2、微電子塑封 九、塑料的二次加工 即由模塑制件、棒材、管材、片材、擠出型材或其它形狀材料，通過(guò)適當(dāng)操作如機(jī)加工和裝配制成制品。8.3 高分子材料成形加工塑料成形加工 分類(lèi)：按其作業(yè)特點(diǎn)和在制品生產(chǎn)過(guò)程中所起的作用，大致可分為機(jī)械加工、

51、連接加工和修飾加工三類(lèi)方法。 作用：1）作為成形技術(shù)的補(bǔ)充，例如單件或小批量生產(chǎn)一種塑料制品時(shí)，要為此數(shù)量不多的制品成形制造專(zhuān)用模具，可能既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢(qián)，用塑料型材借助機(jī)械加工來(lái)制造，就能取得既快又省的效果。2）可提高制品性能和增加制品使用功能，例如經(jīng)過(guò)表面涂漆的制品，其抗老化性能可得到明顯改善，而表面上鍍金屬后使制品兼有金屬的一些特性。 8.3.2 橡膠成形8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工一、橡膠的加工 橡膠加工是指由生膠及其配合劑經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)與物理加工制成橡膠制品的過(guò)程。 塑煉修邊模壓硫化裁切片材管材型材制坯混煉成品檢驗(yàn)橡膠壓制成形的工藝流程 將經(jīng)過(guò)塑煉和混煉預(yù)先壓延好的橡膠坯料，按

52、一定規(guī)格和形狀下料后，加入到壓制模中，合模后在液壓機(jī)上按規(guī)定的工藝條件進(jìn)行壓制，使膠料在受熱受壓下以塑性流動(dòng)充滿型腔，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間完成硫化，再進(jìn)行脫模、清理毛邊，最后檢驗(yàn)得到所需制品的方法。8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工 橡膠的高彈性源于橡膠大分子鏈的長(zhǎng)鏈特征、柔順性、和高纏結(jié)性。橡膠材料的相對(duì)分子量約為近十萬(wàn)到上百萬(wàn)，如此巨大的分子鏈纏結(jié)在一起，使材料粘度大，高彈性，難以塑性變形和加工。為此首先要對(duì)其進(jìn)行塑煉，切斷分子鏈，使粘度下降，改善可塑性和加工流動(dòng)性，便于混煉和成形。但塑煉的結(jié)果也使膠料的彈性下降，物理力學(xué)性能受損，為重新獲得高彈性和優(yōu)良的物理力學(xué)性能，成形后的半成品還必須硫化

53、，使分子量形成三維網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)。 橡膠硫化前稱為生橡膠，硫化后成為熟橡膠。硫化橡膠具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)，加熱不再呈流動(dòng)態(tài)。8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工1、干膠制品的生產(chǎn)加工過(guò)程 1）生膠的塑煉 生膠塑煉之前須先經(jīng)過(guò)烘膠、切膠、選膠和破膠等準(zhǔn)備工序，然后進(jìn)行塑煉。 在一定的溫度下利用機(jī)械擠壓、輥軋等方法，使生膠分子鏈斷鏈，使其由強(qiáng)韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳?、具有可塑性的狀態(tài)，這種使彈性生膠轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的加工工藝過(guò)程稱為塑煉。目的：使生膠降低彈性，增加塑性。設(shè)備：螺桿式塑煉機(jī)或兩輥式塑煉機(jī)。 過(guò)程：兩個(gè)輥筒，水平排列，以不同轉(zhuǎn)速相對(duì)回轉(zhuǎn)。膠料置于兩輥間上方，在摩擦力作用下被帶入輥距間經(jīng)受強(qiáng)烈剪切而

54、被塑煉。開(kāi)煉機(jī)工作示意圖 8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工開(kāi)煉后的狀態(tài)a上頂栓下降 b混煉開(kāi)始 c配合劑混在橡膠內(nèi) d下頂栓打開(kāi)卸料密煉機(jī)混煉工藝過(guò)程如圖 8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工2）混煉 目的：通過(guò)機(jī)械的作用，使各種配合劑均勻地分散在膠料中。 配合劑種類(lèi)及作用： 硫化劑：使橡膠具有高彈性及足夠強(qiáng)度 硫化促進(jìn)劑：促使硫化劑活化 防老劑：防止老化 增強(qiáng)劑：提高力學(xué)強(qiáng)度 填充劑：降低成本 設(shè)備：開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)應(yīng)用最廣泛。8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工（3）制坯 制坯是將混煉膠通過(guò)壓延或擠壓的方法制成所需的坯料，通常是片材，也可為管材或型材。（4）裁切 在裁切坯料時(shí)，坯料質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)有超過(guò)成品質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%10%的余量，結(jié)構(gòu)精確的封閉式壓制模成形時(shí)余量可減小到1%2%，一定的過(guò)量不僅可以保證膠料充滿型腔，還可以在成形時(shí)排除型內(nèi)的氣體和保持足夠壓力。裁切可用圓盤(pán)刀或沖床按型腔形狀剪切。（5）模壓硫化 模壓硫化是成形的主要工序，它包括加料、閉模、硫化、脫模和模具清理等步驟，膠料經(jīng)閉模加熱加壓后成形，經(jīng)過(guò)硫化使膠料分子交聯(lián)，成為具有高彈性的橡膠制品。脫模后的橡膠制品經(jīng)修邊和檢驗(yàn)合格后即為成品。 聚異戊二烯的硫化反應(yīng)8.3 高分子材料成形加工橡膠成形加工（6）硫化原理：硫化是成