高分子材料成型加工

關(guān)于高分子材料成型加工第1頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六課程介紹高分子化學(xué)：?jiǎn)误w→聚合物（反應(yīng)、反應(yīng)速率）高分子物理：結(jié)構(gòu)→性能（分子鏈運(yùn)動(dòng)、粘彈性、流變性）高分子加工：原料→材料、產(chǎn)品（轉(zhuǎn)變方法、工藝參數(shù)）

工藝、設(shè)備、模具

高分子科學(xué)第2頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第3頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六塑料產(chǎn)品第4頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六塑料產(chǎn)品第5頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六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第6頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第7頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六定義：將聚合物（有時(shí)加入各種添加劑、助劑或改性材料）轉(zhuǎn)變?yōu)橹破坊驅(qū)嵱貌牧系囊环N工程技術(shù)。

基本任務(wù)：

1.研究各種成型加工方法和技術(shù)；

2.研究產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關(guān)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(shè)備和模具的結(jié)構(gòu)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。高分子成型加工第8頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六參考書：《高分子材料成型加工》周達(dá)飛輕工版《高分子材料加工原理》沈新元紡織出版社《聚合物成型工藝學(xué)》黃銳輕工版教材：《高分子材料成型加工原理》

王貴恒化學(xué)工業(yè)出版社第9頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六內(nèi)容簡(jiǎn)介第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)16學(xué)時(shí)流變性質(zhì)、聚合物流動(dòng)第二篇塑料的成型加工24學(xué)時(shí)擠出、注射、壓制、壓延、吹塑等第三篇高分子復(fù)合材料成型12學(xué)時(shí)原料、成型設(shè)備、方法第四篇實(shí)踐課4學(xué)時(shí)常用高分子及復(fù)合材料制品設(shè)計(jì)第10頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六課程要求★閉卷考試，參考平時(shí)成績(jī)（考勤、提問、作業(yè)、工藝設(shè)計(jì)）?！锝Y(jié)合實(shí)驗(yàn)課、生產(chǎn)實(shí)踐，加深認(rèn)識(shí)理解?！锢斫饩酆衔锛庸さ睦碚摶A(chǔ)?！锘菊莆站酆衔锊牧系某尚图庸し椒ǎㄒ运芰蠟橹鳎?。第11頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六緒論一、聚合物加工過程首先，使原材料產(chǎn)生變形或流動(dòng)取得所需要的形狀；然后，設(shè)法保持取得的形狀（即硬化）。流動(dòng)－硬化是加工過程的基本程序。聚合物可塑性狀態(tài)流動(dòng)與變形硬化定形制品方法方法工藝條件第12頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六二、聚合物加工形式★聚合物熔體的加工—擠出、注射、壓延、模壓★類橡膠狀聚合物的加工—吹塑、拉幅薄膜★聚合物溶液的加工—流涎薄膜、濕或干法紡絲★低分子聚合物或預(yù)聚物的加工—澆鑄★聚合物懸浮體的加工—膠乳、搪塑★聚合物的機(jī)械加工—車、銑、刨第13頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六三、成型加工方法分類

根據(jù)聚合物在加工過程有否物理或化學(xué)變化，分為三類：

1.主要發(fā)生物理變化的：

熱塑性聚合物的擠出、注射、壓延等升溫→流動(dòng)→冷卻→硬化2.只發(fā)生化學(xué)變化的：鑄塑3.兼有物理和化學(xué)變化的：

熱固性聚合物的模壓、注射、傳遞模塑等第14頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六按階段分一次成型擠出、注射二次成型吹塑、熱成型二次加工（后加工）按操作方式連續(xù)成型管、棒等的生產(chǎn)間歇成型

第15頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六課后了解內(nèi)容：高分子材料成型工業(yè)的發(fā)展我國(guó)的高分子材料工業(yè)第16頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)

聚合物具有一些特有的加工性質(zhì)，如可擠壓性、可模塑性、可紡性和可延性，為聚合物提供了適于多種多樣加工技術(shù)的可能性，也是聚合物得到廣泛應(yīng)用的重要原因。第一章材料的加工性質(zhì)第17頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第一節(jié)聚合物材料的加工性一、聚合物的可擠壓性★定義：聚合物通過擠壓作用形變時(shí)獲得形狀和保持形狀的能力。粘流態(tài)才能擠壓變形，受到剪切作用?？蓴D壓性與粘度、設(shè)備結(jié)構(gòu)、壓力有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：熔融指數(shù)[MI]——給定剪切應(yīng)力、定溫下10分鐘內(nèi)聚合物從出料孔擠出的重量（克）。[MI]表征流動(dòng)度的大小，是粘度的倒數(shù)。第18頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第19頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六二、聚合物的可模塑性★定義：聚合物在溫度和壓力作用下形變和在模具中模制成型的能力?？赡Ｋ苄匀Q于聚合物的流變性、熱性質(zhì)，模塑條件和模具的結(jié)構(gòu)。第20頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六★表征方法：螺旋流動(dòng)試驗(yàn)第21頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六三、聚合物的可紡性★定義：聚合物材料通過加工形成連續(xù)的固態(tài)纖維的能力。

可紡性取決于熔體的粘度、強(qiáng)度以及熱和化學(xué)穩(wěn)定性。

熔體細(xì)流的穩(wěn)定性表示為：

熔體強(qiáng)度與紡絲速度的穩(wěn)定性和材料的內(nèi)聚能密度有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：能形成穩(wěn)定細(xì)流，且有較高的熔體強(qiáng)度。第22頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六四、聚合物的可延性★定義：無(wú)定型或半結(jié)晶聚合物在一個(gè)或兩個(gè)方向上受到壓延或拉伸時(shí)變形的能力。長(zhǎng)徑比很大的產(chǎn)品，如纖維、薄膜?？裳有詠?lái)自大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和柔性。第23頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六★衡量指標(biāo)：塑性形變的能力和應(yīng)變硬化形變能力與聚合物結(jié)構(gòu)、溫度有關(guān)，有冷拉伸和熱拉伸。應(yīng)變硬化與取向程度有關(guān)。第24頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六第二節(jié)聚合物在加工過程中的

粘彈行為一、聚合物的聚集態(tài)及其加工性聚合物可劃分為玻璃態(tài)（結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)等聚集態(tài)。聚合物聚集態(tài)的多樣性導(dǎo)致其成型加工的多樣性。第25頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六Tg玻璃化溫度Tf粘流溫度TD分解溫度第26頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六<Tg

玻璃態(tài)鍵長(zhǎng)鍵角微小變化

很小的普彈形變（與時(shí)間無(wú)關(guān)、可逆）只能進(jìn)行車、銑、削、刨等機(jī)械加工Tg～Tf

高彈態(tài)鏈段的形變和位移大的高彈形變（時(shí)間依賴性、可逆）可進(jìn)行加壓、彎曲、中空或真空成型>Tf

粘流態(tài)大分子鏈解纏和滑移

粘性形變（時(shí)間依賴性、不可逆）常進(jìn)行紡絲、注射、擠出、吹塑、貼合等成型加工第27頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六二、聚合物的粘彈形變與加工條件的關(guān)系普彈形變推遲高彈形變粘性形變第28頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六1.與加工溫度T的關(guān)系T↑η2↓η3↓γH↑γV↑，且γH增大趨勢(shì)大于γV。當(dāng)T>Tf（或Tm）時(shí)，以粘性形變?yōu)橹鳎皇羌冋承缘?，也表現(xiàn)一定的彈性。當(dāng)T<Tf時(shí)，以高彈形變?yōu)橹?，粘性成分減小，有效形變值減小。第29頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，17點(diǎn)55分，星期六2.與作用力、作用時(shí)間的關(guān)系當(dāng)T<Tf時(shí)，σ↑t↑γV↑,可逆形變部分的轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡嫘巫儭?/p>

塑性形變：固體聚合物在Tg~Tf范圍，以較大的外力和較長(zhǎng)的作用時(shí)間下產(chǎn)生的不可逆形變。其實(shí)質(zhì)是高彈條件下大分子的強(qiáng)制性流動(dòng)?！锉容^塑性形變和粘性形變的異同點(diǎn)。第30頁(yè)，共32