先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)第1頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)第一講通用聚合物材料簡(jiǎn)介123

講座內(nèi)容第二講經(jīng)典聚合物成型方法

第三講先進(jìn)聚合物成型方法第2頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

第一講通用聚合物材料簡(jiǎn)介第3頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

一、現(xiàn)代生活中的聚合物材料的作用

當(dāng)今把能源工程,信息工程，生物工程，材料工程看成是現(xiàn)代文明社會(huì)的4大支柱，材料工程是帶頭學(xué)科之一。因?yàn)椴牧系陌l(fā)展和進(jìn)步，直接影響現(xiàn)代文明和技術(shù)的進(jìn)步。

第4頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月史學(xué)家常用材料作為歷史階段劃分的標(biāo)志，如人類經(jīng)歷了：石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代?？梢?jiàn)材料在人類社會(huì)發(fā)展中的地位和作用。

我們現(xiàn)在處在聚合物既高分子材料時(shí)代，因?yàn)楦叻肿硬牧铣錆M在我們生活中。例如：上天，入地，下海，是它大顯身手的地方。衣、食、住、行、都有它應(yīng)用的場(chǎng)合，從早到晚我們更是離不開(kāi)它?？梢?jiàn)高分子材料對(duì)我們是多么重要！

第5頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

二、什么是高分子材料（一）高分子的定義

盡管我們生活在高分子的世界里，真的要給高分子下一個(gè)準(zhǔn)確定義，也不容易。簡(jiǎn)單的定義是：高分子---結(jié)構(gòu)單元是周期性的重復(fù)，分子量超過(guò)一萬(wàn)的化合物質(zhì)；高分子材料--將高分子經(jīng)過(guò)工程處理后得到的粉狀或粒狀物質(zhì)；高分子制品--將高分子材料經(jīng)過(guò)成型加工后得到的具有一定形狀，尺寸和強(qiáng)度的制品。

第6頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）高分子的分類

高分子有很多分類方法，最常用的分類方法是按照使用形態(tài)來(lái)劃分，分為：橡膠、塑料和纖維。隨著使用形態(tài)的擴(kuò)展，又增加了兩種形態(tài)。第7頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)按使用形態(tài)劃分

塑料(plastic)黏合劑(adhesive)涂料(coating)橡膠(rubber)纖維(

fiber)第8頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

（三）高分子的玻璃化溫度和熔融溫度

高聚物的性質(zhì)是隨溫度的變化而變化。穿過(guò)塑料鞋的人都會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn)，穿在腳上的塑料鞋在夏天是十分柔軟的，可是到了冬天，卻會(huì)像鐵板一樣堅(jiān)硬，變得很滑，這是什么原因呢?原來(lái)所有的高聚物都存在著一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，叫玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，通常用Tg表示。第9頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)在這個(gè)溫度以上，高聚物表現(xiàn)為軟而有彈性，而在這個(gè)溫度以下，高聚物表現(xiàn)為硬而脆。塑料鞋的原料是加有增塑劑的聚氯乙烯，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在10～20℃之間。在夏天，室溫高于這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，塑料鞋就很軟而有彈性，到了冬季，溫度低于這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，它就像玻璃一樣硬而脆。第10頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

我們知道，分子是處在不停地運(yùn)動(dòng)之中。小分子化合物在固態(tài)時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)的主要形式是振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著溫度的升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的振幅增加，但在物質(zhì)的熔點(diǎn)以下，分子間并不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，能夠很好地保持原有的形狀。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高到熔點(diǎn)以上，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間產(chǎn)生相對(duì)位移，固態(tài)就直接變成了液態(tài)，沒(méi)有中間過(guò)渡狀態(tài)。第11頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

高分子的情況比較特殊。由于它的分子量很高，分子的熱運(yùn)動(dòng)就變得十分復(fù)雜。高分子的熱運(yùn)動(dòng)不僅表現(xiàn)為振幅的變化，而且還表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)單元長(zhǎng)度的變化。小分子的運(yùn)動(dòng)單元是單一的，就是小分子本身，只相當(dāng)于高分子中的一個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。第12頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月而高分子的運(yùn)動(dòng)單元可以是一個(gè)重復(fù)單元——鏈節(jié)(mer)，也可以是幾十個(gè)重復(fù)單元——鏈段(chain)、甚至是整個(gè)大分子——高分子鏈（polymerchain），因此它有三種可運(yùn)動(dòng)單元。

第13頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

在玻璃化溫度以下，高分子同固體的小分子相似。由于分子熱運(yùn)動(dòng)的能量很小，因此運(yùn)動(dòng)單元是鏈節(jié)，運(yùn)動(dòng)的形式是在原位置振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而且振幅很小。它們的物理性質(zhì)就表現(xiàn)得象固體，如同玻璃一樣，非常堅(jiān)硬，在外力作用下，也很難發(fā)生大的形變。第14頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

當(dāng)把聚合物加熱到玻璃化溫度以上時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加快、振幅加大，運(yùn)動(dòng)單元的長(zhǎng)度也增加了。這時(shí)不僅有鏈節(jié)的運(yùn)動(dòng)，也出現(xiàn)了鏈段的運(yùn)動(dòng)。鏈段以內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式運(yùn)動(dòng)，但整個(gè)大分子鏈不會(huì)發(fā)生相對(duì)的位移，因此聚合物具有彈性。這一現(xiàn)象在小分子中是沒(méi)有的（即存在固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)渡態(tài)）。

第15頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這時(shí)，聚合物就會(huì)表現(xiàn)類似于橡膠的性質(zhì)。只要用一個(gè)很小的力，就會(huì)使聚合物變形，一旦把外力除去，它又很快恢復(fù)原狀。

第16頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

如溫度繼續(xù)升高，高分子也會(huì)出現(xiàn)整條大分子鏈的相對(duì)位移，而發(fā)生流動(dòng)。但是這種運(yùn)動(dòng)不是高分子整體的遷躍，而是在鏈段運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下像蛇一樣的爬行般的運(yùn)動(dòng)。由于這時(shí)高分子熔體的粘度非常大，所以稱它為粘流態(tài)(viscousflowstate)。這種橡膠態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度稱為流動(dòng)溫度(flowtemperature)，用

Tf來(lái)表示。

第17頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（四）高分子的使用性質(zhì)高分子通常用作以下結(jié)構(gòu)材料使用：

塑料-----它被做成各種用品，希望它有固定的形狀和很好的強(qiáng)度，而不希望它像橡膠那樣容易變形，所以塑料通常是在它的玻璃化溫度以下使用，塑料的Tg應(yīng)高于室溫才不會(huì)變軟。

第18頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月纖維------它制成的衣服要進(jìn)行高溫熨燙，所以應(yīng)有很高的Tg，否則熨燙時(shí)服飾就會(huì)變形。

橡膠------它是在高彈態(tài)下使用的。橡膠的最大用途是制造輪胎。由于汽車要在室外使用，因此，橡膠的Tg溫度應(yīng)越低越好。這樣即使在嚴(yán)寒的北方，汽車輪胎仍有很好的彈性，不會(huì)發(fā)生脆裂。

第19頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖1-3形變與溫度的關(guān)系圖1-3為高分子材料的形變與溫度的關(guān)系。第20頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)三.高分子材料的特殊性能（一）高分子與低分子的比較1、高分子粘度大，可作為膠黏劑使用，ηP=104Pa﹒s，ηL=1mPa﹒s2、高分子強(qiáng)度大，可作為結(jié)構(gòu)材料使用，低分子石蠟就沒(méi)有強(qiáng)度。第21頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、高分子表面張力小，內(nèi)聚能就大，能紡絲成型，γP=0.025N/m，γL=72.7N/m。

4、高分子的三態(tài)與低分子不同，（高分子：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)）（低分子：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）

第22頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）高分子材料與金屬材料的比較

1、高分子熔點(diǎn)低，易成型，TP=150℃～350℃，Tm=1535℃;2、高分子絕對(duì)強(qiáng)度低，但比強(qiáng)度高，σP

=35MPa，σm=235MPa。σp’=35MPa/0.95=36.8MPa,σm’=235/7.8=30MPa;所以航空工業(yè)要選用比強(qiáng)度高的材料。第23頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、高分子耐腐蝕，不易老化，可代替不銹鋼材料;

4、高分子變形大，彈性大，可代替彈簧鋼材;

第24頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

第二講經(jīng)典聚合物成型方法第25頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

一、聚合物成型加工原理高分子材料只有通過(guò)成型才能獲得所需的形狀、結(jié)構(gòu)與性能，成為有實(shí)用價(jià)值的制品。常用的成型方法有：擠出、注塑、吹塑、模壓、壓延等。上個(gè)世紀(jì)60年代以來(lái)，人們還只關(guān)注通過(guò)成型加工獲得所需形狀的制品，聚合物成型加工還只是一種實(shí)用技術(shù)。

第26頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

70年代后，由于基礎(chǔ)理論研究的不斷深入，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到通過(guò)成型加工還可改變聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（結(jié)晶和取向），提高材料的性能。聚合物成型加工也從一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)發(fā)展為一門應(yīng)用科學(xué)。

第27頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-1聚合物加工成型過(guò)程示意圖

通常，從聚合物原料到聚合物制品需要經(jīng)歷單元操作（elementaryprocess）與成型(mold)兩個(gè)階段。其具體過(guò)程見(jiàn)圖2-1。第28頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

經(jīng)典聚合物成型方法或所用設(shè)備，大都來(lái)源于生產(chǎn)和生活，或者借鑒了其它行業(yè)的加工方法，其中產(chǎn)生了很多的創(chuàng)造性發(fā)明。第29頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)二、聚合物一次成型方法一次成型：就是把高分子材料僅通過(guò)一次加工而得到高分子材料制品的方法。常見(jiàn)的一次成型有4大成型方法，即：擠出成型，壓制（模壓）成型，注塑（注射）成型和壓延成型。第30頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）擠出成型

（采用移植創(chuàng)新發(fā)明法，由螺桿泵演變過(guò)來(lái)）

1、設(shè)備（見(jiàn)模型和制品）

第31頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)第32頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-3擠出機(jī)機(jī)頭口模示意圖第33頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-4管材擠出工藝示意圖第34頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2、擠出工藝流程圖2-5擠出成型工藝流程圖第35頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

3、擠出成型的工藝特征（1）所用主機(jī)為擠出機(jī)；（2）所用模具為擠出模具（機(jī)頭）；（3）制品形狀為型材；（4）生產(chǎn)方式為連續(xù)性生產(chǎn)；（5）適宜加工的原料：大部分熱塑性塑料和橡膠.第36頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）壓制成型（應(yīng)用移植創(chuàng)新法，從磚坯加工演變而來(lái)）（見(jiàn)模型和制品）

1、壓制成型設(shè)備圖2-7上壓式液壓機(jī)圖2-6壓制模具第37頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2、壓制工藝流程圖2-8塑料模壓成型工藝流程圖

第38頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

3、壓制成型的工藝特征（1）所用主機(jī)為液壓機(jī)；（2）所用模具為壓制模；（3）制品形狀為口大肚小的制品；（4）生產(chǎn)方式為周期性生產(chǎn)；（5）適宜加工原料為：大部分熱固性塑料和橡膠.第39頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（三）注射成型（應(yīng)用組合發(fā)明法，將擠出機(jī)和液壓機(jī)組合一起形成注射機(jī)）

1、注射成型設(shè)備圖2-9注射機(jī)第40頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-10典型注射模具的基本結(jié)構(gòu)第41頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-11注射機(jī)基本操作程序第42頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2、注射成型工藝流程第43頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)3、注射成型的工藝特征（1）所用主機(jī)為注射機(jī)；（2）所用模具為注射模；（3）制品形狀為口大肚小的制品（見(jiàn)實(shí)物），與壓制成型的制品相同；但與壓制工藝相比，注射的制品精度更高，效率更快；因?yàn)槭亲詣?dòng)化生產(chǎn)。（4）生產(chǎn)方式為周期性生產(chǎn)；（5）適宜加工的原料為：大部分熱塑性塑料.第44頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（四）壓延成型（應(yīng)用移植創(chuàng)新法，從面條機(jī)演變來(lái)）圖2-13壓延機(jī)的輥筒排列方式第45頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)1.壓延機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖2-14壓延機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第46頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖2-15壓延工藝生產(chǎn)線第47頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2.壓延成型的工藝特征（1）所用主機(jī)為壓延機(jī)；（2）它利用壓延機(jī)的輥面成型制品，不用模具；（3）制品形狀為板狀或膜狀；（4）生產(chǎn)方式為連續(xù)性生產(chǎn)；（5）適宜加工原料：為大部分熱塑性塑料和橡膠.第48頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)三、聚合物其它成型方法1、擠出吹塑（應(yīng)用移植創(chuàng)新發(fā)明法，從燈泡的吹制演變而來(lái)）圖2-17單層直接擠坯吹塑過(guò)程產(chǎn)品特征：口小肚大的容器第49頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2、真空成型圖2-19真空成型示意圖產(chǎn)品特征：口大肚小的薄壁容器第50頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（3）搪塑成型（應(yīng)用移植創(chuàng)新發(fā)明法，類似于冰燈的制作）圖2-21搪塑成型示意圖第51頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（4）合成纖維紡絲成型（應(yīng)用仿生發(fā)明法，根據(jù)蜘蛛絲拉伸原理演變而來(lái)）圖2-22合成纖維紡絲成型示意圖第52頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)第三講先進(jìn)聚合物成型方法第53頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)一、先進(jìn)注射成型方法（一）層狀注射成型

圖3-1LIM工藝流程圖第54頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

工作原理：它同時(shí)實(shí)施兩種不同的樹(shù)脂注射，使其通過(guò)一個(gè)多級(jí)共擠模頭(圖3-1)，各股熔體在模頭中逐級(jí)分層，各層的厚度變薄，而層數(shù)增加，最終進(jìn)入模腔疊加，仍保留通過(guò)上述過(guò)程獲得的層狀形態(tài)，兩種樹(shù)脂以多個(gè)薄層方式交替復(fù)合疊加在一起，可成型每層厚度為0.1μm～10μm、層數(shù)達(dá)上千層的制品。

第55頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工藝特點(diǎn)：

層狀注射成型的制品保留了各組分材料的特性，比傳統(tǒng)共混料更能充分發(fā)揮材料性能，使其制品在阻隔氣體滲透性方面更具優(yōu)點(diǎn)。例如：塑料啤酒瓶。

第56頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）多組份注射成型圖3-2同時(shí)注射三種不同塑料的三澆道多組分注射系統(tǒng)第57頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（三）覆膜注射成型圖3-3覆膜注射成型工藝流程第58頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（四）注射壓制成型

圖3-5注射壓制成型原理示意圖第59頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

工作原理：

壓注成型是先將塑料在料筒中進(jìn)行熔化，然后將其注射到模腔中。當(dāng)熔體進(jìn)入模腔時(shí)，模具先稍微分開(kāi)，熔體注滿模腔后，再采用壓制成型的方法，用高壓合模力合緊模具，從而得到所需的制品。第60頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

工藝特點(diǎn)：

（1）在注射階段，熔體是在模具呈稍微分開(kāi)狀態(tài)時(shí)進(jìn)入模腔中，因此注射時(shí)所需的充模壓力較小;

（2）在壓制階段，已不再向模腔內(nèi)注料，依靠外部高壓來(lái)合緊模具，使模腔容積縮小，從而對(duì)模腔內(nèi)的熔體加壓使之成型，型腔內(nèi)壓力分布均勻。

第61頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）物料在成型時(shí)基本上不再流動(dòng)，所以流動(dòng)取向性小，內(nèi)應(yīng)力也較小，制品發(fā)生變形的現(xiàn)象較少。

（4）在模具的合模面易產(chǎn)生毛邊，制品須經(jīng)修整后使用。

第62頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（五）氣體輔助注射成型圖3-8氣體輔助注射成型過(guò)程圖第63頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)二、先進(jìn)擠出成型方法（一）雙螺桿擠出技術(shù)1、雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)（由兩根螺桿并聯(lián)組成）圖3-11雙螺桿擠出機(jī)示意圖第64頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

2、雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)的比較（1）物料的傳送方式不同在單螺桿擠出機(jī)中，固體輸送為摩擦拖曳，物料的摩擦性能決定了輸送行為。有些物料摩擦系數(shù)低，則較難將物料加入單螺桿擠出機(jī)中。在雙螺桿擠出機(jī)中，由于兩根螺桿的螺槽會(huì)形成一個(gè)密閉空間，并且沿螺旋線移動(dòng)，因此空間中所含的物料被強(qiáng)制輸送，與摩擦系數(shù)大小無(wú)關(guān)。第65頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

（2）物料的流動(dòng)速度場(chǎng)不同物料在單螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)速度分布比較簡(jiǎn)單，基本上是層流。而在雙螺桿擠出機(jī)中物料的流動(dòng)速度分布相當(dāng)復(fù)雜。因此混合充分、熱傳遞良好、熔融能力大。第66頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖3-13高性能二階擠出機(jī)結(jié)構(gòu)（二）雙階擠出技術(shù)它是由兩根螺桿的串聯(lián)組成第67頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

工作原理：這種二階擠出機(jī)是由具有塑化、熔融功能的第一級(jí)擠出機(jī)和具有計(jì)量、升壓功能的第二級(jí)擠出機(jī)串聯(lián)組成。加大了螺桿的工作長(zhǎng)度使物料塑化更加充分。

第68頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工藝特點(diǎn)：

（1）可以提高擠出效率30%-50%，

（2）能改善塑料薄膜的質(zhì)量，降低擠出樹(shù)脂溫度10～20℃，使塑料薄膜不易過(guò)熱分解。

第69頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖3-14三層共擠出復(fù)合T型機(jī)頭示意圖（三）共擠出復(fù)合膜技術(shù)第70頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

工作原理：該機(jī)頭內(nèi)設(shè)有三個(gè)流道，可用兩臺(tái)擠出機(jī)擠出兩種高聚物熔體。其中一臺(tái)擠出的熔體進(jìn)入內(nèi)外層流道，另一臺(tái)擠出的另一種熔體進(jìn)入中層流道，然后它們?cè)诳谀Ｌ巺R合，冷卻后即制得共擠出三層復(fù)合薄膜。

第71頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

工藝特點(diǎn)：

由于PP力學(xué)性能好但薄膜熱封性較差，所以讓PP為中層、PE力學(xué)性能差但薄膜熱封性較好，所以讓它做內(nèi)外層，這樣制得薄膜，既有PP薄膜的良好的力學(xué)性能，又明顯改善了熱封性。

第72頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（四）擠出機(jī)可視化技術(shù)擠出機(jī)的機(jī)筒是用金屬制成的，人們無(wú)法看到物料在其中的變化過(guò)程，因此稱其為“黑箱”，應(yīng)用可視化技術(shù)可以親眼看到物料在機(jī)筒中的變化規(guī)律，從而驗(yàn)證擠出理論的正確性。

第73頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、靜態(tài)可視化技術(shù)

實(shí)踐表明，要深入地分析物料性能、加工條件和螺桿參數(shù)對(duì)擠出理論的影響，依靠擠出機(jī)和模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)是不行的。因?yàn)樵谶@些裝備上無(wú)法直接地觀察到塑料的擠出過(guò)程，從而難以建立精確的物理數(shù)學(xué)模型。

第74頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大約在上世紀(jì)50年代末，在歐美和日本，分別用了靜態(tài)可視化技術(shù)來(lái)研究擠出過(guò)程，主要有頂出螺桿法和剖分機(jī)筒法兩大類。

第75頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

頂出法是：首先往料斗加入白色塑料和少量碳黑，當(dāng)塑料在擠出機(jī)中達(dá)到穩(wěn)定擠出后，突然停機(jī)，然后快速地冷卻機(jī)筒，使螺桿上的熔料快速冷卻，以保持穩(wěn)定擠出時(shí)的物料狀態(tài)。最后用油壓裝置將螺桿往前頂出。然后從螺桿上仔細(xì)地剝下卷繞在螺槽上的料帶，按規(guī)定位置切出各斷面上的物料狀態(tài)。最后，用油第76頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)觀察、測(cè)量各螺槽中已熔部分(圖中黑色)和未熔部分(圖中白色)的百分比和位置，即可分析熔融等擠出過(guò)程。

第77頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)擠出LDPE

Tb=190℃n=60r/minp=20.7MPaG=78Kg/h(圖中數(shù)字為自螺桿尾部往頭部計(jì)算的螺距數(shù))圖3-18料樣切片第78頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)剖分機(jī)筒法：它也是一種靜態(tài)可視化技術(shù)，具體做法是將機(jī)筒做成兩半，停機(jī)后打開(kāi)機(jī)筒露出螺桿后，剝下物料帶再做切片。它與頂出螺桿法相比，優(yōu)點(diǎn)是螺槽中的物料沒(méi)有變形，保持了擠出時(shí)的狀態(tài)。第79頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)2、動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)

動(dòng)態(tài)可視化是在與生產(chǎn)條件完全相同的工作情況下，連續(xù)、在線地觀察擠出過(guò)程的技術(shù)。較早出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)，是在有機(jī)玻璃制成的全透明擠出機(jī)中，加入某種室溫下為液體而已冷凍成小塊固態(tài)物的“物料”（類似果凍），觀察在室溫下它在螺桿上的熔解，實(shí)際上是熔化過(guò)程，并由此來(lái)模擬塑料的熔融過(guò)程。第80頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)圖3-19我國(guó)第一臺(tái)全程視窗單螺桿擠出機(jī)1981年，華南理工大學(xué)開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)全程視窗單螺桿擠出機(jī)，如圖3-19所示。第81頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)

圖3-20三向全程雙螺桿可視化擠出機(jī)第82頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)該機(jī)裝有七個(gè)沿程熔體壓力和溫度傳感器、還在機(jī)筒兩側(cè)交替開(kāi)有九個(gè)視窗，這樣除能直接用肉眼觀察物料在螺桿全長(zhǎng)上的物理化學(xué)過(guò)程之外，還可通過(guò)攝像機(jī)將擠出過(guò)程全部記錄下來(lái)。第83頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月它的特點(diǎn)如下：

（1）可以全方位觀察物料在機(jī)筒中的變化過(guò)程，即可同時(shí)在機(jī)筒前、后、上方同時(shí)攝像；

（2）可以全程觀察物料在螺槽中的變化過(guò)程，從第1個(gè)螺槽到最后1個(gè)螺槽。

（3）不用停機(jī)拆機(jī)筒，與實(shí)際工作狀況相符。

第84頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)三、先進(jìn)壓制成型方法（一）熔體壓縮模塑

圖3-21熔體壓縮模塑第85頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)工作原理：它采用一個(gè)噴嘴系統(tǒng)將熔體擠出在下半模上;然后噴嘴在x-y-z三個(gè)方向上進(jìn)行伺服控制，保證塑料均勻地分布在模具表面上;樹(shù)脂涂覆結(jié)束后，噴嘴退回;上半模下移合模，壓縮塑料熔體，開(kāi)始?jí)褐?。?6頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）傳遞壓制成型第87頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)四、其它先進(jìn)成型方法（一）注射吹塑成型圖3-24注射吹塑過(guò)程示意圖第88頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（二）注射拉伸吹塑成型圖3-25注射拉伸吹塑擠出成型制品過(guò)程第89頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（三）滾塑成型圖3-26滾塑成型基本原理示意圖第90頁(yè)，課件共100頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月先進(jìn)聚合物成型加工技術(shù)（四）