高分子材料成型加工

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高分子成型加工工艺与设备,课 程 介 绍,高分子化学,：单体,聚合物,（反应、反应速率）,高分子物理,：结构,性能,（分子链运动、粘弹性、流变性 ）,高分子加工,：原料,材料、产品,（转变方法、工艺参数）,工艺、设备、模具,高分子科学,塑料产品,塑料产品,汽车防尘罩,汽车密封条,空气软管,高压阻尼线,挡泥板,车灯橡胶件,定义,：将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。,基本任务,：,1.,研究各种成型加工方法和技术；,2.,研究产品质量与各种因素之间的关系；,因素包括：,a.,聚合物本身的性质；,b.,各种加工条件参数；,c.,设备和模具的结构尺寸；,d.,各种添加剂、助剂；,3.,研究提高产量和降低消耗的途径。,高分子成型加工,参考书：,高分子材料成型加工,周达飞 轻工版,高分子材料加工原理,沈新元 纺织出版社,聚合物成型工艺学,黄锐 轻工版,教材：,高分子材料成型加工原理,王贵恒 化学工业出版社,内 容 简 介,第一篇 聚合物加工的理论基础,16,学时,流变性质、聚合物流动,第二篇 塑料的成型加工,24,学时,挤出、注射、压制、压延、吹塑等,第三篇 高分子复合材料成型,12,学时,原料、成型设备、方法,第四篇 实践课,4,学时,常用高分子及复合材料制品设计,课 程 要 求,闭卷考试，参考平时成绩（考勤、提问、作业、工艺设计）。,结合实验课、生产实践，加深认识理解。,理解聚合物加工的理论基础。,基本掌握聚合物材料的成型加工方法（以塑料为主）。,绪 论,一、聚合物加工过程,首先，使原材料产生变形或流动取得所需要的形状；然后，设法保持取得的形状（即硬化）。,流动硬化,是加工过程的基本程序。,聚合物,可塑性状态,流动与变形,硬化定形,制品,方法,方法,工艺条件,二、聚合物加工形式,聚合物,熔体,的加工,挤出、注射、压延、模压,类橡胶状,聚合物的加工,吹塑、拉幅薄膜,聚合物,溶液,的加工,流涎薄膜、湿或干法纺丝,低分子聚合物或预聚物的加工,浇铸,聚合物悬浮体的加工,胶乳、搪塑,聚合物的,机械加工,车、铣、刨,三、成型加工方法分类,根据聚合物在加工过程有否物理或化学变化，分为三类：,1.,主要发生物理变化的：,热塑性聚合物,的挤出、注射、压延等,升温,流动,冷却,硬化,2.,只发生化学变化的：铸塑,3.,兼有物理和化学变化的：,热固性聚合物,的模压、注射、传递模塑等,按阶段分,一次成型 挤出、注射,二次成型 吹塑、热成型,二次加工（后加工）,按操作方式,连续成型 管、棒等的生产,间歇成型,课后了解内容：,高分子材料成型工业的发展,我国的高分子材料工业,第一篇 聚合物加工的理论基础,聚合物具有一些特有的加工性质，如,可挤压性,、,可模塑性,、,可纺性,和,可延性,，为聚合物提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是聚合物得到广泛应用的重要原因。,第一章 材料的加工性质,第一节 聚合物材料的加工性,一、聚合物的可挤压性,定义,：聚合物通过,挤压作用,形变时,获得形状,和,保持形状,的能力。,粘流态才能挤压变形，受到剪切作用。,可挤压性与,粘度,、设备结构、压力有关。,衡量指标：,熔融指数,MI,给定剪切应力、定温下,10,分钟内聚合物从出料孔挤出的重量（克）。,MI,表征流动度的大小，是粘度的倒数。,二、聚合物的可模塑性,定义,：聚合物在,温度,和,压力,作用下形变和在,模具中,模制成型的能力。,可模塑性取决于聚合物的流变性、热性质，模塑条件和模具的结构。,表征方法：螺旋流动试验,三、聚合物的可纺性,定义,：聚合物材料通过加工形成,连续的固态纤维,的能力。,可纺性取决于熔体的粘度、强度以及热和化学稳定性。,熔体细流的稳定性表示为：,熔体强度与纺丝速度的稳定性和材料的内聚能密度有关。,衡量指标,：能形成,稳定细流,，且有较高的,熔体强度,。,四、聚合物的可延性,定义,：,无定型或半结晶,聚合物在一个或两个方向上,受到压延或拉伸,时变形的能力。,长径比很大的产品，如纤维、薄膜。,可延性来自大分子的长链结构和柔性。,衡量指标：塑性形变的能力和应变硬化,形变能力与聚合物结构、温度有关，有,冷拉伸,和,热拉伸,。,应变硬化与取向程度有关。,第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为,一、聚合物的聚集态及其加工性,聚合物可划分为,玻璃态（结晶态）、高弹态和粘流态等聚集态。,聚合物聚集态的多样性导致其成型加工的多样性。,T,g,玻璃化温度,T,f,粘流温度,T,D,分解温度,T,f,粘流态 大分子链,解缠和滑移,粘性形变,（时间依赖性、不可逆）,常进行纺丝、注射、挤出、吹塑、贴,合等成型加工,二、聚合物的粘弹形变与加工条件的关系,普弹形变,推迟高弹形变,粘性形变,1.,与加工温度,T,的关系,T,2,3,H,V,，,且,H,增大趋势大于,V,。,当,T,T,f,（或,T,m,）,时，以,粘性形变为主,，但不是纯粘性的，也表现一定的弹性。,当,T,T,f,时，以,高弹形变为主,，粘性成分减小，有效形变值减小。,2.,与作用力、作用时间的关系,当,T,T,f,时，,t,V,可逆形变部分的转变为不可逆形变。,塑性形变,：,固体,聚合物在,T,g,T,f,范围，以,较大的外力,和,较长的作用时间,下产生的,不可逆形变,。其实质是高弹条件下大分子的强制性流动。,比较塑性形变和粘性形变的异同点。,三、粘弹性形变的滞后效应,定义,：在动态力作用下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的,形变,总是,落后于应力,作用速度的现象。,原因,：由于聚合物的,长链结构和大分子运动的逐步性,，与应力相适应的任何形变不可能在瞬间完成，需要一个,松弛过程,。,高弹性变的,松弛时间,：,滞后效应在聚合物加工成型中是普遍存在的，影响制品的性能,(,变形、收缩、内应力,),。,措施,：在,T,g,T,f,范围对制品进行,热处理,。,