【要点】高分子材料成型加工设备要点

【关键字】要点
合成高分子化合物的方法:聚合反应,利用高分子反应和复合反应.
影响高分子材料性能的化学和物理因素
化学因素:构成元素的种类及连接方式,端基,支化与交联,结构的缺陷,基团的空间位置等.
物理因素:相对分子质量及其分布,结晶性,粒径与粒径分布,成型过程中的取向,熔体黏度与成形性.
取向:流动取向和拉伸取向
影响高分子化合物取向的因素?
高分子化合物的结构:链结构简单,柔性大,相对分子质量较低的有好处取向;结晶性高分子取向结构稳定性优于非晶态高分子;复杂结构的高分子化合物取向较难.
低分子化合物:增塑剂,溶剂等低分子化合物,使高分子化合物的Tg,Tf降低,易于取向,取向应力和温度也显著下降,但同时解取向能力变大.
温度:取向和解取向都与分子链的松弛有关.温度升高使熔体黏度降低,松弛时间缩短,既有好处取向,也有好处解取向.
拉伸比:取向度随着拉伸比的增加而增大.
有好处结晶性的因素:链结构简单,重复结构单元较少,相对分子质量适中;主链上不带或只带极少的直连;主链化学对称性好,取代基不大且对称;规整性好;高分子链的刚柔性及分子间作用力适中.
聚合物熔体在剪切流动中的弹性表现的形式和解决的有效措施
答:1.表现形式:入口效应;离模膨胀;熔体破裂.
2.措施:1增大口模直径,减小入口的压力降;2 升高温度,增大流体的流速,使熔体黏度降低;3 控制熔体的流速均匀性,减小剪切速率的突变情况.
混合机理:扩散和混合过程要素
扩散:分子扩散:涡流扩散;体积扩散
混合过程要素:剪切;分流,合并和置换;压缩;拉伸;聚集.
分散混炼三要素:压缩,剪切,分配置换
开炼机塑炼的原理:开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转，胶料放到两辊筒间的上方，在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中。

由于辊筒表面的旋转线速度不同，使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用，胶料反复通过辊距而被塑炼。

开炼机塑炼的工艺方法
包辊塑炼法。

2．薄通塑炼法3．化学增塑塑炼法
工艺条件:1控制胶料的温度在45-55度以下,开炼机塑炼在最初的10-15min内塑炼效果显著,随着时间延长,温度升高, ,机械塑炼效果下降.塑炼一段时间后可使胶料停止并冷却一段时间,再重新塑炼,可提高塑炼效果.
2辊筒速比一定时,辊距越小,胶料所受的剪切作用越大,且胶片较薄也易冷却,塑炼效果越大.辊筒速比越大, 胶料所受的剪切作用也大,塑炼效果就越大.一般用于塑炼的开炼机辊筒速比
在1:1.25-1:1.27之间.
3装胶量依开炼机的大小和胶种而定:装胶量应适中,好处散发热量.
4 使用化学解塑剂能缩短塑炼时间,减少弹性复原现象,提高塑炼效果.
开炼机塑炼的影响因素1．装胶容量2．辊距3．辊速和速比4．辊温5．塑炼时间6．化学塑解剂
密炼机的塑炼原理:生胶在密炼室内一方面在转子与密炼室壁之间受剪切应力和摩擦力的作用,另一方面还受到上顶栓的外力作用,由于密炼系统散热困难,属高温密炼,生胶在密炼机中主要借助于高温下的强烈断键来提高橡胶的可塑性.
工艺条件:塑炼温度,时间,转子的转速,装胶量和上顶栓压力等.
开炼机的混炼-包辊,吃粉,翻捣三个阶段
原理:胶料包在辊筒上,在辊筒上应保持适量的堆积胶,然后根据配方规定依次加各种配合剂,然后经过多次翻炼捣胶,采用小辊距薄通法,使橡胶和配合剂互相混合.
最主要的工艺条件:配合剂的加入顺序
密炼机的混炼-湿润,分散,捏炼三个过程
原理:生胶和配合剂按一定顺序加入密炼机中,使之均匀混合后,排料至压片机压成片,使胶样冷却到100度以下,然后加入硫化剂和超促进剂,再通过捣胶.翻炼以混合均匀.
工艺条件:装胶量,加料顺序,混炼温度,上顶栓压力,转子转速和混炼时间
压制成型:模压成型和层压成型,前者包含热固性塑料的模压成型,橡胶的模压成型和复合材料的模压成型,后者包括复合材料的高压和低压压制成型.
原理:靠外压的作用来实现成型物料造型
模压成型的工艺特点:优点:操作,工艺成熟,生产控制方便,成型设备和模具较简单,所得制品的内应力小,取向程度低,不易变形,稳定性好.但其缺点是生产周期长,生产效率低,较实现生产自动化,因而劳动强度较大,且由于压力传热和传热与固化的关系等因素,不能成型形状复杂和较厚制品.
热固性塑料的主要成型工艺特点:1.流动性:流动性太小,模塑料难以充满模腔,造成缺料.但流动性也不能太大,否则会使模塑料熔融后溢出型腔,而在型腔内填塞不紧,造成分模面发生不必要的黏合,而且还会使树脂与填料分头聚集,制品质量下降.2.固化速率:固化速率受交联反应性质决定,并受成型前的预压,预热条件以及成型温度和压力等工艺条件和因素的影响,固化速率过小则生产周期长,生产效率低,但过大则流动性下降,会发生塑料商未充满型腔就已经固化的现象,就不能适于薄壁和形状复杂的制品的成型3成型收缩率:成型收缩率大的制品易发生翘曲变形,甚至开裂.4.压缩率:模塑料压缩率大,所需模具的装料室要大,耗费材料不好处传热,生产效率低,而且装料时容易混入空气.对物料进行预压可以降低压缩率.
橡胶的硫化历程分为几个阶段?各阶段的实质和意义是什么?
答:焦烧阶段,预硫阶段,正硫化阶段,过硫阶段
焦烧阶段:又称硫化诱导期,是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间,在此阶段胶料尚未开始交联,胶料在模型内有良好的流动性.焦烧阶段对于模型硫化制品,胶料的流动,充模有重要作
用,它的时间长短决定了是否发生焦烧,为后来的橡胶制品成型完好的奠定了基础.
预硫阶段:焦烧期以后橡胶开始交联的阶段,预硫阶段的时间长短反应了橡胶硫化反应速率的快慢,体现了交联的程度,有助于橡胶物理机械性能的提高.
正硫化阶段;橡胶的交联反应达到一定的程度,此时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值,其综合性能最佳.此时交联键发生重排,裂解等反应,同时存在的交联,裂解反应达到平衡,因此交联的物理机械性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少,所以该阶段也称平坦硫化阶段.过硫阶段:正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段,过硫阶段往往氧化及热断键反应占主导地位,因此胶料出现物理机械性能下降的现象,它反映了硫化平坦期的长短,不仅表明了胶料热稳定性的高低,而且对硫化工艺的安全性及制品的硫化质量有直接影响.
何谓硫化三要素?对硫化三要素控制不当会造成什么后果?
答:硫化时间,硫化压力,硫化温度.
硫化压力:压力过小会使胶料的流动性减小,不好处充满型腔,造成缺料;但压力过大.会使胶料溢出型腔,降低制品的物理机械性能,还会使制品出现气泡.
硫化温度:温度影响硫化反应的进程,硫化温度不当,容易发生焦烧,缩短硫化速度,增大硫化时间,影响生产效率的提高.
硫化时间:时间太长则过硫,时间太短则欠硫,对产品的性能都不利.
挤出螺杆的主要结构参数
1.螺杆直径Ds;
2.螺杆的长径比L/Ds;
3.螺杆的压缩比A;
4.螺杆深度H;
5.螺旋角θ;
6.螺纹棱
部宽E;7.螺杆与料筒的间隙δ
影响螺杆挤出量的稳定性的因素有哪些?
答:1.机头压力:适当增加机头压力,虽然会使挤出量有所下降,但对物料的进一步混合和塑化有力;2.螺杆转速:适当增加螺杆转速可提高挤出量;3.螺杆的几何尺寸:螺杆直径D,螺槽深度H,均化段长度L;4.物料温度:没有明显影响;5.机头口模的阻力:适当增加机头口模的阻力有好处挤出量的稳定.
热塑性塑料的注射过程;加料,塑化,注射充模,冷却固化和脱模
注射工艺流程:
注射工艺条件:1.温度:料筒温度,喷嘴温度,模具温度;2.压力:塑化压力,注射压力;3时间:注射时间,冷却时间及其他辅助时间
压延原理:压延成型过程是借助于辊筒间产生的强大剪切力,使黏流态物料多次受到挤压和延展作用,成为具有一定宽度和厚度的薄层制品的过程.
压延时,压延机的辊筒为什么会产生挠度,对压延质量有何影响?说明对挠度的补偿方法,并比较其优缺点?
答:物料在辊筒的间隙受压延时,对辊筒有横向压力,这种企图将滚筒分开的作用力称为分散力,将使两端支撑在轴承上的辊筒产生弹性弯曲,其程度大小以辊筒线中央部位偏离原来水平位置表示,称为挠度.
挠度的产生造成压延制品的厚度不均,其横向断面呈中间部分厚两端部分薄的现象.
方法:1.中高度法:缺点:机械加工要求高,难度大,而且辊筒的弹性弯曲受物料的性质及压延工艺条件等诸多因素的影响;2.轴交叉法:优点:可以随产品的品种,规格和工艺条件不同进行轴交叉角度,从而扩大了压延机的工作范围;3.预应力法:优点:这种方法可以调节预应力的大小使辊筒弧度有较大的变化范围,以适应变形的实际要求,比较容易控制.
何谓压延效应?产生的原因及解决办法?
答:1.压延成型过程中,粘流态塑料在通过压延辊筒间隙时,线性大分子沿着压延方向作定向排列.
原因:物料在压延过程中,在通过压延辊筒时受到很大的剪切力和一些拉伸应力,从而导致高聚物大分子沿着压延方向作定向排列,这样就产生了压延效应
方法:适当提高物料温度,减小辊筒的转速与速比.
二次成型的粘弹性原理:聚合物在Tg-Tf间,既表现液体的性质又显示固体的性质.塑料的二次成型加工就是在材料的类橡胶态下进行的,因此成型过程中的塑料既有黏性又具有弹性,在类橡胶态下,聚合物的模量要比玻璃态低,形变值大,但由于弹性性质,聚合物仍具有抵抗性变和恢复形变的能力.
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