聚合物的成型加工方法.ppt

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4、表面粗糙与熔接痕
在聚合物成型加工中，常因种种原因使聚合 物流体流动出现不正常现象或缺陷，使制品 出现表面粗糙(如沙鱼皮状、桔子皮状、波纹 状、螺旋状等)和熔接痕，以致裂缝等种种畸 变现象。
产生上述现象的原因有两种，一是认为，熔 体流动时，中心部位的聚合物受到拉伸，由 于它的粘弹性特点，在流动中产生了一部分 可回复的弹性形变。形变随着剪切速率的增 大而增大。当剪切速率增大至一定值，弹性 形变达到极限，熔体再也承受不了更大形变
反应成型是将聚合反应和成型加工合为一体的方 法。
5)、其它成型方法
高分子材料的热弯；焊接、锻造、冲压等多少与 聚合物的热塑化有关，热真空成型及冷冲则与聚 合物高弹性有关，而高分子材料的车、刨、钻、 锯、铣等属纯粹的机械方法。此外，还可进行金 属镀饰，表面喷涂、染色等加工处理，这些方法 有时被称为高分子材料的二次加工。
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B、吹塑薄膜和中空制品 通过压缩空气吹胀，挤出管状型坯，可得瓶、罐、
桶等中空制品。 C、板材挤出 板材挤出是将熔融聚合物物料靠压力从狭缝状的
口模挤出，经压光辊的滚压，同时进行冷却，并 通过牵引、切割成一定规格的材料。 D、电线及复层挤出 此法常用于电线的包复、电缆护套等制造。
CCC
C
> CCC > CCC
C
C
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有氧存在下，聚合物的降解反应会加速和复杂化。 其原因是氧在聚合物熔体中的扩散系数远比在固 态聚合物中扩散系数要大得多。
聚合物的分子结构中有的还存在能被水解的化学 基团，如酰胺类、酯类、腈类、缩醛类以及某些 酮类，在一定条件下，都会发生水解反应。
聚合物在塑炼、挤出、注射、破碎、粉碎、拉伸 等机械力作用下均会发生一系列的化学变化，这 被称为力化学过程。力化学过程是指在机械力作 用下加速了化学过程或物理过程。一般而言，机 械力并不直接产生活性物质，而是提高聚合物的 化学活性，使之更易于产生化学反应。特别是机 械力可促进聚合物的降解反应。
子易于变形，便于进一步成型，此类成型大 至可以分为以下几种：
A、聚合物溶解、脱溶剂成型：干法纺丝、流 延成膜、涂料、粘合剂、喷涂等均属此类。
B、聚合物溶解、沉淀成型：聚合物处于溶液 状态，在非溶剂中被沉淀析出成型。
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C、聚合物溶胀、蒸发成型。 D、聚合物溶胀，共沉淀成型。 4)、反应成型
热处理能使产品的结晶更趋于完善，不稳定 的结晶结构转变为稳定的结晶结构，微小的 晶粒转变为较大晶粒。热处理还能明显增加 晶片厚度、提高熔点，此外也有利于大分子 链的部分解取向和消除制品中的内应力。但 过高的结晶度会导致制品变脆。
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3、收缩与残余应力 聚合物通常具有较高的热膨胀系数。当温度
升高时，由于分子热运动加剧，大大地削弱 了大分子链间的相互作用，因此，在成型过 程中聚合物受热变成熔体时，体积增大。然 而，冷却时又会发生体积收缩。 聚合物在成型加工过程中，由于熔体冷却速 度快，热传导速度慢，造成制件内外冷却速 度不同，体积收缩不均匀，使制件内部产生 内应力，会大大降低力学性能。
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2、注塑成型
3、压延成型 压延成型是制造薄膜和片材的重要方法，此
法是将熔融塑化的树脂和添加剂混合，通过 几道回转的热金属辊筒缝隙，使其成为连续 薄片状，经冷却辊筒后定型，成为具有一定 厚度的薄层制品。 压延机成型还可用来制造人造革、墙纸、印 花或刻花复合材料等。
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4、模压成型 模压成型是热固性塑料主要的成型加工方法。 模压成型是指将计量好的成型物料加入闭合
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于是流体发生周期性的断开，造成熔体破裂； 另一种原因是在熔体流动时，管壁处的剪切 速率最大；或由于流动分级效应使低分子量 部分较多集中于管壁处，致使管壁处粘度最 低，使熔体与管壁之间缺乏粘附力，在某一 临界切应力(105～106Pa)下，熔体沿管壁发生 整体滑移，而导致流体出现不连续性。
为消除上述现象，聚合物熔体必须在稳定层 流中进行加工。特定聚合物成型时，只要适 当降低剪切速率和提高成型温度、减小模孔 人口角等都可以不同程度上消除这种现象。
聚合物成型加工介绍
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聚合物的成型加工：将聚合物或以聚合物 为基本成分，加入各种添加剂，在一定的 温度和压力下，将其转变为具有实用价值 的材料或制品的一种工艺过程。
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34ຫໍສະໝຸດ 5聚合物的成型加工方法分类
按聚合物的成型方法原理，大致可分为：
1)、热塑化、冷却成型 首先加热聚合物，使其处于均匀的粘流态，
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2、结晶与取向
聚合物在成型加工过程中，伴随有加热、冷 却和加压等作用，这会明显地影响晶态聚合 物的结晶结构和最终产品的性能。
研究表明随着压力的增加，熔点明显提高。 这是因为在压力作用下，提高了聚合物熔体 的结晶速率，使片晶加厚。倘若在更高压力 下，会形成伸直链晶体，大大提高制品的力 学性能。
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3)、加工机械： 挤出机的性能主要取决于螺杆的直径及螺纹
的性质(如螺杆长度、直径、压缩比、螺距、 螺槽深度等)。最为常用的是单螺杆挤出机。 现今已发展了双螺杆、多螺杆和排气螺杆等。 A、管材挤出 此法适用于各种塑料管材生产，如PVC、PE、 PP、PS、ABS、Nylon、PC、P'FFE等。
即“塑化”状态，然后塑制成所需要的形状， 并冷却定型。挤出、注射、压延、真空成型、 熔融纺丝、熔融喷涂等方法，都属于热塑化， 冷却成型。
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2)、热塑化、反应成型 这类方法主要用于热固性塑料的生产，常称
为模压成型，也可用于热塑性塑料成型。
3)、溶剂塑化、脱溶剂成型 聚合物中加入溶剂使之溶解成液态，使大分
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塑料的成型加工 1. 挤出成型
1)、原理：将粒状聚合物或粉状物料连续加入 挤出机料筒中，借助挤出机内螺杆的挤压作 用，使受热熔融的物料在压力推动下强制、 连续地从一定形状的口模挤出，形成与口模 相似横断面的连续型材，经冷却定型得聚合 物材料或制品。
2)、应用范围：主要生产管、棒、丝、带、薄 膜、电线电缆、涂层制品及各种异型材料； 还可以用于塑料的着色、塑化造粒、塑料共 混改性：也可用于某些热固性塑料制品生产。
的模具中，在热压下使树脂熔融、流 动充 满模腔，然后固化定型。
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5、层压成型 层压成型主要是热固性塑料的成型方法。此法是将浸
有热固性树脂的纸、布、木片、玻璃纤维及其它织物 等基材，裁剪成一定尺寸的层压成型材料，在模具中 叠合成层，在热和压力作用下使树脂固化而成为整体， 得到片层状塑料的成型加工方法。
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成型加工过程中的化学与物理变化
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1、降解与交联
聚合物在热、力、氧、光、水等作用下会发 生降解，有时也伴随有交联。
聚合物的热降解首先是从分子中最弱的化学 键开始的，关于化合键的强弱次序为：C－F > C－H(烯和烷) > C－C(脂肪链) > C－Cl
聚合物主链中各种C－C键的强弱次序为：
结晶温度与聚合物结晶过程有密切关系。在 加工成型过程中，聚合物分子链的有序化常 常是在熔体冷却时发生的，然而成型过程的 冷却速度通常是非常快的，会因传热而造成
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制件不同部位的冷却速度的不同，通常外边 冷却速度快，内部冷却速度慢，这就会导致 制件内外的结晶速率不同及结晶度不同，使 制件密度的不均一。控制冷却速度可改变聚 合物的结晶过程，以控制制品的性能。
塑料内部形成大量微孔，并固定微空结构的成 型加工方法。通常的泡沫塑料制品的成型方法， 其成型特点是往液态或熔融物料中引入气体或 原位反应产生气体，形成微空，然后使微孔增 大至一定体积，最后通过物理或化学方法固定 微孔结构。
塑料发泡后的体积比发泡前增大数倍，称为发 泡倍率。发泡倍率大于5的称为高发泡；小于5 的称为低发泡；采用不同发泡工艺可获得不同 硬度的制品，即硬质、软质和半硬质泡沫塑料
6、浇铸成型 浇铸成型是将聚合物单体、预聚物、熔融的热塑性聚
合物、聚合物溶液或溶胶倒入一定形状的模具中，而 后使其固化反应，定型或溶剂挥发而硬化成为制品的 一种方法。
有机玻璃、尼龙6、环氧树脂、不饱和聚酯、纤维素、 聚氯乙烯等都可用此法制成各种形状的制品。
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7、发泡成型 发泡成型是通过机械、化学或物理等方法，使