高分子材料加工成型原理-chap1 加工性
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工简介高分子材料成型加工是指通过加热、挤压、拉伸等工艺将高分子材料转变成所需形状和尺寸的过程。
高分子材料广泛应用于各个领域，如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
本文将介绍高分子材料成型加工的基本原理、常用的加工方法以及在实际应用中的注意事项。
基本原理高分子材料成型加工是利用高分子材料的可塑性进行加工的过程。
高分子材料的可塑性是指在一定的温度和压力下，可以被加工成各种形状的性质。
其基本原理可以归纳为以下几点：1.熔融：高分子材料在一定的温度范围内可以被熔化成流体状态，使得材料更易于流动和变形。
2.成型：将熔融的高分子材料注入到模具中，通过模具的形状和尺寸限制，使得熔融材料在冷却后得到所需的形状和尺寸。
3.冷却固化：熔融材料在模具中冷却后逐渐固化成固体，成为最终的成型品。
常用的加工方法注塑成型注塑成型是一种常用的高分子材料成型加工方法，适用于制造各种塑料制品。
其基本流程包括：1.材料准备：选择合适的塑料颗粒作为原料，将其加入注塑机的进料口中。
2.加热熔融：注塑机将原料加热、熔融，并将熔融的塑料材料注入到模具中。
3.冷却固化：模具中的熔融塑料材料在冷却后逐渐固化成固体，形成最终的成型品。
4.取出成品：将固化的成型品从模具中取出，并进行后续加工，如修整边缘、打磨表面等。
挤出成型挤出成型是另一种常用的高分子材料成型加工方法，适用于制造各种管材、板材等长型产品。
其基本流程包括：1.材料准备：将高分子材料以颗粒形式加入到挤出机的料斗中。
2.加热熔融：挤出机将颗粒状的高分子材料加热、熔融，并通过螺杆将熔融的材料挤出。
3.模具成型：挤出的熔融材料通过模具的形状和尺寸限制，被冷却成所需的形状和尺寸。
4.冷却固化：在模具中冷却后，熔融材料逐渐固化成固体，形成最终的成型品。
5.切割成品：挤出机会根据需要将成型品切割成所需的长度，以便后续使用。
除了注塑成型和挤出成型，还有许多其他的高分子材料成型加工方法，如压延成型、注射拉伸成型等，根据材料和产品的需求选择合适的加工方法。
高分子材料加工成型原理幻灯片PPT
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2004-9-13 Chapter 2, section2.2.3-2.2.6(P70-95)
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2004-9-15 Chapter 2, section2.2.3-2.2.6(P97-111)
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2004-9-16 Chapter 2, section2.2.6(P112-148)
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2004-10-20 Chapter 6, Section 6.2, 6.3(20-44)
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2004-10-21 Chapter 6, Section 6.4(45-65)
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2004-10-25 Chapter 6, Section 6.4,6.5,6.6(66-92) ;Chapter 7.1,7.2 (1-13)
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2004-10-27 Chapter 7.1,7.2, 7.3 (14-30)
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2004-11-1 Chapter 7.3, 7.4 (31-44)
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2004-11-3 Chapter 7.4, 7.5 (45-57)
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Dept. Polym. Sci. & Eng.,
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2004-9-27 Chapter 3,section3.2(P83-114),
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2004-9-29 Chapter 3,section3.2(P114-130),Chapter 4,section4.1,4.2(P1-19)
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工高分子材料是一类具有高分子量的聚合物材料，其在现代工业中具有广泛的应用。
高分子材料的成型加工是指将高分子原料通过一系列加工工艺，制作成所需的成品制品的过程。
本文将从高分子材料成型加工的基本原理、常见加工方法以及发展趋势等方面进行探讨。
首先，高分子材料成型加工的基本原理是利用高分子材料的可塑性和流动性，在一定的温度、压力和时间条件下，通过加工设备对高分子原料进行加工成型。
在这个过程中，高分子材料会经历熔融、流动、固化等阶段，最终形成所需的成品制品。
这一基本原理适用于各种高分子材料的成型加工过程，如塑料制品、橡胶制品、纤维制品等。
其次，高分子材料成型加工的常见方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。
注塑成型是将高分子原料加热熔融后，通过注射机将熔融的高分子材料注入到模具中，经过一定的冷却固化后，得到所需的成品制品。
挤出成型是将高分子原料加热熔融后，通过挤出机将熔融的高分子材料挤出成型，常用于生产管材、板材等制品。
吹塑成型是将高分子原料加热熔融后，通过吹塑机将熔融的高分子材料吹塑成型，常用于生产塑料瓶、塑料容器等制品。
压延成型是将高分子原料加热熔融后，通过压延机将熔融的高分子材料压延成型，常用于生产薄膜、片材等制品。
此外，随着科技的进步和工艺的改进，高分子材料成型加工也在不断发展和完善。
传统的成型加工方法逐渐向数字化、智能化方向发展，加工设备和工艺控制技术不断更新换代，使得高分子材料成型加工的效率和质量得到了显著提升。
同时，新型的成型加工技术和材料也不断涌现，如3D打印技术在高分子材料成型加工领域的应用，生物可降解高分子材料的开发和应用等，为高分子材料成型加工带来了新的发展机遇和挑战。
综上所述，高分子材料成型加工是利用高分子材料的可塑性和流动性，在一定的条件下，通过一系列加工工艺将高分子原料加工成所需的成品制品的过程。
其常见方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。
高分子加工 高分子成型加工原理
卷取装置等
（2）挤出机
* 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机 头与口模。
A. 螺杆：
→→ 经过滤网到机头 加料段（75%固态）、压缩段（固/液共存区）、均化
段 * 选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比
（L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺 杆与料筒的间隙等。
① 直径（D）： D↑，加工能力↑。 挤出机生产率 ∝D2，D通常为 45~150mm；
B. 机头与口模：
★ 组成： 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行 直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模 给予塑料熔体所需的形状。
6.1.2 挤出成型原理
（1）固体输送（主要发生在加料段） * 依靠力： 压力流动 拖曳流动
* W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对 固体塞的摩擦力，推力； Fb — 料筒对固体塞的摩擦 力，F阻bz力—。 Fb 在Z轴方向上的分力。
对圆管 K D4
128(L4D)
→→ 对不同的D有不同的Q~ΔP曲线。
如图： ∴ N↑，Q↑；D↑，Q↑。
6.1.3 挤出成型工艺与过程（自学）
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→挤出成型 →→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
作 业：
针对课本P124/式6-5讨论θ角、φ角与Q的关 系。看是否能得出课本上的结论，并解释理 由。
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
Q=V·va Q—单位时间内固体物料的流动体积；va—物料前进 速度；V—螺槽截面积。
第2章 高分子材料成型原理
第2章
聚合物流体的普适切变流动曲线
流动曲线可划分为三个流动区：
高分子材料成型原理
§2.1 高分子材料的加工性能——流变性能
第二流动区，也称假塑性区或非牛顿区。 • 解释：中等剪切速率时，分子链取向程度逐渐增大，分子热运动影 响逐渐减小，流体粘度逐渐降低；另外，随剪切速率增大，超分子 群体尺寸减小，流动阻力减小，粘度下降；同样，大分子链的物理
图2-6 各类型流体的流动曲线 图2-2 流动曲线
第2章
聚合物流体的类型及特点
高分子材料成型原理
§2.1 高分子材料的加工性能——流变性能
4. 膨胀性流体 当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子 构成的空间最小，其中液体可以充满这些空隙 中。当施加于这一体系的τ不大时，即γ较小 时，液体可在移动的固体粒子间充当润滑剂， 因此，表观粘度不高。但当 τ逐渐增高时，粒 子间碰撞机会增多，流动阻力增加，并且固体 粒子的紧密堆砌被破坏，整个体系就出现膨胀 现象。液体不再能充满所有空隙，润滑作用受 到限制，表观粘度就随着τ的增长而增大。
拉伸流动
聚合物加工过程中受到拉应力作用引起的流动。如初生纤维离开喷丝板时 或用吹塑法或拉幅法生产薄膜时的流动主要是拉伸流动。一个平面两个质点间
距离的拉长。
剪切流动模型
第2章
高分子材料成型原理
§2.1 高分子材料的加工性能——流变性能
拉伸流动
剪切流动
第2章
流体静压力
高分子材料成型原理
§2.1 高分子材料的加工性能——流变性能
一定， t↗， τ↗ 。如石膏水溶液。 • 震凝性流体：
第2章
聚合物流体的类型及特点
高分子材料成型原理
§2.1 高分子材料的加工性能——流变性能
高分子材料成型加工原理复习
可延性表示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。 ❖发生地点：压延或拉伸工艺 ❖聚合物力学状态：高弹态或玻璃态 ❖表征方法：拉伸试验
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第一节 聚合物材料的加工性质
可延性源于： ①大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团； 结晶高聚物：折叠链状； 细而长的长链结构和巨大的长径比；
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.3 聚合物的可纺性
❖什么是可纺性？
可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的 固态纤维的能力。 ❖发生地点：主要有熔融纺丝 ❖聚合物力学状态：粘流态 ❖表征方法：纺丝实验
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.4 聚合物的可延性
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.2 聚合物的可模塑性
1.什么是可模塑性？
可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。（熔体的充模能力）
❖发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等
❖聚合物力学状态：高弹态、粘流态
❖表征方法：螺旋流动试验
在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温 度、压力下熔体的流动长度来表示。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。 3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？
各适用于什么加工方法？
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4.聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（ ）， （ ），（ ）和（ ）。
5.（）是评价聚合物材料的可挤压性 这一加工性质的 一种简单而又实用的方法，而（ ）是评价聚合物 材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实 用的方法。
高分子材料成型加工原理
1注射成型的特点：生产周期快，适应性强，生产率高和易于自动化2注射成型加工三要素：材料，设备，模具3成型工艺三要素：温度T 压力P 时间t 。
压力：塑化压力，注射压力，保压压力4什么是注射成型：注射成型亦称注射模塑或利用注塑机的注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法 5注塑成型就是将塑料在气塑成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时在栓塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合磨具内，经过一定的时间冷却定型后，开启磨具即得制品（间歇操作）6螺杆分类：1加料段，作用，输送物料，物料状态，固体状态，部分熔化，螺纹特点，等距等深，最深2压缩段，压实物料，熔融状态，等距不等深，渐变3均化段，定温定量定压，熔融状态，等距等深，最浅均化段，定温定量定压，熔融状态，等距等深，最浅 7填料的表面处理：作用1使颗粒分散均匀，不凝结在一起2所有填充剂粒子被聚合物包围润湿3使其充剂表面与聚合物有良好的粘合力 8偶联剂（硅烷类）：一是具有良性结构物质分子中一部分基团与无机物表面化学基团反应形成顽固的化学键，另一部分有亲有机性质，可与有机物反应，从而把两种性质不同材料结合起来9什么是挤出成型：挤出成型亦称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行推动口模而成为具有恒定截面的连续型材料的一种定型方法10挤出成型适用范围：挤出法几乎能成型所有的热塑性塑料，也可加工某些热固性塑料11挤出成型制品：生产的制品有管材，板材，薄膜，线缆包覆物以及塑料与其它材料的复合材料等12挤出成型的设备：单螺杆挤出机的基本结构：主机，挤出机辅助设备 挤出机分类：单螺杆，双螺杆，立式，卧式，排气式，非排气式，螺杆，柱塞13什么是一次成型：在大多数情况下一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，在大多数情况下一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动，经过流动，经过流动，成型和成型和冷却硬化（或交联固化）而将塑料制成各种形状的产品方法14什么是二次成型：二次成型则是将一次成型所得的片，管，板等塑料成品，加热使其处于类橡胶状态（在材料的Tg Tg——Tf 或Tm 间）通过外力作用使其形变而成型为各种较简单性状，再经冷却定型而得产品15共混聚合物选择原则：化学结构原则（相近）溶解度参数原则（接近）流变学原则（等粘度原则）（接近）胶体化学原则（表面张力）（接近）分子扩散动力学原则 16什么是填充和增强改性：在聚合物中填加其它无机和有机物以改变其力学，在聚合物中填加其它无机和有机物以改变其力学，工艺，工艺，使用性能活降低成本的改性方法17注射机主要参数：1公称注射量，做一次最大行程射出的聚苯乙烯的量2注射压力，注射过程中最大压力3注射速度4塑化能力，单位时间塑化物料的多少5锁模力18什么是增强改性：在聚合物中加入增强材料以及改变聚合物的性能尤其是力学性能的改性方法，在聚合物中加入增强材料以及改变聚合物的性能尤其是力学性能的改性方法，增强材增强材料：玻纤，碳纤，晶须，硼纤维19什么是填料，什么是增强材料：为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技术指标，赋予塑料制品某些新的性能，或为了降低成本和聚合物单耗而加入的一类物质称填料。
高分子材料成型加工原理
⾼分⼦材料成型加⼯原理第⼀章绪论1.按所属成型加⼯阶段划分，塑料成型加⼯可分为⼏种类型？分别说明其特点。
(1)⼀次成型技术⼀次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有⼀定形状和尺⼨制品或半制品的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上⼴泛采⽤的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
(2)⼆次成型技术⼆次成型技术，是指既能改变⼀次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺⼨，⼜不会使其整体性受到破坏的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上采⽤的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数⼏种⼆次成型技术。
(3)⼆次加⼯技术这是⼀类在保持⼀次成型或⼆次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺⼨和表观性质所进⾏的各种⼯艺操作⽅法。
也称作“后加⼯技术”。
⼤致可分为机械加⼯、连接加⼯和修饰加⼯三类⽅法。
2.成型⼯⼚对⽣产设备的布置有⼏种类型？(1)过程集中制⽣产设备集中；宜于品种多、产量⼩、变化快的制品；衔接⽣产⼯序时所需的运输设备多、费时、费⼯、不易连续化。
(2)产品集中制⼀种产品⽣产过程配套；宜于单⼀、量⼤、永久性强的制品、连续性强；物料运输⽅便，易实现机械化和⾃动化，成本降低。
3.塑料制品都应⽤到那些⽅⾯？(1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电⽓⼯业(5)化学⼯业(6)仪表⼯业(7)建筑⼯业(8)航空⼯业(9)国防与尖端⼯业(10)家具(11)体育⽤品和⽇⽤百货4.如何⽣产出⼀种新制品？(1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等⽅⾯所应具备的指标；(2)根据要求，选定合适的塑料，从⽽决定成型⽅法；(3)成本估算；(4)试制并确定⽣产⼯艺规程、不断完善。
第⼆章塑料成型的理论基础1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对⾼分⼦材料加⼯有何实际意义？2.请说出晶态与⾮晶态聚合物的熔融加⼯温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。
晶态聚合物：Tm——Td；⾮晶态聚合物：Tf——Td。
对于作为塑料使⽤的⾼聚物来说，在不结晶或结晶度低时最⾼使⽤温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最⾼使⽤温度可提⾼到结晶熔点。
高分子材料加工原理
高分子材料加工原理一、高分子材料加工原理：1．高分子材料的加工性质：1）、高分子材料的加工性：高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。
正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
高分子通常可以分为线型高分子和体型高分子，但体型高分子也是由线型高分子或某些低分子物质与分子量较低的高分子通过化学反应而得到的。
线型高分子的分子具有长链结构，在其聚集体中它们总是彼此贯穿、重迭和缠结在一起。
在高分子中，由于长链分子内和分子间强大吸引力的作用，使高分子表现出各种力学性质。
高分子在加工过程所表现的许多性质和行为都与高分子的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有关。
根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。
高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。
不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为。
高分子在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持高分子原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效率地制备良好的产品。
玻璃态高分子不宜进行引起大变形的加工，表现为坚硬的固体，但可通过车、铣、削、刨等进行加工。
在玻璃化温度Tg以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，这一温度称为脆化温度，它是材料使用的下限温度。
在Tg以上的高弹态，高分子的模量减少很多，形变能力显著加大。
在Tg－Tf温度区靠近Tf，由于高分子的粘性很大，可进行某些材料的真空成型、压力成型、压延和弯曲成型等。
把制品温度迅速冷却到Tg以下温度是这类加工过程的关键。
高分子成型加工原理
B. 机头与口模：
★ 组成： 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行 直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模 给予塑料熔体所需的形状。
6.1.2
挤出成型原理
（1）固体输送（主要发生在加料段） * 依靠力： 压力流动 拖曳流动 * W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对 固体塞的摩擦力，推力； Fb — 料筒对固体塞的摩擦 力，阻力。 Fb 在Z轴方向上的分力。 Fbz —
作 业：
针对课本P124/式6-5讨论θ角、φ角与Q的关 系。看是否能得出课本上的结论，并解释理 由。
6.2
注射成型
6.2.1 注射成型的含义： 注射成型就是将塑料(一般为粒料)在注射成型机 的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆
加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前
端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经 过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。这种成 型方法是—种间歇操作过程。
高分子成型加工原理
第六章
塑料的一次成型
Δ ★ <一次成型>：塑料原材 → 粘流态 → 流动 → 成型 → 定型（冷却<热塑>、交联固化<热固>）→ 后 处理 Δ ★ <二次成型>：一次成型产品（片、管等）→ 高弹 外力 态 →→ 成型→→ 定型、后处理
★ 一次成型工艺： ① 挤出（extrusion）；② 注 射（injection）；③ 模压（molding）；④ 压延（ calendering）；⑤ 铸塑（casting）；⑥ 传递模（ transfer molding ） ； ⑦ 模 压 烧 结 （ molded sintering）；⑧ 泡沫塑料（foam plastic）
高分子材料加工原理
高分子材料加工原理
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊高分子材料加工原理这个超有意思的事儿！
你看啊，高分子材料就像是一群小精灵，它们有着各种各样独特的性格
和本领。
比如说塑料吧，它在我们日常生活中无处不在，从你喝水的杯子到各种玩具，哪都有它的身影。
那它是怎么从一堆原材料变成我们熟悉的物品的呢？这就是高分子材料加工原理的神奇之处啦！
想象一下，在一个大大的工厂里，各种机器就像是魔法师的道具，而高
分子材料就是它们要施展魔法的对象。
加热、挤压、注塑……这些工艺就像
是给小精灵们施了魔法咒，让它们乖乖地变成我们想要的形状和模样。
就拿做一个塑料勺子来说吧，难道不是很神奇吗？原材料被送进机器里，经过一系列的过程，最后就变成了一个精致的勺子。
这就像是变魔术一样！“哎呀呀，怎么就一下子变出来啦！”再比如制作橡胶轮胎，那可是需要好多道工序呢，不就像精心雕琢一件艺术品吗？
我们在生活中随时随地都能接触到高分子材料加工后的成果。
你穿的鞋子，那也许就是通过特别的工艺加工出来的呢。
还有你家的电器外壳，不也是高分子材料加工的杰作嘛。
“哇塞，原来这些东西背后有这么多门道啊！”
我觉得高分子材料加工原理真的是太重要啦！它让我们的生活充满了各
种可能，让那些原本普通的材料变得如此丰富多彩，给我们带来了无数的便利和惊喜！没有它，我们的生活肯定会变得很不一样呢！。
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工是一种将高分子材料加工成所需要形状并赋予特定性能的过程。
这类材料具有高分子化学键的共价键，通过化学交联或物理交联可以具有不同的物理、力学和化学性质。
高分子材料成型加工的原理是利用热、化学或/和机械能对高分子材料进行重构，形成所需形状和特性。
高分子材料成型加工可分为热成型和冷成型两类。
热成型是在高温和高压下加工材料，形成所需形状和性质。
这类材料通常被称为热塑性材料。
冷成型是在正常温度和压力下进行加工，这种材料通常被称为热固性材料。
两种材料的加工方法略有不同。
热成型加工的主要方法包括挤出法、注射法、吹塑法、热压缩法和热成型法等。
这些方法的共同点是使用高温和高压，使高分子材料流动并具有所需形状。
与热成型不同，冷成型是通过化学反应或光固化将高分子材料固化成所需形状。
这些加工方法包括浇注、压制、浸渍、喷涂和光固化等。
在实践中，选择合适的高分子材料加工方法非常重要。
通过了解高分子材料的特性和与加工方法相关的因素，可以选择出最适合的成型加工方法。
这种方法可以提高产量，保证产品质量和降低成本。
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工原理随着科技的不断发展，高分子材料在现代工业中的应用越来越广泛。
高分子材料的特性决定了它在成型加工过程中的行为和性能，因此深入了解高分子材料的成型加工原理对于工业生产至关重要。
高分子材料的特性高分子材料是由化学反应产生的大分子化合物，具有许多独特的物理和化学特性。
高分子材料通常是由重复单元组成的长链状分子，这些分子之间的相互作用是高分子材料的特性之一。
高分子材料的分子链通常具有很高的分子量，这使得它们具有很高的黏度和粘滞性。
高分子材料的分子链通常是柔软的，这使得它们容易被拉伸和变形。
此外，高分子材料还具有良好的绝缘性和化学稳定性，这使得它们在许多应用中都具有很高的价值。
高分子材料的成型加工过程高分子材料的成型加工过程通常包括以下几个步骤：1. 加热和熔融高分子材料通常需要加热和熔融才能进行成型加工。
在加热和熔融的过程中，高分子材料的分子链会变得更加柔软和流动，这使得它们更容易被塑造成所需的形状。
2. 塑形在高分子材料加热和熔融之后，可以对其进行塑形。
塑形通常包括挤出、注塑、吹塑、压缩成型等多种方法。
在塑形的过程中，高分子材料会被压缩、拉伸、挤出或注入到所需的形状中。
3. 冷却和固化在高分子材料塑形之后，需要进行冷却和固化。
冷却和固化的过程中，高分子材料会逐渐变硬，分子链之间的相互作用也会逐渐增强。
这使得高分子材料能够保持所需的形状和性能。
高分子材料成型加工的影响因素高分子材料成型加工的过程受到许多因素的影响，包括材料的性质、成型加工条件、机器设备和操作人员等。
1. 材料的性质高分子材料的成型加工过程受到材料的物理和化学性质的影响。
例如，高分子材料的熔点、流动性和分子量等特性会影响其成型加工的温度和压力等条件。
2. 成型加工条件成型加工条件是影响高分子材料成型加工过程的另一个重要因素。
例如，成型加工的温度、压力、速度和冷却时间等条件都会影响高分子材料的成型效果和性能。
3. 机器设备机器设备是高分子材料成型加工过程中的另一个重要因素。
(最新整理)高分子材料成型加工原理
分具有相同的剪切速率
只需要测定实验时的转矩和角速度就可以计算其粘 度，且无需修正
3）平行板粘度计(只适用于粘度很高的聚合物塑性 行为的研究）
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1.加工过程中的聚合物降解的机理 （1）游离基链式降解 慢引发，快增长
（2）逐步降解 2.加工过程中各种因素对降解的影响 （1）聚合物结构的影响 稳定性差的键和基团容易降解
（2）温度的影响 热降解
（3）氧的影响 促进降解
（4）应力的影响 （5）水分的影响
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3.加工过程对降解作用的利用与避免 避免措施（1）严格控制原材料的技术指标，
应用于：吹塑管形薄膜，挤出大尺寸圆管的 口模和生产流涎薄膜的口模
3.聚合物的拖拽流动和收敛流动
拖拽流动的应用：挤出线缆包覆物，挤出机 螺杆槽中
拖拽流动产生环形流动，环形流动不影响流 率的变化，但对聚合物的混合塑化和热交 换有促进作用
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收敛流动的应用：具有圆锥形的通道在挤出 机口模和注射设备中应用较广
定流动 来源（1）液体流动时在管壁上的滑移和液体中的弹
性回复 （2）液体剪切历史的差异 表现：液流表面粗糙，出现鲨鱼皮状表面，甚至有
波浪形、竹节形等、更甚至出现断裂的形状不规 则的碎片
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三、聚合物液体流动性测量方法简介 1.毛细管粘度计—熔融指数仪 需要进行压力降影响校正，热效应影响校正，熔体
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二、影响聚合物流变形为的主要影响因素
聚合物在任何给定剪切速率下粘度的主要有 两个方面的因素来决定
探析高分子材料成型加工技术
探析高分子材料成型加工技术高分子材料成型加工技术是应用于高分子材料加工领域的一种重要技术。
高分子材料具有良好的可塑性、可溶性、变形性以及化学稳定性等特点，因此在工业制造、生活用品、医疗健康等领域都有广泛应用。
本文将从高分子材料成型加工的原理、常见的成型加工方法、加工精度控制和质量管理等方面进行分析。
一、高分子材料成型加工的原理高分子材料成型加工的原理是将高分子材料通过加热、压力、拉伸、挤出等加工方式进行成型。
在加工过程中，高分子材料的分子链会发生改变，形成新的物理结构，从而达到所需的形状和性能。
常见的高分子材料成型加工方法包括挤出、注塑、吹塑、压延、热成型、胶接等。
二、常见的高分子材料成型加工方法1.挤出加工：将高分子材料加入挤出机的筒仓中，通过螺杆的旋转使材料在加热筒中加热熔化，然后将熔融的高分子材料通过模具挤出成型，最后冷却固化形成所需的形状。
2.注塑加工：将高分子材料加入注塑机的料斗中，通过螺杆将材料熔化后压入模具中形成所需的形状，最后冷却固化后取出成品。
3.吹塑加工：将高分子材料加热熔化后，通过枪头将熔融的材料喷射到模具中，随着模具的旋转和吹气的作用形成中空的容器，最后冷却固化后取出成品。
4.压延加工：将高分子材料加热熔化后，通过制动器使材料通过压延辊，形成所需厚度和宽度，最后冷却固化后取出成品。
5.热成型加工：将高分子材料加入加热炉中加热软化，然后通过特定模具压制或拉伸成型，最后冷却固化后取出成品。
6.胶接加工：将两个高分子材料部分加热软化后，通过粘接剂将两个材料粘接在一起，最后冷却固化形成一体化的成品。
三、加工精度控制和质量管理在高分子材料成型加工中，加工精度的控制和质量管理非常重要。
加工精度的控制主要包括温度控制、压力控制、速度控制和模具形状等方面。
而在质量管理方面，则包括检测、调整和孔板法控制等方法。
其中，检测方法主要有外观质量检验、尺寸检验、力学性能测试、环境耐久性测试等；调整方法主要包括加工参数调整、模具调整、工艺改进等；孔板法控制则是将固定孔板放在产品的粘接面上，在湿度和温度条件下进行测试，测试结果评估产品的接触面积和粘接强度。
高分子成型加工原理
四大类：木材、水泥、钢铁、塑料塑料成型加工技术分类按所属成型加工阶段划分：（1）一次成型技术（2）二次成型技术（3）二次加工技术按聚合物在成型加工过程中的变化划分：（1）以物理变化为主的成型加工技术（2）以化学变化为主的成型加工技术（3）物理和化学变化兼有的成型加工技术按成型加工的操作方式划分：（1）连续式成型加工技术（2）间歇式成型加工技术（3）周期式成型加工技术第二章1.聚合物的可挤压性：可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得一定形状并保持这种形状的能力。
2.聚合物的可模塑性：聚合物在温度和压力作用下发生形变并在模具型腔中模制成型的能力，称为可模塑性。
3.聚合物的可纺性：常规的纺丝方法有三种，即熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝。
聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固态纤维的能力。
4.聚合物的可延性：非晶或半结晶聚合物在受到压延或拉伸时变形的能力称为可延性，利用聚合物的可延性，通过压延和拉伸工艺可生产片材、薄膜和纤维。
基本流动类型1、层流与湍流：1）层流流体流动的特点：液体主体的流动是按照许多彼此平行的流层进行的；同一流层之间的各点速度彼此相同；（2）湍流（又称紊流：如果流动速度增大且超过临界值时，则流动转为湍流。
湍流时，液体各点速度的大小和方向都随时间而变化。
此时流体内会出现扰动。
2、稳态流动和非稳态流动:稳态流动，是指流体的流动状况不随时间而变化的流动，其主要特征是引起流动的力与流体的粘性阻力相平衡，即流体的温度、压力、流动速度、速度分布和剪切应变等都不随时间而变化。
反之，流体的流动状况随时间面变化者就称为非稳态流动。
3、等温流动和非等温流动等温流动，是指在流体各处的温度保持不变情况下的流动。
在等温流动的情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和传出的热量应保持相等。
4、拉伸流动和剪切流动5、一维流动、二维流动和三维流动二、非牛顿型流体:（1）宾汉流体（2）假塑性流体（3）膨胀性流体熔体破裂:聚合物熔体在导管中流动时，如剪切速率大于某一极限值，往住产生不稳定流动，挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变．以至支离、断裂，统称为熔体破裂。
高分子材料成型加工课件1
的比值约是多少？ ②为何热塑性聚合物的成型加工一般不
在高弹态时进行？
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熔融指数仪
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加工(jiā gōng)方法与熔融指 数值
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模塑工艺(gōngyì) 条件
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螺旋(luóxuán)流动 试验
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内容(nèiróng)总结
高分子成型加工原理。基本任务：聚合物加工是将聚合物转变成实用材料 或制品的一门工程技术。② 应变：剪切应变：物体受外力作用后，一层相对 于另一层移动的距离。可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和 保持(bǎochí)形状的能力。可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具 中模制成型的能力。可延性表示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。★ 粘弹性：弹性和粘性的有机组合。螺旋 流动试验
性形变
★ T↑，γH，γV↑且对γV影响更大。 （2） 形变与作用力、作用时间的关系：
★ 当σ↑或T↑，使γH，γV↑；当T↑时，γV增加 的量比γH更多。
共十八页
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1.2.4粘弹性形变(xíngbiàn)的滞后效应 （粘弹性的特例）
★ 概念：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 后于外力作用速度的效应。
• 可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制 成型的能力。
• 表征方法：螺旋流动试验。
模塑工艺条件
螺旋流动试验
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T＝Tg～Tf 高弹态
T＝Tf～Td 粘流态
返回
聚集态与成型加工
热塑性塑料的聚集态与加工性
返回
脆化温度Tb 材料使用的下限温度，材料容易断裂破坏 玻璃化温度Tg 选择和合理应用材料的重要参数，是大多数聚 合物加工的最低温度。 熔点温度Tf（或Tm） 大多成型方法在此温度以上进行，是聚合物材 料进行加工的重要参考温度。 分解温度Td 聚合物分解，降低机械性能、影响外观
聚集态与成型加工
线型非晶态高聚物的力学状态
玻璃态 高弹态 粘流态
温度高于Tf后， 变形迅速发展 弹性模量再次很 快下降，高聚物 开始产生粘性流 动，变形已变为 不可逆。 在 Tg 温度以下曲线基 Tg温度之后曲线 本上是水平的 ; 急剧变化， 但 很快即稳定而趋 弹性模量较高 , 高聚物 于水平; 较硬 变形量很大，弹 物体受力的变形符合 性模量显著降 于虎克定律，应变与 低，变形可逆; 应力成直线比，并在 高聚物表现为柔 返回 瞬时达到平衡。 软而富弹性
指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态（橡胶态）的 转变； 对晶态高聚物来说，玻璃化转变是指其中非晶部 分的这种转变。
Tg在室温以下的是橡胶，Tg在室温以上的是塑 料。 对于具有足够大分子量的高聚物，在温度高于Tg 时是橡胶，具有高弹性，而在低于Tg时则变成了 坚硬的固体——塑料。
塑料和橡胶：
状态 硬玻璃态
性质 硬脆
Tb-Tg之间
略高于Tg 高于Tg较多 接近粘流温度Tf
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软玻璃态
皮革态 橡胶态 半固态
强硬
强韧 柔韧 软弱
有机玻璃具有这类典型的变化规律。
四、聚合物的可延性
高聚物的应力-应变曲线还随加载速度的
变化而不同
低速拉伸（载荷作用较慢）时，分子链来得及位移，强度 较低，伸长率较大，呈韧性状态，发生韧性断裂，曲线属 皮革态的类型； 快速拉伸（载荷作用较快）时，链段来不及运动，强度高， 伸长率小，表现出脆性，曲线为玻璃态类型。
返回
•链段和整个高分子链均可以移动。 •流动形变是不可逆——粘流形变
聚集态与成型加工
热塑性塑料的聚集态与加工性
T<Tg 玻璃态
大分子链上仅键长、键角发生形变； 坚固固体，有相当大的力学强度； 弹性模量高，形变能力小（普弹形变） ； 不宜大形变加工，只能进行机械加工 体积膨胀，大分子不能移动，但链段有足够活动空间， 能移动，形变可逆（高弹形变），但有时间依赖性 非晶聚合物：Tg－Tf近Tf侧，强力成型，Tg以下使用 结晶或部分结晶聚合物：Tg－Tm拉伸 整个大分子能移动，呈塑性，模量降到最低 较小外力下能引起宏观流动，形变不可逆（粘流形变） 大多数成型方法在此温度范围
差不多所有的高聚物大都服从这种规律。
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第二节 聚合物在加工过程中的 粘弹行为
粘弹性
聚合物形变的发展具有时间依赖性，也就是说不 仅具有弹性而且有粘性，即聚合物具有粘弹性 (Viscoelasticity)或松弛（形变与时间）。 粘弹性现象主要包括蠕变、应力松弛两类静态力 学行为和滞后、内耗两类动态力学行为。
典型高分子材料的应力—应变曲线
弹性变形
（普弹形变）应力应变成正比例，斜率为 杨氏模量E；因分子键长键角变化而引起
E表征材料 的软硬 σy表征材 料的强弱
屈服应力 屈服点，应力极大值σy ，
强迫高弹 （区别于普通高弹形变）外力作用下迫使 链段运动，链的伸展产生大变形。加热后 形变 变形可回复 应变硬化 分子链取向排列，强度增大
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形变时有热效应 高聚物发生形变时，伴随有热量放出。变形量越大，热效 应越明显。高弹态材料的弹性模量随温度升高正比例地增 加，金属材料的弹性模量则随温度升高而减小。 形变需要时间 在固定外力作用下，材料的高弹形变会逐渐发展，最后达 到最大。高弹形变是靠链段运动来实现的，整个分子链从 一种平衡状态过渡到另一种与外力相适应的平衡状态，需 要时间。
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多数聚合物熔体的粘度有剪切变稀特性。
二、聚合物的可模塑性
可模塑性： 材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型 （如注塑成型、压注成型）的能力。 可模塑性的测定方法： 螺旋流动实验
相同条件下不同聚合物的流动性差异，据此选择材料 不同条件下同一聚合物的流动性差异，据此优化工艺
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断裂
超过抗拉强度σB ，达到断裂伸长率
S表征材料 的韧脆
四、聚合物的可延性
结晶聚合物与非结晶聚合物冷拉伸的异同
异同点
相同点
玻璃态聚合物
结晶聚合物
都经历了弹性变形、屈服、发展大形变以及应 变硬化等阶段 两种拉伸过程造成的大形变都是高弹形变。 Tg至Tm Tm附近 还包含有结晶的破坏， 取向和再结晶等过程 细颈化，非均匀拉伸
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五类高分子材料 自由落体表现
四、聚合物的可延性
材料结晶度对其力学性能影响很大。
高密度聚乙烯比 低密度聚乙烯的 结晶度高，因而 弹性模量和屈服 应力也高得多。
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四、聚合物的可延性
晶体大小对力学性能的影响
返回
四、聚合物的可延性
玻璃态高聚物的应力-应变曲线还随温度的变化而不同
温度 脆化温度Tb以下
返回
冷拉伸-Tg温度以下的拉伸； 热拉伸-Tg以上温度下的拉伸；
四、聚合物的可延性
典型高分子材料的应
力—应变曲线
区域 弹性变形区（-A）
应变软化区 （A-B）
表现
变形可逆 A点的应力为屈服强度σy 应变增加 应力反而下降 应力基本不变 应变迅速增加
塑性变形区 大变形（颈缩）区 (B-C) （变形不可逆）
压力
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模塑面积
三、聚合物的可纺性
可纺性： 聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维（纺丝） 的能力。 要求比值很大，有较高熔体强度，且在纺丝条件下 有良好的热和化学稳定性，稳定的拉伸速度和适当 的凝聚能密度。 熔体细流的稳定性简单表示为
Lmax为熔体细流最大稳定长度；d为喷丝板毛细 其中： F为表面张力（较小）。 孔直径；v为喷丝速度、
聚集态与成型加工
晶态高聚物的力学状态
完全晶态的线型高聚物，和低分子晶体材
料一样，没有高弹态；
部分晶态的线型高聚物
返回
非晶态区在Tg温度以上，处于高弹态, 具有 柔韧性； 晶态区在熔点Tm温度以下，具有较高的强 度和硬度； 两者复合组成一种即韧又硬的皮革态。
玻璃化转变
玻璃化转变
第一篇 聚合物加工的理论基础
第一章
材料的加工性质
第二章
第三章 第四章
聚合物的流变性质
聚合物流体在管和槽中的流动 聚合物加工过程中的物理和化学变化
返回
第一章 材料的加工性质
第一节 聚合物材料的加工性 聚集态与成型加工 可挤压性（Extrudability） 可模塑性（Mouldability） 可纺性（Spinnability） 可延性（Stretchability） 第二节 聚合物在加工过程中的粘弹行为 聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系 粘弹性形变的滞后效应
返回 取向硬化区 (C-D)
应力急剧增加 D点的应力为抗拉强度σB
四、聚合物的可延性
典型高分子材料的应力—应变曲线
A 点：弹性极限点 Y 点： 屈服点
B 点： 断裂点
E
A A
返回
A 弹性极限应变 A弹性极限应力B 断裂伸长率 B断裂强度 Y 屈服应力
四、聚合物的可延性
返回
高弹性
高弹性(Rubbery elasticity)是高分子材料在其玻璃化温
度以上所具有的独特力学状态，也是高分子材料优异性 能的一个特征。 形变量大，弹性模量小
高分子材料的可逆弹性形变最高超过1000%，而一般金属 材料不超过1%。高聚物的弹性模量低，约为2MPa～ 20MPa, 一般金属材料为103MPa～2×105MPa。
返回
四、聚合物的可延性
结晶态聚合物拉伸时的应力－应变曲线
应 变
返回
结晶态聚合物拉伸时构象变化
四、聚合物的可延性
不同材料的典型应力－应变曲线 硬而脆 聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、 酚醛塑料 硬而韧 尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯、醋 酸纤维素 硬而强 硬聚氯乙稀 软而韧 橡胶、增塑聚氯乙稀、聚乙烯、 聚四氟乙烯 软而弱 聚合物凝胶，未硫化的橡胶
返回
第二节 聚合物在加工过程中的 粘弹行为
蠕变(Creep)
应力恒定，应变随时间的增长而增加的现象。 在外力的持久作用下，分子链产生构象的变化，由原卷曲、 缠结的状态，改变为较伸直的形态，发生伸长变形。
例如塑料雨衣挂在钉子上，由于自身重量作用会慢慢伸长， 取下后不能完全恢复 蠕变曲线
返回
Lmax v 36 d F
四、聚合物的可延性
可延性： 无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二 个方向上受到压延（压延成型）或拉伸时变 形的能力。可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、 片材和纤维。
可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应 变硬化作用。可用拉伸应力－应变曲线来表 征，常在小型拉伸试验机上测定。
返回
二、聚合物的可模塑性
可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其
他物理力学性质等。对热固性聚合物而言还与聚 合物的化学反应性有关。
温度
温度过高，粘度小,流动性大，易成型也易分解，制品 收缩率大； 温度过低，粘度大,流动困难，成型性差，制品形状稳 定性差 压力过高，易溢料并增大制品的内应力 压力过低，易充填不足，造成缺料 模塑时成型压力和温度都应在一个合适的范围内