《聚合物加工原理》PPT课件
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聚合物加工基础绪论(ppt)
工程塑料：
摩擦等，可以作为工程材料，制成 轴承、齿轮来代替金属材料、陶瓷
材 料 等 。 如 ： POM 、 PA 、 PC 、
PET、PTFE、改性PP、聚苯硫醚、
聚芳酯等。
3、塑料的主要品种 ①聚乙烯（PE） ②聚丙烯（PP） ③聚苯乙烯（PS） ④聚氯乙烯（PVC） ⑤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） ⑥甲基丙烯酸甲酯（PMMA） ⑦聚酰胺（PA） ⑧聚氨酯（PU）
3、橡胶的分类和品种
橡胶
天然橡胶 通用橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶
异戊橡胶 乙丙橡胶
合成橡胶 特种橡胶
丁腈橡胶 氯丁橡胶 氯基橡胶 氟橡胶 氯醚橡胶 硅橡胶 聚氨酯橡胶 聚硫橡胶 丙烯酸酯橡胶
天然橡胶：
天然橡胶主要是从天然植物中采集出来的一种 乳白色液体，经过加工制成的高弹性材料。其成 分中91％～94％是橡胶烃，其余为蛋白质、脂肪 酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用 最广的通用橡胶。
行
为
受热时塑化和软化，发生化学
热固性塑料： 交联反应并固化成型，冷却后 再次受热不再发生软化变形。
如：酚醛树脂、环氧树脂
成本低、产量大、性能多样化，
主要用来生产日常用品或一般的 通用塑料： 工农用品，如：人造革、塑料薄
膜、电线电缆等。PP、PE、PVC、
使
酚醛树脂等。
用
行 为
成本高、产量低、具有优良的机械 性能和耐热性、耐化学腐蚀性、耐
橡胶是粘弹体，在外力作用下的形变受时间、温度 等条件的支配，表现明显的应力松弛和蠕变现象。在 震动或交变应力等作用下，产生滞后，服从时温等效 法则。 （3）有缓冲减震作用：
由于橡胶的柔软性、弹性、粘弹性等，对声音及振 动的传播有缓冲作用，可以利用这一点来防除噪音和 振动公害。
聚合物成型加工原理05PPT课件
1 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
b.分流梭作用： 把圆柱形的料流分成圆环形的薄层； 固定芯棒； 通压缩空气
10 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
11 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
四.冷却 方式：
a.冷却水槽：将冷水分成2~4段，以便调节冷却速度。 b.喷淋：对于大管子或密度小于1的塑料，采用此法。
123 4
56
12 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
五.牵引
牵引时，速度应与挤出速度相配合，一般牵引速度稍大于 挤出速度，并且速度要均匀，最好要与挤出速度同步变化。
V=16.7Q/[πρs(d-s)]
V: 牵引速度(m/min),
Q: 挤出量(kg/h),
ρ : 密度
(g/cm3), d: 管材外径(mm),
s: 管壁厚度(mm)
123 4
56
13 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
小结： 要生产符合尺寸要求的管子，在工艺上有一些重要措施： a.增加口模内径，平直长度的控制要适合； b.定型套的内径、长度要适合； c.对挤出物加以适当的牵引，来调节管子尺寸； d.控制一定的冷却速度； e.物料温度、压力要均匀。
18 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
19 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
b.分流梭作用： 把圆柱形的料流分成圆环形的薄层； 固定芯棒； 通压缩空气
10 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
11 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
四.冷却 方式：
a.冷却水槽：将冷水分成2~4段，以便调节冷却速度。 b.喷淋：对于大管子或密度小于1的塑料，采用此法。
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12 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
五.牵引
牵引时，速度应与挤出速度相配合，一般牵引速度稍大于 挤出速度，并且速度要均匀，最好要与挤出速度同步变化。
V=16.7Q/[πρs(d-s)]
V: 牵引速度(m/min),
Q: 挤出量(kg/h),
ρ : 密度
(g/cm3), d: 管材外径(mm),
s: 管壁厚度(mm)
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小结： 要生产符合尺寸要求的管子，在工艺上有一些重要措施： a.增加口模内径，平直长度的控制要适合； b.定型套的内径、长度要适合； c.对挤出物加以适当的牵引，来调节管子尺寸； d.控制一定的冷却速度； e.物料温度、压力要均匀。
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聚合物加工原理
聚合物流体在加工过程中的受力比较复杂,因此相对应的应变也比较复杂,其实际的应变往往是二种或多种简单应变的叠加,然而以剪切应力造成的剪切应变起主要作用。
拉伸应力造成的拉伸应变也有相当重要的作用,而静压力对流体流动性质的作用主要体现在对粘度的影响上。
聚合物流体（熔融状聚合物和聚合物溶液或悬浮液）的流变性质主要表现为粘度的变化,根据粘度与应力或应变速率的关系,可将流体分为以下两类:牛顿流体和非牛顿流体。
拉伸流动:质点速度沿着流动方向发生变化;剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。
由边界的运动而产生的流动,如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动,即为拖曳流动。
而边界固定,由外压力作用于流体而产生的流动,称为压力流动。
聚合物熔体注射成型时,在流道内的流动属于压力梯度引起的压力流动。
聚合物在挤出机螺槽中的流动为另一种剪切流动,即拖曳流动。
对于小分子流体该粘度为常数,称为牛顿粘度。
而对于聚合物流体,由于大分子的长链结构和缠结,剪切力和剪切速率不成比例,流体的剪切粘度不是常数,依赖于剪切作用。
具有这种行为的流体称为非牛顿流体,非牛顿流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。
切力变稀原因（假塑性流体）假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
对聚合物熔体来说,造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。
当缠结的大分子承受应力时,其缠结点就会被解开,同时还沿着流动的方向规则排列,因此就降低了粘度。
缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。
对聚合物溶液来说,当它承受应力时,原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出,这样,粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小,从而使流体粘度下降。
因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比,但不一定是线性关系。
切力变稠原因（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隙最小,其中流体只能勉强充满这些空间。
聚合物成型加工原理课件
第四章
压缩模塑
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
概述 成型前的准备工作 压缩模塑用的设备 模压过程与操作方法 模压成型的控制因素 冷压烧结成型
2019/2/10
1
4.1
一.简介
概述
压缩模塑又称压制成型、模压成型，是目前四大成型 方法之一。它不但可以成型热固性塑料制品，还可以成型热塑 性制品。 主要用来制造热固性塑料和一些流动性较差的或熔体
合，影响模具寿命。
2019/2/10 34
3.半溢料式模 半溢模，有些溢料，但溢料上可从模 具结构加以限制，它可以克服上述两种模 具部分缺点。 分类： a.无支承面： 这种模具和不溢料式相似，不同是型 腔上部有一定锥度，能够进行溢料，因此
加料量要求过量一些，且压机压力全施加
在制品上，因此制品尺寸较准确，制品的 质量比较均匀密实。
尺寸精度不高，施压不准确， 力学性能不易控制 尺寸精度、质量性能好 尺寸精确，质量性能较好
要求不严 格（浪费）
无 易 易 有 有 有
不溢式 半溢式 半溢式
无 部分溢料 部分溢料
计量 严格 不严格 不严格
2019/2/10
37
4.4
模压过程与操作方法
模压工序可分为加料、闭模、排气、固化、脱模、模
具洗理等。 一.嵌件安放 制品若带有嵌件，则第一个工序就是嵌件的安放。 嵌件通常是作为制品中的导电元件或是制品与其它物 体相互连接的部件。 嵌件安放要求准确、平稳。
成型前的准备工作
应注意吸湿性、贮存温度和贮存时间等问题。 1.吸湿性 要求有严密的包装，贮存库房的相对湿度最好不超过 70%， 对脲甲醛等易吸湿的塑料则更需要严加控制。
2019/2/10
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压缩模塑
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
概述 成型前的准备工作 压缩模塑用的设备 模压过程与操作方法 模压成型的控制因素 冷压烧结成型
2019/2/10
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4.1
一.简介
概述
压缩模塑又称压制成型、模压成型，是目前四大成型 方法之一。它不但可以成型热固性塑料制品，还可以成型热塑 性制品。 主要用来制造热固性塑料和一些流动性较差的或熔体
合，影响模具寿命。
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3.半溢料式模 半溢模，有些溢料，但溢料上可从模 具结构加以限制，它可以克服上述两种模 具部分缺点。 分类： a.无支承面： 这种模具和不溢料式相似，不同是型 腔上部有一定锥度，能够进行溢料，因此
加料量要求过量一些，且压机压力全施加
在制品上，因此制品尺寸较准确，制品的 质量比较均匀密实。
尺寸精度不高，施压不准确， 力学性能不易控制 尺寸精度、质量性能好 尺寸精确，质量性能较好
要求不严 格（浪费）
无 易 易 有 有 有
不溢式 半溢式 半溢式
无 部分溢料 部分溢料
计量 严格 不严格 不严格
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4.4
模压过程与操作方法
模压工序可分为加料、闭模、排气、固化、脱模、模
具洗理等。 一.嵌件安放 制品若带有嵌件，则第一个工序就是嵌件的安放。 嵌件通常是作为制品中的导电元件或是制品与其它物 体相互连接的部件。 嵌件安放要求准确、平稳。
成型前的准备工作
应注意吸湿性、贮存温度和贮存时间等问题。 1.吸湿性 要求有严密的包装，贮存库房的相对湿度最好不超过 70%， 对脲甲醛等易吸湿的塑料则更需要严加控制。
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《聚合物加工原理》PPT课件
➢ 塑料是以树脂为主要成分，
加入各种添加剂。
➢ 树脂是塑料的主要成分，
对塑料性能起决定性作用。 塑
料 制 品
一、塑料
添加剂的作用
常用的高分子材料
改善塑料某些性能。
➢ 填料主要起增强作用； ➢ 增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； ➢ 固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； ➢ 稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； ➢ 润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上, 使制品光亮； ➢ 着色剂用于塑料制品着色。 ➢ 其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。
重量百分结晶度 fcW
Wc Wc Wa
体积百分结晶度
fcV
Vc Vc Va
晶区与非晶区不存在明显的界面 结晶度的数值与测定方法 、测试条件有关
绪论
二、高分子材料的结构
绪论
高分子的聚集态结构——晶态与非晶态
结晶度对高聚物性能的影响
结晶结构
↓
高分子链排列规则、整齐、紧密
↓ ↓
分子链间的作用增大 链段的运动困难
简写成 n CH2=CH2→ [ CH2–CH2 ]n 。
一、何谓高分子材料： 高分子化合物的组成
绪论
一、何谓高分子材料：
绪论
组成聚合物的低分子化合物称为单体。 聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。
大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2)–称C为H2链]n 节。
聚乙烯分子链
一、何谓高分子材料：
绪论
玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用下， 只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。
➢ 高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化 温度，用Tg表示。
➢ 处于该状态的材料 有塑料和纤维。
《聚合物的反应加工》PPT课件
传统挤出过程一般以聚合物为原料，通过外加热量和螺杆转动过
程中施加给物料的剪切摩擦热将其熔融并混合均匀，然后经口模挤
出、模具造型、脱模冷却后得到制品。其挤出过程是物料由固态(结
晶态或玻璃态)—液态(粘流态)—固态(结晶态或玻璃态)的以物理变
化为主的过程。而反应挤出中存在着化学变化，如单体之间的缩聚、
加成、开环形成聚合物的聚合反应，聚合物与单体之间的接枝反应，
应的物质充分均匀混合，反应进行得更加彻底。第二阶为单螺杆挤
出机，在振动力场作用下使聚合物进一步熔融和塑化，实现低温挤
出。通过调节各阶的转速、温度、压力、频率和振幅，可以达到控
制化学反应过程、反应产物结构与性能的目的，突破了控制预聚物
或聚合物混合混炼过程及停留时间分布不可控的难点，解决了振动
力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递的平衡
精选PPT
10
聚合物加工新技术
2. 反应挤出的优点
⑥螺杆挤出机既是反应器，又是制品成型设备，从而使生 产工艺过程做到了工序少、流程短、能耗低、成本低、 生产效率高。节约大部分工厂设备和占地空间；
⑦节省回收稀释液所需的能量，没有溶剂或稀释液，无废 液排出；
⑧挤出机具有技术上的优势，因为它可以作为柱塞流反应 器或者微背混式塞流反应器。
精选PPT
16
聚合物加工新技术
五、反应挤出设备
（2 ） 双螺杆挤出机 双螺杆挤出机具有两大功能，一是以混炼、塑化、改性为主；
二是用于反应挤出。
双螺杆反应挤出机作为一种连续加工的反应器，初始物料从 料斗加入，在螺杆的作用下输送、混合、剪切、反应、传热、 脱挥、造粒或模塑成型。双螺杆反应挤出机由于料筒上的2个孔 相通，物料相互窜流而具有非常优异的分布混合特性。
聚合物成型加工原理课件-PPT精选文档
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2.成型加工过程中聚合物所发生的转变： a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性 树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
*
*
Schematic of thermoplastic Injection molding machine
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三.成型加工的基本原理
1.聚合物是如何实现转变的？
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质 。 总过程：
方法 方法
聚合物
可塑性状态
流动与变形成形
工艺条件
制品
硬化定形
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改性粒料
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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
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Tyres and wheels
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2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，流 涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。
c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶 加工。
聚合物加工原理
无损检测
采用无损检测技术对聚合物产品进行 检测，如超声波检测、X射线检测等
，以发现产品内部的潜在缺陷。
06
未来发展趋势与挑战
新型加工技术展望
3D打印技术
通过逐层堆积材料的方式构建物体，为聚合物加工提供了全新的思路，可实现复杂结构的 快速制造。
微纳加工技术
利用微纳米级的精度制造聚合物产品，在生物医学、微电子等领域具有广阔应用前景。
主要包括挤出机、模具、 冷却装置等。
注射成型技术
原理
将聚合物加热熔融后，通过注射 机以一定压力和速度注入模具型 腔中，经冷却固化后得到制品。
应用
适用于制造形状复杂、精度要求高 的制品，如家电外壳、汽车零件等。
设备
主要包括注射机、模具、加热装置 等。
压延成型技术
原理
将聚合物通过压延机的一组或多 组辊筒间隙，使其受到挤压和延 展作用，从而成为具有一定厚度
设备选型依据和建议
01
02
03
04
根据聚合物的性质选择合适的 设备类型，如粘度、熔点、热
稳定性等。
根据制品的要求选择合适的设 备规格和配置，如制品尺寸、
精度要求、生产效率等。
考虑设备的可靠性、稳定性和 维护方便性等因素，选择知名
品牌和优质产品。
根据实际生产情况和预算情况 进行综合评估，选择性价比高
聚合物分类
根据来源可分为天然聚合物和合 成聚合物；根据结构可分为线性 聚合物、支链聚合物和交联聚合 物。
聚合物结构特点
01
02
03
链状结构
聚合物分子链长，通常由 成千上万个重复单元组成。
多分散性
聚合物的分子量具有多分 散性，即分子量分布在一 个较宽的范围内。
采用无损检测技术对聚合物产品进行 检测，如超声波检测、X射线检测等
，以发现产品内部的潜在缺陷。
06
未来发展趋势与挑战
新型加工技术展望
3D打印技术
通过逐层堆积材料的方式构建物体，为聚合物加工提供了全新的思路，可实现复杂结构的 快速制造。
微纳加工技术
利用微纳米级的精度制造聚合物产品，在生物医学、微电子等领域具有广阔应用前景。
主要包括挤出机、模具、 冷却装置等。
注射成型技术
原理
将聚合物加热熔融后，通过注射 机以一定压力和速度注入模具型 腔中，经冷却固化后得到制品。
应用
适用于制造形状复杂、精度要求高 的制品，如家电外壳、汽车零件等。
设备
主要包括注射机、模具、加热装置 等。
压延成型技术
原理
将聚合物通过压延机的一组或多 组辊筒间隙，使其受到挤压和延 展作用，从而成为具有一定厚度
设备选型依据和建议
01
02
03
04
根据聚合物的性质选择合适的 设备类型，如粘度、熔点、热
稳定性等。
根据制品的要求选择合适的设 备规格和配置，如制品尺寸、
精度要求、生产效率等。
考虑设备的可靠性、稳定性和 维护方便性等因素，选择知名
品牌和优质产品。
根据实际生产情况和预算情况 进行综合评估，选择性价比高
聚合物分类
根据来源可分为天然聚合物和合 成聚合物；根据结构可分为线性 聚合物、支链聚合物和交联聚合 物。
聚合物结构特点
01
02
03
链状结构
聚合物分子链长，通常由 成千上万个重复单元组成。
多分散性
聚合物的分子量具有多分 散性，即分子量分布在一 个较宽的范围内。
聚合物的成型加工方法ppt课件
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
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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氧、光、水等作用下会发 生降解，有时也伴随有交联。
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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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。
聚合物成型加工介绍
陈双俊
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1
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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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：
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 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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聚合物加工原理
1.什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？玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。
玻璃态：内能大，弹性模量大。
高分子主链键长、键角只能发生微小变化，形变很小，不能进行大变形的成型，主要进行冷加工，车、钻、锉、切螺纹。
高弹态：内能降低，弹性模量较低。
外力作用，分子主链发生运动，变形能力增大，形变可部分恢复，可进行大变形成型加工，可进行压延、中空成型、热成型。
粘流态：外力作用，整个分子链都可以运动，材料会发生持续变形，形变不可逆，可进行挤出、注射。
2、影响聚合物粘度的因素分别有哪些？对于高聚物熔体来说，影响粘度的因素有许多，应力、应变速率、温度、压力、分子参数和结构、相对分子质量分布、支化和添加剂等。
但归结起来有两个方面：(1)熔体内的自由体积因素，自由体积- 粘度ˉ(2)大分子长链间的缠结，凡能减少缠结作用因素，都能加速分子运动，粘度ˉ3、压力流动、收敛流动、拖拽流动的定义及各自常见发生场合。
压力流动：在简单的形状管道中因受压力作用而产生的流动。
<受力:压力、剪切力>；聚合物成型时在管内的流动多属于压力梯度引起的剪切流动。
如注射时流道内熔体的流动。
收敛流动：在截面积逐渐减小的流道中的流动。
<受力:压力、剪切力、拉伸力>；多发生在在锥形管或其他截面积逐渐变小的管道中。
拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。
<受力：拉伸力、剪切力>，如在挤出机螺槽中的聚合物流动以及线缆包覆物生产口模中。
4、根据物料的变化特征可将螺杆分为几个阶段，它们各自的作用是什么？加料段（Ⅰ）、压缩段（Ⅱ）、均化段（Ⅲ）加料段（Ⅰ）作用：将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一般保持固体状态由于受热而部分熔化。
压缩段（Ⅱ）作用：压实物料，使物料由固体转化为熔体，并排除物料中的空气。
均化段(计量段)的作用：是将熔融物料，定容(定量)定压地送入机头使其在口模中成型。
聚合物成型加工原理课件
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张力辊
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
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7.3 压延过程中的流动分析
一.术语： 1.钳住区：物料在压延过程中受到辊筒挤压时受到压力的部分。 2.始钳住点：辊筒开始对物料加压的点。 3.终钳住点：加压终点。 4.中心钳住点：两辊筒的中心点。 5.最大压力点：钳住区压力最大点，又称钳住点。
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Dept. Polym. Sci. & Eng.,
二.简化 根据假设1将（7-1）化简为：
Vx/ x+ Vy/ y+ Vz/ z=0
∵
（7-3）式
ρ/ t =0
∴τ=dVx/dy ∴（7-2）式可化成
ρ（ Vx/ t+Vx Vx/ x+Vy Vx/ y+Vz Vx/ z） =- P/ x+ρgx +μ（ 2Vx/ x2+ 2Vx/ y2+ 2Vx/ z2） +( 1 / 3 ) μ （ V / x + V y / y + V z / z ） / x
6.驱动装置：对每个辊筒各自驱动，各配三个电动机，一台驱 动和两台调距电动机。如果是一台电机，就需要复杂一些的传 动方式（齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等）
7.轴交叉装置和预应力装置
8.其它装置：润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护。
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张力辊
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7.3 压延过程中的流动分析
一.术语： 1.钳住区：物料在压延过程中受到辊筒挤压时受到压力的部分。 2.始钳住点：辊筒开始对物料加压的点。 3.终钳住点：加压终点。 4.中心钳住点：两辊筒的中心点。 5.最大压力点：钳住区压力最大点，又称钳住点。
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二.简化 根据假设1将（7-1）化简为：
Vx/ x+ Vy/ y+ Vz/ z=0
∵
（7-3）式
ρ/ t =0
∴τ=dVx/dy ∴（7-2）式可化成
ρ（ Vx/ t+Vx Vx/ x+Vy Vx/ y+Vz Vx/ z） =- P/ x+ρgx +μ（ 2Vx/ x2+ 2Vx/ y2+ 2Vx/ z2） +( 1 / 3 ) μ （ V / x + V y / y + V z / z ） / x
6.驱动装置：对每个辊筒各自驱动，各配三个电动机，一台驱 动和两台调距电动机。如果是一台电机，就需要复杂一些的传 动方式（齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等）
7.轴交叉装置和预应力装置
8.其它装置：润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护。
2-Aug-10
22
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
2-Aug-10
20
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
聚合物成型加工原理02幻灯片课件
1. 定义：聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中 模塑成型的能力。
具有这种性质的聚合物可以通过注射、模压、挤出等 成型方法制造各种形状的模塑制品。
2020/7/3
19
2.影响可模塑性的因素： ① 模塑条件这里主要是指温度和压力。 a.若温度太高时，虽然熔体的流动性好，易于成型，但会引
起降解，制品的收缩率大； b.若温度过低，虽然熔体粘度增大，但流动困难，成型性差，
2020/7/3
9
成型加工优点： a.易于成型； b.制品稳定性好。
加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、 熔融纺丝、热贴合等。
2020/7/3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
（4）在Tb以下，材料使用的下限。破碎加工。 破碎加工的特点： a.回收利用废品； b.粉状物料的制备。如 EVA粉料的制备。
2020/7/3
11
生产长径比很大的产品
2020/7/3
37
2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚合
物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时，就 会产生宏观拉伸变形。
应力-应变关系图：
2020/7/3
38
① 0~a直线段，普弹形变，杨氏模量高，形变很小； ②a~b段，出现形变加速倾向，由普弹形变转为高弹形变； ③b点，屈服点，对应的应力为屈服应力σy 。从b点开始，在σy的持续作用
如果加热速度过快，制品表面熔融，内部仍然是固体物料， 制品强度极差。（外熟内生）
若冷却速度快，表面硬化了，而内部还处于粘流状态，制 品尺寸稳定性差。（真空泡）
③模具结构尺寸的影响
模具结构不合理会使聚合物无法成型。
2020/7/3
23
3.对可模塑性的评估
具有这种性质的聚合物可以通过注射、模压、挤出等 成型方法制造各种形状的模塑制品。
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2.影响可模塑性的因素： ① 模塑条件这里主要是指温度和压力。 a.若温度太高时，虽然熔体的流动性好，易于成型，但会引
起降解，制品的收缩率大； b.若温度过低，虽然熔体粘度增大，但流动困难，成型性差，
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成型加工优点： a.易于成型； b.制品稳定性好。
加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、 熔融纺丝、热贴合等。
2020/7/3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（4）在Tb以下，材料使用的下限。破碎加工。 破碎加工的特点： a.回收利用废品； b.粉状物料的制备。如 EVA粉料的制备。
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生产长径比很大的产品
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2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚合
物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时，就 会产生宏观拉伸变形。
应力-应变关系图：
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① 0~a直线段，普弹形变，杨氏模量高，形变很小； ②a~b段，出现形变加速倾向，由普弹形变转为高弹形变； ③b点，屈服点，对应的应力为屈服应力σy 。从b点开始，在σy的持续作用
如果加热速度过快，制品表面熔融，内部仍然是固体物料， 制品强度极差。（外熟内生）
若冷却速度快，表面硬化了，而内部还处于粘流状态，制 品尺寸稳定性差。（真空泡）
③模具结构尺寸的影响
模具结构不合理会使聚合物无法成型。
2020/7/3
23
3.对可模塑性的评估
第一章聚合物加工原理
以1，4加成的异戊二烯为例：
(四)高分子链的键合形状状
构造(Architecture)是指聚合物分子的各种形状。
由于聚合反应的复杂性，单体键合成大分子链的几何形状有三种，即线型、支链型和网 型(或体型)结构。
线形高分子
1．线型高分子
线型高分子的整条分子犹如一条又细又长的线，即可卷曲成团，也可 比较舒展
间同立构
无规立构
两种旋光异构 单元无规键接 而成。分子链 结构不规整， 不能结晶。
等规度是指高聚物中含有全同和间同立构的总的百分数。
•只有用特殊催化剂如Ziegler-Natta催化剂进行配位聚合得到有规立构聚合物。
•由于内消旋或外消旋作用，即使等规度很好的高分子也没有旋光性。
例如： •全同PS：结晶Tm=240℃
高分子链能够改变其构象的性质
内旋转的单键数目越多，内旋转受阻越小．构象数越多，柔顺性越好。
3．影响高分于锭柔顺性因素
（1）主链结构：
ⅰ
主链全由单键组成的，一般柔性较好，如PE，PP，乙丙橡胶等。 柔顺性：－Si－O－> －C－N－ > －C－O－>－C－C－，
原因：①氧原子周围无原子，内旋转容易。②Si-O-键长长，键角大，内旋转 容易。如硅橡胶。 ⅱ 由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差； ⅲ 主链含有孤立双键，柔顺性较好。
1．单烯类单体的键合
—烯烃的分子为非对称结构、单体单元的键合会出现： “头—头”、“尾—尾”、“头—尾”
2．双烯类单体的键合
双烯类单体单元的键合结构更复杂： 1，2 —加成、3，4—加成、1，4—加成中仍有“头—尾”．“头—头”、 “尾—尾”的键合问题，但一股以“头—尾”键合为主。
(四)高分子链的键合形状状
构造(Architecture)是指聚合物分子的各种形状。
由于聚合反应的复杂性，单体键合成大分子链的几何形状有三种，即线型、支链型和网 型(或体型)结构。
线形高分子
1．线型高分子
线型高分子的整条分子犹如一条又细又长的线，即可卷曲成团，也可 比较舒展
间同立构
无规立构
两种旋光异构 单元无规键接 而成。分子链 结构不规整， 不能结晶。
等规度是指高聚物中含有全同和间同立构的总的百分数。
•只有用特殊催化剂如Ziegler-Natta催化剂进行配位聚合得到有规立构聚合物。
•由于内消旋或外消旋作用，即使等规度很好的高分子也没有旋光性。
例如： •全同PS：结晶Tm=240℃
高分子链能够改变其构象的性质
内旋转的单键数目越多，内旋转受阻越小．构象数越多，柔顺性越好。
3．影响高分于锭柔顺性因素
（1）主链结构：
ⅰ
主链全由单键组成的，一般柔性较好，如PE，PP，乙丙橡胶等。 柔顺性：－Si－O－> －C－N－ > －C－O－>－C－C－，
原因：①氧原子周围无原子，内旋转容易。②Si-O-键长长，键角大，内旋转 容易。如硅橡胶。 ⅱ 由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差； ⅲ 主链含有孤立双键，柔顺性较好。
1．单烯类单体的键合
—烯烃的分子为非对称结构、单体单元的键合会出现： “头—头”、“尾—尾”、“头—尾”
2．双烯类单体的键合
双烯类单体单元的键合结构更复杂： 1，2 —加成、3，4—加成、1，4—加成中仍有“头—尾”．“头—头”、 “尾—尾”的键合问题，但一股以“头—尾”键合为主。
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聚集态结构强烈地受高分子构象和加工条件的影响，同时又 直接影响聚合物的性能。
按照高分子的聚集态结构，聚合物分为结晶型和无定形两类。
结晶型聚合物的分子链排列整齐有序。
无定形聚合物的分子链排列杂乱无章。
部分结晶聚合物由晶相和非晶相组成的。
无定形聚合物和部分结晶聚合物有三种力学状态－玻璃态、 高弹态和粘流态，而结晶型聚合物只有固态和粘流态。
绪论
二、高分子材料的结构
大分子链的结构
绪论
大分子链的柔顺性 由于主链共价键有一定键长
和键角，保持键长和键角不变时 单键可任意旋转，称单键的内旋 转。 内旋转使大分子链卷曲成各种不 同形状，对外力有很大的适应性， 这种特性称为大分子链的柔顺性。
柔顺性与单键内旋转的难易程度有关
二、高分子材料的结构
大分子链的结构
二、高分子材料的结构
均聚物和共聚物
绪论
共聚物：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS(Acrylonitrile-ButadieneStyrene)，其中丙烯腈表面硬度高，丁二烯韧性好，苯乙烯加工性好， 染色性好。
共混物: PP+尼龙、PE＋EVA、PVC＋EVA等等。
无规共聚：A－A － B － A － B － B － B － A － B － B － A － A －
数均分子量： 重均分子量：
M n M 0 X n M 0 XYX X 1
M W M 0 X W M 0 XWX X 1
二、高分子材料的结构
均聚物和共聚物
绪论
聚合物可以由一种或多种单体聚合而成，一种单体 构成的聚合物为均聚物，两种或两种以上单体构成的聚 合物为共聚物。
共聚物是两种或多种单体同时聚合的结果，不是两 种或多种均聚物的机械共混物，共聚物分子结构的形状， 可以是无规的、接枝的和交替的、嵌段的。共聚物可得 到合乎需要的每种均聚物的理想性质的某种精细混合， 而机械共混物却不能得到合乎需要的每种均聚物性质的 精细混合。
二、高分子材料的结构
大分子链的结构
绪论
项目 加工特性
热塑性塑料
受热软化、熔融、可塑制成一定 形状，冷却后固化定型。
重复加工性 再次受热，仍可软化、熔融，反 复多次加工。
熔剂中情况 可溶
化学结构 线型高分子
举例
PE、PP、PVC、ABS、PMMA、 PA、PC、POM、PET、PBT等
热固性塑料 未成型前受热软化、熔融、可塑制 成一定形状，在热或固化剂作用下， 一次硬化成型。 受热不熔融，达到一定温度分解破 坏，不能反复加工。
重量百分结晶度 fcW
Wc Wc Wa
体积百分结晶度
不溶
由线型分子变为体型分子
PF、UF、MF、ER、UP等。
二、高分子材料的结构
大分子链的结构
绪论
二、高分子材料的结构
绪论
分子量
聚合物的分子量、支化度、交联密度是随聚合反 应条件的变化而变化的，加之聚合过程中还要受到大量 偶然因素的影响，使得在一种聚合物样品中很难找出同 样长度、同样支化度的链状大分子，这一现象称为高分 子化合物的多分散性。
组成聚合物的低分子化合物称为单体。 聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。
大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2)–称C为H2链]n 节。
聚乙烯分子链
一、何谓高分子材料：
高分子材料的分类
按用途分为塑料、橡胶、纤维、胶 粘剂、涂料等。 按聚合物反应类型分为加聚物和缩 聚物。 按聚合物的热行为分为热塑性聚合 物和热固性聚合物。 按主链上的化学组成分为碳链聚合 物、杂链聚合物和元素有机聚合物。
二、高分子材料的结构
高分子的聚集态结构——晶态与非晶态
绪论
部分结晶型高分子材料
一个大分子链可以穿过 几个晶区和非晶区。 晶区熔点、密度、强度、 硬度、刚性、耐热性、 化学稳定性高，而弹性、 塑性、冲击强度下降。
二、高分子材料的结构
高分子的聚集态结构——晶态与非晶态
结晶度的定义
定义：聚合物中结晶部分所占百分数
大分子链的形状
绪论
➢ 线型结构：弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。 ➢ 支链型结构：近于线型结构 。 ➢ 体型结构：硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热
固性材料。
二高分子材料的结构
大分子链的结构
支化模型
绪论
二、高分子材料的结构
大分子链的结构
绪论
一般说来，线型和支化聚合物的特点是受 热可以软化或熔融，也可以制成熔液，所以能够 反复地用来进行加工成型，称为热塑性材料，如 热塑性塑料、未硫化胶料等；交联网状聚合物则 没有以上特点，只能在形成网状结构之前进行加 工，成型以后就难以再重复利用，称为热固性材 料，如热固性塑料、硫化橡胶等。
B －A
接枝共聚：A － A － A － A － A － A － A － A － A － A － A － A
| B－B－B－B －B－B－B
嵌段共聚：A － A － A － A － A － B － B － B － B － B － A － A
－ A －A
交替共聚：A － B － A － B － A － B － A － B － A － B － A － B
二、高分子材料的结构
高分子的构象
绪论
高分子的构象是指单个分子在空间中存在的各种 状态，一个高分子链由于单键的内旋转和分子的热运动， 总是存在着一系列不同的形状，如伸展的直链、卷曲的无 规线团和卷曲的有规则排列的形状等。
二、高分子材料的结构
绪论
高分子的聚集态结构——晶态与非晶态
高分子的聚集态结构是指大分子与大分子之间的几何排列。
聚合物加工原理
橡塑机械工程研究中心 谢林生
第一章 绪 论
一、何谓聚合物材料（高分子材料）：
是指那些由众多原子或 原子团主要以共价键结合而成 的相对分子量在一万以上的化 合物。
一、何谓高分子材料： 定义：
绪论
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子材料主要是人工 合成的。
一、何谓高分子材料： 高分子化合物的组成
绪论
由简单的结构单元重复连接而成。 如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2-CH2- ,
简写成 n CH2=CH2→ [ CH2–CH2 ]n 。
一、何谓高分子材料： 高分子化合物的组成
绪论
一、何谓高分子材料：
绪论