塑料成型基础(ppt)
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第1章_塑料成型基础知识new
2.添加剂
⑸ 着色剂
起装饰美观的作用，某些着色剂还能提 高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。 有机颜料 颜料
分类
染料
无机颜料
2.添加剂
⑸ 着色剂 特点：
无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差， 但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪 色。
染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明 性好。性能与无机颜料相反。
使用性能 体现塑料的使用价值 塑料的性能
工艺性能 体现塑料的成型性能
1.6 塑料成型工艺性能
1.6.1 收缩性
收缩性：塑件冷却后尺寸较其在模具中时有所缩小 1. 成型收缩的形成 • 线形尺寸收缩 • 收缩具有方向性 • 后收缩 • 热处理收缩
1.6.2 流动性
流动性： 塑熔体在一定温度压力下充填型腔的能力
流动性太差 充填困难，缺料 易产生飞边
流动性太好
溢料间隙： 指熔体塑料在成型高压下不得流过的最 大间隙值。 流动性较好的塑熔体，成型压力可适当降低，避免飞边
1.6.3 塑料的其他工艺性能
１、结晶性 与无定形树脂相比的特殊性，在制定成型工艺 参数时应考虑 2 、热敏性 加入热稳定剂或降低成型温度缩短成型周期 3、水敏性 物料使用前干燥 4、吸湿性 容易吸潮，使用中注意保持干燥 5、水分和挥发物含量 危害多，因此使用前要前处理，模具 开排气槽、材料防腐 6、应力敏感 成型时易脆裂，成型时想办法减小应力 7、相容性 选择相容性好的树脂或填料进行共混 8、比体积与压缩比 比容、压缩率可计算出每模塑料需要的 注射量 9、硬化特性 只对热固性树脂，成型中避免出现过熟和欠熟
塑料成型工艺 及模具设计
什么是塑料？塑料的成份？塑料的品种？ 塑料的使用性能？塑料成型加工时呈现 的性能？如何编制模塑成型工艺？
第一章塑料成型工艺及其模具设ppt课件
1.3.1聚合物的结晶
1.聚合物的结晶现象 （1）结晶的概念 （2）二次结晶和后结晶 （3）结晶速度和结晶度
1）结晶速度 2）结晶度 2.结晶对塑件质量的影响
通常结晶度大的塑件密度大，强度、硬度高，刚度、 耐磨性好，耐化学性和电性能好；结晶度小的塑料，柔 软性、透明性较好，伸长率和冲击韧度较大。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
前锋料遇到障碍后分流－合流－熔接
1.3 聚合物成型过程中的物理行为 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.1.3 聚合物高分子的物理状态、力学及加工适应性
1. 高聚物的温度、力学状态及成型加工的关系
1.2
聚合物的流变性质 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.2.1 聚合物的粘弹性质
1.成型过程中的应力和应变
2.聚合物变形流动时的粘弹性质
➢ 温度残余应力：由于注射型腔内快速的不均匀冷却固 化而产生的热应力。
1.4 聚合物成型过程中的化学行为 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.4.1 聚合物降解
定义：聚合物分子在受到热、应力、微量水、酸、碱等 杂质以及空气中的氧作用，导致聚合物链断裂、分子变 小、相对分子质量降低的现象 。
1.聚合物的结晶现象 （1）结晶的概念 （2）二次结晶和后结晶 （3）结晶速度和结晶度
1）结晶速度 2）结晶度 2.结晶对塑件质量的影响
通常结晶度大的塑件密度大，强度、硬度高，刚度、 耐磨性好，耐化学性和电性能好；结晶度小的塑料，柔 软性、透明性较好，伸长率和冲击韧度较大。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
前锋料遇到障碍后分流－合流－熔接
1.3 聚合物成型过程中的物理行为 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.1.3 聚合物高分子的物理状态、力学及加工适应性
1. 高聚物的温度、力学状态及成型加工的关系
1.2
聚合物的流变性质 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.2.1 聚合物的粘弹性质
1.成型过程中的应力和应变
2.聚合物变形流动时的粘弹性质
➢ 温度残余应力：由于注射型腔内快速的不均匀冷却固 化而产生的热应力。
1.4 聚合物成型过程中的化学行为 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
1.4.1 聚合物降解
定义：聚合物分子在受到热、应力、微量水、酸、碱等 杂质以及空气中的氧作用，导致聚合物链断裂、分子变 小、相对分子质量降低的现象 。
第1章 塑料成型基础知识
聚合物的结晶不像小分子那样，可以完全结晶，结晶型聚合物是晶区 和非晶区相伴而生
结晶型聚合物：密度大、刚度大、耐热、抗熔
非晶态聚合物：密度小、柔软、韧性好、不耐热、不耐溶剂
1.1.3 高分子聚合物的物理状态、力学状态及加工适应性
1 线形聚合物
玻璃态： 适用机加工，例如：车削、钻孔等 高弹态： 适用压力成型、真空成型、中空成型。 粘流态： 适用挤出、注射、吹膜、熔融纺丝等。
1.2.2 聚合物的流动规律
1 牛顿型流体
符合下式的流体称为牛顿型流体： τ= η（dv/dr）= η(dr/dv)= ηﻵ 以切应力τ对剪切速率 ﻵ或者以粘度η对剪 切速率ﻵ作用所得到的曲线称为流体的流动 （或流变）曲线，它是确定塑料成型加工工 艺条件的重要依据。
1.2.2 聚合物的流动规律
浇口横截面高度和型腔深度相差不大
中速充型 质量较好
浇口横截面高度和型腔深度相差不大
低速充型 质量较好
1.2.4 聚合物熔体的充型流动
2 扩张流动充型与熔接痕
熔接痕：熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不 连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以 及发生浇口喷射充模时，因不能完全融合而产生线状的熔 接痕。
分子结构添加剂模具结构工艺条件等163塑料的其他工艺性能1结晶性结晶性与无定形树脂相比的特殊性在制定成型工艺与无定形树脂相比的特殊性在制定成型工艺参数时应考虑参数时应考虑热敏性热敏性加入热稳定剂或降低成型温度缩短成型周期加入热稳定剂或降低成型温度缩短成型周期物料使用前干燥物料使用前干燥44吸湿性吸湿性容易吸潮使用中注意保持干燥容易吸潮使用中注意保持干燥55水分和挥发物含量水分和挥发物含量危害多因此使用前要前处理模具危害多因此使用前要前处理模具开排气槽材料防腐开排气槽材料防腐66应力敏感应力敏感成型时易脆裂成型时想办法减小应力成型时易脆裂成型时想办法减小应力77相容性相容性选择相容性好的树脂或填料进行共混选择相容性好的树脂或填料进行共混88比体积与压缩比比体积与压缩比比容压缩率可计算出每模塑料需要的比容压缩率可计算出每模塑料需要的注射量注射量99硬化特性硬化特性只对热固性树脂成型中避免出现过熟和欠熟只对热固性树脂成型中避免出现过熟和欠熟本章作业本章作业
《塑料成型工艺学》PPT课件
(3).原因: ①入口效应 熔体从较大储器到较小模口时流速提高,压降突然增大,产生沿流动方向的纵向速度梯度,在纵向速度梯度拉伸下,分子链沿流动方向伸展开,产生高弹形变.(若流体在口模中停留时间足够长,在入口区由于拉伸流动产生的高弹形变会全部松弛掉,否则,来不及完全松弛的形变被带出口模再松弛膨大) ②剪切流动 流体流动,高分子构象发生变化,分子从未受剪切时的自由卷曲状态变为沿剪切方向伸展开状态的同时储存了高弹形变,被带出口模后松弛,表现为Braus效应
重点: 线性非结晶型聚合物(无定形聚合物)的力学状态
3. 聚集态与加工性的关系 ① T<Tg 玻璃态 适于机械加工,如车削,锉削,制孔,切螺纹等.加工使用的最低温度是脆化温度Tb. ② Tg<T<Tf 高弹态 可进行较大变形的成型加工,如压延,中空吹塑,热成型等.但此形变是可恢复的.
③ T>Tf 粘流态 (Tf为粘流温度)可进行变形大,形状复杂的成型如注射,挤出等.此时的力学特点是,整个分子链的运动变为可能,在外力作用下,可发生不可逆的粘流持续形变. ④ T>Td(降解温度),制品外观质量和力学性能下降.
3.粘性和弹性形变
聚合物熔体在受有应力时，存在粘性和弹性两种形变 (1)特点：粘性变形没有回复的可能，但弹性变 形可以回复。 (2)松弛过程：弹性变形的发展和恢复过程 松弛时间：聚合物熔体受应力作用时表观粘度对弹性模量的比值 (3)变形大小的量度：无论受剪应力还是拉伸应力作用 变形经历时间>松弛时间，不可回复的粘性变形为主 变形经历时间<松弛时间，可恢复的弹性形变为主 例如锥形流到中既存在剪切形变也有拉伸形变，但流道越长，拉伸弹性变形的贡献越小，在截面不变的流道中不存在拉伸变形
特点：只有当剪应力高到屈服应力值时才发生塑性流动，且 与 呈线性关系 流动方程： 式中 为刚度系数，等于流动曲线的斜率。 当剪应力小于屈服应力时为固体，一旦大于该值立刻呈现流动行为，原因是流体静止时形成了凝胶结构，外力增大受到破坏开始流动。如牙膏、油漆、润滑脂、泥浆等都属于或接近宾哈流体
重点: 线性非结晶型聚合物(无定形聚合物)的力学状态
3. 聚集态与加工性的关系 ① T<Tg 玻璃态 适于机械加工,如车削,锉削,制孔,切螺纹等.加工使用的最低温度是脆化温度Tb. ② Tg<T<Tf 高弹态 可进行较大变形的成型加工,如压延,中空吹塑,热成型等.但此形变是可恢复的.
③ T>Tf 粘流态 (Tf为粘流温度)可进行变形大,形状复杂的成型如注射,挤出等.此时的力学特点是,整个分子链的运动变为可能,在外力作用下,可发生不可逆的粘流持续形变. ④ T>Td(降解温度),制品外观质量和力学性能下降.
3.粘性和弹性形变
聚合物熔体在受有应力时，存在粘性和弹性两种形变 (1)特点：粘性变形没有回复的可能，但弹性变 形可以回复。 (2)松弛过程：弹性变形的发展和恢复过程 松弛时间：聚合物熔体受应力作用时表观粘度对弹性模量的比值 (3)变形大小的量度：无论受剪应力还是拉伸应力作用 变形经历时间>松弛时间，不可回复的粘性变形为主 变形经历时间<松弛时间，可恢复的弹性形变为主 例如锥形流到中既存在剪切形变也有拉伸形变，但流道越长，拉伸弹性变形的贡献越小，在截面不变的流道中不存在拉伸变形
特点：只有当剪应力高到屈服应力值时才发生塑性流动，且 与 呈线性关系 流动方程： 式中 为刚度系数，等于流动曲线的斜率。 当剪应力小于屈服应力时为固体，一旦大于该值立刻呈现流动行为，原因是流体静止时形成了凝胶结构，外力增大受到破坏开始流动。如牙膏、油漆、润滑脂、泥浆等都属于或接近宾哈流体
第二章 塑料成型基础
（二）高分子与低分子
无论是天然树脂还是合成树脂，它们都属于高分子聚合物，简称高聚 物。 塑料的许多优异性能都与聚合物的分子结构密切相关。 一个聚合物分子中含有成千上万、甚至几十万个原子。例如，尼龙分 子中大约含有4千个原子，天然橡胶分子中大约含有5万到6万个原子，纤 维素（木材中含有此成分）分子中大约含有10万到20万个原子。低分子 化合物，其相对分子质量只有几十或几百；而高分子化合物（简称高分 子）的相对分子质量比低分子化合物的高得多，一般从几万至上千万。 再从分子长度来看，低分子乙烯的长度约为0.0005μm，而高分子聚乙烯 的长度为6.8μm，后者是前者的13600倍。 高分子是含有原子数很多、相对分子质量很高、分子很长的巨型分 子。正是由于高分子与低分子存在着如此悬殊的差异，才使聚合物具有 许多与低分子化合物很不相同的特性。
二、聚合物的热力学性能与加工工艺性
（一）聚合物的热力学性能 （二）聚合物的加工工艺性
（－）树脂与塑料
塑料的主要成分是树脂。 天然树脂，其特点是无明显的熔点，受热后 逐渐软化，可溶解于有机溶剂，而不溶解于水 等。 人们根据天然树脂的分子结构和特性，应用 人工方法制造出了合成树脂。 合成树脂具有优良的成型工艺性，有些合 成树脂也可以直接作塑料用（如聚乙烯、聚苯 乙烯、尼龙等），但有些合成树脂必须在其中 加入一些添加剂，才能作为塑料使用（如酚醛 树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等）。
聚合物处于玻璃态时硬而不脆，可作结构件使用。但使 用温度不能太低，当温度低于θb时，物理性能将发生变化， 在很小的外力作用下就会发生断裂，使塑料失去使用价值。 通常称θb为脆化温度，它是塑料使用的下限温度。当温度 高于θg时，塑料不能保持其尺寸的稳定性和使用性能，因 此，θg是塑料使用的上限温度。显然，从使用的角度看， θb和θg间的范围越宽越好。当聚合物的温度升高到图2-3 中的θd温度时，便开始分解，所以称θd为热分解温度。聚 合物在θf~θd温度范围内是粘流态，塑料的成型加工就是 在这个范围内进行的。这个范围越宽，塑料成型加工就越 容易进行。 以上所述是线型无定形聚合物的热力学性能，而高度交 联的体型聚合物（热固性树脂）由于分子运动阻力很大， 一般随温度发生的力学状态变化较小，所以通常不存在粘 流态甚至高弹态，即遇热不熔，高温时则分解。
第二章-成型理论基础分析
所以，MFR间接地反映了分子量的大 小。
MFR
ηa
流动性好
容易获得形状
MFR
ηa
流动性差
容易保持形状
因此聚合物熔体在适当的粘度范围内，其
可挤压性可定量地用MFR值表征。（不可理解
MFR值大可挤压性好）
对于聚合物成型加工MFR值如何选取？
对于高聚物的成型工艺而言，有的成型加
工艺要求聚合物熔体流动性好，有的工艺则要
具有长支链、交联、刚性、极性分子 链聚合物延伸倍数较低； （2）拉伸温度: 非晶高聚物：Tg～Td，靠近Tg 结晶高聚物：＜Tm，靠近Tm
如：PVC，Tg为82， 拉伸温度为90～120℃
PP，Tm为170， 拉伸温度为130～165℃
四、 高聚物的聚集态与成型加工
根据聚合物所表现的力学性质和 分子运动特征将聚合物分为玻璃态 （结晶态）、高弹态和粘流态——聚 集态。
高弹态形变是可逆的，如何将成型后 的制品形变保持下来？
压力成型、真空成型制品图
（3）粘流态 适宜流动性要求较高的成型加工技
术有：挤出成型、注射成型、吹塑成型、 压延成型、橡胶的混炼、压出、贴合、 纤维的熔融纺丝 等。
3、成型加工的几个重要特征温度 （1） Tb——材料的最低使用温度。当 使用温度T＜ Tb时，材料产生脆性断裂。 所以，选择制品的材料时，应考虑使用
为什么高聚物具有可延性？源于 下述因素： 大分子结构：细而长的长链结构和巨大
的 长径 比； 大分子的柔性；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；
因此，拉伸时高分子有卷曲或折叠链状 逐渐伸展变形而得到延伸。
冷拉伸： 室温至Tg时的拉伸。
特点：冷拉伸时高聚物会出现细颈，易 产生拉伸不均匀，同时冷拉伸需要较大 的外力，生产设备庞大，耗能高，因此 成型加工中一般不采用冷拉伸。
塑料成型过程中的理论基础课件
塑料工艺
2.1聚合物的流变行为
学习目标：
1、掌握聚合物流体流变行为的类 型和特点。 2、掌握影响流动的因素。 3、了解聚合物的弹性行为和不稳 定流动。
塑料成型过程中的理论基础课件
1
2.1 聚合物的流变行为(流动规律）
塑料工艺
• 流体的类型： – 大多数成型过程中都要求聚合物处于粘流状态(塑化状 态)，因为在这种状态下聚合物不仅易于流动，而且易 于变形，这给它的输送和成型都带来极大的方便。为 使塑料在成型过程中易于流动和变形，并不限定用粘 流态的聚合物(聚合物熔体)，采用聚合物的溶液或分散 体(悬浮液)等也是可以的，熔体和分散体都属于液体的 范畴。
塑料成型过程中的理论基础课件
20
塑料工艺
2.2聚合物的加热和冷却
学习目标：
1、掌握聚合物热扩散系数对其加 热和冷却的影响 2、注意结晶性聚合物熔融的特征。
塑料成型过程中的理论基础课件
21
加热与冷却应用实例
塑料工艺
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度 波动较大）；微波（适合较厚发泡成型）； 红外线；热油（温度控制精确，设备复杂， 成本高）；热水、蒸气。
塑料成型过程中的理论基础课件
4
3、假塑性流体：
塑料工艺
• 假塑性流体的特征 – 这种流体是非牛顿流体中最为普通的一种，它所表现的流动曲线是非直 线的。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。多数聚合物的熔体， 也是塑料成型中处理最多的一类物料，以及所有聚合物在良溶剂中的溶 液，其流动行为都具有假塑性流体的特征。
• 剪敏性塑料： – 剪切速率或剪切应力升高粘度明显下降的塑料，主要 品种有PE PP PS等分子链柔性较大的聚合物。
塑料成型过程中的理论基础课件
2.1聚合物的流变行为
学习目标：
1、掌握聚合物流体流变行为的类 型和特点。 2、掌握影响流动的因素。 3、了解聚合物的弹性行为和不稳 定流动。
塑料成型过程中的理论基础课件
1
2.1 聚合物的流变行为(流动规律）
塑料工艺
• 流体的类型： – 大多数成型过程中都要求聚合物处于粘流状态(塑化状 态)，因为在这种状态下聚合物不仅易于流动，而且易 于变形，这给它的输送和成型都带来极大的方便。为 使塑料在成型过程中易于流动和变形，并不限定用粘 流态的聚合物(聚合物熔体)，采用聚合物的溶液或分散 体(悬浮液)等也是可以的，熔体和分散体都属于液体的 范畴。
塑料成型过程中的理论基础课件
20
塑料工艺
2.2聚合物的加热和冷却
学习目标：
1、掌握聚合物热扩散系数对其加 热和冷却的影响 2、注意结晶性聚合物熔融的特征。
塑料成型过程中的理论基础课件
21
加热与冷却应用实例
塑料工艺
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度 波动较大）；微波（适合较厚发泡成型）； 红外线；热油（温度控制精确，设备复杂， 成本高）；热水、蒸气。
塑料成型过程中的理论基础课件
4
3、假塑性流体：
塑料工艺
• 假塑性流体的特征 – 这种流体是非牛顿流体中最为普通的一种，它所表现的流动曲线是非直 线的。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。多数聚合物的熔体， 也是塑料成型中处理最多的一类物料，以及所有聚合物在良溶剂中的溶 液，其流动行为都具有假塑性流体的特征。
• 剪敏性塑料： – 剪切速率或剪切应力升高粘度明显下降的塑料，主要 品种有PE PP PS等分子链柔性较大的聚合物。
塑料成型过程中的理论基础课件
塑料成型工艺学-ppt课件-第七章-中空吹塑
壁厚不均匀。 温度低，内应力高，变形，开裂。 依靠模具油温调节器或水冷机调节。 2. 注射吹塑树脂 应具有高的相对分子量 熔融粘度，受剪切速率和加工温度影响小。
40
7.5 拉伸吹塑
拉伸吹塑：经双轴定向拉伸的一种吹塑成型工艺。
模具温度应保持均匀分布，以保证制品的均匀冷却。 根据塑料的种类、制品的薄厚来确定。小型制品模具
温度偏低，低于软化温度40℃左右。
31
7.3.2 挤出吹塑控制因素
5 . 冷却时间
控制制品的外观质量、性能和生产效率。 冷却时间延长，可防止形变，使外观规整，表面图纹 清晰，质量好。但制品结晶度增大，韧性下降，透明 读降低，生产周期延长，降低生产效率。 保证制品充分冷却，加快冷却速率。
27
7.3.2 挤出吹塑控制因素
28
7.3.2 挤出吹塑控制因素
2 . 吹气压力和鼓气速率 型坯的吹胀是利用压缩空气对型坯施加空气压力
而吹胀并紧贴模腔壁。同时通过压缩空气的冷却形成 所需要的形状和呈现模面花纹的中空制品。 （1）吹气压力的大小与塑料的种类、型坯温度、型坯 的模量、型坯的壁厚、制品的容积大小有关。 粘度低，壁厚、小容积制品，采用较低的吹气压力。 一般在0.2～1MPa。
第七章 中空吹塑
7.1 概述 BLOW Molding 又称吸塑模塑，是制造空心塑料制 品的成型方法。 借鉴于玻璃容器吹制工艺。 20世纪30年代发展成为塑料吹塑技术。 中空吹塑：借助气体压力使闭合在模具中的热熔塑料 型坯吸胀形成空心制品的工艺。
型坯类型： ① 挤出型坯 ② 注射型坯
1
7.1 概述
采用光电控制系统。
3.型坯切断装置
适应不同塑料品种的性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40
7.5 拉伸吹塑
拉伸吹塑：经双轴定向拉伸的一种吹塑成型工艺。
模具温度应保持均匀分布，以保证制品的均匀冷却。 根据塑料的种类、制品的薄厚来确定。小型制品模具
温度偏低，低于软化温度40℃左右。
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7.3.2 挤出吹塑控制因素
5 . 冷却时间
控制制品的外观质量、性能和生产效率。 冷却时间延长，可防止形变，使外观规整，表面图纹 清晰，质量好。但制品结晶度增大，韧性下降，透明 读降低，生产周期延长，降低生产效率。 保证制品充分冷却，加快冷却速率。
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7.3.2 挤出吹塑控制因素
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7.3.2 挤出吹塑控制因素
2 . 吹气压力和鼓气速率 型坯的吹胀是利用压缩空气对型坯施加空气压力
而吹胀并紧贴模腔壁。同时通过压缩空气的冷却形成 所需要的形状和呈现模面花纹的中空制品。 （1）吹气压力的大小与塑料的种类、型坯温度、型坯 的模量、型坯的壁厚、制品的容积大小有关。 粘度低，壁厚、小容积制品，采用较低的吹气压力。 一般在0.2～1MPa。
第七章 中空吹塑
7.1 概述 BLOW Molding 又称吸塑模塑，是制造空心塑料制 品的成型方法。 借鉴于玻璃容器吹制工艺。 20世纪30年代发展成为塑料吹塑技术。 中空吹塑：借助气体压力使闭合在模具中的热熔塑料 型坯吸胀形成空心制品的工艺。
型坯类型： ① 挤出型坯 ② 注射型坯
1
7.1 概述
采用光电控制系统。
3.型坯切断装置
适应不同塑料品种的性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料成型PPT课件
很显然与交联度有对应关系，但是不相等，因为交联 度不可能达到百分之百。
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
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不同类型流体的流变曲线
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；3—假塑性流体
Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。
几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。
Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。
淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。
Ⅲ 粘塑性流体：当应力低于τ0 时，不流动；当应力 高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0 称为 屈服应力。
其特征为应变随应力作用的时间线性地增加，且粘度保 持不变（定温情况下），应变具有不可逆性质，应力解 除后应变以永久变形保持下来。
2. 指数流动规律：
Kdvn Kdn Kn
dr dt
式中 K—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
体的粘稠性，称为粘度系数；
n—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
Ⅰ 塑料聚合物熔体在注射机内的旋转螺杆与料筒之间进行输送、压 缩、熔融塑化，并将塑化好的熔体储存在料筒的端部。
Ⅱ 储存在料筒端部的熔体受螺杆的向前推压力并通过喷嘴、模具的 主流道、分流道和浇口，开始射入模腔内。
Ⅲ 塑料熔体经浇口射入模具型腔过程中的流动、相变与固化。
p
a
8Lqv
R4
p
h1
p1
d r R
uy τ
h2
p2
l 流体在圆管中速度分布曲线的推导
稳态流动: 整理得：
p1r2p2r22rl
r 2l
(p1
p2)
——适用于层流或湍流
r 0
rR
(管中心） 0
(管壁） max2Rl(p1p2)
τmax 剪应力分布
（2） 层流的速度分布
流体在圆管内分层流动示意图
ddrur2rl(p1p2)
1.牛顿流动规律：
牛顿在研究液体流动时发现，温度一定时，低分子液 体在流动时的切应力和剪切速率之间存在着如下关系：
d d
dr dt
d
式中 dr —液层之间的单位距离内的速度差，称为速度梯度
d dt
—单位时间内的切应变，称为剪切速率。
—比例常数，称为剪切粘度或牛顿粘度。
凡是液体层流时符合牛顿流动规律的通称牛顿流体，
rR, ur0
1
dur 2l(p1p2)rdr
ur
p1p2
4l
(R2r2)
或
ur
p1p2
4l
R2(1r2 ) R2
可见，层流流动的速度分布为一抛物线；
壁面处速度最小，0 管中心处速度最大
ur uma[x1(Rr） 2]
Re≤2000
umax
u
层流时流体在圆管中的速度分布
第五节 聚合物熔体在成型过程中的流动状态
体偏离牛顿流体性质的程度，称为非牛顿指数。
注： 在注射成型中，只有少数聚合物熔体的粘度对剪切速 率不敏感如PA、PC等，除常把它们近似视为牛顿流体外， 其它绝大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿流体。这些 聚合物熔体都近似地服从指数流动规律。
上式可改写为： Kn1 （1.5）
a Kn1 （称为流变方程） （1.6）
（2）温度对粘度的影响
注：注射成型生产中，依靠提高温度降低熔体粘度以改善流动 性的工艺控制方法，主要适用于粘度对剪切速率不太敏感或其熔体 近似服从牛顿流动规律的聚合物，如PMMA、PC、PA-66等这些材 料不需要增加很多温度而它们的粘度却下降不少。
（3）压力对粘度的影响
注：粘度对压力的敏感性会因聚合物不同而不同。通常认 为，聚合物熔体的压缩率越大，其粘度对压力的敏感性越强
3.假塑性液体的流变学性质
在中等剪切速率区域，假塑性液体的流变学性质表现为：
1）变形和流动所需要的切应力随剪切速率变化，并呈
指数规律增大； 2）变形和流动所受到的粘滞阻力，即液体的表观粘度
随剪切速率变化，并呈指数规律减小。
这种现象称为假塑性液体的“剪切稀化”
4.影响聚合物流变学性质的因素
（1）聚合物结构对粘度的影响 ❖ 分子结构 ❖ 相对分子质量 ❖ 相对分子质量分布（聚合物内大分子之间相对分 子质量的差异） ❖ 助剂
注塑成型工艺及模具设计
2020/12/30
塑料成型基础(ppt)
西南交通大学
优选塑料成型基础
层流： * 流体质点做直线运动； * 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞；
* 流动阻力来源于层间粘性摩擦力。 湍流：
主体做轴向运动，同时有径向脉动； 特征：流体质点的脉动 。 过渡流： 不是独立流型（层流+湍流）， 流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。
5.热固性聚合物的流变学性质
热固性聚合物和热塑性聚合物流变行为的不同可以用下图加以说明：
流
C
B
动
性
AjcLeabharlann 温度图 温度对热固性聚合物流动性的影响
A—总的流动曲线；
B—粘度对流动性的影响曲线；
C—交联反应速度对流动性的影响曲线
6.熔体在简单几何形状导管内的流动分析
1).直圆管内流体的流动 （1）剪应力分布
n ＞1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要是一些固
体含量较高的聚合物悬乳液）
n=1,但只有切应力达到或超过一定值后才能流动时,称为宾 哈姆流体
切
5
1
表
应 力
2
观 粘
度
3
4
1
2 3
剪切速率
不同类型流体的流动曲线
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；
3—假塑性流体； 4—复合型流体 5—宾哈姆流体
剪切速率
τ
如纸浆、牙膏、污水泥浆等。
Ⅳ 触变性流体：表观粘度随时间的延长 而减小，如油漆等。 Ⅴ 粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。 当从大容器口挤出时， 挤出物会自动 胀大。
如塑料和纤维生产中都存在这种现象。
0
d u /d y
A -牛顿流体； B -假塑性流体； C -宾汉塑性流体； D-胀塑性流体；
牛顿流体与非牛顿流体剪应力 与速度梯度的关系
也能改变流体的粘稠性。
讨论：
n＝1时， a K 这意味着非牛顿流体变为牛顿流体，所以，
n值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体性质的程度。
n≠1时 ，绝对值∣1－n∣越大，流体的非牛顿性越强，剪切速率 对表观粘度的影响越强。
其中n＜1时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除了热固性
聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑 性液体流变学的性质）
a （称为流动方程） （1.7）
a — 非牛顿液体的表观粘度。
就表观粘度的力学性质而言，它与牛顿粘度相同。但是，
表观粘度表征的是非牛顿液体（服从指数流动规律）在外力
的左右下抵抗剪切变形的能力。由于非牛顿液体的流动规律
比较复杂，表观粘度除与流体本身的性质以及温度有关以外， 还受剪切速率的影响，这就意味着外力的大小及其作用时间
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；3—假塑性流体
Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。
几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。
Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。
淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。
Ⅲ 粘塑性流体：当应力低于τ0 时，不流动；当应力 高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0 称为 屈服应力。
其特征为应变随应力作用的时间线性地增加，且粘度保 持不变（定温情况下），应变具有不可逆性质，应力解 除后应变以永久变形保持下来。
2. 指数流动规律：
Kdvn Kdn Kn
dr dt
式中 K—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
体的粘稠性，称为粘度系数；
n—与聚合物和温度有关的常数，可反映聚合物熔
Ⅰ 塑料聚合物熔体在注射机内的旋转螺杆与料筒之间进行输送、压 缩、熔融塑化，并将塑化好的熔体储存在料筒的端部。
Ⅱ 储存在料筒端部的熔体受螺杆的向前推压力并通过喷嘴、模具的 主流道、分流道和浇口，开始射入模腔内。
Ⅲ 塑料熔体经浇口射入模具型腔过程中的流动、相变与固化。
p
a
8Lqv
R4
p
h1
p1
d r R
uy τ
h2
p2
l 流体在圆管中速度分布曲线的推导
稳态流动: 整理得：
p1r2p2r22rl
r 2l
(p1
p2)
——适用于层流或湍流
r 0
rR
(管中心） 0
(管壁） max2Rl(p1p2)
τmax 剪应力分布
（2） 层流的速度分布
流体在圆管内分层流动示意图
ddrur2rl(p1p2)
1.牛顿流动规律：
牛顿在研究液体流动时发现，温度一定时，低分子液 体在流动时的切应力和剪切速率之间存在着如下关系：
d d
dr dt
d
式中 dr —液层之间的单位距离内的速度差，称为速度梯度
d dt
—单位时间内的切应变，称为剪切速率。
—比例常数，称为剪切粘度或牛顿粘度。
凡是液体层流时符合牛顿流动规律的通称牛顿流体，
rR, ur0
1
dur 2l(p1p2)rdr
ur
p1p2
4l
(R2r2)
或
ur
p1p2
4l
R2(1r2 ) R2
可见，层流流动的速度分布为一抛物线；
壁面处速度最小，0 管中心处速度最大
ur uma[x1(Rr） 2]
Re≤2000
umax
u
层流时流体在圆管中的速度分布
第五节 聚合物熔体在成型过程中的流动状态
体偏离牛顿流体性质的程度，称为非牛顿指数。
注： 在注射成型中，只有少数聚合物熔体的粘度对剪切速 率不敏感如PA、PC等，除常把它们近似视为牛顿流体外， 其它绝大多数的聚合物熔体都表现为非牛顿流体。这些 聚合物熔体都近似地服从指数流动规律。
上式可改写为： Kn1 （1.5）
a Kn1 （称为流变方程） （1.6）
（2）温度对粘度的影响
注：注射成型生产中，依靠提高温度降低熔体粘度以改善流动 性的工艺控制方法，主要适用于粘度对剪切速率不太敏感或其熔体 近似服从牛顿流动规律的聚合物，如PMMA、PC、PA-66等这些材 料不需要增加很多温度而它们的粘度却下降不少。
（3）压力对粘度的影响
注：粘度对压力的敏感性会因聚合物不同而不同。通常认 为，聚合物熔体的压缩率越大，其粘度对压力的敏感性越强
3.假塑性液体的流变学性质
在中等剪切速率区域，假塑性液体的流变学性质表现为：
1）变形和流动所需要的切应力随剪切速率变化，并呈
指数规律增大； 2）变形和流动所受到的粘滞阻力，即液体的表观粘度
随剪切速率变化，并呈指数规律减小。
这种现象称为假塑性液体的“剪切稀化”
4.影响聚合物流变学性质的因素
（1）聚合物结构对粘度的影响 ❖ 分子结构 ❖ 相对分子质量 ❖ 相对分子质量分布（聚合物内大分子之间相对分 子质量的差异） ❖ 助剂
注塑成型工艺及模具设计
2020/12/30
塑料成型基础(ppt)
西南交通大学
优选塑料成型基础
层流： * 流体质点做直线运动； * 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞；
* 流动阻力来源于层间粘性摩擦力。 湍流：
主体做轴向运动，同时有径向脉动； 特征：流体质点的脉动 。 过渡流： 不是独立流型（层流+湍流）， 流体处于不稳定状态（易发生流型转变）。
5.热固性聚合物的流变学性质
热固性聚合物和热塑性聚合物流变行为的不同可以用下图加以说明：
流
C
B
动
性
AjcLeabharlann 温度图 温度对热固性聚合物流动性的影响
A—总的流动曲线；
B—粘度对流动性的影响曲线；
C—交联反应速度对流动性的影响曲线
6.熔体在简单几何形状导管内的流动分析
1).直圆管内流体的流动 （1）剪应力分布
n ＞1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要是一些固
体含量较高的聚合物悬乳液）
n=1,但只有切应力达到或超过一定值后才能流动时,称为宾 哈姆流体
切
5
1
表
应 力
2
观 粘
度
3
4
1
2 3
剪切速率
不同类型流体的流动曲线
1—膨胀性流体； 2—牛顿流体；
3—假塑性流体； 4—复合型流体 5—宾哈姆流体
剪切速率
τ
如纸浆、牙膏、污水泥浆等。
Ⅳ 触变性流体：表观粘度随时间的延长 而减小，如油漆等。 Ⅴ 粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。 当从大容器口挤出时， 挤出物会自动 胀大。
如塑料和纤维生产中都存在这种现象。
0
d u /d y
A -牛顿流体； B -假塑性流体； C -宾汉塑性流体； D-胀塑性流体；
牛顿流体与非牛顿流体剪应力 与速度梯度的关系
也能改变流体的粘稠性。
讨论：
n＝1时， a K 这意味着非牛顿流体变为牛顿流体，所以，
n值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体性质的程度。
n≠1时 ，绝对值∣1－n∣越大，流体的非牛顿性越强，剪切速率 对表观粘度的影响越强。
其中n＜1时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除了热固性
聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑 性液体流变学的性质）
a （称为流动方程） （1.7）
a — 非牛顿液体的表观粘度。
就表观粘度的力学性质而言，它与牛顿粘度相同。但是，
表观粘度表征的是非牛顿液体（服从指数流动规律）在外力
的左右下抵抗剪切变形的能力。由于非牛顿液体的流动规律
比较复杂，表观粘度除与流体本身的性质以及温度有关以外， 还受剪切速率的影响，这就意味着外力的大小及其作用时间