聚合物加工原理
聚合物加工原理
（２）熔融温度和熔融时间 熔融温度和熔融时间 ↑，均相成核 熔融温度和熔融时间↑ 为主，结晶速度慢，晶体尺寸较 大； ↑结晶速度快，晶 反之，异相成核 反之，异相成核↑ 体小而均匀。
（3） 应力作用 晶体形态 a. a.晶体形态 � 无应力：对称球晶。 ↑：拉长球晶，串晶等。 � 应力 应力↑ 原因： 应力 ↑ 晶体中伸直链数 ↑。 应力↑ 晶体中伸直链数↑ 结晶速度 b. b.结晶速度 应力 ↑，结晶速度 ↑加快作用。 应力↑ ，结晶速度↑ 原因：初级晶核 —“ 原纤 ” 的浓度随拉伸 或剪切速率增大而升高。
相容性是指聚合物能够容纳尽可能多的添加剂并形成均匀、 稳定体系的功能。 添加剂只有与树脂间有良好的相容性才能长期、稳定、均 匀地存在于制品中，有效地发挥其功能。 如果相容性不好，则易发生 “出汗”或“喷霜”现象。
(2) 添加剂的耐久性
添加剂的损失主要有三条途径 :挥发、抽出和迁移， 添加剂的损失量主要与添加剂的分子量大小、在介质中的 溶解度及在树脂中的溶解度有关。 耐久性要求添加剂长期存在于制品中。
螺杆各段的功能 ：主要功能是输送固体物料，要保证较高的固 加料段 加料段：主要功能是输送固体物料，要保证较高的固 体输送能力，螺槽的截面积应大，故螺槽深度应较 大，一般应为 0.1 ～0.15D ，并保持根径不变； 大，一般应为0.1 0.1～ 0.15D，并保持根径不变； ：主要功能是压实并熔融物料，且将物料中夹 压缩段 压缩段：主要功能是压实并熔融物料，且将物料中夹 带的气体向加料段排出，为适应这一要求，通常使这 一段螺槽由深逐渐变浅，直至计量段的螺槽深度； 计量段 ：主要功能是使熔体进一步塑化均匀，并使料 计量段：主要功能是使熔体进一步塑化均匀，并使料 流定量、定压地挤出，这段螺槽的深度比较浅，一般 为0.02 ～0.06D ，且根径不变。 0.02～ 0.06D，且根径不变。
聚合物加工原理
聚合物加工原理聚合物是一种常见的材料，广泛用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医用材料等。
聚合物加工是将聚合物材料通过热、力、机械等加工方式，将其改变为需要的形状和结构的过程。
本文将介绍聚合物加工的原理及常见的加工方法。
一、聚合物本质上是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
聚合物加工的原理是通过加热和加压来改变聚合物分子链的排列方式，从而改变聚合物的形状和性能。
聚合物材料通常以树脂的形态存在，树脂在加工过程中会经历熔融、流动、固化等阶段。
在加工中，将聚合物树脂加热到足够的温度使其熔化，然后将熔化的聚合物注入模具中，通过机械力或其他手段使其形成所需的形状，随后冷却固化。
聚合物加工的主要原理包括：1. 熔融：将聚合物加热至其熔点以上，使其转变为可流动的液体状态。
在熔融状态下，聚合物分子链之间的相互作用力减弱，分子链可以通过流动重新排列。
2. 流动：将熔融的聚合物注入到模具中，通过施加压力或其他力量使其形成所需的形状。
在流动过程中，聚合物分子链在施加的力下发生位移和变形。
3. 固化：冷却并固化聚合物，将其固定在所需的形状和结构中。
聚合物冷却后，分子链重新排列，形成固态结构，从而保持所需的形状。
二、聚合物加工方法聚合物加工有多种方法，常见的包括注塑、挤出、吹塑、压延、成型等。
1. 注塑：注塑是将熔融状态的聚合物注入到模具中，通过压力使其填充模腔并冷却固化。
注塑广泛应用于塑料制品的生产，如塑料盒、塑料椅等。
2. 挤出：挤出是将熔融的聚合物通过挤压机挤出成连续的均匀断面形状，然后通过冷却固化。
挤出常用于生产塑料管材、薄膜等。
3. 吹塑：吹塑是将熔融的聚合物注入到模具中，在模具内吹气使其膨胀成空心形状，并冷却固化。
吹塑常用于生产塑料瓶、塑料容器等。
4. 压延：压延是将熔融的聚合物放置在两个辊子之间，通过压力使其变薄并冷却固化。
压延广泛应用于塑料薄膜的制备。
5. 成型：成型是将熔融的聚合物材料倒入开放式模具中，通过压力或其他手段使其形成所需的形状，并冷却固化。
聚合物加工原理
名词解释离模膨胀；聚合物熔体挤出后的截面积远比口模面积大。
此现象称为巴拉斯效应（Barus Effect），也称为离模膨胀熔体破裂；熔体破裂是挤出物表面出现凹凸不平或外形发生畸变或断裂的总称。
熔体流动速率；熔体流动速率(MFR)是在一定的温度和压力下，聚合物在单位时间内通过规定孔径的量，单位为g/10min。
熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据，能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求，使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高。
高分子合金；塑料与塑料或橡胶经物理共混或化学改性后，形成的宏观上均相、微观上分相的一类材料。
螺杆压缩比；螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段的最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。
机头压缩比；是指分流器支架出口处流道的断面积与机头出料口模和芯棒之间形成环隙面积之比。
螺杆的背压；在移动螺杆式注射机成型过程中，预塑化时，塑料随螺杆旋转经螺槽向前输送并熔融塑化，塑化后堆积在料筒的前部，螺杆端部的塑料熔体就产生一定的压力，即背压。
提高背压，物料受到剪切作用增强，熔体温度升高，塑化均匀性好，但塑化量降低。
热固性塑料收缩率；冷压烧结成型：是将一定量的成型物料（如聚四氟乙烯悬浮树脂粉料）入常温的模具中，在高压下压制成密实的型坯（又称锭料、冷坯或毛坯），然后送至高温炉中进行烧结一定时间，从烧结炉中取出经冷却后即成为制品的塑料成型技术。
第四章1、举例说明高聚物熔体粘弹性行为的表现。
聚合物流动过程最常见的弹性行为是端末效应和不稳定流动。
端末效应包括入口效应和模口膨化效应(离模膨胀)即巴拉斯效应。
不稳定流动即可由于熔体弹性回复的差异产生熔体破碎现象。
2、简述高聚物熔体流动的特点。
由于高聚物大分子的长链结构和缠绕，聚合物熔体、溶液和悬浮体的流动行为远比伤分子液体复杂。
在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度也不是一个常此因而聚合物液体的流变行为不服从牛顿流动定律。
聚合物成型加工原理
聚合物成型加工原理聚合物成型加工是一种通过加工工艺将原料转化为所需形状的方法。
在这个过程中，聚合物材料会经历一系列的物理和化学变化，最终形成我们所需要的成型产品。
本文将介绍聚合物成型加工的原理，包括热塑性聚合物和热固性聚合物的成型原理，以及常见的成型方法。
热塑性聚合物是一类在一定温度范围内可软化、可塑性较好的聚合物材料。
在成型加工过程中，热塑性聚合物首先需要加热至其软化温度，然后通过模具或挤出机等设备将其加工成所需形状。
热塑性聚合物的成型原理主要是利用温度的变化来改变材料的物理状态，从而实现加工成型。
常见的热塑性聚合物成型方法包括注塑、挤出、吹塑等。
而热固性聚合物则是一类在加工过程中通过化学反应形成三维网络结构的聚合物材料。
在成型加工过程中，热固性聚合物首先需要在一定温度下发生固化反应，形成不可逆的化学键，然后再进行成型加工。
热固性聚合物的成型原理主要是利用化学反应来实现材料的固化和成型。
常见的热固性聚合物成型方法包括压缩成型、注塑成型等。
除了热塑性和热固性聚合物的成型原理外，还有一些其他的成型方法，如挤压成型、发泡成型、旋转成型等。
这些成型方法都是根据聚合物材料的特性和加工要求来选择的，每种方法都有其独特的成型原理和适用范围。
总的来说，聚合物成型加工的原理是通过控制温度、压力、化学反应等因素，将聚合物材料加工成所需形状的过程。
不同类型的聚合物材料和不同的成型方法都有其特定的成型原理，只有深入理解这些原理，才能更好地掌握聚合物成型加工技术，实现高质量的成型产品。
在实际应用中，我们需要根据具体的产品要求和材料特性来选择合适的成型方法，并且合理控制加工参数，以确保成型产品的质量和性能。
同时，还需要不断探索和创新，不断改进成型工艺，以适应不断变化的市场需求和技术发展。
通过深入研究聚合物成型加工的原理，不断提高我们的技术水平和创新能力，为聚合物成型加工行业的发展做出贡献。
聚合物加工基础 混合与配制
聚合物和活性填 6. 聚合物和活性填 6. 充剂之间产生 力-化 充剂之间产生力 化 学作用，使填充物 学作用 学作用，使填充物 料形成强化结构 料形成强化结构
固相粒子最终在流 5. 固相粒子最终在流 5. 场 场作 作用 用下 下产 产生 生非 非分 分 散混合，混合均匀 散混合 散混合，混合均匀
第三节：混合技术与设备
（Equipments of Mixing and Blending ）
间歇式混合与混炼设备 优点：调节工艺方便，混合强度高，加工制造容易 缺点：质量不稳定 连续式混合与混炼设备 优点：生产能力高，自动化水平高，能耗低，混合 质量高，劳动强度低 缺点：加工制造困难，使用局限性
混合一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。
1.扩散
利用物料各组分的浓度差，推动构成各组分的微粒， 从浓度较大的区域中向较小的区域迁移，以达到组成均一。 对固体物料而言，除非在较高温度下才有此作用，一 般都不甚显著；而在聚合物熔体中的扩散是一个比较慢的 过程，对在挤出机中的混合影响很小。只有固体和液体、 液体与液体之间的扩散才较大，若物料层很薄时，虽扩散 速度很小，但很显著。 升高温度，增加接触面积，减少料层厚度有利于扩散 作用的进行。
工作原理
主要特点
1、转鼓式混合机
2、螺带混合机
基本结构 螺带、混合室、驱动装置、机架 螺带起搅拌、推动物料运动作用 螺带混合机外部有夹套，通加热、 冷却介质、填充率=0.4～0.7 卧式螺带混合机 立式螺带混合机（双轴双混合室）
主要类型
（1）卧式螺带混合机
（2）立式螺带混合机
实际应用
粉料干混、塑料着色、PVC配料 填充混合物的初混合 适于密度接近的物料混合
是一个复杂的过程，可以发生 各种物理-机械和化学的作用 较小粒子组分 3. 较小粒子组分 3. 克服聚合物的内 克服聚合物的内 聚能 渗入到聚合 渗入 聚能渗入到聚合 物内 物内
聚合物加工原理
一，名词解释：1：假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体.由于曲线在弯曲的起始阶段有类似塑性流动的行为，所以称这种流动为假塑性流动，具有假塑性流动行为（切力变稀）的流体称为假塑性流体。
2：宾汉塑性流体：流体的流动只有当剪切应力高至一定值后才发生塑性流动。
表观粘度不随剪切速率变化3：膨胀性流体：在外力作用下，其粘度会因剪切速率的增大而上升的流体，但在静置时，能逐渐恢复原来流动较好的状态8：拖曳流动:聚合物液体的流动性为除受压力因素的影响外，还要受到管道运动部分的影响，这种影响表现在粘滞性很大的聚合物液体能随管道的运动部分移动，所以称这种流动为拖拽流动。
15：收敛角：结构单元排列方向与流动方向或拉伸方向之间形成一定的角度。
16：膨胀比：流化床的膨胀比R=某流速下密相流化床高度Lf/最小流化速度时床高Lmf17：螺杆压缩比：螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。
21：冷料井：冷料井又称冷料穴，是在塑料注射成型模具中用来储存注射间隔期间产生的冷料头,防止冷料进入型腔而影响塑件质量,并使熔料能顺利地充满型腔的一个结构22：浇铸成型（静态浇注）：浇铸是在常压下将液态单体或预聚物注入模具内，经聚合而固化成型，变成与模具内腔形状相同的制品27：吹胀比：1）中空吹塑时，吹塑模腔横向最大直径和管状型坯外径之比.（2）吹塑薄膜时，吹胀管膜直径和口模直径之比33：压延效应:在高分子材料成型加工过程中，若进行压延成型，则物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时会受到很大的剪切力和一些拉伸应力，因此高聚物大分子会沿着压延方向做定向排列，以致制品在物料机械性能上出现各向异性，这种现象在压延成型中称为压延效应34：收敛流动：当聚合物在截面尺寸变小的管道中流动或粘弹性流体从管道中流出，流体中的流线不能保持相互平行的关系。
36.端末效应：聚合物流体经贮槽或大管进入小管时，在入口端需先经一段长L e的不稳定流动的过渡区域，才进入稳流区Ls，称此现象称为入口效应也成为端末效应。
聚合物加工原理名词解释
1压缩比，聚合物容易挤出时，聚合物熔体压缩或熔融是密度会发生变化，橡胶制品挤出时的密度与加料时物料的表观密度之比。
2再生胶，废旧橡胶制品及硫化后的边角废料经过加工后，具有可塑性加工性能和能从新硫化的橡胶3可塑度，威氏可塑度，橡胶在一定外力作用下产生压缩形变的大小和撤去外力后保持形变的能力4塑炼，为了使橡胶具有一定的加工性能，我们把具有高弹性的橡胶加工成具有塑性流动性的材料的工艺过程。
5擦胶，利用辊筒之间的速比，使胶料进入并渗透到纺织物缝隙中，使之成为刮胶帘布的挂胶方法。
6合成橡胶，由某些低分子小物质作为单体，经过化学反应形成具有高弹性的大分子物质。
7门尼粘度，在一定温度100下，一定转子转速下，测为硫化橡胶对转子转动的阻力，门尼粘度越小，流动性越好。
8正硫化，使橡胶的各种性能达到最佳时的硫化状态9正硫化时间，橡胶达到正硫化所需的最短时间10混炼，将各种配合剂加入到生胶中，并均匀分散生胶中的工艺过程，混炼其实是对橡胶的改性，不光发生机械作用，还会有氧化作用，是机械-化学反应共同作用的过程，使橡胶具有更好的物理机械性能11半擦胶，利用三辊压延机完成，工艺过程和贴胶基本相同，唯一不同是在胶料进入辊距的辊隙处留有适量堆积胶料，未了使胶料跟好的压入和渗透到纺织物中，提高胶料对纺织物的抓着性。
12熔体破裂，聚合物熔体在挤出时，由于剪切速率过大，挤出的制品，不光节，表面粗糙，螺旋畸形，甚至出现完全破裂的现象13特种合成橡胶，大多数物理机械性能很差，只有一种或几种性能很优越，不能用于轮胎和一般橡胶制品的合成，专门用于一些特殊性能要求的橡胶制品，这种合成橡胶成为特种合成橡胶。
14自补强作用，橡胶大分子在拉伸过程中，大分子会沿着拉伸方向结晶或取向，在无定形大分子中起补强作用，即自补强作用。
15液体橡胶，常温下成粘稠态流动液体，经过化学反应成三位网状结构，具有和一般橡胶相似性能的材料16焦烧，胶料在存放或操作过程中过早硫化的现象硫化反原，橡胶在长时间硫化或高温硫化时，胶料物理机械性能下降的现象。
聚合物成型加工原理
聚合物成型加工原理聚合物成型加工是一种将熔融或软化的聚合物通过模具加工成所需形状的工艺过程。
在现代工业生产中，聚合物成型加工已经成为了一种非常重要的生产方式，广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维制品等领域。
本文将重点介绍聚合物成型加工的原理及相关知识。
首先，聚合物成型加工的原理是基于聚合物材料的熔融特性。
通常情况下，聚合物材料在一定温度范围内会软化甚至熔化，这为其加工提供了可能。
在加工过程中，首先需要将固态的聚合物颗粒或块状材料加热至其软化或熔化温度，然后通过模具或挤出机等设备将其塑造成所需的形状。
这种加工方式可以实现对聚合物材料的成型和加工，生产出各种塑料制品、橡胶制品等。
其次，聚合物成型加工的原理还涉及到模具设计和成型工艺。
模具设计是影响成型加工质量和效率的关键因素之一。
不同形状、尺寸和结构的制品需要设计不同的模具，而模具的设计又需要考虑到材料的流动性、收缩率、成型压力等因素。
另外，成型工艺也是影响成型加工质量的重要因素，包括加热温度、冷却速度、压力控制等。
通过合理的模具设计和成型工艺，可以实现对聚合物材料的精确成型，确保制品的质量和稳定性。
最后，聚合物成型加工的原理还包括了原料的选择和配比。
不同的聚合物材料具有不同的熔化温度、流动性和硬度，因此在成型加工前需要对原料进行选择和配比。
通常情况下，原料的选择需要考虑到制品的使用环境、机械性能要求、成本等因素，以及原料的熔化特性和流动性。
通过合理的原料选择和配比，可以有效地控制成型加工过程中的材料流动性和成型质量。
综上所述，聚合物成型加工的原理涉及到聚合物材料的熔化特性、模具设计和成型工艺、原料选择和配比等多个方面。
通过对这些原理的深入理解和掌握，可以实现对聚合物材料的精确成型，生产出高质量的塑料制品、橡胶制品等。
同时，也可以为相关行业的技术改进和产品创新提供重要的理论支持和技术指导。
希望本文所介绍的内容能够对聚合物成型加工的相关人员有所帮助，促进该领域的发展和进步。
材料成型及加工原理第一章
第一章1.聚合物材料的加工性质：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性。
2.什么是可挤压性？答：可挤压性是指聚合物经过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒用、模具中等聚合物力学的状态：粘流态。
表征参数：熔融指数3.什么是可模塑性？答：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。
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。
4.什么是可纺性？答：可纺性是聚合物材料经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5.什么是可延性？答：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（速率快慢、式样）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2）大分子链的柔性。
6.什么是粘弹性？答：粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。
A，粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外边后，形变不能回复。
B，弹性：物全受力后，发生形变，除去外力后，形变能回复1）普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。
（符合胡克定律）2）高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。
（不符合胡克定律）7.什么是滞后效应？答：在外作用力下，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。
形成原因：长链结构和大分子的运动具有步性，存在松弛过程，需要松弛时间。
聚合物的可挤压性：粘度---流动性---MFR表征、表征意义及使用意义聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、滞后效应线型高聚合物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法重要的成型加工特征温度：Tb /Tg/Tm/Tf/Td习题：1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解说塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
聚合物合成原理及工艺学题库
聚合物合成原理及工艺学题库第一部分：聚合物合成原理1. 聚合物的基本概念聚合物是由大量重复单元组成的巨大分子，通过化学键相互连接形成线性或者支链结构。
常见的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
聚合物的性质取决于其结构以及聚合过程中的控制条件。
2. 聚合物的合成方法(1) 聚合反应聚合反应是指将单体分子通过共价键将其连接成高分子聚合物的过程。
常见的聚合反应有自由基聚合、离子聚合和羧化聚合等。
(2) 聚合物合成的原理在聚合物合成中，通常需要考虑单体的选择、聚合反应的控制条件以及引发剂等因素。
合成聚合物的过程一般包括引发剂引发聚合、聚合反应的进行以及制备和纯化工艺。
第二部分：聚合物工艺学1. 聚合过程的设计(1) 聚合物合成的反应条件在设计聚合过程中，需要考虑反应温度、压力、溶剂选择等因素。
这些条件会直接影响到聚合反应的进行以及最终聚合物的性质。
(2) 聚合物的结构控制通过不同的反应条件和控制手段，可以实现对聚合物结构的调控。
例如，改变引发剂种类和用量、反应温度和时间等，可以获得不同结构和性能的聚合物。
2. 聚合物的后处理工艺(1) 聚合物材料的纯化合成完聚合物后，通常需要进行纯化工艺以去除单体、引发剂和副产物等杂质。
纯化工艺包括溶剂萃取、结晶分离等方法。
(2) 聚合物制品的加工聚合物在制品化生产中，还需要进行各种后处理工艺，比如塑料制品的注塑成型、挤出成型等，以获得符合需求的最终产品。
第三部分：题库1.请简要介绍聚合物的基本概念。
2.聚合物的合成方法有哪些？请简要描述其中一种方法。
3.在聚合物工艺学中，为何需要考虑聚合反应的反应条件？4.聚合物的结构控制对其性能有何影响？举例说明。
5.请描述一种聚合物材料的纯化工艺。
6.聚合物制品的加工工艺有哪些？简要描述其中一种加工方法。
通过对聚合物的合成原理及工艺学的学习和掌握，可以更好地理解聚合物材料的合成与加工过程，为相关领域的研究和应用提供基础支持。
聚合物加工原理
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。
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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
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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
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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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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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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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聚合物成型加工原理 第二章
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：
横截面形状：
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试验方法与机理：
横截面形状：
螺线长，表示聚合物的流动性好。
螺线短，表示聚合物的流动性差。
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螺旋线的长度与加工条件、聚合物流变性、热性能的关系： （L/d）2=C(△pd2/△T)(ρ△H/ λη)
=C(△pd/ην)[(△H/△T)(ρνd/λ)]
纺丝过程中的拉伸和冷却作用也会使η↑，有利于细
流稳定性的提高。
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②要求纺丝材料必须具有较高的熔体强度。 与纺丝时的拉伸速度的稳定性和材料的凝聚能密度 有关。
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四.聚合物的可延性
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注意：在高弹态下进行加工时，关键问题是：在保持外 力作用下，把制品的温度迅速冷却到Tg以下。也就是说 要充分考虑到加工中的可逆形变，否则就得不到符合形
状尺寸要求的制品。
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（3）在C区，粘流态。大分子除 了链段运动以外，整个大分子链 在外力作用下也产生滑移。
c.聚合物的分子量和各种添加剂及其用量对流动性和加
制塑料的原理
制塑料的原理制造塑料的原理是将原料通过石油炼制等工艺，经过聚合反应形成聚合物，然后再经过加工和成型等工序制成塑料制品。
下面将详细介绍制造塑料的原理。
塑料是由聚合物组成的大分子化合物，其制造原理主要包括聚合反应、加工和成型。
首先是聚合反应。
聚合反应是将小分子单体通过化学反应发生聚合成长链聚合物的过程。
常见的塑料树脂原料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，它们都是通过石油炼制的得到的。
这些原料经过一系列的化学处理，如催化剂的引入、加热、压力等条件下，进行聚合反应，形成高分子量的聚合物。
聚合反应的过程中，单体分子之间经过共价键的形成，形成聚合物链，不断延伸增长，直到反应完全发生。
聚合反应的结构和条件决定了塑料的物理性质，如强度、硬度、透明度等。
然后是加工过程。
聚合物获得后，需要进行加工才能得到可用的塑料制品。
加工过程包括塑化、成型等步骤。
塑化是将高分子聚合物加热至熔融状态的过程，以便塑料在后续的成型过程中塑形。
一般通过加热和机械剪切等方式，将聚合物颗粒状的原料加热至其熔融点以上，使其达到流动状态。
通过增加温度和机械剪切力，使聚合物链相对平行排列，增强流动性。
然后将塑化好的聚合物放入模具中，通过注塑、挤出、吹塑等技术将聚合物熔融物注入到成型模具中，通过冷却和固化等方式，使其恢复到固态，最终形成塑料制品。
最后是成型过程。
成型是将熔融或溶解的聚合物制成所需形状的过程。
常见的成型方法有注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压力成型等。
注塑成型是将熔融的聚合物注入到模具中，使其凝固后取出；挤出成型是将熔融的聚合物通过挤出机挤出成型，形成长条状的塑料制品；吹塑成型是将聚合物熔融物注入到吹塑模具中，经过气压吹气，使其充分膨胀并贴合模具，形成空心容器；压力成型是将熔化的聚合物注入到预先设计好的模具中，在一定温度和压力下固化成形。
通过不同的成型方法，可以得到不同形状和尺寸的塑料制品。
总结来说，制造塑料的原理是通过聚合反应将原料形成高聚物，并经过塑化、成型等工艺，将聚合物加工成为所需形状的塑料制品。
聚合物加工原理名词解释
1．高分子材料加工：把高分子原材料经过一定的工艺手段转变成某种高分子材料制品的过程。
2．功能高分子材料：与常规高分子材料相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的高分子材料。
3．智能高分子材料：能随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子。
必须具备能感应外部刺激的感应器功能、能进行实际动作的动作器功能以及得到感应器的信号后而使动作器动作的过程器功能。
4．可挤压性：聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。
5．可模塑性：聚合物在一定温度和外力作用下形变并在模具中模制成型的能力。
6．可纺性：聚合物流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力。
7．可延性：无定形或部分结晶固体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。
8．复合材料：是将金属材料、高分子材料、无机非金属材料等具有不同结构和性能的材料，经特殊工艺复合成一体，而制得的综合性能更优异的新型材料。
9．耗散：力学的能量损耗，即机械能转化为热能的现象。
在外力作用下，大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动，就要克服内部摩擦，所以要消耗能量,这些能量转化为热能。
10．离子液体：是在室温及相邻温度范围内完全由离子组成的有机液体。
离子液体具有极性强、不挥发、不易氧化、不易燃易爆、对无机和有机化合物有良好的溶解性和对绝大部分试剂稳定等优良特性，因此被称为绿色溶剂。
11．混合的定义：混合是一种趋向于混合物均匀性的操作，是一种在整个系统的全部体积内，各组分在其基本单元没有本质变化的情况下的细化和分布的过程。
12．均一性：均一性指混得是否均匀，即分散相浓度分布是否均匀。
13．分散度：指被分散物质的破碎程度如何。
破碎程度大，粒径小，分散度就高。
14．非分散混合：通过重复地排列少组分增加其在混合物中空间分布的均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程。
15．分散混合：将呈现出屈服点的物料混合在一起时,要将它们分散，应使结块和液滴破裂，这种混合称为分散混合。
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。
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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。
当施加于这一体系的剪切应力不大时,也就是剪切速率较小时,流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂,因此,表观粘度不高。
但当剪切速率逐渐增高时,固体粒子的紧密堆砌就被破坏,整个体系就显得有些膨胀。
此时流体不再能充满所有的空隙,润滑作用因而受到限制,表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。
震凝性液体:产生震凝性的原因,可以解释为液体中的不对称粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排列形成暂时次价交联点所致,这种缔合使粘度不断增加而形成凝胶状,一旦外力作用终止,暂时交联点也相应消失,粘度重新降低。
触变性液体:一般认为,产生触变行为是因为液体静置时聚合物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次价交联点,表现出很大粘度。
当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时,粘度即随着剪切持续时间而下降。
粘弹性液体:当液体的弹性不可忽略时,其应变还表现出滞后效应,即在液体中增加应力与降低应力这两个过程的应变曲线不重合。
这类液体在受到外力作用时,其非牛顿性是粘性和弹性行为的综合,即流动过程中包含有不可逆形变(粘性流动)和可逆形变（弹性回复）两种成分。
影响粘度的主要因素:在给定剪切速率下,聚合物的粘度主要取决于实现分子位移和链段协同跃迁的能力以及在跃迁链段的周围是否有可以接纳它跃入的空间（自由体积）两个因素。
凡能引起链段跃迁能力和自由体积增加的因素,都能导致聚合物熔体粘度下,除前面剪切应力和剪切速率外,还有温度、压力等外在因素以及材料的内在因素（如链结构和链的极性、相对分子质量分布及聚合物的组成等）。
1.随温度的增加,聚合物粘度下降。
主要由于一方面:温度增加,分子热运动加剧,分子链的活动能力提高。
另一方面,由于自由体积的增加,为分子链运动提供了更加广阔的空间。
2.直线斜率的变化,代表了聚合物对温度的依赖程度,其斜率为Eη/R;粘流活化能较高,对温度的变化比较敏感。
3.刚性分子比柔性分子的粘度对温度的依赖程度高。
对于刚性分子来讲,升高温度,增加了其分子热运动能力和体系中自由体积的含量,导致分子运动加快,熔体粘度下降明显。
所以,升高温度,是改善其流动性的有效方法。
对于柔性分子来讲,升高温度,虽然其分子热运动的能力也要增加,当增加幅度不如刚性分子那样明显,因此,升高温度,其粘度的下降,不象刚性分子那样明显,通常,柔性分子的热分解温度较低,升高温度容易引起其热分解,所以,在调节柔性分子的粘度时,较少采用升高温度的方法,通常采取增加剪切应力的方法使其粘度降低。
二、压力对粘度的影响:原因来自熔体的可压缩性。
利用自由体积来解释。
因为在加压时,聚合物的自由体积减小,熔体分子间的自由体积也减小,使分子间作用力增大,最后导致熔体剪切粘度增大。
与低分子液体相比,聚合物因其长链大分子形状复杂,分子链堆砌密度较低,受到压力作用时,体积变化较大。
增加压力,可以使聚合物熔体的粘度增大,因此,在实际生产中,单纯的通过增大压力来提高聚合物流体流量的方法是不可取的。
一方面,压力过大,造成功率消耗过大,设备损坏加重;另一方面,在加大压力下,聚合物熔体的流动性变差,使生产工艺难以调节。
粘度对剪切速率或剪应力的依赖性:在成型条件下,聚合物熔体多属非牛顿液体,其粘度随着剪切应力(或剪切速率)的增加而降低,但是各种聚合物降低的程度不同。
剪切作用对聚合物熔体粘度的影响,主要表现在在剪切过程中,聚合物分子链在剪切作用下取向,正是这种取向作用,导致聚合物在相应剪切作用下,粘度降低。
一般来讲,柔性链聚合物的粘度随剪切速率增加降低较明显,而刚性链聚合物的粘度随剪切速率的变化不如柔性链聚合物那样敏感。
通常采用提高剪切速率的方法来降低柔性聚合物的熔体粘度,而采用升高温度的方法来降低刚性链聚合物熔体的粘度。
在聚合物成型中,为了改善的流动性,分别采用调整剪切速率和温度的方法来改善对剪切速率和温度敏感的聚合物的粘度。
但应指出,粘度对剪切速率（或温度）敏感的聚合物,往往会在剪切速率（或温度）波动时,造成制品质量上有显著差别。
刚性分子链在应用作用下,不容易取向,只有在应力足够大时,导致整个分子链取向,此时,聚合物熔体的流动行为不稳定,因此不宜利用提高剪切作用的方法来降低刚性高分子的熔体粘度。
四、粘度随时间的变化:聚合物完成熔融过程以后,流变性质应不随时间而改变。
但实际上,许多聚合物的粘度均随时间而逐渐变化。
引起这种变化的原因,其中有工艺的如加聚类聚合物的热降解和热氧化降解,缩聚类聚合物与低分子杂质(如水)之间的交联反应所造成的降解反应等。
因此,在成型过程中聚合物熔体处于注射喷嘴、挤出口模或喷丝头高温区域的时间应尽可能缩短。
五、聚合物结构因素和组成对粘度的影响:聚合物的柔顺性:聚合物分子链的刚性及分子间相互作用力愈大,其粘度也愈高,且对温度的敏感性也愈大。
反之,分子链的柔性愈大,缠结点愈多,链的解缠和滑移愈困难,其粘度对剪切应力愈敏感。
支链:短支链对聚合物粘度的影响不大。
当相对分子质量相同时,支链短而数目多,会使分子间距离增大,分子间作用力减小,且自由体积增大,故粘度小。
长支链对粘度的影响非常显著。
当支链对分子质量大于某临界值Mc三倍后,支链上的缠结点增多,其粘度比直链的粘度高出10-100倍。
与无支链的同一聚合物相比,有支链的聚合物粘度对剪切速率敏感性要大。
当支链中含有大量侧基时,聚合物的自由体积增大,粘度对温度和压力的敏感性也都增大。
相对分子质量对粘度的影响:随着相对分子质量的增大,不同链段偶然位移相互抵消的机会就多,因而分子链重心位移就愈困难,粘度也就愈高。
同时也要考虑相对分子质量分布对粘度的影响。
总之,成型时对聚合物相对分子质量的选择,由于存在着加工所需要的流动性与制品的物理力学性能之间的矛盾。
因此,针对不同用途和不同加工方法,选择适当相对分子质量的聚合物是十分重要的。
在塑料成型时,其相对分子质量一般控制在纤维和橡胶之间。
分子量分布对聚合物熔体粘度的影响:（1）当分子量大小一样时,分子量分布较宽的聚合物,熔体粘度较小,对剪切作用比较敏感,非牛顿性增强,假塑性流动区域加宽。
（2）当分子量大小一样时,分子量分布较窄的聚合物,熔体粘度较大,对温度比较敏感,表现更多的牛顿流体特征。
其他添加剂对聚合物粘度的影响:在聚合物成型时,由于加工和使用性能的需要,常在主体聚合物中加入一些添加剂,这些添加剂将不同程度上影响聚合物的粘度。
当加入填料、色料、稳定剂等固体物质时,会使聚合物的粘度增大。
另一类添加剂是为了配制溶液或分散体而加入聚合物中的溶剂或增塑剂等液体物质。
它们的加入能削弱聚合物分子间的作用力,使体系的粘度降低。
第三章聚合物液体在管和槽中的流动压力流动:聚合物在圆形管道中因受压力而产生的流动,主要受到剪切作用。
收敛流动:聚合物在截面逐渐缩小的管道中的流动,此时流体不仅受到剪切作用,还受到拉伸作用。
拖曳流动:如果管道或口模的一部分能以一定的速度和规律进行运动,聚合物此时还将产生的流动,这也是一种剪切流动。
三、聚合物的拖曳流动和收敛流动拖曳流动特点:管道结构中的一部分能以一定速度和规律相对于其他部分进行运动,因此聚合物液体的流动行为除受压力因素的影响外,还受到管道运动部分的影响。
这种影响表现在粘滞性很大的聚合物液体能随管道的运动部分移动。
因此,液体的总流动=拖曳流动+压力流动当螺杆转动时,我们普通的参照系是以料筒作为静止不动的,来观察螺杆的转动。
当我们以螺杆为参照物时,此时,认为螺杆为静止不动的,则料筒在旋转。
这样处理,在料筒和螺杆构成的矩形槽中,流体与螺杆接触的三个面是静止的,而与料筒的接触面是旋转变化的,简化了研究体系。
料筒产生的拖曳流动的最大速度在聚合流体和料筒相接触的层面上。
实际流体的流动,往往是拖曳流动和压力流动的总和,两种流动形式在聚合物流体的流动过程中都起重要作用。
特别在挤出机中,聚合物熔体在流动过程中,压力沿螺杆方向增加,因此,由于压力流动产生的流动行为对聚合物流体的流动影响很大。
我们通常把聚合物流体在螺杆槽中的流动分为压力流动流率Qp、拖曳流动流率QD和漏流流率QL。
一般,漏流流率较小,远小于前两种,可忽略。
环流对物料混合、热交换和塑化影响较大,但对流率影响不大。
通常用q表示压力流动流率和拖曳流动流率的比值。
聚合物流体在流动过程中受到螺槽的阻碍,而改变方向,导致聚合物流体在螺槽中产生横流。
环流对聚合物的混合、热交换都非常有利,但对整体聚合物熔体的流率影响不大。
收敛流动特点:聚合物液体在截面尺寸变小的管道中流动或粘弹性液体从管道中流出时,会产生收敛流动,收敛流动时,液体各部分流线不能保持相互平行的关系。
为保持一定的流速,流动液体的速度分布发生很大变化,从而使流动液体产生很大的扰动和压力降。
聚合物在管道中流动过程中,由于受到管道截面积变小的影响,而产生的抑制性拉伸作用,称为收敛流动。