【聚合物加工原理 精】聚合物加工绪论
聚合物加工原理
熔融潜热：单位质量物质在熔点温度下，从固态变为液态所需 的热量。
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四、高分子材料的热物理特性 压缩性与热胀性
绪 论Biblioteka 导热系数：当温度梯度为1时，该物质在单位时间内，从单位面
积所传递的热量。
qn /
dT dn
导温系数：物质通过导热传递热量的能力与储存热量的能力 的比值。
一、塑料
塑料的分类
常用的高分子材料
弯曲弹性模（MPa）
淬火 1130 980 740 470 400 218 未淬火 2390 2330 1810 850 510 380
拉伸强度（MPa）
淬火 50 44 33 25 24 20 19 未淬火 30 325 30 20 18 135 115
断裂伸长率（%）
淬火 100 160 190 400 500 500 480 未淬火 70 100 150 470 650 600 540
三、高分子材料的力学状态
线型晶态高分子材料的力学状态
绪 论
分为一般分子量和很大分子量两种情况。 一般分子量的高聚物在 低温时，链段不能活动， 变形小，在 Tm 以下与非 晶态的玻璃相似，高于Tm 则进入粘流态。 分子量很大的高聚物存 在高弹态。
线型晶态高聚物的 温度-变形曲线
四、高分子材料的流动特性 剪切变稀现象
C P
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第二章 常用的高分子材料
高分子工程材料 包括塑料、合成纤 维、橡胶和胶粘剂
等。
一、塑料
常用的高分子材料
塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温度、 压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。
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
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。
加工原理
第一章 聚合物加工的理论基础加工性：聚合物加工是将聚合物转变成实用材料或制品的一种工程技术。
可挤压性：指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形变的能力。
熔融指数：用定温下2180克重物挤出时10分钟内聚合物从出料孔挤出的重量（克）来表示，其数值称为熔融指数（MI 或MFI ）。
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的能力。
可纺性：聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。
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或拉伸时变形的能力第二章 聚合物的流变性质宾汉液体：当τ>τy 时，液体表现出与牛顿流体相似的复合型流体。
表观粘度：由于假塑性流体的粘度随γ′和σ而变化，所以人们用流动曲线上某一点的σ与γ′的比值，来表示在某一值时的粘度，这种粘度称为表观粘度，用ηa 表示指数定律：切力变稀：表观粘度随剪切速率增大而降低切力变稠：剪切作用使液体中有新的结构形成，引起阻力增加，表观粘度增大，并伴有体积膨大触变性液体（摇溶性流体）：定温下表观粘度随剪切持续时间增加而降低的液体。
震凝性液体（反触变性液体）：表观粘度随剪切时间的增加而增大的液体。
热塑性和热固性聚合物流变行为的比较：影响聚合物流变行为的主要因素：一、温度对粘度的影响当T 处于粘流温度以上不宽的温度范围内时：T 升高， η呈指数方式降低。
二、压力对粘度的影响在压力变化很小时，体积收缩不大，自由体积变化小，粘度变化也不大。
事实上，一种聚合物在正常的加工温度范围内，增加压力对粘度的影响和降低温度的影响有相似性。
这种在加工过程中通过改变压力或温度，都能获得同样的粘度变化效应称∙===n n n K dt d K dr dv K γγτ)()(∙-∙∙∙===1n n a K K γγγγτη为压力—温度等效性。
三、粘度对剪切速率或剪切力的依赖性当剪切速率增加时，大多数聚合物熔体的粘度下降，但不同种类的聚合物对剪切速率的敏感性有差别四、聚合物结构因素和组成对粘度的影响I.聚合物的链柔性柔性大，缠结多，解缠难，非牛顿性强，γ敏感性强；刚性大，η对T的敏感性强，升高T有利于加工。
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。
第二章 聚合物加工基本原理2-3
∵ 牛顿流体
∴
分布与
分布相同
非牛顿流体
非牛顿流体
从上述推导过程中可以知道: 剪切应力分布 应没有变化
速度分布与 n 有关
n 值不同时圆管中流体速度分布
PVC、 PP 是典型 的 柱塞流
n
n<1
假塑性非牛顿液体
牛顿 流体
n＞1 膨胀性非牛顿液体
n : 非牛顿指数
n=1 牛顿液体，速度分布曲线为抛物线形； n＞1 膨胀性非牛顿液体， 速度分布曲线变得较为陡峭，
n值愈大，愈接近于锥形；
n<1 假塑性非牛顿液体， ,分布曲线则较抛物线平坦。 n愈小，管中心部分的速度分布愈平坦，
曲线形状类似于柱塞，故称这种流动为“柱塞流动”
(Plug flow)。
2.3 聚合物流体在管和槽中的流动
应用：柱塞流动中聚合物不易得到良好混合。
题: 若拥挤出的方法对聚合物进行染色，PE 、PP 那个容易？
（b）湍流
湍流（紊流）特征：流体 的质点除向前运动外，还 在主流动的横向上作不规 则的任意运动，质点的流 线呈紊乱状态。
基本流动类型：
流体的流动 Re D v / Re c 状态由层流 式中：Re—— 雷诺数，为一无量纲的数群；转变为湍流 的条件： D —— 管道直径；
ρ —— 流体密度； v —— 流体速度； η —— 流体剪切黏度； Rec—— 临界雷诺数，其值与流道的断面形状 和流道壁的表面粗糙度等有关，光滑 的金属圆管Rec =2000～2300。
2.3.1 在简单几何形状管道内聚合物液体的流动
推导管道中流动参数间的关系式
1、管 2、缝
假设条件 流体不可压缩 ；
实际上流体内有自由体积，有百分之几的压缩率
第一章聚合物加工原理
(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。
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。
聚合物加工简介
10.3. 塑料成型工艺
10. 10.3.1.2 挤出成型的基本过程 聚合物熔融（ 挤出机） 成型（ 口模） 聚合物熔融 （ 挤出机 ） --- 成型 （ 口模 ） --- 定型 定型装置） 冷却（水或风冷装置） （ 定型装置 ） --- 冷却 （ 水或风冷装置 ） --牵引 牵引机） 切割（切割机） 堆放（堆放装置） （牵引机）--- 切割（切割机）--- 堆放（堆放装置）。 下图为吹塑薄膜示意图： 下图为吹塑薄膜示意图： 吹塑薄膜示意图
10.3.塑料成型工艺 10.3.塑料成型工艺
注射机的螺杆结构 (2) 注射机的螺杆结构
螺杆式注射机的注射成型过程（顶出制品） 螺杆式注射机的注射成型过程（顶出制品）
10.3.塑料成型工艺 10.3.塑料成型工艺
注射机的螺杆头与喷嘴 (3) 注射机的螺杆头与喷嘴
(a) (a) （b） ）
（b） ）
平挤平吹生产工艺
10.3. 塑料成型工艺
10.3.2 注射成型 10. 10. 10.3.2.1 概述 注射成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称为注塑 注射成型是一种注射兼模塑的成型方法， 又称为 注塑 成型。通用注射成型是将固态聚合物材料（填料或粉料） 成型 。 通用注射成型是将固态聚合物材料（ 填料或粉料） 加热塑化成熔融状态，在高压作用下， 加热塑化成熔融状态，在高压作用下， 高速注射入模具中 赋予熔体模腔的形式，以冷却（对于热塑性塑料） ，赋予熔体模腔的形式， 以冷却 （对于热塑性塑料） 、加 热交联（对于热固性塑料）或热压硫化（对于橡胶） 热交联 （对于热固性塑料）或热压硫化（ 对于橡胶） 而使 聚合物固化，然后开启模具，取出制品， 聚合物固化 ，然后开启模具， 取出制品， 完成一次注射过 程。
10.3. 塑料成型工艺
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。
聚合物成型加工基础概论(PDF)
高分子材料加工工程过去、现在、未来四川大学高分子科学与工程学院1838年，A．Parker制备出了第一种人造塑料——硝酸纤维素，并在1862年伦敦的国际展览会上展出。
当时，人们希望该材料能替代象牙一类的天然材料，被称为Parkesine。
1840年，Goodyear和Hancock针对天然橡胶开发了“硫化”工序，达到消除粘性增加弹性的目的。
通过加入硫磺粉末在橡胶本体中产生了额外的化学键，从而使得天然橡胶性能发生改变。
1851年，硬质橡胶实现商品化。
1870年，纽约的J.Hyatt在高温高压下制备了低硝酸含量的硝酸纤维素，俗称赛璐珞，并申请了专利。
它是第一种具有商业价值的聚合物，也是在1907年Bakeland开发出酚醛塑料前唯一的商品塑料。
而由苯酚和甲醛反应制得酚醛塑料则是最古老的真正意义上的合成聚合物。
高分子的过去、现在和未来在Staudinger的理论出现之前，科学界对橡胶和其他分子量很高的材料的本质认识一直是不清楚的。
对19世纪的大多数研究学者来说，分子量超过10,000g/mol的物质似乎是难以置信的，他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液构成的胶体系统混为一谈。
Staudinger否定了这些物质是有机胶体的观点。
他假定那些高分子量的物质，即聚合物，是由共价键形成的真实大分子，并在其大分子理论中阐明了聚合物由长链构成，链中单体（或结构单元）通过共价键彼此连接。
较高的分子量和大分子长链特征决定了聚合物独特的性能。
尽管一开始他的假设并不为大多数科学家所认可，但最终这种解释得到了合理的实验证实，为工业化学家们的工作提供了有力的指导，从而使得聚合物的种类迅猛地增长。
1953年，Staudinger被授予诺贝尔奖。
现在人们都已非常清楚：塑料以及橡胶、纤维素、DNA等很多物质都是大分子。
是钢的体积产量的2~3倍法国西德乐公司的DLC高效成型机正在成型的塑料瓶日精ASB公司的DLC高效成型机塑料管材的智能铺设精确厚度控制多层复合膜吹塑成型高分子材料工程未来发展热点高效化高速化精密化WP 公司的远程控制WP 公司的远程控制36吨/小时产量的设备36吨/小时产量的设备可注射万分之一克的精密注射机可注射万分之一克的精密注射机聚合物加工的概念聚合物加工(Polymer Processing)是将聚合物物料转变为实用制品的各种工艺和工程。
聚合物加工工程 绪论
可控降解
官能化/官能团改性 将官能基团引入聚合物主链、端基、侧链或对原有的官能 团进行改性
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聚合物加工进展
反应注射成型示意图
17
聚合物加工进展
产品大型化
直径达到1m的PVC双壁波纹管
50m3的塑料水塔
幅宽达到6m的薄膜
生产效率高效化
挤出产量每小时2吨 每分钟6000m的纺丝
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聚合物加工工程的研究内容
修饰 锉削 磨削 涂饰 印刷 其它
后处理
装配
焊接粘接 机械连接 其它
热伸张 表面处理
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聚合物加工追求目标
产品综合性能最佳化 生产效率最大化
吨能耗最低化20Leabharlann 吡咯烷酮等。6
聚合物工业
聚合
原 料
聚合物反应 复合化
高分子 化合物
高分子 材料
高分子 制品
添加剂
成型加工
聚合物制备
聚合物加工
7
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高分子材料在国民经济中的地位 与作用
作用：举足轻重
应用范围广：涵盖建材、汽车、农业、 医疗卫生、国防、化工
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以塑料为例：据国家统计局提供的最 新数据，2008年中国塑料消费量已超过 6000万吨，占世界塑料消费量2.45亿吨的 五分之一强；人均消费46kg，超过国际 40kg的平均水平。 2008年塑料制品业共 有9万5千个企业法人，387.4万从业人员。 塑料制品业主营业务收入11362.8亿元， 利润总额645.9亿元，按体积计算产量早 已超过钢铁。
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聚合物加工工程
通常是在一定温度下 使固体、固体粉料或粒状 高分子化合物熔融后，经 过模具或流道，形成所需 的形状，最终得到能保持 所得到形状的制品的工艺 过程称为聚合物加工工程。
聚合物加工原理
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。
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
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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。
1 聚合物加工
二、粘弹性形变的滞后效应
通常将聚合物分子在一定温度下， 通常将聚合物分子在一定温度下，从受外力作 用开始， 用开始，大分子的形变经过一系列的中间状态过渡 到与外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过 程，过程所需的时间称为松弛时间（t*）。 过程所需的时间称为松弛时间（ 松弛时间
σ γ = + (1 − e ) + t E1 E 2 η3
第二节 聚合物在加工过程中 的粘弹行为
聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体( 聚合物在加工过程中通常是从固体变为液体(熔融 固体变为液体 和流动) 再从液体变为固体(冷却和硬化) 和流动)，再从液体变为固体(冷却和硬化)，所以 液体变为固体 加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体 加工过程中聚合物于不同条件下会分别表现出固体 和液体的性质，即表现出弹性和粘性。 体的性质，即表现出弹性和粘性。 弹性和粘性 但由于聚合物大分子的长链结构和大分子运动的逐 步性质， 步性质，聚合物的形变和流动不可能是纯弹性的或 纯粘性的，而是弹性和粘性的综合即粘弹性 粘弹性的 纯粘性的，而是弹性和粘性的综合即粘弹性的。
某些加工方法适宜的熔融指数值
二、聚合物的可模塑性
定义： 定义：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。 和在模具中模制成型的能力。 具有可模塑性的材料可通过注射 注射、 具有可模塑性的材料可通过注射、模 压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑 压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑 制品。 制品。 流变性、 可模塑性主要取决于材料的流变性 可模塑性主要取决于材料的流变性、 热性质和其它物理力学性质等 热性质和其它物理力学性质等，在热固性 聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性 有关。 有关。
四、聚合物的可延性
聚合物成型加工基础概论(PDF)
高分子材料加工工程过去、现在、未来四川大学高分子科学与工程学院1838年，A．Parker制备出了第一种人造塑料——硝酸纤维素，并在1862年伦敦的国际展览会上展出。
当时，人们希望该材料能替代象牙一类的天然材料，被称为Parkesine。
1840年，Goodyear和Hancock针对天然橡胶开发了“硫化”工序，达到消除粘性增加弹性的目的。
通过加入硫磺粉末在橡胶本体中产生了额外的化学键，从而使得天然橡胶性能发生改变。
1851年，硬质橡胶实现商品化。
1870年，纽约的J.Hyatt在高温高压下制备了低硝酸含量的硝酸纤维素，俗称赛璐珞，并申请了专利。
它是第一种具有商业价值的聚合物，也是在1907年Bakeland开发出酚醛塑料前唯一的商品塑料。
而由苯酚和甲醛反应制得酚醛塑料则是最古老的真正意义上的合成聚合物。
高分子的过去、现在和未来在Staudinger的理论出现之前，科学界对橡胶和其他分子量很高的材料的本质认识一直是不清楚的。
对19世纪的大多数研究学者来说，分子量超过10,000g/mol的物质似乎是难以置信的，他们把这类物质同由小分子稳定悬浮液构成的胶体系统混为一谈。
Staudinger否定了这些物质是有机胶体的观点。
他假定那些高分子量的物质，即聚合物，是由共价键形成的真实大分子，并在其大分子理论中阐明了聚合物由长链构成，链中单体（或结构单元）通过共价键彼此连接。
较高的分子量和大分子长链特征决定了聚合物独特的性能。
尽管一开始他的假设并不为大多数科学家所认可，但最终这种解释得到了合理的实验证实，为工业化学家们的工作提供了有力的指导，从而使得聚合物的种类迅猛地增长。
1953年，Staudinger被授予诺贝尔奖。
现在人们都已非常清楚：塑料以及橡胶、纤维素、DNA等很多物质都是大分子。
是钢的体积产量的2~3倍法国西德乐公司的DLC高效成型机正在成型的塑料瓶日精ASB公司的DLC高效成型机塑料管材的智能铺设精确厚度控制多层复合膜吹塑成型高分子材料工程未来发展热点高效化高速化精密化WP 公司的远程控制WP 公司的远程控制36吨/小时产量的设备36吨/小时产量的设备可注射万分之一克的精密注射机可注射万分之一克的精密注射机聚合物加工的概念聚合物加工(Polymer Processing)是将聚合物物料转变为实用制品的各种工艺和工程。
《聚合物合成工艺学》复习知识点及思考题
《聚合物合成工艺学》各章重点第一章绪论1．高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致，催化剂配置，聚合反应过程，分离过程，聚合物后处理过程，回收过程2．聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却，夹套附加内冷管冷却，内冷管冷却，反应物料釜外循环冷却，回流冷凝器冷却，反应物料部分闪蒸，反应介质部分预冷。
3. 聚合反应设备1、选用原则：聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特性、聚合反应器操作特性对聚合物结构和性能的影响、经济效应。
2、搅拌的功能要求及作用功能要求：混合、搅动、悬浮、分散作用：1）推动流体流动，混匀物料；2）产生剪切力，分散物料，并使之悬浮；3）增加流体的湍动，以提高传热效率；4）加速物料的分散和合并，增大物质的传递效率；5）高粘体系，可以更新表面，使低分子蒸出。
第二章聚合物单体的原料路线1．生产单体的原料路线有哪些？（教材P24-25）石油化工路线，煤炭路线，其他原料路线（主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料）2．石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材P24-25、P26、P31）得到单体和原料：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。
得到聚合物：聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。
3. 合成聚合物及单体工艺路线第三章自由基聚合生产工艺§ 3-1自由基聚合工艺基础1．自由基聚合实施方法及选择本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。
2．引发剂及选择方法，调节分子量方法种类：过氧化物类、偶氮化合物，氧化还原体系。
选择方法：（1）根据聚合操作方式和反应温度条件，选择适当分解速度的引发剂。
（2）根据引发剂分解速度随温度的不同而变化，故根据反应温度选择适引发剂。
（3）根据分解速率常数选择引发剂。
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混合和混炼
• 把多种混合物混合均匀 • 搅拌 • 剪切
成型
• 热塑性塑料thermoplastics 物理成型和固化过程 solidify • 橡胶rubber 物理成型和化学交联 mold and cure • 热固性塑料thermoset 成型和化学交联过程 mold and cure
后加工
高速搅拌机
高速搅拌机
Z型混合机
Z型混合机
开炼机
开炼机
密炼机 Mixer
密炼机
单螺杆挤出机 Single Screw Extrude
单螺杆挤出机 Single Screw Extrude
双螺杆挤出机 Twin Screw Extruder
多螺杆挤出机 Multi Screw Extrder
聚合物加工工程
• 在一定的温度下使弹性固体、固体粉末或颗粒、糊状或溶液状的 高分子化合物变形或熔融，经过模具或口型流道的压塑形成所需 的形状，得到制品。
聚合物加工过程的研究领域
• 工艺流程 • 设备配型 • 加工原理 • 工艺实施 • 加工过程的投入和产出
聚合物加工工艺过程
• 混合和混炼 • 成型 • 后加工
聚合物加工绪论
苑会林 北京化工大学 材料科学与工程学院
1.高分子材料在国民经济中的地位与作用
当代科学技术的三大支柱
• 材料、能源、信息
材料：
• 金属材料、无机材料、高分子材料和复合材料
高分子材料的应用特点
• 工作温度宽 －100－－350度 • 耐高压和深度真空 • 耐腐蚀 • 耐辐射 • 耐紫外线和臭氧 • 阻燃隔热 • 消音减震 • 具有磁性和生物功能
铁轨枕木塑胶微孔弹性减震片
高分子材料工业的两大部分
• 材料合成工业 采油、炼油、聚合 • 材料加工工业 配方设计、混炼加工、加工成型
2.高分ห้องสมุดไป่ตู้材料工业的发展
• 1907年酚醛塑料 • 1916年混炼橡胶 • 1930－1940年PA-6、PA-66、PU、PET、PVC • 1953年 PP、PE、PS、ABS、POM、PPO • 1990年Mao催化聚合产物
• 修边cut edge • 整形trim • 机加工machine • 装配assemble • 表面涂饰coating
聚合物加工成型 Polymer Processing
聚合物加工工艺流程
混合与混炼
成型
后加工
混合和混炼 mixing and compounding
混合与混炼
高速搅拌机 捏合机 螺杆挤出机混炼或塑化 密炼机
压延calender
模压mold
层压laminator
传递成型transfer
浇注casting
发泡foamed
烧结成型sintering
后加工post-processing 后加工
机械加工
修饰
后处理
机加工machining
机械加工
车削 铣削 钻削 锯削 冲切
修饰decrating
生产效率评估
•水 •电 •汽 •风 • 人力资源 • 设备折旧
•生产量（生产效率） •合格率 •产品的性能价格比
The End
修饰
锉
磨 抛光 涂饰 印刷
后处理
后处理
装配
热拉伸
表面处理
粘接
机械连接
焊接
聚合物加工原理
• 利用高分子化学和物理的知识、流体力学、塑性力学为基础建立 起来的流变学理论论述加工问题。
• 采用物理模型和数学模型，本构方程，经过数学解析，最终能定 量和定性地表征流场中的物性和物理参数。
• 预测和设计产品成型的过程
双阶挤出机
双阶挤出机
成型
• • • • • • • • • •
其发浇层传模压吹挤注
他泡注压递压延塑出射
成
（（
型
反反
应应
挤注
出射
））
注射injecting
注射injecting
注射injecting
挤出extruding
挤出extruding
吹塑薄膜bubble film
吹塑薄膜bubble film