高分子加工 高分子成型加工原理
高分子材料成型加工原理
P5熔融指数：是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值P10聚合物在加工过程中的总形变：普弹形变、推迟形变、粘性形变P16非牛顿流体定义：把流动行为不服从牛顿流动定律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为非牛顿液体。
P20假塑性液体流动区域：第一流动区：牛顿型流动区；第二流动区：非牛顿型流动；第三流动区：牛顿型流动区P38收敛流动定义：聚合物在具有截面尺寸逐渐变小的锥形管或其它形状管道中的收敛流动。
P47拖曳流动定义：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曳流动。
P55影响入口效应和离模膨胀效应的因素：聚合物的性质，液体中的应力，应变速率的大小，液体的温度以及管道的几何形状P56狭缝口模厚度方向的膨胀比和水平方向的膨胀比关系：狭缝口模厚度方向的膨胀比均比水平方向的膨胀比要大，并厚度方向的膨胀比为水平方向的膨胀比的平方倍。
P59挤出金属线缆包覆物的口模收敛角，均小于10°，常在4°左右。
P79影响聚合物取向的因素：温度和应力：温度升高，聚合物年度降低，在不变应力下高弹形变和粘性（塑性）形变都增大，但高弹有限，粘性（塑性）则发展快，有利于聚合物取向；温度升高，聚合物大分子热运动家居，松弛时间缩短，由于聚合物的取向和解取向都是松弛过程，因此温度升高回事解取向过程很快发展，所以温度对聚合物取向和解取向有着相互矛盾的作用。
热拉伸情况下，拉应力可减小，拉伸比可增大，拉伸速度也较高。
冷拉伸，在Tg~Tm间惊醒拉伸，取向度大。
聚合物处于等温拉伸过程能获得性能稳定的取向材料。
要进一步提高取向需要延拉伸过程形成一定温度梯度。
拉伸比：拉伸材料的取向度随拉伸比而增大。
聚合物结构对低分子物的影响：一般结构简单、柔性大、分子量较低的聚合物链段活动能力强，粘流活化能低，容易变形和取向。
P82取向对聚合物性能的影响：沿应力作用方向的分子链大大提高了取向方向的力学强度；但垂直于取向的力学强度则应承受应力的十分之间的次价键而显著降低。
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工是将高分子材料通过一系列的工艺操作和设备，使其转变成所需形状和尺寸的过程。
以下是高分子材料成型加工的一些常见方法：
1. 注塑成型：将高分子材料以固体或液态形式注入到模具中，在高压和高温下使其熔化并充满模具腔体，然后冷却固化，最终得到所需形状的制品。
注塑成型广泛应用于塑料制品的生产，如塑料容器、零件等。
2. 挤出成型：将高分子材料通过挤出机加热熔化，然后通过模具的挤压作用将熔融物料挤出成连续的型材，经冷却固化后得到所需形状的制品。
挤出成型常用于生产管道、板材、薄膜等产品。
3. 吹塑成型：利用吹塑机将高分子材料加热熔化，然后通过气流将其吹成空气袋状，同时在模具中形成所需形状，最后冷却固化得到制品。
吹塑成型常用于生产塑料瓶、塑料薄膜等。
4. 压延成型：将高分子材料以固体或液态形式置于两个或多个辊子之间，通过辊子的旋转和挤压，使其逐渐变薄并得到所需形状和尺寸，最后冷却固化。
压延成型常用于生产塑料薄膜、塑料板材等。
5. 注塑吹塑复合成型：将注塑成型和吹塑成型结合在一起，先通过
注塑将制品的大部分形状成型，然后通过吹塑将其膨胀、加压并使得内部空腔形成所需形状。
注塑吹塑复合成型常用于生产中空制品，如玩具、塑料容器等。
除了上述常见的成型加工方法外，还有其他方法如压缩成型、发泡成型、旋转成型等，不同的高分子材料和产品要求会选择适合的成型加工方法。
成型加工过程中需要考虑材料的熔化温度、流动性、冷却速度等因素，同时也要注意模具设计和工艺参数的优化，以获得良好的成型效果和制品质量。
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。
高分子加工高分子成型加工原理
高分子加工高分子成型加工原理
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
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
高分子成型加工原理
1、什么叫混合、混炼？并指出各自的特点。
混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作。
混炼是指用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂练成混炼胶的工艺。
混合：温度低（一般低于聚合物熔点），剪切速率小；混炼：温度高（一般高于聚合物熔点），剪切速率大。
2、试述捏合机、高速混合机、开炼机、密炼机的基本结构、工作原理和机器的规格型号。
（1） Z形捏合机基本结构：带有加热（冷却）夹套的鞍形混合室、一对Z形搅拌器、电气传动装置等。
捏合机除了通过夹套加热和冷却外，还可在搅拌器中心开设通道，通加热或冷却载体，以便准确及时地控制捏合时物料的温度。
工作原理：混合时，物料借助于相向转动的一对搅拌器沿着混合室的侧壁上翻,而后在混合室的中间下落，再次为搅拌器所作用。
这样重复循环，物料得到多次折叠和撕捏作用，从而得到均匀混合。
(2)高速混合机基本结构：附有加热或冷却夹套的圆筒形混合室、一个装在混合室底部的高速转动的搅拌叶轮、排料装置、折流板（挡板）以及电气传动装置等。
工作原理：高速混合机工作时，高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩擦力和侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运动。
同时，由于离心力的作用物料被抛向混合室内壁，并且沿内壁面爬升，当升到一定高度后，由于重力的作用，物料又落回到叶轮中心，接着又被抛起。
物料的表面不断得到更新，由于叶轮的转速很高，物料运动速度很快，快速运动的物料粒子之间相互碰撞、摩擦，使得团块破碎，物料因摩擦升温，同时迅速地进行着交叉混合，这些作用促进了各组分的均匀分布和对液态添加剂的吸收。
规格型号：GH200，GH表示高速混合机，200表示工作容量200升。
实际加料量为工作容量的50～75％。
（3）开炼机基本结构：两只辊筒、辊距调节装置、安全装置、加热冷却系统和传动系统等。
辊筒为中空结构，内部可通加热或冷却载体，也可直接放置电加热棒加热。
工作原理：开炼机工作时，两个辊筒相向旋转，且速度不等。
放在辊筒上的物料由于与辊筒的摩擦和粘附作用以及物料之间的粘结力而被拉入辊隙之间，在辊隙内物料受到强烈的挤压和剪切，这种剪切使物料产生大的形变，从而增加了各组分之间的界面，产生了分布混合。
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。
高分子成型加工原理 第一章绪论
二、塑料和塑料制品生产的发展
1、世界塑料生产的年增长率： 70年代以前：12~15%
70年代以后：4~5%
80年代：有一定增长，发展中国家较快
2、我国塑料年增长率：
1983年：1100kt 1993年：5200kt 从世界各国的第12位升至第5 位 不完全是原有制品数量的单纯增加，主要是应范围的日益 增大。
型？分别说明其特点。 2.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？ 3.塑料制品都应用到那些方面？ 4.如何生产出一种新制品？
1.1 塑料成型加工及其重要性
一、塑料的发展史
人类社会的进步是与材料的使用密切相关的。从石器时 代、铜器时代和铁器时代发展到今天，材料有四大类：木材、 水泥、钢铁、塑料。20世纪，塑料成为一类迅速发展起来的 新材料。 早在19世纪以前，人们就已经利用沥青、松香、琥 珀、虫胶等天然树脂。 1868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了 世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，从此开始了人类使用 塑料的历史。
3创新时期20世纪50年代中期大批高性能的塑料问世尖端技术的发展对塑料制品的性能性能重现性和尺寸精度等提出了更高的要4近期发展趋势由单一型技术向组合型技术发展由向特殊条件下的成型技术发展常规条件下的成型技术由基本上不改变塑料原有性能的保质成型加工技术向赋予塑料新性能的变质型成型加工技术发展
第一章 绪论
1909年出现了第一种用人工合成的塑料-酚醛塑料。 1920年又一种人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞 生了。这两种塑料当时为推动电气工业和仪器制造工业的发展 起了积极作用。 20世纪20、30年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙 烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。
从40年代至今，随着科学技术和工业的发展，石油资源的 广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。品种上又出现了聚乙 烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳 酸酯、聚酰亚胺等等。
高分子加工原理与技术2-成型原理
Q=
1 JBiblioteka τ γ·=1 Jηaγ·2
(2-2)
用摩擦热加热塑料是通过挤出机或注射机的螺杆与 料筒的相对旋转运动等途径来实现的。由于聚合物的 表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能 性不大，而且塑化效率高，塑化均匀。
2.1.2 高分子材料的流变性能
(1)流动类型
➢层流和湍流 ➢稳定流动与不稳定流动 ➢等温流动和非等温流动 ➢一维流动、二维流动和三维流动 ➢拉伸流动和剪切流动 ➢拖曳流动和压力流动
第2章 高分子材料成型原理
2.1 高分子材料的加工性能 2.1.1 高分子材料的熔融性能
热传导 热传递 对流
辐射
高分子材料的熔融方法：
无熔体移走的传导熔融 有强制熔体移走(由拖曳或压力引起)的传导熔融 耗散混合——熔融 利用电的、化学的或其它能源的耗散熔融方法 压缩熔融
热扩散系数及其影响因素
聚合物熔体在管隙中的流动分析
➢ 圆管通道 ➢ 圆锥形通道
流动缺陷
塑料流体在流道中流动时，常因种种原因使流动出现 不正常现象或缺陷。这种缺陷如果发生在成型时中，则常 会使制品的外观质量受到损伤，例如表面出现闷光、麻面、 波纹以致裂纹等，有时制品的强度或其它性能也会裂变。 这些现象与工艺条件、高聚物的非牛顿性、端末效应、离 模膨胀和熔体破裂有关。
(2)非牛顿型流动
图2-6 各类型流体的流动曲线 a-宾汉流体 b, e-假塑性流体 c-膨胀性流体 d-牛顿型流体
描述假塑性和膨胀性的非牛顿流体的流变行为， 用幂律函数方程 :
τ = Kγ·n
式中 K——流体稠度，Pa·s n——流动指数，也称非牛顿指数。
(3) 时间依赖性流体 这类流体的流变特征除与剪切速率与剪切应力
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工高分子材料成型加工是指对高分子材料进行加工和塑造的过程。
高分子材料是由聚合物组成的材料，具有重要的物理性能和化学性能。
高分子材料成型加工可以通过不同的方法进行，包括热塑性成型、热固性成型和加工液态聚合物等。
热塑性成型是最常见的高分子材料成型加工方式，其中包括挤出、注塑、压塑、吹塑等方法。
挤出是将高分子材料通过加热和压力作用，从挤出机的模具中挤出成所需的形状和尺寸。
注塑是将熔融的高分子材料注入到注射模具中，然后快速冷却硬化成所需的形状。
压塑是将熔融的高分子材料放入模具中，然后通过压力使其充满整个模具并形成所需的形状。
吹塑是将热塑性聚合物通过气压吹塑成所需的形状。
热固性成型是另一种常见的高分子材料成型加工方式，其中包括热压成型、热镶嵌、热熔覆、模塑等方法。
热压成型是将预浸有热固性树脂的纤维布料放入模具中，然后在高温和高压下固化成所需的形状。
热镶嵌是将热固性树脂涂在基材上，然后将纤维布料放在上面，再通过高温和压力使其固化成一体。
热熔覆是将热固性树脂熔融后涂覆在基材上，然后通过加热使其固化成一体。
模塑是将热固性树脂放置在模具中，然后通过加热使其固化成所需的形状。
加工液态聚合物是一种新兴的高分子材料成型加工方式，其中包括3D打印、光固化、涂覆等方法。
3D打印是利用计算机控制将液态聚合物逐层堆叠成所需的形状。
光固化是将液态聚合物暴露在紫外线下，通过光引发剂的作用使其固化成所需的形状。
涂覆是将液态聚合物均匀涂覆在基材上，然后通过加热或光固化使其固化成一体。
总之，高分子材料成型加工是将高分子材料加工和塑造成所需的形状和尺寸的过程。
不同的加工方式适用于不同类型的高分子材料和产品要求。
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综述
高分子材料成型加工综述高分子材料是一类具有广泛应用前景的材料，其主要特点是分子链结构较长，具有良好的可塑性和变形性能。
高分子材料成型加工是将原料经过一系列加工技术，制成所需要的成品制品的过程，是高分子材料应用的重要环节。
本文将就高分子材料成型加工的工艺方法、应用领域以及发展趋势进行综述。
一、高分子材料成型加工的工艺方法1.注塑成型注塑成型是一种用于制作高分子材料制品的主要方法，其原理是将加热熔化的高分子材料通过注射器注入模具中，经冷却后形成所需的成品制品。
这种方法适用于生产批量较大的制品，成品具有较高的精度和表面质量。
2.挤出成型挤出成型是将加热的高分子材料通过挤出机挤压成型，是一种连续生产的方法。
挤出成型适用于生产各种型材、板材、管材等，具有成本低、生产效率高等优点。
3.压缩成型吹塑成型是将高分子材料挤出成管状，再通过内部加压气体吹出成型，适用于生产一些薄壁产品，如塑料瓶、塑料薄膜等。
5.旋转成型旋转成型是将液态高分子材料置于模具中，在模具旋转过程中形成所需的成品制品。
这种方法适用于生产一些中空、对称形状的制品。
1.包装领域高分子材料在包装领域得到了广泛的应用，如塑料瓶、塑料袋、泡沫塑料等，这些制品都是通过高分子材料的成型加工制成的。
高分子材料包装制品具有成本低、制造周期短、重量轻、抗冲击性好等优点，因此得到了包装行业的青睐。
2.建筑领域高分子材料在建筑领域应用也十分广泛，如塑料管道、塑料隔热材料、弹性地板等。
这些制品通过高分子材料成型加工制成，具有耐腐蚀、耐老化、绝缘性能好等特点，因此在建筑领域有着重要的作用。
3.汽车领域4.医疗领域1.绿色环保随着人们对环境保护意识的增强，高分子材料成型加工也趋向于绿色环保。
未来的高分子材料成型加工将更加注重材料的可降解性和可循环利用性，研发出更环保的成型加工工艺和材料。
2.智能化生产随着信息技术的发展，高分子材料成型加工也将实现智能化生产。
未来的高分子材料成型加工将更加注重自动化、数字化生产，提高生产效率和成品质量。
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。
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工是指通过热压、冷压、注塑、挤出等
成型技术，将高分子材料转变成所需形状和尺寸的产品的
过程。
高分子材料成型加工可以分为热固性塑料成型和热
塑性塑料成型两种形式。
热固性塑料成型是指在加热过程中，高分子材料经化学交
联形成三维网络结构的过程。
常见的热固性塑料成型加工
方式有热压、注塑和挤出。
热压是通过将高分子材料置于
加热板之间，加热和加压使其熔融并填充模具中，然后冷
却硬化成形。
注塑是将高分子材料加热熔融后注入模具中，冷却硬化成形。
挤出是通过高分子材料在加热和压力的作
用下，从模具口中挤出成型，然后冷却硬化形成。
热塑性塑料成型是指高分子材料在一定温度范围内，经过
塑化加工后，能够通过冷却形成所需产品的过程。
常见的
热塑性塑料成型加工方式有注塑、挤出和吹塑。
注塑的原
理与热固性塑料成型相似，但材料在加热过程中并不发生
交联反应。
挤出是通过高分子材料在加热和压力的作用下，从模具口中挤出成型，然后冷却硬化形成。
吹塑是将高分
子材料加热熔融后，通过压缩空气使其膨胀成薄壁容器形状，然后冷却硬化成型。
总之，高分子材料成型加工是将高分子材料通过加热、压力、塑化等工艺，转变成所需形状和尺寸的产品的过程，广泛应用于各个领域的塑料制品生产中。
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。
高分子成型原理
高分子成型原理
高分子成型是一种通过将高分子材料加热、熔化，然后注入到模具中，在模具中冷却固化得到所需形状的方法。
其主要原理包括以下几个方面：
1. 熔融：高分子材料在加热条件下变成可流动的熔体，使其能够被注入到模具中。
加热的温度通常高于材料的熔点，以确保材料完全熔化。
2. 注塑：将熔化的高分子材料通过注射机注入到模具中。
注射机通过螺杆推动熔融的材料进入模具腔室，以达到所需的形状和尺寸。
3. 冷却：在注塑完成后，模具中的熔体开始冷却并逐渐固化。
冷却速度对成型制品的性能和质量有重要影响，因此通常会采取降温系统或冷却装置来控制冷却速度。
4. 开模：当成型制品完全固化后，模具会打开进行取出。
一般通过顶出机构或者模具的自动弹簧弹出来保证成品的完整性。
高分子成型原理的关键在于控制好熔融、注塑、冷却和开模等各个环节。
同时，还需要考虑材料的特性、模具的设计和加工参数等因素，以确保最终成型制品的质量和性能。
高分子材料成型原理
高分子材料成型原理高分子材料成型是指将高分子材料加工成所需形状的过程。
高分子材料是指由大量重复单元组成的聚合物，可通过化学方法或物理方法制备而成。
成型是高分子材料应用的重要环节，涉及到材料的加工性能、成型工艺和成型设备。
下面将详细介绍高分子材料成型的原理。
高分子材料成型主要有热成型、挤出成型、压缩成型、注塑成型和吹塑成型等常见方式。
热成型是将高分子材料加热到一定温度，并将其放置在模具中冷却成型。
挤出成型是通过加热高分子材料，在一定的压力下挤压通过挤压机的模具口成型。
压缩成型是将加热后的高分子材料置于开放式或闭合式模具中，在一定的压力下压实成型。
注塑成型是将高分子材料加热熔化后注入模具中，并通过模具的冷却使之凝固成型。
吹塑成型是利用高温高压空气对熔化的材料进行吹塑形成中空物件。
高分子材料成型的原理主要涉及材料的熔融性和流动性、加工工艺参数的选择和控制、模具的设计和制造等方面。
首先，材料的熔融性和流动性对成型过程中的熔融、流动和凝固起着关键作用。
高分子材料在加热过程中会熔化，形成熔体。
这种熔体具有较低的黏度和较高的流动性，可以通过加工设备的压力和形状来控制其流动和凝固。
熔体在流动过程中，一方面受到流动时的摩擦力和剪切力，另一方面受到冷却慢的边界面和模具的限制而凝固。
因此，材料的熔融性和流动性对成型的形状、尺寸、结构和性能有重要影响。
其次，成型工艺参数的选择和控制对材料成型起着至关重要的作用。
工艺参数包括温度、压力、速度和模具温度等。
温度直接影响材料的熔化和流动性，过高的温度会导致材料过分流动或剪切变性；过低的温度会导致材料凝固不全或产生缺陷。
压力决定材料的流动性和充实性，过高的压力会使材料过度充实或破坏；过低的压力会使材料流动性差或充实不足。
速度影响材料的填充速度和凝固速度，过高的速度会导致材料流失或产生空隙；过低的速度会使材料充实不足或凝固不全。
模具温度决定材料的凝固速度和尺寸稳定性，过高的温度会使材料凝固迅速或产生变形；过低的温度会使材料凝固慢或产生缺陷。
高分子材料成型原理
聚合物流体的粘度大，流速低，Re<10，一般为层流。
当有剪切应力τ（N/m2或Pa）于定温下施加到两个相距为 dr的流体平行层面并以相对速度dυ运动，则剪切应力与剪切 速率dυ/ dr（s-1）之间呈直线关系。
牛顿流动定律：
d dr dr dt
结论：
①固态聚合物的导热系数范围是很窄的；
②结晶聚合物比无定形聚合物的导热系数偏高； ③多数结晶聚合物的导热系数随着密度和结晶度的增 大而增大； ④无定形聚合物的导热系数随着链长的增加而增大； ⑤某些聚合物的导热系数随着温度的升高而增大，另 一些聚合物则相反， ⑥由于聚合物的拉伸取向，会引起导热系数的各向导 性。
2.3
聚合物的流变行为
流变学—研究物质变形与流动的科
学。 粘流态的聚合物在外力作用下，相 互交缠卷曲的大分子链将会沿受力方向 发生解缠，伸直以及相对滑移，从而表 现出一种变形量很大的宏观流动。 聚合物的流变学主要研究聚合物在 外力作用下产生的应力、应变和应变速 率等力学现象与自身粘度之间的关系， 以及影响这些关系的各种因素。
等速拉仲条件下测得的非晶态聚 合物拉伸断裂状态图．
2.2 聚合物的加热与冷却
任何物料加热与冷却的难易程度是由温度或热量在物料中的 传递速度决定的，而传递速度又决定了物料的固有性能。
1.热扩散系数（热扩散率）：
c p
k：导热系数
cp：定压热容
ρ：密度
热能的传导，是通过加热时热振动振幅的增加而依一定速率 向对面扩散的。对聚合物来说，扩散速率强烈地依赖于邻近 原子的振动和结合的基团。因此，强烈共价键构成的结晶结 构，比极度无序结构的无定形物的导热系数高得多。
螺旋流动实验的意义在于帮助人们了解聚合物的流变性质， 确定压力、温度、模塑周期等最佳工艺条件，反映聚合物 相对分子质量和配方中各助剂的成分和用量以及模具结构， 尺寸对聚合物可模塑性的影响。 为求得较好的可模塑性，要注意各影响因素之间的相互 匹配和相互制约的关系；在提高可模塑性的同时，要兼 顾到诸因素对制品使用性能的影响。
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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。
VD2(D2h)2
4，Biblioteka DNval•N
ctgctg
其中：
N—螺杆转数，Φ—展开后的螺线角，Φ+θ=90o，
高分子加工 高分子成型加工原理
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备
★ 挤出过程：挤压 →→Δ 熔化 →挤→压强行通过口模 → 得到一定形状的制品。
（1）工艺及设备
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→挤出成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
* 主要设备：挤出机 定径套 牵引机 切割机
冷却系统
6.2.2 注塑机的基本结构及工作原理
（1）注塑机的基本结构
注射系统：塑化、注射。（包括：加料装置 、料筒、螺杆（分流梭和柱 塞）、喷嘴）
锁模系统：注射时，保证模具闭合；取制品 时，保证模具打开。
模 具：给制品一定的形状和尺寸。（包 括：主流道、分流道、浇口 、型腔、排气孔（槽）、导 向零件、脱模装置、抽芯机 构、加热或冷却系统）
* 一般QL值不大，实际计算时常略去。
若 ，
令
A2D2hcossin
2
BDh3 sin2
12L
，
用机头压力P代替ΔP，则有： Q= AN-B(P/η) →螺杆特征曲线。对某一特定螺杆 ，A、B为常数。
B. Q 若 熔体2 为D 2 非h 牛c 顿N 型o ：ssi nD m 2 h sm i 1 nK ( P )m
l—螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影。
故，
Q2D(hD tg h)tNgtg•tg
∴， 故 N↑，D↑，h↑，Q↑
（2）熔化过程 ① 整个熔化过程：
② 一个螺槽中固体物料的熔化过程：
固体物料充满螺槽 →热→传→导→ 形成熔膜→→
当熔膜厚度>δ →→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入熔池 （δ—螺杆与料筒间隙） →→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向 加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 →→ 不断往复逐渐熔化。
（3）均化段 — 熔体输送：
设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
则
2
(m 2 )2 m 1 L
式中，K—流动常数，m —常数。
（4）螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之 间的关系
① 螺杆特征曲线 牛顿型熔体 Q=AN-ΔP(B/η) 非牛顿型熔体 Q=AN-B’K(ΔP)m
→→ Q~ΔP在一定的N下绘出曲线。
② 机头特征曲线 牛顿型熔体 Q= K(ΔP /η) 非牛顿型熔体 Q=K’K(ΔP)m
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
φ↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压 力↓。通常φ=10~30o，若用等距螺杆，螺距=直 径，则φ=17o41’； ⑤ 螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑ ，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑 料（如PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳 定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。
② 长径比（L<工作 部分有效长度>/D）： L/D↑，改善物料温 度分布，有利于混 合及塑化，生产能 力↑； 但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自 重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为 18~25；
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
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。
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2 ）；L—均化段长度（cm）。