高分子加工工程课件第三章挤出成型
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挤出成型—挤出设备(高分子成型课件)
率高。 ü 热敏性聚合物（如PVC）宜用深槽螺杆 ü 熔体黏度高和热稳定性较高的聚合物（如PA等）宜用浅槽螺杆
④螺纹升角θ：物料形状：Ａ细粉30º Ｂ粒状15º Ｃ球状、柱状17º。螺 纹升角θ 一般取17º41′（易加工，对产量影响不大）。 ⑤螺纹宽度：0.08～0.12D，截面通常为梯形，靠近螺槽底部较宽，其根部 应用圆弧过渡。
2 挤出系统——是最主要的系统，它由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。 （4）过滤装置
多孔板和过滤网设置：机筒和机头连接处，多孔板支撑过滤网（2~3层的 铜丝网或不锈钢丝网）。 作用：物料离开计量段时，避免有杂质未熔冷料进入机头口模，并减少螺 杆带来的旋转作用。 （5）机头与口模 ü机头：口模与料筒之间的过渡部分。其作用为使物料由挤出时旋转运动 →直线运动，并产生成型压力，保证制件密实使物料进一步均匀塑化，均 匀平稳导入口模。 ü口模：具有一定截面形状的通道，使熔体从口模中流出时获得所需形状 ，是用螺栓/其它方法固定在机头上。 ü机头还设有校正和调整装置（定位螺钉），能调整和校正模芯与口模的 同心度、尺寸和外形。
2 按螺杆转速分： 普通（100r/min）、高速（300r/min）超高速（300-1500r/min）三种挤出机
一、挤出机的分类和组成
（一） 挤出机分类
3 按按螺杆数目分： 单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机（如三 螺杆、四螺杆、五螺杆、…等） 4 按照可否排气： 非排气型挤出机（目前普遍）和排气型挤出机 5 按装配结构分： 整体式和分开式挤出机
二、挤出机组的辅机设备
1 辅机设备 定形装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和卷取装置
2 辅机设备型号的表示
辅机型号：主机和辅机是匹配使用的。 一般在主机型号的第 三项后加“F”，然后在加设备汉字的第一个拼音字母表示， 最后是 辅机型号的主参数。
④螺纹升角θ：物料形状：Ａ细粉30º Ｂ粒状15º Ｃ球状、柱状17º。螺 纹升角θ 一般取17º41′（易加工，对产量影响不大）。 ⑤螺纹宽度：0.08～0.12D，截面通常为梯形，靠近螺槽底部较宽，其根部 应用圆弧过渡。
2 挤出系统——是最主要的系统，它由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。 （4）过滤装置
多孔板和过滤网设置：机筒和机头连接处，多孔板支撑过滤网（2~3层的 铜丝网或不锈钢丝网）。 作用：物料离开计量段时，避免有杂质未熔冷料进入机头口模，并减少螺 杆带来的旋转作用。 （5）机头与口模 ü机头：口模与料筒之间的过渡部分。其作用为使物料由挤出时旋转运动 →直线运动，并产生成型压力，保证制件密实使物料进一步均匀塑化，均 匀平稳导入口模。 ü口模：具有一定截面形状的通道，使熔体从口模中流出时获得所需形状 ，是用螺栓/其它方法固定在机头上。 ü机头还设有校正和调整装置（定位螺钉），能调整和校正模芯与口模的 同心度、尺寸和外形。
2 按螺杆转速分： 普通（100r/min）、高速（300r/min）超高速（300-1500r/min）三种挤出机
一、挤出机的分类和组成
（一） 挤出机分类
3 按按螺杆数目分： 单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机（如三 螺杆、四螺杆、五螺杆、…等） 4 按照可否排气： 非排气型挤出机（目前普遍）和排气型挤出机 5 按装配结构分： 整体式和分开式挤出机
二、挤出机组的辅机设备
1 辅机设备 定形装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和卷取装置
2 辅机设备型号的表示
辅机型号：主机和辅机是匹配使用的。 一般在主机型号的第 三项后加“F”，然后在加设备汉字的第一个拼音字母表示， 最后是 辅机型号的主参数。
《高分子材料成型加工基础》课件——项目三-挤出成型
三.辅助设备:
• 前处理设备:预热. 干燥 • 控制生产的设备:各种控制仪表
四. 挤出机的一般操作法:
• 处理挤出物的设备:冷却定型. 牵引.切割.卷取
① 开机前准备: ② 料最好先干燥、必要时须预热 ③ 换上新的多孔板及滤网，检查并装上机头 ④ 检查电器及机械,在传动部分加足润滑油
⑤ 开电热预热：先预热机头、后机身，同时料 斗座通水冷却
● 3.螺杆: ● 挤出机的改进主要在螺杆上 ● (1)螺杆直径(D)与长径比(L/D): ● D↑:挤出机大,产量高(产量∝D2) ● L/D: L为有效长度 ● L/D↑:利于塑化, ↑产量,适应性强
(2)螺杆各段的作用:
• ①加料段: • 加料口(2~10D) • 使塑料受热前移、
压实物料
使塑料密实、排气 ● 热:外加热、 内摩擦热，物料由固体→熔体 ● 完全塑化后经机头挤出成型、冷却定型或拉、吹胀为最终制品
二.塑料在挤出成型中的受热:
● 热量来源：外加热与摩擦热 ● 加料段:
固体物料,螺槽深,温差大,外加热为主 ● 均化段:
熔体,螺槽浅,温差小,摩擦热为主 ● 压缩段:
介于以上两段之间 ● 故挤出机必须分段控温
一.挤出成型的塑料
● 几乎所有热塑性料和某些热固性料：如PVC、PE、PP、PS、PA、ABS、PC等及 PF、UF（脲醛树脂）等
二.挤出成型的制品
● 管、板、单丝、膜、电线、棒、异型材、中空制品（瓶等）等
三.挤出成型特点
生产连续化 生产效率高：挤出制品单机产
量比注塑制品大一倍以上
适应范围广 经济效益好：设备成本低、投资收效快
一.挤出成型设备（挤出生产线或挤出机组） ● ——以塑料异型材为例
橡胶加工工艺—橡胶压出工艺(高分子成型课件)
有时为调整料流速度，有 的机头内还开有流胶孔， 或者提高流道局部阻力大 部位的温度，或在阻力小 的部位设置阻流器或阻力 调节装置。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
（一）压出机工作原理及胶料的运动状态 3 物料在口型中的流动状体和挤出变形 胶料经机头进入口型后，由于口型形状不同及内表 面对物料流动的阻碍，物料流动速度也存在有与机 头类似的速度分布。中间流速大，越接近口型壁流 速越小 。 一般粘弹性的物料，从口型挤出后就不可避免地存 在松弛现象，即：胶条的长度会沿挤出方向缩短， 厚度沿垂直挤出方向增加（离模膨胀现象或称作挤 出变形现象）。挤出后的变形(收缩和膨胀)可以控制 在一定范围，但不可能完全消除。要求收缩率为 2~5%。 物料可塑性小、含胶率大，填充剂用量小，物料挤 出快，机头和口型温度低，膨胀和收缩率就大。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
在挤出机（压出机）螺杆的挤压作用下，使受热 熔融的胶料通过具有一定断面形状的口型（口模） 而进行连续造型的工艺过程。
工艺特性： ① 半成品质地均匀致密。应用面广,成形速度快、工效高、成本低、有利 于自动化生产。 ② 设备占地面积小，重量轻，结构简单，造价低；能连续操作，生产能 力大。 ③ 口型模具结构简单、加工易、拆装方便、使用寿命长、易于保管和维 修。 常见制品： 胎面、内胎、胶管、电线、电缆护套、防水卷材及各种异型断面制品。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
（一）压出机工作原理及胶料的运动状态
1 胶料在挤出机中的运动状态
加料段:加入的条状胶料，受到旋转螺杆的推挤作用形成连续的胶 团，并沿着螺槽的空间一边旋转，一边不断前进。 压缩段:加料段输送过来的松散胶团在压缩段被逐渐压实、软化， 并把夹带的空气向加料段排出。同时胶团间间隙缩小，密度增高， 进而粘在一起，再加上受到剪切和搅拌作用，因而胶团逐渐被加热 塑化形成连续的粘流体。 挤出段:在挤出段，压缩段输送过来的物料进一步塑化均匀，并输 送到机头和口模处挤出成型。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
（一）压出机工作原理及胶料的运动状态 3 物料在口型中的流动状体和挤出变形 胶料经机头进入口型后，由于口型形状不同及内表 面对物料流动的阻碍，物料流动速度也存在有与机 头类似的速度分布。中间流速大，越接近口型壁流 速越小 。 一般粘弹性的物料，从口型挤出后就不可避免地存 在松弛现象，即：胶条的长度会沿挤出方向缩短， 厚度沿垂直挤出方向增加（离模膨胀现象或称作挤 出变形现象）。挤出后的变形(收缩和膨胀)可以控制 在一定范围，但不可能完全消除。要求收缩率为 2~5%。 物料可塑性小、含胶率大，填充剂用量小，物料挤 出快，机头和口型温度低，膨胀和收缩率就大。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
在挤出机（压出机）螺杆的挤压作用下，使受热 熔融的胶料通过具有一定断面形状的口型（口模） 而进行连续造型的工艺过程。
工艺特性： ① 半成品质地均匀致密。应用面广,成形速度快、工效高、成本低、有利 于自动化生产。 ② 设备占地面积小，重量轻，结构简单，造价低；能连续操作，生产能 力大。 ③ 口型模具结构简单、加工易、拆装方便、使用寿命长、易于保管和维 修。 常见制品： 胎面、内胎、胶管、电线、电缆护套、防水卷材及各种异型断面制品。
二、橡胶的挤出（压出）工艺
（一）压出机工作原理及胶料的运动状态
1 胶料在挤出机中的运动状态
加料段:加入的条状胶料，受到旋转螺杆的推挤作用形成连续的胶 团，并沿着螺槽的空间一边旋转，一边不断前进。 压缩段:加料段输送过来的松散胶团在压缩段被逐渐压实、软化， 并把夹带的空气向加料段排出。同时胶团间间隙缩小，密度增高， 进而粘在一起，再加上受到剪切和搅拌作用，因而胶团逐渐被加热 塑化形成连续的粘流体。 挤出段:在挤出段，压缩段输送过来的物料进一步塑化均匀，并输 送到机头和口模处挤出成型。
高分子成型加工工艺课件
01 02 03 04
吹塑成型工艺是一种通过将高分子材料吹胀成各种形状的容器，如瓶 子、罐子等，再经过冷却定型后获得制品的工艺方法。
吹塑成型工艺具有生产效率高、成本较低等优点，广泛应用于塑料加 工领域。
吹塑成型工艺可以生产各种形状和容量的容器制品，如洗发水瓶、食 用油罐等。
吹塑成型工艺的关键在于吹塑机的选择、模具的设计与制造、温度和 压力的控制等环节，这些因素都会影响制品的质量和性能。
时间对高分子材料性能的影响
时间பைடு நூலகம்长
在加工过程中，时间的延长可以使高分子链有足够的时间进行运动和重排，有利 于加工成型。但过长的加工时间可能导致高分子链的降解和老化，影响材料的性 能。
时间缩短
缩短加工时间可以减少高分子链的运动时间和重排时间，但可能使材料未完全塑 化和流动，导致加工成型不完全或出现缺陷。
03
高分子材料在成型加工中的 性能变化
温度对高分子材料性能的影响
温度升高
高分子链的运动速度加快，材料的可 塑性增强，流动性增大，有利于加工 成型。但过高的温度可能导致高分子 链的降解，影响材料的性能。
温度降低
高分子链的运动速度减慢，材料的硬 度增加，脆性增大，不利于加工成型 。低温还可能导致高分子材料变脆或 产生应力裂纹。
热压成型工艺
热压成型工艺是一种通过加热软化高 分子材料，然后在模具中加压使其贴 合模具表面，再经过冷却定型后获得 制品的工艺方法。
热压成型工艺可以生产各种厚度的板 材和片材制品，如装饰板、绝缘板等 。
热压成型工艺具有制品尺寸精度高、 表面光滑等优点，广泛应用于塑料加 工领域。
热压成型工艺的关键在于加热的温度 和时间、压力的调节以及冷却定型等 环节，这些因素都会影响制品的质量 和性能。
吹塑成型工艺是一种通过将高分子材料吹胀成各种形状的容器，如瓶 子、罐子等，再经过冷却定型后获得制品的工艺方法。
吹塑成型工艺具有生产效率高、成本较低等优点，广泛应用于塑料加 工领域。
吹塑成型工艺可以生产各种形状和容量的容器制品，如洗发水瓶、食 用油罐等。
吹塑成型工艺的关键在于吹塑机的选择、模具的设计与制造、温度和 压力的控制等环节，这些因素都会影响制品的质量和性能。
时间对高分子材料性能的影响
时间பைடு நூலகம்长
在加工过程中，时间的延长可以使高分子链有足够的时间进行运动和重排，有利 于加工成型。但过长的加工时间可能导致高分子链的降解和老化，影响材料的性 能。
时间缩短
缩短加工时间可以减少高分子链的运动时间和重排时间，但可能使材料未完全塑 化和流动，导致加工成型不完全或出现缺陷。
03
高分子材料在成型加工中的 性能变化
温度对高分子材料性能的影响
温度升高
高分子链的运动速度加快，材料的可 塑性增强，流动性增大，有利于加工 成型。但过高的温度可能导致高分子 链的降解，影响材料的性能。
温度降低
高分子链的运动速度减慢，材料的硬 度增加，脆性增大，不利于加工成型 。低温还可能导致高分子材料变脆或 产生应力裂纹。
热压成型工艺
热压成型工艺是一种通过加热软化高 分子材料，然后在模具中加压使其贴 合模具表面，再经过冷却定型后获得 制品的工艺方法。
热压成型工艺可以生产各种厚度的板 材和片材制品，如装饰板、绝缘板等 。
热压成型工艺具有制品尺寸精度高、 表面光滑等优点，广泛应用于塑料加 工领域。
热压成型工艺的关键在于加热的温度 和时间、压力的调节以及冷却定型等 环节，这些因素都会影响制品的质量 和性能。
挤出成型—挤出理论(高分子成型课件)
塔莫尔（Tadmor）研究结果： 计算出熔融区长度，但与实际值有一定差距。
四、挤出机的挤出理论
3 熔体输送理论 流动流动状态：
①正流Qd：沿正轴向口模/机头方向流动。由旋转螺杆挤压造成。 ②逆流Ｑp：沿正方向相反，由机头压力引起。 ③横流Ｑt：环流。不影响总流量。但对熔体的混合、塑化、热交换起重要 作用。 ④漏流Ｑc 物料在螺杆与机筒之间间隙向加料口方向回流，可降低挤出量 。一般情况下漏流Ｑc很小，但磨损严重时，漏流Ｑc增加急剧增加。
p在挤出过程中，由于螺杆 和料筒机构、机头、过滤 网以及过滤板的阻力，使 塑料内部存在压力。
p压力可以提高挤出熔体的混合均匀性和稳定性，提高产品致密 度， 是塑料变为均匀熔体并得到致密塑件的重要条件之一。 p螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定都对产生压力波动 产生影响，对制品质量产生不利影响。 p为保证制品质量，应尽可能减少压力的波动。
六、挤出工艺的影响因素
3 挤出速率
p挤出速率因素影响较多（机头阻力、螺杆与料筒结构、螺杆转速、 加热冷却系统和塑料特性等）但主要与螺杆转速有关，提高转速，可 提高挤出产量，但塑化质量不高，因而挤出速率要大小合适。 p挤出速率在生产过程中也存在波动现象，挤出速率的波动影响制品 几何形状和尺寸。生产中应保证挤出速率的稳定。
LDPE 15~20 3~4 90~100 100~140 140~160 140~160
PP
22~25 2.5~4 140~160 165~185 180~200 160~185
PC
16~25 2.5~3 200~240 240~250 230~255 200~22100
六、挤出工艺的影响因素
2 压力
tan tanb
四、挤出机的挤出理论
四、挤出机的挤出理论
3 熔体输送理论 流动流动状态：
①正流Qd：沿正轴向口模/机头方向流动。由旋转螺杆挤压造成。 ②逆流Ｑp：沿正方向相反，由机头压力引起。 ③横流Ｑt：环流。不影响总流量。但对熔体的混合、塑化、热交换起重要 作用。 ④漏流Ｑc 物料在螺杆与机筒之间间隙向加料口方向回流，可降低挤出量 。一般情况下漏流Ｑc很小，但磨损严重时，漏流Ｑc增加急剧增加。
p在挤出过程中，由于螺杆 和料筒机构、机头、过滤 网以及过滤板的阻力，使 塑料内部存在压力。
p压力可以提高挤出熔体的混合均匀性和稳定性，提高产品致密 度， 是塑料变为均匀熔体并得到致密塑件的重要条件之一。 p螺杆转速的变化，加热、冷却系统的不稳定都对产生压力波动 产生影响，对制品质量产生不利影响。 p为保证制品质量，应尽可能减少压力的波动。
六、挤出工艺的影响因素
3 挤出速率
p挤出速率因素影响较多（机头阻力、螺杆与料筒结构、螺杆转速、 加热冷却系统和塑料特性等）但主要与螺杆转速有关，提高转速，可 提高挤出产量，但塑化质量不高，因而挤出速率要大小合适。 p挤出速率在生产过程中也存在波动现象，挤出速率的波动影响制品 几何形状和尺寸。生产中应保证挤出速率的稳定。
LDPE 15~20 3~4 90~100 100~140 140~160 140~160
PP
22~25 2.5~4 140~160 165~185 180~200 160~185
PC
16~25 2.5~3 200~240 240~250 230~255 200~22100
六、挤出工艺的影响因素
2 压力
tan tanb
四、挤出机的挤出理论
《挤出成型技术》课件
模具结构设计
根据制品形状和尺寸进行结构设计，确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统，控制模具温度，减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程，确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养，检查 各部件磨损情况，及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等，使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时，高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产，提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展，新型挤出成型技术不断涌现，如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用，极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能，满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业，如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业，挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展，挤出成型技术的应用领域不断扩大，如3D打印技术的出现，使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等，它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数，可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。
根据制品形状和尺寸进行结构设计，确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统，控制模具温度，减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程，确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养，检查 各部件磨损情况，及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等，使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时，高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产，提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展，新型挤出成型技术不断涌现，如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用，极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能，满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业，如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业，挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展，挤出成型技术的应用领域不断扩大，如3D打印技术的出现，使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等，它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数，可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。
挤出成型PPT课件
• （2）螺杆的长径比L/DS 指螺杆工作部分的有效 长度与直径DS之比，L/DS大能提高挤出机的生 产能力，有利于物料的混合，螺杆的适应性强，
螺杆的几何结构参数
• 但加工安装困难，不适于热敏性物料的加 工。L/DS小对塑料的混合塑化不利。目前 螺杆长径比有增大的趋势。
• （3）螺杆的压缩比A 指螺杆加料段第一个 螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积 之比。一般约等于H1/H3（H1，H3分别为加 料段和均化段槽深），该压缩比也称为几 何压缩比。物理压缩比是指塑料在熔融状 态下的密度于固体松散状态下的密度之比。
• a 熔融段固体床与熔池同处一个螺槽中，降低 了熔融效率，挤出产量不高。（熔池不断增 宽，固体床逐渐变窄，减少了固体床与料筒 的接触面积，从而减少了料筒传给固体床的 热量）。
• b 固体床过早解体形成固体床碎片（固体床破 碎），造成熔融速度缓慢。
普通螺杆存在的问题
• c 固体床过早破碎，还造成一部分物 料得不到彻底熔融，另一部分物料过 热，导致物料温度不均匀。
螺杆的几何结构参数
• 过程中θ一般取17.7°，此时螺杆直径等于 螺距（DS＝LS），螺杆的机加工比较方便。
• (6)螺棱部分宽度E 螺棱宽度E太小会使漏流增 加，产量降低；E太大会增加螺棱上的功率消 耗，螺棱上的物料过热的危险（传热量大， 剪切热大）。
• (7)螺杆与料筒的间隙δδ的大小影响挤出机 的生产能力和物料的塑化。δ值大，生产效 率低，不利于热传导，剪切速率低，不利于 物料的熔融和混合；δ过小，剪切速率大，
• 柱塞式挤出机借助于柱塞的推挤压力，将事 先塑化好的或由挤出机料筒加热塑化的物料 从机头口模挤出成型的。物料挤完后柱塞退 回，再进行下一次操作，生产是不连续的， 而且挤出机对物料几乎没有混合作用，故生 产上较少采用。但由于柱塞能对物料施加很 高的推挤压力，所以可应用于熔融粘度很大 及流动性极差塑料的加工，如聚四氟乙烯和 硬质聚氯乙烯管材的挤出成型。
螺杆的几何结构参数
• 但加工安装困难，不适于热敏性物料的加 工。L/DS小对塑料的混合塑化不利。目前 螺杆长径比有增大的趋势。
• （3）螺杆的压缩比A 指螺杆加料段第一个 螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积 之比。一般约等于H1/H3（H1，H3分别为加 料段和均化段槽深），该压缩比也称为几 何压缩比。物理压缩比是指塑料在熔融状 态下的密度于固体松散状态下的密度之比。
• a 熔融段固体床与熔池同处一个螺槽中，降低 了熔融效率，挤出产量不高。（熔池不断增 宽，固体床逐渐变窄，减少了固体床与料筒 的接触面积，从而减少了料筒传给固体床的 热量）。
• b 固体床过早解体形成固体床碎片（固体床破 碎），造成熔融速度缓慢。
普通螺杆存在的问题
• c 固体床过早破碎，还造成一部分物 料得不到彻底熔融，另一部分物料过 热，导致物料温度不均匀。
螺杆的几何结构参数
• 过程中θ一般取17.7°，此时螺杆直径等于 螺距（DS＝LS），螺杆的机加工比较方便。
• (6)螺棱部分宽度E 螺棱宽度E太小会使漏流增 加，产量降低；E太大会增加螺棱上的功率消 耗，螺棱上的物料过热的危险（传热量大， 剪切热大）。
• (7)螺杆与料筒的间隙δδ的大小影响挤出机 的生产能力和物料的塑化。δ值大，生产效 率低，不利于热传导，剪切速率低，不利于 物料的熔融和混合；δ过小，剪切速率大，
• 柱塞式挤出机借助于柱塞的推挤压力，将事 先塑化好的或由挤出机料筒加热塑化的物料 从机头口模挤出成型的。物料挤完后柱塞退 回，再进行下一次操作，生产是不连续的， 而且挤出机对物料几乎没有混合作用，故生 产上较少采用。但由于柱塞能对物料施加很 高的推挤压力，所以可应用于熔融粘度很大 及流动性极差塑料的加工，如聚四氟乙烯和 硬质聚氯乙烯管材的挤出成型。
高分子材料成型加工PPT课件
根据产品需求选择合适的高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯 乙烯等。
原材料处理
对原材料进行干燥、除湿、清洁等预处理，确保其质量和稳定性。
配料与混合
根据生产需要，将多种原材料按比例混合，制备成适合加工的混 合料。
模具设计
模具材料选择
选用耐高温、耐腐蚀、高硬度的材料制作模具。
模具结构设计
根据产品形状、尺寸和性能要求，设计合理的模具结构。
环保化
总结词
环保意识的提高促使高分子材料成型加工向 更加环保的方向发展。
详细描述
为了降低高分子制品在生产和使用过程中的 环境污染，人们正在积极开发环保型的高分 子材料和加工技术。例如，采用可降解的高 分子材料、开发无毒或低毒的加工助剂、优 化加工工艺以减少能源和资源的消耗等。
智能化
总结词
智能化是高分子材料成型加工的未来重要发展方向。
表面处理
根据需要，对成品进行表面处理，如喷涂、电镀、热压等。
包装与储存
将成品进行包装，并选择适当的储存环境，以防受潮、尘土和紫外 线等因素影响。
04 高分子材料成型加工中的问题与对策
CHAPTER
气泡问题
总结词
气泡问题在高分子材料成型加工中较为常见，主要是由于气体在材料中滞留或挥 发所致。
详细描述
翘曲问题
总结词
翘曲问题是指高分子材料成型加工后 出现弯曲、变形的情况。
详细描述
翘曲问题会影响产品的外观和性能，如 导致不平整的表面或扭曲的形状。解决 翘曲问题的方法包括优化加工工艺、调 整模具设计和选择合适的材料等。
其他问题与对策
总结词
除上述问题外，高分子材料成型加工中还可能遇到其他问题，如裂纹、变色等。
02
原材料处理
对原材料进行干燥、除湿、清洁等预处理，确保其质量和稳定性。
配料与混合
根据生产需要，将多种原材料按比例混合，制备成适合加工的混 合料。
模具设计
模具材料选择
选用耐高温、耐腐蚀、高硬度的材料制作模具。
模具结构设计
根据产品形状、尺寸和性能要求，设计合理的模具结构。
环保化
总结词
环保意识的提高促使高分子材料成型加工向 更加环保的方向发展。
详细描述
为了降低高分子制品在生产和使用过程中的 环境污染，人们正在积极开发环保型的高分 子材料和加工技术。例如，采用可降解的高 分子材料、开发无毒或低毒的加工助剂、优 化加工工艺以减少能源和资源的消耗等。
智能化
总结词
智能化是高分子材料成型加工的未来重要发展方向。
表面处理
根据需要，对成品进行表面处理，如喷涂、电镀、热压等。
包装与储存
将成品进行包装，并选择适当的储存环境，以防受潮、尘土和紫外 线等因素影响。
04 高分子材料成型加工中的问题与对策
CHAPTER
气泡问题
总结词
气泡问题在高分子材料成型加工中较为常见，主要是由于气体在材料中滞留或挥 发所致。
详细描述
翘曲问题
总结词
翘曲问题是指高分子材料成型加工后 出现弯曲、变形的情况。
详细描述
翘曲问题会影响产品的外观和性能，如 导致不平整的表面或扭曲的形状。解决 翘曲问题的方法包括优化加工工艺、调 整模具设计和选择合适的材料等。
其他问题与对策
总结词
除上述问题外，高分子材料成型加工中还可能遇到其他问题，如裂纹、变色等。
02
挤出成型工艺
法易于进行机械加工，故多采用。
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 。
螺旋升角θ
θ↑，出料快，生产能力↑，
但停留时间短，塑化↓。
实验证明，物料形状不同，对加
料段的螺纹升角要求也不一样。 1）θ=30 °左右适于粉料， 2）θ=l7°左右适于圆柱料， 3）θ=15°左右适于方块料。 出于机械加工的方便，一般取D=S ，θ=17°40’。
• a螺杆特性曲线
• 它是一组相互平行的直线族，随螺杆转速n的改变而改变。 螺杆的特性线是挤出机的重要特性之一，它表示螺杆均化 段熔体的流率与压力的关系。随着机头压力的升高，挤出 量降低，而降低的快慢决定于螺杆特性线的斜率。
b.口模特性曲线 挤出机机头是挤出机的重要组成部分， 是物料流经并获得一定几何形状、 必要尺寸精度和表面光洁度的部件。 假定熔体为牛顿流体，当其通过机 头时，其流率方程为：
实际上螺槽中熔体的总的流动是这几种流动的总 和。
挤出机的生产能力：
Q=Qd (正流)- Qp (逆流）- QL (漏流)
（4）挤出机的工作状态
要想了解整个挤出过程的特性，还必须将螺杆和机 头联合起来讨论，为此我们引入了以下几个概念： • 螺杆特性线---挤出机产量与挤出压力的关系； • 口模特性线---机头产量与机头压力的关系； • 挤出机的综合工作点---螺杆特性线与口模特性线 的交点
b、逆流方向 流动，流量为QP
c. 漏流： 由口型阻力引起，沿螺棱顶部与料筒
内表面之间的间隙中反向流动。 方向沿螺杆轴线方向，并由机头向后， 不利于产量的提高。流量用QL表示。
高分子材料成型加工挤出
可编辑ppt
19
传动装置
由电机、减速箱、轴承等部分组成 主要作用是带动螺杆转动
加料装置
• 锥形加料漏斗 • 加热装置 • 搅拌器 • 真空装置
可编辑ppt
20
挤出机的料筒
是一个能承受压力的金属圆筒，包裹住螺杆，其外层 有加热和冷却系统；
料筒的作用： • 对塑料加热； • 配合螺杆使塑料加热；
可编辑ppt
23
加料段 压缩段 计量段
将料斗供给的物料送往压缩段 压缩物料、排除空气
将熔融的物料定量定压送入机头
固态、部分熔融 熔融态 熔融态
可编Байду номын сангаасppt
24
螺杆的几何结构参数
螺杆的直径D
螺杆的长径比L/Ds
螺杆的压缩比A
螺槽的深度H
旋转比θ
可编螺辑ppt纹棱部宽度E
25
螺杆的直径D 代表挤出机的规格，D↑，挤出机的生产能力↑
问题：牵引速度对聚合物性能的影响？
可编辑ppt
16
挤出成型设备
螺杆式挤出机：连续成型，用途最多； 柱塞式挤出机：间歇成型，一般不用；
单螺杆式挤出机
螺杆式挤出机 双螺杆式挤出机
多螺杆式挤出机
以单螺杆和双螺杆式挤出机最为常见。
可编辑ppt
17
螺杆式挤出机
可编辑ppt
18
螺杆式挤出机主要构成
传动装置 加料装置 料筒 螺杆 机头
可编辑ppt
14
制品的定型和冷却
可以通过风冷或是水冷实现。 热塑性塑料在挤出后，应及时冷却定型，否则在自身重力作用下
会发生形变。
问题：冷却速度对结晶性聚合物的影响？
可编辑ppt
《高分子成型加工》课件
高分子材料成型加工的未来展望
高分子材料成型加工的未来 展望包括高分子材料成型加 工技术的可持续发展、高分 子材料成型加工技术的数字 化转型、高分子材料成型加 工技术的智能化升级等方向 。
高分子材料成型加工技术的 可持续发展是指通过绿色环 保技术和循环经济理念，实 现高分子材料加工过程的可 持续发展，降低对环境的负 面影响。
成型加工过程中常见问题及解决方案
01
气泡问题
优化注射速度和时间 ，减少空气的混入。
02
收缩问题
调整模具温度和注射 压力，控制塑料收缩 率。
03
翘曲问题
优化模具设计和冷却 系统，减少产品变形 。
04
表面光泽问题
调整注射速度和温度 ，提高表面光泽度。
成型加工质量检测与评估
外观检测
检查产品表面是否光滑、无气泡、无翘曲等 缺陷。
高分子材料的应用
要点一
总结词
高分子材料在各个领域都有广泛的应用，如建筑、汽车、 电子、医疗等。
要点二
详细描述
高分子材料因其独特的物理和化学性质，在各个领域都有 广泛的应用。在建筑领域，高分子材料可以用于制造防水 材料、保温材料等；在汽车领域，高分子材料可以用于制 造汽车零部件、汽车内饰等；在电子领域，高分子材料可 以用于制造电路板、电池等；在医疗领域，高分子材料可 以用于制造医疗器械、人工器官等。
尺寸检测
测量产品的各项尺寸，确保符合设计要求。
性能检测
对产品进行各种性能测试，如拉伸强度、弯 曲强度、冲击强度等。
可靠性检测
模拟实际使用环境，对产品进行长时间使用 测试，评估其可靠性。
06
高分子材料成型加工发展趋势 与展望
Chapter
挤出 成型
料的塑化和加压过程都在其中进行。
外部设有分段加热和冷却装置。
加热：电阻、电感或其它方式。
冷却（防物料过热，或停车时快速冷却，防树
脂降解或分解）：风冷或水冷。
15
料筒的结构形式
1.整体式
便于加热、冷却系统的设置与拆装，
加热在轴向分布均匀。
单螺杆挤出机整体式料筒
双螺杆挤出机整体式料筒 16
2.组装式 由几段机筒组装而成，各段用法兰螺栓连结在
（3）料斗座的冷却
84
（4）制品冷却装置
可用的装置有浸浴式冷却水槽和喷淋水箱两种。 浸浴式冷却水槽：管材易弯曲 原因：各点受浮力不同
为防止管材冷却过程中发生弯曲变形，采用沿管材圆 周上均匀布置喷水头对管材进行喷淋冷却。
85
3）牵引装置
作用：
调节管材厚薄
提高拉伸强度 保证连续挤出 要求： 夹持器应用范围广 牵引速度稳定 夹持力适当
图 同心刀轴式造粒口模 1-切刀 2-刀架 3-分流梭 4-圆孔
65
环形口模
用于挤出管子、管状薄膜、吹塑用型坯和涂布电 线的口模，在其出口都具有环形截面，这类口模 称为环形口模。 环形流道是由口模套和芯模组成的。
66
A支架式口模、B直角式口模、C螺旋芯模式 口模、D储料缸式口模
67
支架式口模
29
加（送）料段
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。密度小，H大，螺槽体积可以 保持不变。 加料段长度：结晶聚合物﹥硬性无定形聚合物 ﹥软性无定形聚合物
30
压缩段（迁移段、过渡段、熔融段）
压实物料，使物料由固体转为熔融体，并排除 物料中的空气。 螺槽容积逐渐缩减，缩减的程度由塑料的压缩率决定。
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挤出棒材 挤出单丝 挤出造粒
扁平口模
用挤出法生产平膜（<0.25mm）、片材 （0.25~2mm）和板材（>2mm）的口模， 出口具有狭缝形横截面。
支管式口模 鱼尾形口模 衣架式口模
环形口模
用于挤出管子、管状薄膜和涂布电线等 的口模，出口具有环形截面。
其环形流道是由口模套和芯模组成的。
挤出成型工艺的发展趋势
挤出制品的大型化 管材 薄膜 板材、片材
挤出成型的高效率
单螺杆挤出机
单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒 中旋转构成的。
单螺杆挤出机的大小一般用螺杆的直径来表示。 基本结构主要包括
传动装置 加料装置 料筒 螺杆
传动装置
由电动机、减速装置、轴承等组成。 螺杆转速维持不变，以保证制品质量的稳定。 在同一挤出机上挤压不同的制品，传动装置最好采
螺杆的直径和长径比 螺杆各段的功能 螺杆上的螺旋角和螺棱宽度
螺旋角（15~30º），螺棱宽度（0.08~0.12D）
螺杆头部的形状
钝尖的锥形、鱼雷状
螺杆结构设计的改进
螺杆尺寸参数
挤出机的大小规格常用螺杆的外径（D）来表示。 长径比（L/D）
有效长度/直径 一般在25左右
螺杆各段的功能
用无极调速。 传动装置应设有良好的润滑系统和迅速制动装置。
加料装置
一般采用加料斗，料斗的容量至少应能容纳一小 时的用料。
在加料中设置搅拌器或螺旋输送强制加料器，可 以克服因料层高度和加料速度变化引起的“架桥” 现象。
加料孔的形状一般多用矩形，其长边平行于轴线， 长度为螺杆直径的1-1.5倍，加料孔周围应设有冷 却夹套。
异形口模
具有不规则截面的口模。 异形口模的设计主要是靠经验，反复修模，
以达到所需制品的形状。 板式口模和流线型口模是两个极端的设计。
挤出成型的辅助设备
挤压前处理物料的设备
预热、干燥设备，如烘箱，真空加料斗等
处理挤出物的设备
用作冷却、牵引、卷取、切断和检验等的设 备
控制生产条件的设备
挤出成型过程及设备
• 过程
挤出成型过程及设备
核心设备 单螺杆挤出机
设计简单、制造容易、价格便宜 广泛使用
双螺杆挤出机
混炼效果好，生产效率高 适于热敏性塑料的挤出成型和特殊加工（共混、反
应挤出等）
多螺杆挤出机
分散性好，停留时间短，生产效率高 应用较少
常见的挤出成型工艺及制品
挤出造粒
是聚合物造粒最常用的方法，是制品生产的一个中 间过程。
通过造粒可对聚合物进行改性或进行不同聚合物的 共混。
常见的挤出成型工艺及制品
管材挤出
挤出成型生产的塑料管材，广泛用于液体、气体或 固体的输送。
如建筑给水管、排水管、燃气管、灌溉管、工业用 管等。
如硬管
、软管、单层管、双层管、多层管、
挤出成型
挤出成型
又称挤出模塑，简称挤塑 由挤出制成的产品都是横截面一定的连续材料。 挤出在热固性聚合物加工中是很有限的。 挤出工艺的分类
干法 & 湿法 连续（螺杆挤出机）& 间歇（柱塞式挤出机）
聚合物的挤出成型，绝大多数是指热塑性聚合物， 而且是采用连续操作和干法塑化的。
挤出成型的发展历程
萌芽阶段 1845年，Brooman最早使用挤出成型法生产 包覆电线。 柱塞式挤出机。 操作由手动过渡到机械式和液压式。 生产过程是间歇的。
挤出成型的发展历程
杆式挤出机阶段 19世纪80年代后，开始出现螺杆式挤出机。 螺杆长径比为3~5。 只适合于生产橡胶制品。
挤出成型的发展历程
温度控制器、电动机启动装置、螺杆转速表 等
例：管材挤出成型
例：薄膜挤出成型
严重取向，大幅度提高制品的力学性能。 固态挤出HDPE的力学性能优于熔融挤出的HDPE，
其拉伸强度与碳素钢相当。
挤出成型的新工艺
共挤出工艺
由两台以上挤出机完成，可以增大挤出制品的截 面积，组成特殊结构和不同材料的复合制品，使制 品多样化、多功能化。
共挤出对各种聚合物的流变性能、相粘合性能、 各挤出机之间的相互匹配有很高的要求，机头流道 的设计与制造更为关键。
复合管、波纹管
等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见的挤出成型工艺及制品
板材、片材和薄膜的挤出成型
结构材料，包装材料和热成型制品的原材料。 可以生产厚度在0.02~20mm的薄膜、片材和板材。 如单层或多层复合板，平面或波纹状片材、PS薄膜、
多层共挤膜和平膜等。
常见的挤出成型工艺及制品
异型材挤出
指用挤出法生产截面不规则的聚合物制品，如门、 窗框、装饰条，汽车及其他工业中的装饰、密封条 等。
啮合情况
同向转动
啮合型 挤出机
全部 部分
非啮合型 挤出机
反向转动
机头和口模
口模是安装在挤出机末端的有孔部件，使 挤出物形成规定的横截面形状。
机头是口模与机筒之间的过渡部分，又称 口模体。
一般口模和机头是一个整体，统称为口模， 也有称作机头。
口模一般由口模分配腔、引流道和口模成型段（模 唇）组成。
突出特点是截面的形状复杂。
挤出成型的新工艺
反应挤出工艺
连续地将单体聚合并对现有聚合物进行加工的一 种方法。
反应物由各个不同的加料位置加入到挤出机中 （固体物料从料斗加入，粘性流体或气体反应物按 反应顺序沿机筒各点通过注入口加料）。
通过螺杆的旋转将物料向前输送，在一定反应温 度下，物料在混合过程中充分反应，在适当位置除 去反应过程产生的挥发物。
和口模的流道挤出。
单螺杆结构设计的改进
排气式螺杆
单螺杆结构设计的改进
销钉型螺杆
单螺杆结构设计的改进
波型螺杆
双螺杆挤出机
由两根相互啮合或相切的螺杆所组成的挤出 装置。
由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等部分 组成。各部件的功能与单螺杆挤出机相似。
最重要的差别是螺杆结构的设计。
啮合/非啮合，同向转动/反向转动 圆柱形（平行双螺杆）/锥形螺杆
现代挤出机时代 1935年，德国Paul Troster公司制造出第一台 热塑性挤出机。 挤出机采用直接电加热、空气冷却、自动温 控装置和无级变速的传动装置。 螺杆长径比超过10。 生产各种各样的制品，如PVC管材，PPS、 PP和ABS片材，交联PE管材，铝塑复合管， PP-R管材，双向拉伸聚丙烯薄膜，多层共挤 复合膜等。
反应完成的聚合物经口模被挤出，冷却、固化、 造粒或直接挤出成型为制品。
挤出成型的新工艺
反应挤出的优点
物料分散混合好； 能正确控制停留时间； 可以分成多段加料和反应； 未反应的单体或副生成物可以分段排出； 避免了重复加热，节约加工中的能耗； 及时调整单体、原料物性，确保最终制品的质量。
挤出成型的新工艺
反应挤出的应用
主要应用于聚合物的降解、合成、接枝、增容等。 PP PA6 PE-X PE/CaCO3
挤出成型的新工艺
固态挤出工艺
使聚合物在低于熔点的条件下被挤出口模。 一般使用单柱塞挤出机，间歇式操作，需要很高的
压力才能完成挤出。 挤出时口模内的聚合物发生很大的形变，使得分子
加料段
长度为4-8D，螺槽深度为0.10-0.15D（H1）。 从料斗取物料传送给压缩段，使物料受热。
压缩段
将聚合物由粒状固定逐渐压实并软化为连续的熔体， 并将夹带的空气向加料段排出。
压缩比（ H1/ H2 螺槽深度逐渐减小）
计量段
长度为6-10D，螺槽深度为0.02-0.06D（H2） 。 使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量、定压由机头
料筒
挤压时料筒内的压力可达55MPa，工作温度一 般为180-300℃。
料筒是受压和受热的容器，一般由钢制外壳和 合金钢内衬组成。
料筒外部设有分区加热和冷却装置，加热的方 法有电阻加热和电感加热等，冷却一般用空气 或水。
螺杆
通过螺杆的转动，料筒内的聚合物才能发生移 动，得到增压和部分热量（摩擦热）。
挤出物胀大
当聚合物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤 出时，挤出物的直径或厚度会明显地大于 模口的尺寸，这种现象称为挤出物胀大/ 离模膨胀。
胀大比B=D/D0 聚合物熔体的挤出物胀大是熔体弹性的一
种表现，其形变主要由拉伸和剪切流动引 起。
圆孔口模
在挤出棒材、单丝和造粒时用的具有圆 形出口横截面的口模。
扁平口模
用挤出法生产平膜（<0.25mm）、片材 （0.25~2mm）和板材（>2mm）的口模， 出口具有狭缝形横截面。
支管式口模 鱼尾形口模 衣架式口模
环形口模
用于挤出管子、管状薄膜和涂布电线等 的口模，出口具有环形截面。
其环形流道是由口模套和芯模组成的。
挤出成型工艺的发展趋势
挤出制品的大型化 管材 薄膜 板材、片材
挤出成型的高效率
单螺杆挤出机
单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒 中旋转构成的。
单螺杆挤出机的大小一般用螺杆的直径来表示。 基本结构主要包括
传动装置 加料装置 料筒 螺杆
传动装置
由电动机、减速装置、轴承等组成。 螺杆转速维持不变，以保证制品质量的稳定。 在同一挤出机上挤压不同的制品，传动装置最好采
螺杆的直径和长径比 螺杆各段的功能 螺杆上的螺旋角和螺棱宽度
螺旋角（15~30º），螺棱宽度（0.08~0.12D）
螺杆头部的形状
钝尖的锥形、鱼雷状
螺杆结构设计的改进
螺杆尺寸参数
挤出机的大小规格常用螺杆的外径（D）来表示。 长径比（L/D）
有效长度/直径 一般在25左右
螺杆各段的功能
用无极调速。 传动装置应设有良好的润滑系统和迅速制动装置。
加料装置
一般采用加料斗，料斗的容量至少应能容纳一小 时的用料。
在加料中设置搅拌器或螺旋输送强制加料器，可 以克服因料层高度和加料速度变化引起的“架桥” 现象。
加料孔的形状一般多用矩形，其长边平行于轴线， 长度为螺杆直径的1-1.5倍，加料孔周围应设有冷 却夹套。
异形口模
具有不规则截面的口模。 异形口模的设计主要是靠经验，反复修模，
以达到所需制品的形状。 板式口模和流线型口模是两个极端的设计。
挤出成型的辅助设备
挤压前处理物料的设备
预热、干燥设备，如烘箱，真空加料斗等
处理挤出物的设备
用作冷却、牵引、卷取、切断和检验等的设 备
控制生产条件的设备
挤出成型过程及设备
• 过程
挤出成型过程及设备
核心设备 单螺杆挤出机
设计简单、制造容易、价格便宜 广泛使用
双螺杆挤出机
混炼效果好，生产效率高 适于热敏性塑料的挤出成型和特殊加工（共混、反
应挤出等）
多螺杆挤出机
分散性好，停留时间短，生产效率高 应用较少
常见的挤出成型工艺及制品
挤出造粒
是聚合物造粒最常用的方法，是制品生产的一个中 间过程。
通过造粒可对聚合物进行改性或进行不同聚合物的 共混。
常见的挤出成型工艺及制品
管材挤出
挤出成型生产的塑料管材，广泛用于液体、气体或 固体的输送。
如建筑给水管、排水管、燃气管、灌溉管、工业用 管等。
如硬管
、软管、单层管、双层管、多层管、
挤出成型
挤出成型
又称挤出模塑，简称挤塑 由挤出制成的产品都是横截面一定的连续材料。 挤出在热固性聚合物加工中是很有限的。 挤出工艺的分类
干法 & 湿法 连续（螺杆挤出机）& 间歇（柱塞式挤出机）
聚合物的挤出成型，绝大多数是指热塑性聚合物， 而且是采用连续操作和干法塑化的。
挤出成型的发展历程
萌芽阶段 1845年，Brooman最早使用挤出成型法生产 包覆电线。 柱塞式挤出机。 操作由手动过渡到机械式和液压式。 生产过程是间歇的。
挤出成型的发展历程
杆式挤出机阶段 19世纪80年代后，开始出现螺杆式挤出机。 螺杆长径比为3~5。 只适合于生产橡胶制品。
挤出成型的发展历程
温度控制器、电动机启动装置、螺杆转速表 等
例：管材挤出成型
例：薄膜挤出成型
严重取向，大幅度提高制品的力学性能。 固态挤出HDPE的力学性能优于熔融挤出的HDPE，
其拉伸强度与碳素钢相当。
挤出成型的新工艺
共挤出工艺
由两台以上挤出机完成，可以增大挤出制品的截 面积，组成特殊结构和不同材料的复合制品，使制 品多样化、多功能化。
共挤出对各种聚合物的流变性能、相粘合性能、 各挤出机之间的相互匹配有很高的要求，机头流道 的设计与制造更为关键。
复合管、波纹管
等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见的挤出成型工艺及制品
板材、片材和薄膜的挤出成型
结构材料，包装材料和热成型制品的原材料。 可以生产厚度在0.02~20mm的薄膜、片材和板材。 如单层或多层复合板，平面或波纹状片材、PS薄膜、
多层共挤膜和平膜等。
常见的挤出成型工艺及制品
异型材挤出
指用挤出法生产截面不规则的聚合物制品，如门、 窗框、装饰条，汽车及其他工业中的装饰、密封条 等。
啮合情况
同向转动
啮合型 挤出机
全部 部分
非啮合型 挤出机
反向转动
机头和口模
口模是安装在挤出机末端的有孔部件，使 挤出物形成规定的横截面形状。
机头是口模与机筒之间的过渡部分，又称 口模体。
一般口模和机头是一个整体，统称为口模， 也有称作机头。
口模一般由口模分配腔、引流道和口模成型段（模 唇）组成。
突出特点是截面的形状复杂。
挤出成型的新工艺
反应挤出工艺
连续地将单体聚合并对现有聚合物进行加工的一 种方法。
反应物由各个不同的加料位置加入到挤出机中 （固体物料从料斗加入，粘性流体或气体反应物按 反应顺序沿机筒各点通过注入口加料）。
通过螺杆的旋转将物料向前输送，在一定反应温 度下，物料在混合过程中充分反应，在适当位置除 去反应过程产生的挥发物。
和口模的流道挤出。
单螺杆结构设计的改进
排气式螺杆
单螺杆结构设计的改进
销钉型螺杆
单螺杆结构设计的改进
波型螺杆
双螺杆挤出机
由两根相互啮合或相切的螺杆所组成的挤出 装置。
由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等部分 组成。各部件的功能与单螺杆挤出机相似。
最重要的差别是螺杆结构的设计。
啮合/非啮合，同向转动/反向转动 圆柱形（平行双螺杆）/锥形螺杆
现代挤出机时代 1935年，德国Paul Troster公司制造出第一台 热塑性挤出机。 挤出机采用直接电加热、空气冷却、自动温 控装置和无级变速的传动装置。 螺杆长径比超过10。 生产各种各样的制品，如PVC管材，PPS、 PP和ABS片材，交联PE管材，铝塑复合管， PP-R管材，双向拉伸聚丙烯薄膜，多层共挤 复合膜等。
反应完成的聚合物经口模被挤出，冷却、固化、 造粒或直接挤出成型为制品。
挤出成型的新工艺
反应挤出的优点
物料分散混合好； 能正确控制停留时间； 可以分成多段加料和反应； 未反应的单体或副生成物可以分段排出； 避免了重复加热，节约加工中的能耗； 及时调整单体、原料物性，确保最终制品的质量。
挤出成型的新工艺
反应挤出的应用
主要应用于聚合物的降解、合成、接枝、增容等。 PP PA6 PE-X PE/CaCO3
挤出成型的新工艺
固态挤出工艺
使聚合物在低于熔点的条件下被挤出口模。 一般使用单柱塞挤出机，间歇式操作，需要很高的
压力才能完成挤出。 挤出时口模内的聚合物发生很大的形变，使得分子
加料段
长度为4-8D，螺槽深度为0.10-0.15D（H1）。 从料斗取物料传送给压缩段，使物料受热。
压缩段
将聚合物由粒状固定逐渐压实并软化为连续的熔体， 并将夹带的空气向加料段排出。
压缩比（ H1/ H2 螺槽深度逐渐减小）
计量段
长度为6-10D，螺槽深度为0.02-0.06D（H2） 。 使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量、定压由机头
料筒
挤压时料筒内的压力可达55MPa，工作温度一 般为180-300℃。
料筒是受压和受热的容器，一般由钢制外壳和 合金钢内衬组成。
料筒外部设有分区加热和冷却装置，加热的方 法有电阻加热和电感加热等，冷却一般用空气 或水。
螺杆
通过螺杆的转动，料筒内的聚合物才能发生移 动，得到增压和部分热量（摩擦热）。
挤出物胀大
当聚合物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤 出时，挤出物的直径或厚度会明显地大于 模口的尺寸，这种现象称为挤出物胀大/ 离模膨胀。
胀大比B=D/D0 聚合物熔体的挤出物胀大是熔体弹性的一
种表现，其形变主要由拉伸和剪切流动引 起。
圆孔口模
在挤出棒材、单丝和造粒时用的具有圆 形出口横截面的口模。