聚合物成型加工基础要点
聚合物成型加工基础教学设计
聚合物成型加工基础教学设计一、教学目的和任务1.知识目标：通过本课程的学习，学生应该能够掌握聚合物成型加工技术的基本原理和应用方法。
2.技能目标：学生应该能够独立进行一定程度的聚合物成型加工实验与工艺设计。
3.情感目标：学生应该具备严谨、细致、耐心的实验精神和创新思维，能够解决实际工程中出现的常见问题和技术难点。
二、教学重点和难点1.教学重点：（1）聚合物成型加工工艺的基本原理；（2）常用的成型方法及应用；（3）聚合物材料的性质和选择；（4）模具设计与工程应用。
2.教学难点：（1）掌握聚合物材料的选择和成型方法的应用；（2）设计和制作聚合物成型加工的模具；（3）组织聚合物成型加工实验，分析数据，并提出改进方案。
三、教学内容安排第一章聚合物成型加工技术概述1.1 聚合物成型加工工艺的基本原理 1.2 聚合物成型加工方法概述 1.3 聚合物成型加工的特点和应用第二章聚合物成型加工方法及应用2.1 压缩成型法 2.2 拉伸成型法 2.3 注塑成型法 2.4 吹塑成型法 2.5 注射拉伸成型法 2.6 热成型法 2.7 真空成型法 2.8 摩擦加工法第三章聚合物材料的性质和选择3.1 聚合物材料的分类和性质 3.2 聚合物材料的选择方法第四章模具设计与工程应用4.1 模具材料的选择和特点 4.2 模具设计的基本要求与原则 4.3 模具加工前的准备 4.4 试模和调模的注意事项第五章组织聚合物成型加工实验5.1 组织实验前的准备工作 5.2 实验操作流程和注意事项 5.3 实验数据的采集和分析 5.4 实验数据的处理和结果分析四、教学方法1.讲授与互动式学习相结合，注重理论与实践相结合；2.实验教学与案例分析相结合，着重培养学生的动手能力和问题解决能力；3.定期组织实践活动，培养学生的创新实践能力和团队合作精神。
五、教学评估方法1.知识与技能测试：采取随堂测验、闭卷考试等方式进行；2.实验设计与报告：学生应独立完成一定的聚合物成型加工实验，并提交实验报告；3.综合评价：结合学生实验报告和考试成绩，综合评价学生的学业表现。
101102聚合物加工基础-8模面成型
机架和轴承 加热冷却装置 调距装置（手轮或电动装置） 测厚装置 辊筒挠度补偿装置 其它装置
2、压延机的类型
按主机辊筒个数分：
三辊压延机：压片、单面贴胶或擦胶 四辊压延机：覆胶、压花片材、织物的双面 贴胶或擦胶 ∴从辊数看，四辊压延机综合优点多，制品质 量可以保证，生产率高，结构紧凑
按辊筒排列方式分：
表征制品质量的精度
第三节：压延原理
始钳住点A
中心钳住点
终钳住点B
辊筒中心连线与钳住中心线的交点 A～B区域： 钳住区
一、建立物理模型—提出简化假设条件
1、熔体为不可压缩的牛顿流体；
2、熔体在辊筒间隙中作等温、稳定的二维流动；
3、熔体与辊筒无相对滑移，在辊筒轴线方向无流
动；
（一般在宽度上有挡板 ）
' x1 x1 F 3VR ' Pdx 2 RH 0 ' Pdx q x0 x0 W 4H0
x q 1 x'
'
x 5 1 x 2 ' ' 1 3 arctg x0arctgx0
4、两辊筒直径、线速度相同；
5、无化学变化； 6、忽略重力。
2H：出片厚度 2H0：最小辊间 距 2h：任意点间 辊间距
二、流场分析
1、建立直角坐标系2h 2、流场分析
Vy Z
Y X Vx
（1）稳定流场 润滑近似假设： （2）速度分析 楔形流道： （3）应力分析 （4）温度分析 3、方程简化
h 当 1时, 有： x
W ，V , , R N
第四节 压延工艺
聚合物成型加工资料重点
背压：螺杆转动后退时螺杆顶部熔体物料所受到的压力，也 就是阻力。可由液压系统中的溢流阀来调节。
注射：当螺杆后退到碰到限位开关时，螺杆就停止运动。即 料筒前端物料达到一次注射量时，螺杆就停止后退，然后向前移 动，将塑料熔体推入模腔。
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的摩擦热，使料温升高，有利于塑料的混合与塑化。
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④螺杆
a.从作用上与挤出机螺杆相比
注射机螺杆除了送料、压实、塑化外，还有注射作用，对于塑 化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求没有挤出 机螺杆的高。
b.从螺杆运动形式比较
旋转式： 模具是安放在可旋转的转盘上的。 优点是适合成型大批量小制品，生产周期短。 缺点是结构复杂，锁模力不高。
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根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式
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二.注射成型的特点
1.生产周期短，自动化程度高，因此生产效率高；
2.适应性强，几乎所有的热塑性塑料都可用这种方法成型，一 些厂家还用此法成型热固性塑料；
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6.1 概述
一.注射过程 注射过程是 三个条件：热量、压力、时间 三个要素：模塑材料、注射机、注射模
聚合物加工工艺基础知识
聚合物加工工艺基础知识不同的高分子材料对其加工的工艺条件及设备的感性差别很大，材料特性和工艺条件将最终影响塑料制品的物理机械性能，因此全面了解塑料成型周期内的工作程序，熟悉可成型性和成型工艺条件及各种因素的相互作用和影响，对成型加工有重要意义。
1.聚合物的一些物理化学性能物料的性能及工艺条件和制品质量有密切关系。
塑胶材料大部分是颗粒或粉未状，这些固体物料装入料斗时，一般要先经过预热，排除湿气，然后再经过螺杆的压缩输送和塑化作用，在料筒中需要经过较长的热历程才被螺杆注入模腔，经过压力保持阶段再冷却定型。
影响这个过程的主要因素是物料，温度，料筒温度，充模压力，速度。
高分子物料加工的工艺性能，分子链的内部结构，分子量大小及其分布，而且还取决高分子的外部结构。
成型的工艺与高分子材料的相对密度，导热系数，比热容，玻璃化与结晶温度，熔化，分解温度以及加工中所表现的力学性能，流变性能等有密切关系。
1.1导热系数导热系数反映了材料传播热量的速度。
导热系数愈高，材料内热传递愈快。
由于聚合物导热系数很低，所以无论在料筒中加热还是其熔体在模具中冷却，均需花一定时间。
为了提高加热和冷却效率，需采取一些技术措施。
如：加热料筒要求有一定的厚度，这不仅是考虑强度，同时也是为了增加热惯性，保证物料能良好稳定地传热，有时还利用聚合物的低导热特性，采用热流道模具等。
聚合物导热系数随温度升高而增加。
结晶型塑料的导热系数对温度的依赖性要比非结晶型的显著。
1.2 玻璃化温度聚合物的玻璃化温度是指线型非结晶型聚合物由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的较变温度。
就是大分子链段本身开始变形的温度，当温度高于玻璃化温度时，大分子链开始自由活动，但还不是整个分子链段的运动。
这时表现出高弹性的橡胶性能；当低于玻璃化温度时，链段被冻结变成坚硬的固态或玻璃态。
橡胶的玻璃化温度低于室温。
所以橡胶在常温下处于高弹态。
而其它塑料在常温下是处于脆韧性的玻璃态。
高聚物的自由体积理论认为，高聚物分子结构所占有的整个体积分成两部分。
聚合物成型加工重点
聚合物的加工性质 可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性玻璃态适合机械加工、固相成型高弹态压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作 注意关键问题是：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。
粘流态熔体加工，如注射、挤出、压延、熔融纺丝、热贴合Tb 以下，材料使用的下限。
破碎加工2）结晶聚合物处于不同聚集态时与加工的关系：加工方法：a.Tg 以下， 机械加工；b.Tg~ Tm 间，当外力大于材料的屈服强度时，可进行薄膜和纤维的拉伸操作；c.Tm 以上， 主要进行熔体加工。
一聚合物的可挤压性1.定义：可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
可挤压性的评价：熔体指数：MI 指聚合物熔体在一定温度、一定压力下，10min 内通过标准毛细管的质量值，g/10min 。
二、 聚合物的可模塑性1. 定义：聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。
模塑条件这里主要是指温度和压力a.若温度太高时，虽然熔体的流动性好，易于成型，但会引起降解，制品的收缩率大；b.若温度过低，虽然熔体粘度增大，但流动困难，成型性差，并且因弹性增加，使制品形状稳定性差；c.适当增加压力，通常能改善聚合物的流动性；d.压力过高时，会引起溢料和增大制品的内应力；e.压力过低时，造成缺料。
A温度T d c b a 线良不面表-a 线解分-b 线料溢-c 线料缺-d F E D C B G 区佳最塑模-A 难困型成-B 化焦色着-C 形变料溢-D 足不模冲-E 限极性弹粘-F只有当温度和压力落在A区时，才能得良好的制品如果加热速度过快，制品表面熔融，内部仍然是固体物料，制品强度极差。
（外熟内生）若冷却速度快，表面硬化了，而内部还处于粘流状态，制品尺寸稳定性差。
（真空泡）三.聚合物的可纺性1.定义：指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。
聚合物成型加工重点
聚合物的加工性质 可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性玻璃态适合机械加工、固相成型高弹态压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作 注意关键问题是：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。
粘流态熔体加工，如注射、挤出、压延、熔融纺丝、热贴合Tb 以下，材料使用的下限。
破碎加工2）结晶聚合物处于不同聚集态时与加工的关系：加工方法：a.Tg 以下， 机械加工；b.Tg~ Tm 间，当外力大于材料的屈服强度时，可进行薄膜和纤维的拉伸操作；c.Tm 以上， 主要进行熔体加工。
一聚合物的可挤压性1.定义：可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
可挤压性的评价：熔体指数：MI 指聚合物熔体在一定温度、一定压力下，10min 内通过标准毛细管的质量值，g/10min 。
二、 聚合物的可模塑性1. 定义：聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。
模塑条件这里主要是指温度和压力a.若温度太高时，虽然熔体的流动性好，易于成型，但会引起降解，制品的收缩率大；b.若温度过低，虽然熔体粘度增大，但流动困难，成型性差，并且因弹性增加，使制品形状稳定性差；c.适当增加压力，通常能改善聚合物的流动性；d.压力过高时，会引起溢料和增大制品的内应力；e.压力过低时，造成缺料。
A温度T d c b a 线良不面表-a 线解分-b 线料溢-c 线料缺-d F E D C B G 区佳最塑模-A 难困型成-B 化焦色着-C 形变料溢-D 足不模冲-E 限极性弹粘-F只有当温度和压力落在A区时，才能得良好的制品如果加热速度过快，制品表面熔融，内部仍然是固体物料，制品强度极差。
（外熟内生）若冷却速度快，表面硬化了，而内部还处于粘流状态，制品尺寸稳定性差。
（真空泡）三.聚合物的可纺性1.定义：指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。
聚合物成型加工基础实验
聚丙烯（PP）增韧材料制备及其性能测试——对比不同含量的EPDM对PP增韧效果的影响一、实验目的1、了解塑料成型加工常用设备双螺杆挤出机、注塑机的基本结构和工作原理；2、熟悉成型加工步骤及操作，正确选择挤出、注塑工艺条件，了解各参数（温度、压力、时间）对制品性能的影响；3、了解塑料制备常用配方及改性方法，熟悉增韧剂、填充剂等成分对塑料制品性能的影响，熟悉常用改性配方。
二、基本原理1）挤出造粒机理合成出来的树脂大多数呈粉末状，成型加工不方便，而且合成树脂中常需要加入各种助剂才能满足制品的要求。
将树脂与助剂混合塑化后挤出后切细制成颗粒，这步工序称作“造粒”。
树脂中加入功能性助剂可以造功能性母粒，作为塑料成型加工的原料。
塑料造粒可以使用辊压法混炼，塑炼出片后切粒，也可以使用挤出塑炼，塑化挤出后切粒，本实验采用挤出冷却后造粒的工艺。
不论挤出造粒还是挤出制品，都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切转动的剪切挤压作用而熔融，同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可以分条状、片状、棒状、筒状等。
因此，应用挤出的方法既可以造粒也能够生产型材或异材。
挤出造粒工艺主要过程：预混、塑化、挤出、冷却成型、切粒图1 挤出造粒工艺过程图2）增塑机理增塑剂是在分子水平上起作用的。
因此，要求聚合物和增塑剂必须能相容。
这也就要求聚合物和增塑剂的结构相似，或者溶解度参数尽可能地相近。
增塑按添加方式分为外增塑剂和内增塑剂，通常使用的增塑剂均为外增塑剂，指在配料过程中加入；而内增塑剂是在树脂合成中，作为共聚单体加进的，以化学键结合到树脂上面。
影响增塑的主要因素有包括色散力、诱导力、取向力的分子间作用力以及氢键作用力。
增塑机理现有三种机理：润滑理论、凝胶理论、自由体积理论。
三、原料及配方表1 试验物料配方组别聚丙烯PP LHPE 总质量/g第一组1000 0 1000第二组950 50 1000第三组850 150 1000五、实验步骤1）配料及混合根据配方组分设置，分别称量3个组分的材料，分别贴上第一组、第二组、第三组以及纯PP的标签。
聚合物加工各章重点
第一章：聚合物的加工性质（只限定义和常识，没有太深的内容）聚合物特有的加工性质：良好的可模塑性（Mouldability) 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，在热固性聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性有关。
影响因素：温度、模具的结构尺寸、压力可挤压性(Extrudability) 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。
与粘度（剪切粘度和拉伸粘度）密切相关，粘度高或粘度低，可挤压性都差。
可纺性(Spinnability) 聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。
主要取决于材料的流变性质，熔体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定性等可延性(Stretchability) 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。
线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构和柔性，在形变过程中在拉伸的同时变细或变薄、变窄。
第二章：聚合物的流变性质（重点），包括：拉伸黏度的定义与特点、与拉伸应力关系，与剪切流动区别及对制品成型的影响等）两个与聚合物加工有关的基本流变性能是材料的：①粘性②弹性拉伸粘度与拉伸应力的关系：A类(如低密度聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯) 由于熔体中有局部弱点，在拉伸过程中形变趋于均匀化，又由于应变硬化，因而η随γ增大而增大;B类(如有机玻璃、ABS、尼龙、聚甲醛、聚酯)η与γ无关;C类(如高密度聚乙烯、聚丙烯) 因局部弱点在拉伸过程中引起熔体的局部破裂，所以η随γ减小。
剪切流动与拉伸流动的区别①剪切流动：层与层之间的滑移，（一层内质点间的相对位移不变）拉伸流动：一个平面内质点间的距离被拉长。
②随剪切速率或拉伸速率的变化趋势不同，对假塑性流体，剪切粘度随γ增加而下降，而拉伸粘度的变化要复杂的多，可能降低、不变或升高。
拉伸流动中实际的影响因素很多，与高分子的结构有关。
③数值大小不同一般来讲，对高分子体系，大应力下，拉伸粘度比剪切粘度要大100倍左右（小分子3倍）因此，拉伸流动比例即使占的比例很小，其影响也很大。
聚合物成型加工基础(PPT)-第4章降解和交联
（二）交联高分子性能 适当交联的高聚物，在机械强度、耐寒性、耐 热性、耐溶剂性、尺寸稳定性、化学稳定性等方面 都比相应的线性高聚物要高。
表4.2 包装用辐射聚乙烯薄膜的性能
性能 交联聚乙烯 高压聚乙烯 低压聚乙烯
拉伸强度，Mpa
50～100
10～20
20～70
断裂伸长率，％
60～90
50～600
5～400
五、水降解
聚合物中凡有可能水解的化学基团如酰胺、酯、 腈、缩醛等则被水解. 一般烃类聚合物对水分比较稳定，浸在水溶液 中到达平衡时含水量也很少。但亲水杂质或特殊加 工条件会使含水量增加，对电性能有显著的影响。 而含极性基团的聚合物，如尼龙，聚碳酸酯和聚酯 等等，含水量不多且在合适温度下，水分起着一定 增塑增韧作用（不少注塑企业在打出制品后用水煮 来增韧），但温度较高和相对湿度较大时，就会引 起明显的水解降解，又如可利用聚乳酸极易水解， 制成外科缝合线，伤口愈合后，毋须拆线，经体内 水解为乳酸，可由代谢循环，排出体外。
起的大分子链断裂的降解。利用这个可降分子量高 达几百万天然橡胶，经塑炼后降低分子量，便于成 型加工。
四、氧化降解
氧在高温下能使聚合物生成键能较弱、极不稳定 的过氧化结构.过氧化结构的活化能Ed较低,易形成游 离基 , 使降解反应加快 . （ * 在热、紫外线、辐射等联 合作用下,氧化作用更显著.）
六、化学降解和生物降解 化学降解：利用化学降解，可使杂链聚 合物转变成单体或低聚物。如废涤纶树脂加 过量乙二醇可醇解成对苯二甲酸二乙二醇酯， 固化酚醛树脂可用过量苯酚分解成低聚物。 生物降解：许多种细菌能产生酶，使缩 氨酸和葡萄糖键水解成水溶性产物，也可以 加入酚类以及含铜、汞、或锡等有机化合物， 以防菌解（抗菌剂的运用）。
第2章 聚合物成型的理论基础
D：导管直径
ρ ：液体密度
v
：平均速度
η：剪切粘度
Re〈 2100~4000为层流，而对聚合物熔体成型加 工流动时，Re〈10为层流。
对低分子液体的流动，剪切应力τ与剪切速率 在的关系是： τ=η（dv/dr）=η（dγ/dt）=η
γ 之间存
γ
η为比例系数，称为牛顿粘度。与液体的分子结构和液 体所处的温度有关。单位是[Pa·S]。
片材.瓶，薄壁管 a.挤出成型 电线电缆 薄片、单丝 多股丝或纤维 瓶（高光泽） 胶片 b.注塑成型 厚壁制件 薄壁制件 c.涂布 d.真空成型 涂敷纸 制件
二、 聚合物的可模塑性
1. 定义：聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中 模塑成型的能力。
具有这种性质的聚合物可以通过注射、模压、挤 出等成型方法制造各种形状的模塑制品。
式中： Lmax ：熔体细流最大稳定长度 d：喷丝板毛细孔的直径 v：流动速度 η：熔体粘度
γf ：表面张力
Lmax/d=36 vη/ γf 可以看出：
增大纺丝速度v，有利于细流稳定性的提高。
要提高细流稳定性，熔体粘度与表面张力的比值η/ γf 应该很大。 一般，聚合物熔体粘度η很大，而它的表面张力 较小，因此η/ γf的比值较大。这种关系是聚合物具有可纺 性的重要条件。而低分子与高分子相比，它的粘度很小， 所以不具可纺性。 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。
破碎加工的特点：
a.回收利用废品； b.粉状物料的制备。如 EVA(乙烯-醋酸乙烯共
聚物 )粉料的制备。
小结：
< Tb 破碎加工 Tb ---Tg Tg ----Tf Tf ----TD
机械加工 压力、吹塑、 注射、挤出、 固相成型 热成型，纤 压延、热贴 维、薄膜的 合、熔融纺 拉伸 丝、生胶和 塑料的塑炼
第七章 聚合物成型与加工基础
2、聚合物的可模塑性：
可模塑性是指聚合物在温度和压力作用下，可在模具中产 生形变、流动并获得模腔形状的成型能力。
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高分子材料学
• 可以通过模压、注射和挤出等方法制成各种形状和结构 的模塑制品。可模塑性除与聚合物本身结构特征有关外， 主要取决于成型加工温度、压力和模具的构造，与聚合 物流变特性密切相关，
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高分子材料学
7.1.2 橡胶
1、定义：
• 橡胶是指在较低的应力下可发生较大的可逆伸长 (达 500 ％～ 1000 ％ ) 的一类高分子材料。即在相当宽的温度内 ( 约 -50 ～ 100℃) 能呈现高弹性的一类高分子化合物，在 除去应力时能完全恢复原来尺寸，伸长时表现出高抗张 强度和高模量。 • 作为橡胶用的高分子材料玻璃化转变温度要比室温低得 多，使它们能在常温使用 • 大分子链上应存在可交联的基团，交联后形成网络结构。 这种交联主要是通过化学反应，也可采用物理交联方法。
纤维 碳酸钙 滑石粉 MgO：SiO2· H2O=3:4 钛白粉 TiO2
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高分子材料学
（3）补强的机理 以炭黑补强橡胶为例
炭黑与橡胶分子之间产生物理吸附或化学吸附。 受力拉伸时，分子链较易在填料的表面滑动，而不易 和炭黑脱离，这样炭黑与橡胶形成了一种能够滑动的 牢固的键。
23
高分子材料学 （4）影响补强效果的因素
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高分子材料学
7.3.2 聚合物的成型加工方法
高分子材料及制品的制造过程，一般有以下几个基本过 程：聚合物固体粒子的处理、熔融、增压和泵送、混合、 脱挥和汽提。
10
高分子材料学 2) 聚合物成纤后的结晶熔点须高于200℃ ，使它们在使用 温度范围内清洗和熨烫时仍能保持良好的物理性能。
聚合物的成型加工方法
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C、聚合物溶胀、蒸发成型。
D、聚合物溶胀，共沉淀成型。
4)、反应成型
6、浇铸成型
浇铸成型是将聚合物单体、预聚物、熔融的热塑性聚 合物、聚合物溶液或溶胶倒入一定形状的模具中，而 后使其固化反应，定型或溶剂挥发而硬化成为制品的 一种方法。
有机玻璃、尼龙6、环氧树脂、不饱和聚酯、纤维素、 聚氯乙烯等都可用此法制成各种形状的制品。
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7、发泡成型 发泡成型是通过机械、化学或物理等方法，使
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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。
2)、应用范围：主要生产管、棒、丝、带、 薄膜、电线电缆、涂层制品及各种异型材料； 还可以用于塑料的着色、塑化造粒、塑料共 混改性：也可用于某些热固性塑料制品生产。9
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B、吹塑薄膜和中空制品 通过压缩空气吹胀，挤出管状型坯，可得瓶、罐、
桶等中空制品。 C、板材挤出 板材挤出是将熔融聚合物物料靠压力从狭缝状的
口模挤出，经压光辊的滚压，同时进行冷却，并 通过牵引、切割成一定规格的材料。 D、电线及复层挤出 此法常用于电线的包复、电缆护套等制造。
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4、表面粗糙与熔接痕
在聚合物成型加工中，常因种种原因使聚合 物流体流动出现不正常现象或缺陷，使制品 出现表面粗糙(如沙鱼皮状、桔子皮状、波纹 状、螺旋状等)和熔接痕，以致裂缝等种种畸 变现象。
聚合物加工基础（高分子材料成型加工技术）（3）第三章聚合物的结晶和取向
增塑后的塑料取向快、即使有裂纹也不容易破裂.
双轴取向—取 向单元同时朝 两个方向取向, 如BOPP薄膜
二、非结晶聚合物的取向
非结晶聚合物的取向过程分别由链段与大分子链两 种结构单元的取向运动所决定.
1.链段取向是高弹形变的结果,大分子链不取向, 分子小段取向.
取向温度:在Tg～Tf区间的高弹态进行 特点:在高弹态、链段活动性大、松驰时间短、外 力作用下,链段取向快、外力除支后,解取向也快, 故高弹态不能获得稳定的取向结构,只有在取向 外力作用下冷却至Tg以下,才能使取向的链段冻 结下来。
二、聚合物的结晶过程(折叠链片晶模型)
1.分子链组成链束,即许多条分子链平行排列成为链束a) 链束的长度比分子链长得多,但直径较小,像细线那样, 这细长的线不一定完全伸直,有可能弯曲起来了b)
2.由链束折迭的“带”c) 3.大小不同的“带”继续规则堆砌,重迭成为带状的晶
片d) 4.晶片与晶片之间再进一步堆砌成为大的晶体.
1）晶体:如果固体物质内部的质点既是短程有序 的又是长程有序的,那么这种固体就是晶体.
2）非晶体:仅具有近似的短程有序性,而不具有 长程 有序性的固体称非晶体.
3）单晶:如果短程有序和长程有序性贯穿整块晶 体,则这块晶体就称单晶.
4）多晶:整个晶体由许多取向不同的晶粒(为单 晶)组成,这种晶体称多晶.
2.在接近熔点Tm附近时, 温度上升生长速度下 降到熔点时为零.
3.温度低于玻璃的温度 Tg时,由于链段被冻结, 扩散无法进行,生长速 度亦为零.
*在Tg和Tm之间生长速度会出现极大值. 经验公式 Tcmax=0.85Tm
五、影响聚合物结晶的其它因素
1.聚合物化学结构的规则性和几何结构的规整性是结晶的必要条件 之一,高分子链的规整性愈大、结构愈简单就愈易结晶。
聚合物加工基础 浇铸成型
3.1 嵌铸产品及塑料品种
�嵌铸成型常用于各种生物和医用标本、商品、 样品、纪念品的包封，以利长期保存，塑料主 要是聚甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯及酚醛树 脂等透明塑料； �也有用于包埋某些电气元件及零件，使之与 外界隔离，起到绝缘、防腐、防震等作用，所 用的塑料主要是环氧树脂等。
3.2 嵌铸用的模具
4)表面糙化 将嵌件与塑料接触部分进行喷砂或打
磨糙化，以提高嵌件与塑料的粘合。
（2）嵌件的固定
对某些动植物标本
可用合适的钉子将其固定在模腔内以免浇铸时 位置移动。也可采用分次浇铸的方法，以便嵌 件能固定在制品的中央或其他规定的位置。
（3）浇铸工艺
常采用静态铸塑中所介
绍的在高压釜内于惰性气体下进行聚合的方法。 不饱和聚酯及环氧树脂等的浇铸工艺与静态浇 铸基本相同，但聚甲基丙烯酸甲酯的嵌铸一定 要用预聚体，否则会因大量的聚合热无法逸散 而引起爆聚。
（1）聚己内酰胺
�原料：己内酰胺白色片状晶体，熔点 69.2℃，沸点266.9℃， �聚合：成型与聚合同时。聚合时放热为 28.0卡/克。 �助剂：铸塑时，己内酰胺单体内应加入碱 金属钠等催化剂和助催化剂以使它进行聚合 反应而成为聚己内酰胺 �工业使用： MC �改性，这类环氧树脂，冲击韧性较差、 耐热性低，可以用高聚物(如聚硫橡 胶，聚酰胺等)进行改性 �某些国产双酚A型环氧树脂的牌号和指 标列于表。
(3)甲基丙烯酸甲酯 单体—聚合体浆状物的配制，常用的有两种方法。 ① 在不锈钢或搪瓷混合器中，往单体中加入少 量增塑剂 、引发剂和润滑剂，在升温(80~110℃) 和搅拌的情况下进行部分聚合，当反应液的粘度 达到需要值 ，用急冷使其温度降至30℃左右。所 得浆状物经真空脱泡后即可用于浇铸。 ② 聚合体＋单体 使其成为均匀的溶液，经过 脱泡(必要时还须经过滤)后。即可作为浇铸用。
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第一章概论
成型加工性能指的是：可挤压性、可模塑性、可延展性、可纺性
热机械特性与成型加工关系：（温度）熔融纺丝>注射成型>薄膜成型>挤出成型>压延成型>中空吹塑成型>真空和压力成型>薄膜和纤维热拉伸>薄膜和纤维冷拉伸
模压烧结成型主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯的成型
硫化过程随着定伸强度的加大分为：焦烧期、欠硫期、正硫、过硫
第二章结构和性能
纺丝熔体（温度高）和纺丝溶液（温度低）
结晶型态：单晶，稀溶液缓慢降温球晶，浓溶液或熔体冷却纤维状晶体，挤出吹塑拉伸柱晶，熔体应力下冷却伸直链晶体，极高压力慢结晶
结晶过程：晶核生成，晶体生长
结晶能力由结构特征决定：分子链对称性；分子链立构规整性；柔顺性，支化程度
结晶性聚合物结晶温度在Tg-Tm之间：当T>Tm时，分子热运动的自由能显著大于内聚能，聚合物难于形成有序的结构不能结晶；当T<Tg时，大分子热运动被冻结，分子链无法有序排列，结晶生长速度过慢
模具温度：制品直接接触的模腔表面温度，影响冷却速度。
冷却速度=T熔体-T模具
中速冷却优点：靠近表层的聚合物熔体在较短时间内形成凝固壳层，在冷却过程中最早结晶。
而制品内部温度有较长时间处于Tg以上，有利于晶体结构的生长，完善和平衡。
结晶性聚合物在成型过程中必须经过熔融塑化阶段。
①塑化时温度低时间短，残存晶核多，再次冷却会异相成核，结晶速度快尺寸小均匀；反之均相成核。
增大结晶速度：①应力②CCl4溶剂③聚氨酯吸水④炭黑、二氧化硅、氧化铁、滑石粉、树脂粉起成核剂作用。
结晶聚合物不透明原因：晶区与非晶区密度不同导致折光率不同，产生折射与反射。
加入成核剂可提高透明度。
取向过程：链段运动，有序化过程
浇口为取向程度最大点
减少流动取向方法：高Tm；宽流道；低流速；合理流动模式；热处理（退火）
加工受力类型;：剪切应力＞拉伸应力＞静压力（影响程度）
不稳定流动和熔体破裂现象：剪切速率和剪切力增大到一定数值是，挤出物表面粗糙，严重时得到波浪形，竹节形或周期螺旋形挤出物甚至断裂。
第五章混合与配制
扩散：利用各组分浓度差，推动各组分微粒从浓度大的区域向较小的区域迁移，以到达组成均一。
提高扩散效果：升高温度，增加接触面积，减少料层厚度。
剪切：依靠机械的作用力产生剪切力，是物料组分均一
混合分为非分散混合和分散混合
混合：将两种组分相互分布在各自所占的空间中，是使两种或多种组分所占空间的最初分布情况发生变化
分散：混合中的一种或多种组分的物理特性发生内部变化的过程，如颗粒尺寸减小或溶于其它组分中。
混合状态检测方法：视觉观察法、聚团计数法、光学显微镜和电子显微镜法、光电法
混合设备：转鼓式混合机、螺带式混合机、z型捏合机、s型捏合机、高速混合机、密炼机、双辊混炼机、挤出机
开炼机：剪切、拖拽、挤压、拉伸作用
混炼：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程，产物为混炼胶
塑化：添加剂混入塑料
第六章口模成型
挤出成型：借助螺杆或柱塞的挤压，使受热融化的聚合物在压力的推动下，强行通过口模并冷却而成为具有恒定界面的连续型材。
塑化方式：干法，加热成熔体，塑化和加压可在同一设备进行；湿法，用溶剂软化塑料，塑化和加压须分为两个独立过程。
挤出机传动装置：电动机、减速机构、轴承
加料方式：重力上料、强制上料
料筒;塑化加压过程场所，30-60MPa，150-350℃，高强度，耐磨耐腐蚀
螺杆：①功能段：固体输送段、熔融段、均化段②结构段：加料段、压缩段、计量段
螺杆作用：移动物料，增压增热
长径比：螺杆有效长度与直径比
螺杆头部为锥形或半圆形
根据螺距和螺槽深度分为等距变深螺杆、等深变距螺杆、变深变距螺杆
分离型螺杆、屏蔽型螺杆、分流型螺杆
口模分为集流腔、节流棒、模唇
双螺杆挤出机分类：啮合类型（非啮合、部分啮合、全啮合），旋转方向（同向、反向），结构形状（平行双螺杆、锥形）
双螺杆挤出机工作特性：强制输送作用、混合作用、自洁作用
固体输送率=π2DH1（D-H1）Ntanθtanφ/（tanθ+tanφ）其中θ移动角；φ螺杆外径旋转角；H1固体输送段螺槽深度；D螺杆外径；N螺杆转速
均化段输送体积流率Q=Q D-（Q P+Q L）Q D正流；Q P逆流；Q L漏流
牵引拉伸目的：消除离模膨胀效应；引离
牵引速度＞挤出速度
直通式机头；直角式机头；偏心式机头
第七章模塑与铸塑
注塑机：注射系统、合模系统、模具
注射系统作用：使塑料均匀塑化并达到流动状态；将塑化好的塑料进行施压，使其在很高的压力和很快的流速下通过喷嘴充入模腔
注射机螺杆相对于挤出机除了送料、压实、塑化外，还有注射作用，对于塑化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求比挤出机螺杆低。
喷嘴作用：引导物料从料筒进入模具；控制料流，防止物料流涎，使物料流积存在料筒前端；提高注射能力，使物料具有一定射程；进一步塑化。
喷嘴分类：直通式用于粘度高塑料；自锁式用于粘度低塑料；杠杆针阀式
注射模具组成：浇注系统、成型零件、结构零件
锁模系统闭模先快后慢，开模先慢后快
模具主流道与喷嘴同一轴线，圆锥形，3-5°
冷料穴作用：捕集喷嘴端部两次注射间所产生的冷料；拉出主流道的参与物料；使制品固定在动模一侧，便于脱模机构顶出制品
分流道对称分布，距离相等
合模-注射-保压冷却预塑-开模-顶出
模压预压条件：50-90℃预压；40-200MPa；锭料的密度达到塑件最大密度的80％
模压排气目的：排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量
方法：合模后加压至一定压力，立即卸压，凸模稍微抬起，连续1-3次
塑模按结构特征分：溢式；不溢式；半溢式
层压工艺：将浸有或涂有树脂的片材按照产品形状和尺寸进行裁剪，叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。
工艺过程：预浸胶布准备、胶布裁剪、叠合、加压、冷却、脱模、加工、后处理
卷管成型工艺原理：胶布通过张力辊、导向辊进入上辊筒，在已加热的上辊筒上受热变软发粘，然后卷入并包有底布的管芯上去，当巻至规定的厚度时割断胶布，将卷好的胶布管芯送入加热炉固化，再脱管，修饰
浇铸选择因素：利于料流的充满，气泡的排出，使气泡移至非工作部位去。
模具结构类别：敞开式浇铸、水平、侧立式、倾斜式
模具准备：清洁、土脱模剂、嵌件准备安放、预热
离心浇铸：将液状塑料浇入旋转的模具中，在离心力的作用下使其充满回转体形的模具，再使其固化定型而得到制品。
产品多为圆柱形，用于粘度小，热稳定性好的塑料。
辊筒排列：直线型三辊、三角式三辊、逆L型四辊、斜Z型四辊、反L型五辊
排列原则：尽量避免各辊在受力时彼此发生干扰，并且充分考虑操作的要求和方便，以及自动供料的要求
第八章模面成型
压延影响因素：辊温辊速、辊筒速比、辊距及辊隙间的存料量、剪切和拉伸、配方
金属表面涂覆塑料的方法：火焰、热熔、流化、静电等喷涂；悬浮液涂覆
搪塑阴模；蘸塑阳模。