聚合物成型加工基础要点

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

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