高分子材料成型加工复习要点(1)

1高分子材料成型加工的定义和实质

高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。

大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物加工过程的基本程序。高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。

2影响高分子材料性能的化学因素

构成的元素种类及其连接方式；立体规整性；共聚物组成；交联；端基；结构缺陷；支链3影响高分子材料性能的物理因素

相对分子质量及其分布；结晶性；粒径与粒度分布；成型过程中的取向；熔体黏度与成型性4假塑性流体

是非牛顿流体的一种，无屈服应力，具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。

5离模膨胀

聚合物熔体挤出后截面积比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模膨胀效应。

6开炼机混炼工艺过程阶段

开炼机混炼经历包辊、吃粉、翻捣三个阶段

7密炼机混炼工艺过程阶段

混炼过程主要分为湿润、分散、捏炼三个过程

8混合设备的分类

根据操作模式分类：间歇式和连续式

根据混合过程特征：分布式和分散式

根据混合物强度大小：高强度、中强度、低强度混合设备

9塑炼的分类及常见设备

机械塑炼（常见设备有开炼机、密炼机、螺杆塑炼机）、化学塑炼、物理塑炼。

10热固性塑料的成型收缩率

热固性塑料在高温下模压成型后脱模冷却至室温，其各向尺寸将会发生收缩，此成型收缩率S L定义为：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L0和制品相应的单向尺寸L之差与模具型腔的单向尺寸L0之比为：SL=(L0-L)/L0*100%

11正硫化

正硫化：橡胶的交联反应达到一定的程度，此时的各向物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。此时交联键发生重排、裂解等反应，同时存在的交联、裂解反应达到了平衡，因此胶料的物理机械性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少。

12SMC、BMC、GMT

BMC：块模状塑料，是用预混法制成的聚酯树脂模塑料，模塑料成块团状，故也称料团。SMC：片状模塑料，是用预浸法制成的片状聚酯树脂模压料。

GMT：热熔型高分子复合填缝料/密封胶,具有聚氨脂材料相同的高弹性和良好粘接性，同时还有橡胶沥青的较大变形能力、韧性和塑性。

13挤出机、挤出系统的组成

挤出机的组成：传动系统，挤出系统，加热和冷却系统，控制系统，辅助设备。

挤出系统的组成：加料装置，料筒，螺杆，机头，口模。

14挤出机螺杆的结构参数

结构参数包括：螺杆直径，螺杆的长径比，螺杆的压缩比，螺槽深度，螺旋角，螺纹棱部宽，螺杆与料筒的间隙。

15螺杆的作用

输送物料，传热塑化物料， 混合均化物料，增压作用（使物料受到压缩） 16挤出机的固体输送率

'

0.06*****cos a m D q A n πρβθ= 其中m q 为挤出机的生产率；a D 为螺杆螺纹的平均直径；θ为螺纹的螺旋角；A 为螺纹槽的

横断面积；ρ为物料的密度；n 为螺杆转速；'β为机台的传送系数。

17熔体输送理论

从压缩段送入均化段的物料是具有恒定密度的黏流态物料，在该段物料的流动已成为黏性流体的流动，物料不仅受到旋转螺杆的挤压作用，同时受到由于机头口模的阻力所造成的反压作用，物料的流动情况复杂。通常把物料在螺槽中的流动看成以下四种类型的流动组成：正流、逆流、横流、漏流。其中横流对挤出量没有影响。

18挤出机最佳工作点和特性曲线

书本P233页

19长径比、压缩比的定义及其意义

长径比的定义：螺杆工作部分的有效长度与直径之比，此值通常为15~25。

长径比的意义：长径比大，能改善塑料的温度分布，混合更均匀，减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力，大长径比螺杆适用于硬塑料、粉状塑料或结晶性塑料，热敏性塑料不适于过大长径比螺杆。

压缩比的定义：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，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。

压缩比的意义：压缩比越大，塑料受到的挤压作用就越大，排除物料中所含空气的能力就越强，但压缩比过大会使螺杆本身的机械强度下降。粉状塑料采用的压缩比要大于粒状塑料。 20挤出吹塑中的冷凝线及双向取向的含义

冷凝线：膜管在机头上方开始变得浑浊的距离称为冷凝线距离。

双向取向：由于吹塑和牵伸的同时作用，使挤出的管坯在纵横两个方向都发生取向，使吹塑薄膜具有一定的机械强度。一般都是纵向强度大于横向强度。

21双螺杆挤出机的分类

啮合型挤出机：同向旋转挤出机（低速、高速），异向旋转挤出机（锥形、圆柱形）。 非啮合型挤出机：同向旋转挤出机，异向旋转挤出机，同轴挤出机。

22注塑机的注射系统、注射机的合模系统的组成及分类

注射系统的组成：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞及分流梭）、喷嘴。

根据注射系统分类：柱塞式注射机、双阶柱塞式注射机、螺杆预塑化柱塞式注射机、移动螺杆式注射机。

合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。

合模系统的分类：机械式、液压式和液压-机械组合式。

23注射模具的浇注系统

浇注系统的组成：主流道、分流道、浇口、冷料井、导向零件、分型抽芯机构、顶出装置、冷却加热系统、排气系统。

24注射成型时需克服的阻力

熔体的外摩擦（包括料筒、喷嘴、浇注系统、型腔），熔体内部摩擦

25注射充模流动的各阶段

塑料进入模腔内的流动情况可分为：充模阶段、保压阶段、倒流阶段、冻结后的冷却阶段。其中充模阶段分为两个时期：柱塞或螺杆空载期、充模期（充模期又分为注射充模流动阶段、压实流动阶段）

26注射成型的工艺条件的控制及其对制品的影响

温度：包括料温（其中又分为料筒加热和喷嘴加热温度）和模温

●料温：

料筒加热温度：保证塑料塑化良好，能顺利充模，不致于引起塑料的降解。一般筒温升高，熔体黏度下降，塑化时间缩短，充模顺利，注射速度增快，注射周期缩短，生产效率提高；筒温越高，充模后保持在玻璃化温度以上的时间变长，有利于解取向，制品收缩率会降低。所以筒温尽可能的能高些，但不能使物料热降解。

喷嘴温度：

注射时物料高速通过喷嘴，有摩擦，会升温。

为了防止流延现象，喷嘴温度应控制比料筒前部的最高温度稍低一点。

●模温：模温的高低影响充模后冷却的快慢，进而影响生产周期及制品性能。模温的

选择和塑料品种、制品使用性能要求、制品的形状尺寸、其他成型工艺条件、生产

成本。

模具温度是由冷却介质温度（Tc）控制的：

Tc＜塑料的Tg——骤冷

Tc≥塑料的Tg——中速冷

Tc>>塑料的Tg——缓冷

对结晶性塑料的影响：

1.模温高，冷却速度小，结晶速率大，有利结晶，分子取向效应小

2.中等模温，冷却速度适中，分子的结晶和取向也适中

3.模温低，冷却速度大，不利于结晶，制品的结晶度下降

对无定型塑料的影响：

1.对熔融粘度较低或中等的无定型塑料，如PS、CA等采用较低的模温。

2.对熔融粘度较高的无定形塑料，如PPO、PC、PSF等采用较高的模温

压力：

●背压力（塑化压力）：增大背压塑化时的剪切作用加强，熔体温度上升，塑化效果

提高，但塑化能力下降。热敏性塑料（PVC、POM），高粘度塑料（PC、PSF、PPO）

不宜使用较大的背压。在尽可能的条件下，应尽量使用较小的背压。

●注射压力：注射压力的三个作用是推动熔体前进；克服浇注系统的阻力，使熔体充

模；保压，补塑。注射压力的上升使充模速度上升，制品密度上升，制品性能提高，

但内应力增大。

压力的选择：

1.尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流动阻力大