高分子成型工艺

高分子材料：是一定配合的高分子化合物（即高聚物，由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。

塑料：以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。

橡胶：室温下具有高弹性的高分子化合物，经在适当配合剂存在下，在一定温度和压力下硫
化（交联）而制得的弹性体材料。

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化学纤维：人造纤维和合成纤维的总称，用以替代天然纤维制造各种织物。

前者是纤维素和蛋白质改性而成；后者由合成高分子化合物经纺丝而成。

添加剂（助剂）：是为了改善高分子材料加工性能和制品的使用性能而使用的辅助材料，作
为制品的次要成分同样是必不可少的。

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按高聚物几何构型分：线型高聚物、（支链型高聚物）、体型高聚物。

交联：聚合物的成型过程，形成三向网状结构的反应称为交联。

线性聚合物的聚集态与成型过程的关系（示意图）：P8……
处于玻璃化温度Tg以下的聚合物为坚硬固体；在Tg以上的高弹态，聚合物模量减少很多，形变能力显著增大，但形变仍是可逆的；高弹态的上限温度是Tf，由Tf （或Tm）开始聚合
物转变为黏流态，通常又将这种液体状态的聚合物称为溶体。

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高分子材料的成型四性能：可挤压性，可模塑性，可纺性，可延性。

聚合物的黏弹性形变与成型条件的关系：
成型过程线型聚合物的总形变丫可以看成是普弹形变丫E、高弹形变丫H和黏性形变丫V 三部分所组成：
二二_E2t 二
d为外作用力；t为外力作用时间;；FE和ET分^愣聚合物的普弹形变模量和高弹形变模量；
n 2和n 3分别表示聚合物高弹形变和黏弹形变时的黏度。

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影响聚合物剪切黏度的因素：
①聚合物分子结构对黏度的影响
a链结构的影响
聚合物分子链柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物流动时非牛顿性越强。

b平均分子量的影响
聚合物的黏性流动主要是分子链之间发生的相对位移。

因此平均分子量越大，流动性差，黏
度较大。

反之，黏度较低些。

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c分子量分布的影响
平均分子量相同、分子量分布不同时，聚合物熔体的黏度随分子量分布宽度而迅速下降，
其流动行为表现出更多的非牛顿性。

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②温度对黏度的影响
高聚物的黏度像一般液体那样，是随温度升高而降低的。

③剪切速率对黏度的影响
绝大多数高聚物熔体都属于假塑性流体，这类流体的特征是在其他条件不变的前提下，随剪切速率的增加，熔体黏度下降，故又称剪切变稀流体。

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④压力对黏度的影响
体积压缩引起自由体积减少，分子间距离缩小，将导致流体的黏度增加，流动性降低。

⑤添加剂的影响
a增塑剂：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的黏度。

b润滑剂：聚合物加入润滑剂可以改善流动性。

c填充剂：填充剂的加入，一般会使聚合物的流动性降低。

加热效率出发，分析柱塞式注射机上使用分流梭的原因？
分流梭作用: 1、料层厚度变薄；2、产生收敛流动；3、流速增加，剪切速率增大，摩擦热增加。

原因；由于塑料的导热性差，故料筒的加热效率会随着料层厚度的增大而降低。

在料筒的前端安装分流梭，它能在减小料层厚度的同时，迫使塑料产生剪切和收敛流动，加强了热扩散作用。

料筒的热量可通过分流梭而传递给塑料，从而增大了对塑料的加热面，改善塑化情况。

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加热效率：T -T o
E 二
T W -T0T:注射料温T o：物料初始温度Tw :料筒温度
螺杆的运转对物料的作用：
①输送物料。

螺杆转动时，物料在旋转的同时受到轴向压力，向机头方向流动。

②传热塑化物料。

螺杆与料筒配合使物料接触传热而不断更新，在料筒的外加热和螺杆摩擦作用下，物料逐渐软化，熔融为黏流态
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③混合均化物料。

螺杆与料筒和机头相配合产生强大剪切作用，使物料进一步均匀混合，
并定量定压由机头挤出。

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螺杆结构（三段）：
1、加料段，等距等深的深槽螺纹，H>0.1Ds ；
2、压缩段，等距不等深，H变化；
3、均化段，等距等深的浅槽螺纹，H=0.02~0.06Ds。

机头和口模的作用：
①使黏流态物料从螺旋运动变为平行直线运动，并稳定地导入口模而成型；
②产生回压，使物料进一步均化，提高制品质量；
③产生必要的成型压力，以获得结构密实和形状准确的制品。

紧密啮合型异向旋转式双螺杆挤出机（CICT ），两螺杆螺槽之间的空隙很小，因此，CICT 挤出机可达到较正向的输送特性。

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反应性挤出（REX）：
是聚合物反应性加工的一种技术，是指聚合性单体或低聚物熔体在螺杆挤出机内发生物理变
化的同时发生化学反应，从而直接获得高聚物或制品的一种新的工具性工艺方法。

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化学发泡剂，有无机发泡剂和有机发泡剂两种。

气发泡沫塑料的成型过程四个阶段：
1、气体的产生；
2、气孔的产生；
3、气孔的增大；5、气孔的稳定。

熟化：经过预发泡的珠粒冷却后，气孔内的气体、水蒸气要冷凝为液体。

气孔内出现负压，
暴露在空气中，空气会渗透到泡孔中去，直到气孔内外压力平衡，这个过程叫做熟化。

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熟化的目的：是使空气逐步渗入泡孔，令泡孔内外压力达到平衡，也有使冷凝的发泡剂再渗
透到粒子中去的作用，进而为热压成型创造条件。

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塑料一次、二次成型区别：
一次成型是通过材料的流动或塑性形变而成型，成型过程中伴随着聚合物的相态的转变。

二次成型是在低于聚合物流动温度或熔融温度的半熔融”类橡胶态下进行的，一般是通过黏
弹形变来实现材料型材或坯件的再成型。

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为什么橡胶和热固性塑料不适于二次成型？
橡胶和热固性塑料经一次成型后，发生了交联反应，其分子结构变成网状或体形结构，遇热不再熔融，也不溶于溶剂。

如果加热温度过高，只能炭化。

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挤出吹塑的工艺过程：
①管坯直接由挤出机挤出，并垂挂在安装于机头正下方的预先分开的型腔中；
②当下垂的型坯达到规定长度后立即合模，并靠模具的切口将管坯切断；
③从模具分型面的小孔送入压缩空气，使型坯吹胀紧贴模壁而成型；
④保持充气压力使制品在型腔中冷却定型后开模脱出制品。

胶凝，是指糊塑料从开始受热到形成具有一定机械性能固体物的物理变化过程。

搪塑工艺条件的限制
1复杂形状的模腔采用开孔或拼装措施，或各搪塑后零件拼合；
2制品壁厚不均匀；3、模具不宜过大。

4、一般不能制造实心制品。

丁苯橡胶SBR、异戊橡胶IR、顺丁橡胶BR与天然橡胶NR相比情况？
•跟NR相比，SBR的抗撕裂强度较低，黏合性、耐曲折性能也较差，耐臭氧性、耐寒性和
回弹性都欠佳。

耐热、耐水、耐油、耐自然老老化、耐磨性能、气密性等比NR好。

文档收
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•在注压或模压成型过程中，IR的流动性优于NR，特别是顺式结构质量分数低的IR表现出优异的流动性。

屈服强度、拉伸强度均低于NR，生胶强度低，挺性差。

与含等量炭黑的
NR相比，IR硫化胶的拉伸强度、定伸应力、撕裂强度及硬度均较低。

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• BR耐热性与天然橡胶相同，都为120C，但耐热老化性能却优于天然橡胶。

拉伸强度比天然橡胶、丁苯橡胶低，因此必须加入炭黑等补强剂。

撕裂强度也比天然橡胶低。

BR的耐磨性优异
塑炼，生胶经过机械加工，热、氧作用或加入某些化学药剂，使生胶的分子量降低，由高弹性状态转为可塑性状态的工艺过程。

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为什么塑炼
如果不首先降低生胶的弹性，在加工过程中：
1、一方面各种配合剂无法在生胶中分散均匀；
2、另一方面，大部分机械能将消耗在弹性变形上，不能获得所需的各种形状。

塑炼目的
1、主要是为了降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当的流动性，使橡胶与配合剂在混炼
过程中易于混合分散均匀。

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2、有利于胶料进行各种成型操作。

3、使生胶的可塑性均匀一致，从而使制得的胶料质量也均匀一致。

塑炼和混炼工艺分为间歇式和连续式两种。

混炼，就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。

开炼机混炼可分为包辊、吃粉和翻炼三个阶段。

开炼机混炼的常用加料顺序：
①生胶（塑炼胶）：②固体软化剂；③促进剂、活性剂、防老剂；④补强剂、填充剂；
⑤液体软化剂；⑥硫磺及超促进剂。

贴胶：将两层（或一层）薄胶片通过两个等速相对旋转的辊筒间隙，在辊筒的压力作用下，压贴在帘布两面（或一面），这一过程称为贴胶。

文档收集自网络，仅用于个人学习贴胶的两个辊筒转速相等，靠辊筒的压力使胶片压贴在帘布上，
其他辊筒稍有速比，有利于去除气泡，粘贴效果也较好。

擦胶：利用压延机辊筒速比不同所产生的剪切力和辊筒的压力将胶料擦入纺织物布纹组织的缝隙中，以提高胶料与纺织物的附着力，这一过程称作擦胶。

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与贴胶不同之处是，擦胶的两个辊筒速度不同，存在一定的速比。

橡胶压出机螺杆与塑料挤出机螺杆的主要差别在于：
1长径比较小，以防止胶料过热和焦烧。

2、螺槽深度大，可减少胶料的剪切和生热。

注射成型，温度
1机筒温度：
① 在一定范围内提高机筒温度可以提高注射温度，缩短注射时间和硫化时间，提高硫 化胶的硬度。

② 机筒温度应在安全许可的前提下尽可能高些。

2、注射温度（胶料通过喷嘴之后的温度） ：
①注射温度低硫化时间延长。

②注射温度高容易产生焦烧。

3、模型温度：
① 模型温度低则硫化时间长。

② 模型温度过高，在充模时会产生焦烧，反而降低胶料流动性，不能充满模腔。

橡胶在注射过程中，各部位的 温度从进料到模腔是逐渐升高的 。

硫化：在加热和加压条件下， 胶料中的未硫化胶与硫化剂发生化学反应，
使橡胶卷曲状的线 型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，
并使胶料的物理机械性能及其他性能有明 显的改善，这个过程称为硫化。

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预硫化阶段，正硫化阶段，过硫化阶段。

:温度、时间和压力。

挤出涂布；⑤共挤复合。

共挤出复合三种方式：
模前复合，模内复合，模外复合。

比较三种优缺点：P211 增塑剂：可以使高分子材料制品塑性增加，改进其柔软性、延伸性和加工性的物质。

凡添加到聚合物体系中，能使聚合物体系的塑性增加，但又不影响聚合物本质特性的物质, 都称为增塑剂。

作用：1、削弱聚合物分子间的次价键（范德华力） ，从而增加了聚合物分子链的移动性。

2、降低了聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性。

常用增塑剂的品种：
（1）邻苯二甲酸酯类（2）含氯增塑剂（3）烷基磺酸苯酯类（4）多元醇类；
（5）脂肪族二元酸酯类（6）环氧酯类（7）磷酸酯类（8）聚合型增塑剂（9）偏苯三酸酯 类
硫化四阶段：硫化诱导阶段， 硫化过程控制的主要条件是 硫化温度和硫化
时间的关系 塑料复合材料制造方法： ①湿法复合；② 干法复合；③ ■化温度为T 时所需要的硫化时间
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