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聚合物成型概述

摘要：主要介绍聚合物材料的几种主要的成型加工方法及其工艺特点、设备、使用材料、制品特点和其发展前景。

关键词：聚合物成型工艺过程设备材料典型制品

A Summary of Polymer Molding

Abstract:This article mainly focused on the molding process,the characteristic of their technics,equipments,materials,products and their growth prospects of several kinds of polymers’molding.

Key words：Polymers Molding Molding process Equipments Materials Products

0前言

近年来，随着石油化工业的快速发展及工业制造技术水平的不断提高，聚合物材料制品在工业、农业及日常生活等各个领域的应用也越来越广泛。聚合物的成型技术不断发展能更好地带动发展国民经济各个领域的更好发展。

聚合物指大分子材料，习惯称高分子、高聚物、聚合物或树脂料。这类材料来源较多，性能好，节省能源和投资效益显著，加工制造容易，用途十分广泛，因此将这类材料转变为具有实际使用价值的产品便成为了聚合物成型加工的根本内容。

尽管各种聚合物材料均有独特的成型方法，如化学纤维的熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝等，塑料的注塑和挤塑等，且每一种制品的原料准备和后成型操作也不相同。聚合物成型的过程一般包括原料的配制和准备、成型及制品后处理等阶段。如图所示为聚合物加工一般工序。

图1 聚合物材料加工工序

随着制造业的发展，聚合物加工技术发展非常迅速，目的是尽量节约原材料、提高生产效率，达到最终既能够节约成本又同时能够满足需求和性能要求。成型方法虽然越来越多，且各有其传统的成型方法，但据其基本原理，可将所有的成型方法归纳为以下五种，其他一般为变种和发展。

1挤出成型

挤出成型又称口模成型，是指借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热的物料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。主要用于塑料成型加工以及化学纤维的纺丝加工中，塑料产品有1/3以上由挤出成型制得。1.1成型设备

挤出成型的主要设备是挤出机和挤出模具。挤出机分螺杆式和非螺杆式，螺杆式又分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。挤出一般不需要闭合模具，生产时熔体通过一定截面形状的口模成型，塑料熔体在口模中流动时取得所需形状，并被口模外的定型装置和冷却系统冷却硬化而定型。如图所示为单螺杆机挤出机结构。

图2 单螺杆挤出机结构示意图

1.2成型特点

①连续化生产：可根据需要生产任意状态及长

度的制品；②生产效率高：由其连续化生产的性质决定其高生产效率，比注射成生产效率高；③应用范围广：挤出机不但生产塑料制品，还广泛用于塑炼、粒造、混合及着色等中间工艺；④投资少、收效快：基础设备比较简单、设备费用少，安装方便。

1.3材料和典型制品

挤出成型适用于所有的热塑性塑料，最常用的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS等，也可加工某些热固性塑料。典型制品有塑料板、管、片、、棒材、吹塑薄膜、橡胶挤出件、塑料门窗异型材、微发泡板材、纤维纺丝及电缆电线包覆物等。

1.4应用前景

挤出成型今后将成为特定截面制品的主要加工方法，由于其所具有的连续性生产和高效率生产特点，势必将与计算机技术联合以获得更加高效高程度的自动化生产，并能够与其他生产方法结合使用以获得更加完整的成型加工生产方式。

2模塑

模塑是指聚合物被强制进入模腔，充满模腔后冷却、固化的一种成型方法。模塑包括注射成型和压缩成型。压缩成型包括模压成型和传递模塑成型。

2.1注射成型

注射成型是将粒状塑料在注射机的料筒内加热熔化至流动状态，在柱塞或者螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内，经过一段时间冷却定型后，开模得到制品。

2.1.1 成型设备

注射的主要设备是注射机和注射模具。其基本组成包括合模系统、注射系统、液压传动和电器控制系统。如图为一卧式柱塞式注射剂结构示意图。

图3 卧式柱塞式注射机结构示意图

2.1.2成型特点

注射成型的成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。该方法适应性强，生产效率高，几乎能制造各种形状复杂且尺寸要求的制品，因此是各种三维复杂的塑料制品批量生产的主要方法。

2.1.3 材料和典型制品

注射成型适合于大多数热塑性材料及某些热固性材料。甚至是橡胶、纤维增强聚合物复合材料、陶瓷和粉末金属。其产品遍及汽车、家电、微电子、农业化工各个行业，如电视机、手机、音响等家电外壳，汽车保险杠、仪表板等汽车用件。总之，注射除了不适合生产管、棒、板等型材外，几乎能成型各种形状和尺寸的制品。

2.1.4 发展前景

由于注射成型应用非常广，几乎能生产任何制件，该技术今后还将是复杂塑件的主要加工方法。为了得到更好的塑件质量，影响注射成型工艺和制品性能的因素的研究正在不断进行，相信都会得到逐步的解决。同时将计算机CAD/CAE/CAM有机结合，指导模具设计、制造和分析，大大提高模具设计制造质量，提高生产率，致力于更加高效、高精度和高自动化的生产将是今后的发展方向。

2.2模压成型

模压成型是聚合物成型加工技术中历史最悠久，也是最重要的方法之一。它将处理后的聚合物材料放入加热的模具型腔中，然后合模加压使其成型固化，最后脱模成为制品，不是把聚合物注射到闭合的模具中，而是把一片模具合紧在另一片模具上。如图所示为模压过程示意图。

图4 模压示意图

2.2.1 成型设备

模压成型的主要设备室液压机和模具。由压机产生的压力使加入的聚合物与模具亲密接触并产生一种充满模腔的平面散布式流动。液压机的作用是通过模具对聚合物材料进行施加压力，开闭模具和顶出制件。

2.2.2 成型特点

该成型方法的主要优点在于：①可以生产较大平面的制品，可以利用多槽模进行大批量的生产，因为批量生产，价格相对低廉；②能一次成型结构