聚合物成型讲义加工原理课件
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聚合物成型加工原理05PPT课件
1 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
b.分流梭作用： 把圆柱形的料流分成圆环形的薄层； 固定芯棒； 通压缩空气
10 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
11 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
四.冷却 方式：
a.冷却水槽：将冷水分成2~4段，以便调节冷却速度。 b.喷淋：对于大管子或密度小于1的塑料，采用此法。
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56
12 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
五.牵引
牵引时，速度应与挤出速度相配合，一般牵引速度稍大于 挤出速度，并且速度要均匀，最好要与挤出速度同步变化。
V=16.7Q/[πρs(d-s)]
V: 牵引速度(m/min),
Q: 挤出量(kg/h),
ρ : 密度
(g/cm3), d: 管材外径(mm),
s: 管壁厚度(mm)
123 4
56
13 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
小结： 要生产符合尺寸要求的管子，在工艺上有一些重要措施： a.增加口模内径，平直长度的控制要适合； b.定型套的内径、长度要适合； c.对挤出物加以适当的牵引，来调节管子尺寸； d.控制一定的冷却速度； e.物料温度、压力要均匀。
18 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
19 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
b.分流梭作用： 把圆柱形的料流分成圆环形的薄层； 固定芯棒； 通压缩空气
10 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
11 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
四.冷却 方式：
a.冷却水槽：将冷水分成2~4段，以便调节冷却速度。 b.喷淋：对于大管子或密度小于1的塑料，采用此法。
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12 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
五.牵引
牵引时，速度应与挤出速度相配合，一般牵引速度稍大于 挤出速度，并且速度要均匀，最好要与挤出速度同步变化。
V=16.7Q/[πρs(d-s)]
V: 牵引速度(m/min),
Q: 挤出量(kg/h),
ρ : 密度
(g/cm3), d: 管材外径(mm),
s: 管壁厚度(mm)
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13 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
小结： 要生产符合尺寸要求的管子，在工艺上有一些重要措施： a.增加口模内径，平直长度的控制要适合； b.定型套的内径、长度要适合； c.对挤出物加以适当的牵引，来调节管子尺寸； d.控制一定的冷却速度； e.物料温度、压力要均匀。
18 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
19 Dept. Polym. Sci. & Eng.,
聚合物成型加工原理课件64页PPT
ASA801、ASA811、 ASA7045、AESHW600G、
AESHW610HT
HAC8244、HAC8245、
HAC8250 ABS710、ABS711、 ABS760、ABS765 ASA801、ASA811、 ASA7045、AESHW600G、
AESHW610HT
HCB9230M、HCB9240
安徽 3.24%
河南 3.56%
四川 3.69%
河北 其他 3.00% 16.41%
辽宁 山东 江苏 6.27% 9.38% 9.99%
广东 22.88%
浙江 18.51%
09年1～5月塑料制品产量地区分布
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塑料单丝、条、
塑料零件 杆、型材及异型 其他塑料制品
0.65%
材
19.56%
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五.成型加工生产的基本过程
包括五方面内容： 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，
修饰，装配。 4. 制品性能检验：沿用金属检测方法 5. 废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回
收
2019/11/23
或改性材料）转变为制品或实用材料的一 种工程技术。
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改性粒料
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汽车防尘罩 高压阻尼线
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）。
聚合物成型加工原理课件-PPT精选文档
24
2.成型加工过程中聚合物所发生的转变： a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性 树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
*
*
Schematic of thermoplastic Injection molding machine
22
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三.成型加工的基本原理
1.聚合物是如何实现转变的？
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质 。 总过程：
方法 方法
聚合物
可塑性状态
流动与变形成形
工艺条件
制品
硬化定形
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改性粒料
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汽车防尘罩
汽车密封条
空气软管
高压阻尼线
挡泥板
车灯橡胶件
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Tyres and wheels
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2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，流 涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。
c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶 加工。
聚合物成型加工第6章PPT课件
⑦ 的溶液）和聚合物熔体、石油工业中的钻井泥浆、 压裂
⑧ 液；油漆，纸浆，食品工业中的糊状物、浓悬涂液、
乳
-
6
发酵液、油煤浆、水煤浆、搪瓷釉浆、印刷油墨、 圆珠笔油墨、润滑油、润滑脂、牙膏、化妆品、洗 涤剂、生物流体如血液、关节液；奶油、生面团、 鸡蛋清等。
(二)非牛顿流体流动时一些异常现象 1、剪切变稀现象 如图6.2
三、假塑性流体 流动曲线是非直线的，()a 如大多数高分子溶液和 聚合物熔体。假塑性流体流曲线图，如图6.8
-
14
(1)0-a区，第一牛顿 区；
(2)a-c区，可变粘性流体 (3) 流动区，
a
(4) (3)c点以后：第二牛顿区；
图6-8 假塑性流体的流动曲线图
a —剪切速率与剪应力关系图；
b —粘度与剪应力关系曲线图； -
-
21
3 、阿雷尼斯厄方程(Arrhenius)
eE RT
a
0
(6 1)6
式中 ——温度Ｔ下的表观黏度； a
0
——零切变黏度；
R ——气体常数(1.987kcal/mol.k)；
T ——绝对温度(Ｋ)；
E ——粘流活化能；
-
22
二、压力对聚合物黏度的影响
1、P
a
2、压力与黏度关系方程式——指数方程
-
5
属于牛顿型流体有： ① 低分子化合物的流体或溶液，如水、空气、甘油； ② 聚合物熔体只有PC、偏二氯乙烯—氯乙烯等少数聚
合物 ③ 二、非牛顿流体及其流动时一些异常现象
④
(一)非牛顿流体的定义
⑤ 凡受力时不服从牛顿型流动方程的流体统称为非 牛
⑥ 顿型流体．非牛顿流体：绝大部分高分子溶液（极 稀薄
聚合物成型加工原理02幻灯片课件
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。
2020/7/3
19
2.影响可模塑性的因素： ① 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，
2020/7/3
9
成型加工优点： a.易于成型； b.制品稳定性好。
加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、 熔融纺丝、热贴合等。
2020/7/3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
（4）在Tb以下，材料使用的下限。破碎加工。 破碎加工的特点： a.回收利用废品； b.粉状物料的制备。如 EVA粉料的制备。
2020/7/3
11
生产长径比很大的产品
2020/7/3
37
2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚合
物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时，就 会产生宏观拉伸变形。
应力-应变关系图：
2020/7/3
38
① 0~a直线段，普弹形变，杨氏模量高，形变很小； ②a~b段，出现形变加速倾向，由普弹形变转为高弹形变； ③b点，屈服点，对应的应力为屈服应力σy 。从b点开始，在σy的持续作用
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）
③模具结构尺寸的影响
模具结构不合理会使聚合物无法成型。
2020/7/3
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3.对可模塑性的评估
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。
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2.影响可模塑性的因素： ① 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，
2020/7/3
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成型加工优点： a.易于成型； b.制品稳定性好。
加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、 熔融纺丝、热贴合等。
2020/7/3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10
（4）在Tb以下，材料使用的下限。破碎加工。 破碎加工的特点： a.回收利用废品； b.粉状物料的制备。如 EVA粉料的制备。
2020/7/3
11
生产长径比很大的产品
2020/7/3
37
2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚合
物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时，就 会产生宏观拉伸变形。
应力-应变关系图：
2020/7/3
38
① 0~a直线段，普弹形变，杨氏模量高，形变很小； ②a~b段，出现形变加速倾向，由普弹形变转为高弹形变； ③b点，屈服点，对应的应力为屈服应力σy 。从b点开始，在σy的持续作用
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）
③模具结构尺寸的影响
模具结构不合理会使聚合物无法成型。
2020/7/3
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3.对可模塑性的评估
先进聚合物成型加工技术ppt
先进聚合物成型加工技术
（三）注射成型
（应用组合发明法，将挤出机和液压机组合一起形成注射机）
1、注射成型设备
图2-9 注射机
先进聚合物成型加工技术
图2-10 典型注射模具的基本结构
先进聚合物成型加工技术
图2-11 注射机基本操作程序
先进聚合物成型加工技术
2、注射成型工艺流程
先进聚合物成型加工技术
的Tg应高于室温才不会变软。
纤维------它制成的衣服要进行高温熨烫， 所以应有很高的Tg，否则熨烫时服饰就会 变形。 橡胶------它是在高弹态下使用的。橡 胶的最大用途是制造轮胎。由于汽车要在室 外使用，因此，橡胶的Tg温度应越低越好。 这样即使在严寒的北方，汽车轮胎仍有很好 的弹性，不会发生脆裂。
图2-19 真空成型示意图
先进聚合物成型加工技术
（3）搪塑成型
（应用移植创新发明法，类似于冰灯的制作）
图2-21搪塑成型示意图
先进聚合物成型加工技术
（4）合成纤维纺丝成型
（应用仿生发明法，根据蜘蛛丝拉伸原理演变而来）
图2-22 合成纤维纺丝成型示意图
先进聚合物成型加工技术
第三讲 先进聚合物成型方法
工艺特点：
层状注射成型的制品保留了
各组分材料的特性，比传统共混 料更能充分发挥材料性能，使其 制品在阻隔气体渗透性方面更具 优点。例如：塑料啤酒瓶。
先进聚合物成型加工技术
（二）多组份注射成型
图3-2 同时注射三种不同塑料的三浇道多组分注射系统
先进聚合物成型加工技术
（三）覆膜注射成型
图3-3 覆膜注射成型工艺流程
先进聚合物成型加工技术
（二）高分子的分类
高分子有很多分类方法，最常 用的分类方法是按照使用形态来 划分，分为：橡胶、塑料和纤维。 随着使用形态的扩展，又增加了 两种形态。
聚合物成型加工原理课件
2-Aug-10 27
张力辊
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
2-Aug-10
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Dept. Polym. Sci. & Eng.,
7.3 压延过程中的流动分析
一.术语： 1.钳住区：物料在压延过程中受到辊筒挤压时受到压力的部分。 2.始钳住点：辊筒开始对物料加压的点。 3.终钳住点：加压终点。 4.中心钳住点：两辊筒的中心点。 5.最大压力点：钳住区压力最大点，又称钳住点。
2-Aug-10
34
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
二.简化 根据假设1将（7-1）化简为：
Vx/ x+ Vy/ y+ Vz/ z=0
∵
（7-3）式
ρ/ t =0
∴τ=dVx/dy ∴（7-2）式可化成
ρ（ Vx/ t+Vx Vx/ x+Vy Vx/ y+Vz Vx/ z） =- P/ x+ρgx +μ（ 2Vx/ x2+ 2Vx/ y2+ 2Vx/ z2） +( 1 / 3 ) μ （ V / x + V y / y + V z / z ） / x
6.驱动装置：对每个辊筒各自驱动，各配三个电动机，一台驱 动和两台调距电动机。如果是一台电机，就需要复杂一些的传 动方式（齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等）
7.轴交叉装置和预应力装置
8.其它装置：润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护。
2-Aug-10
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Dept. Polym. Sci. & Eng.,
2-Aug-10
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张力辊
Dept. Polym. Sci. & Eng.,
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7.3 压延过程中的流动分析
一.术语： 1.钳住区：物料在压延过程中受到辊筒挤压时受到压力的部分。 2.始钳住点：辊筒开始对物料加压的点。 3.终钳住点：加压终点。 4.中心钳住点：两辊筒的中心点。 5.最大压力点：钳住区压力最大点，又称钳住点。
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二.简化 根据假设1将（7-1）化简为：
Vx/ x+ Vy/ y+ Vz/ z=0
∵
（7-3）式
ρ/ t =0
∴τ=dVx/dy ∴（7-2）式可化成
ρ（ Vx/ t+Vx Vx/ x+Vy Vx/ y+Vz Vx/ z） =- P/ x+ρgx +μ（ 2Vx/ x2+ 2Vx/ y2+ 2Vx/ z2） +( 1 / 3 ) μ （ V / x + V y / y + V z / z ） / x
6.驱动装置：对每个辊筒各自驱动，各配三个电动机，一台驱 动和两台调距电动机。如果是一台电机，就需要复杂一些的传 动方式（齿轮传动、皮带传动、链条传动、蜗杆蜗轮传动等）
7.轴交叉装置和预应力装置
8.其它装置：润滑系统、切边装置、挡料装置、安全防护。
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PMMA是现在透光性最好的材料
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二.成型加工的基本任务
1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 因素包括：a.聚合物本身的性质；
b.各种加工条件参数； c.设备和模具的结构尺寸； d.各种添加剂、助剂； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。
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Process & machine schematics
*
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Schematic of thermoplastic Injection molding machine 22
三.成型加工的基本原理
1.聚合物是如何实现转变的？
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质 。
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成型加工完整工序： ✓ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 ✓ 2.成型：赋予聚合物一定型样 ✓ 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 ✓ 4.修饰：美化制品。 ✓ 5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。 说明：a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序
b 五个次序不能颠倒
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湖北 2.49%
安徽 3.08%
河南 其他 2.42% 16.08%
辽宁 4.39%
福建 4.91%
上海 6.31%
山东 7.69%
江苏 12.45%
广东 22.17%
浙江 18.00%
国家统计局数据显示，2009年5月，全国塑料行业规模以上企 业（年主营业务收入500万元人民币及以上全部工业法人企业） 共计1.89万家，其中分布在广东、浙江、江苏、山东、上海等 东部沿海省市的企业居多，上述5省市规模以上企业数占全国总 数的83.92%
流涎法薄膜，湿法纺丝等
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d.低分子聚合物和预聚体的加工：
直接利用聚合物单体或预聚体进行成型加工。加工 过程即反应过程。如 环氧、丙烯酸酯类，不饱和聚酯， 制造各种尺寸的整体浇铸制件和增强材料。
e. 聚合物悬浮体加工：
将增塑剂、乳化剂加入聚合物中，把聚合物变成悬 浮体或乳胶，然后成型。（如橡胶胶乳、PVC糊）
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f.机械加工：
金属切削加工方法
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2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，流
涎薄膜等。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。 c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶
加工。
加热
流动
交联
固化
物理变化
化学变化
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树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
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四.成型加工方法的分类：
1.根据形变原理分6类：
a.熔体加工： 先为熔体再成型。如 挤出，注塑，压延，模压，橡
胶加工，熔融纺丝等。 b.类橡胶状聚合物的加工：
将聚合物转变为高弹态下进行加工。主要制造中空 容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱内胆。 c.聚合物溶液加工：
总过程：
方法
聚合物
方法
可塑性状态
工艺条件
流动与变形成形
制品
硬化定形
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关键步骤：
➢A.如何使聚合物产生流动与变形？
方法: a.加热
熔体；
b.加溶剂 溶液；
c.加增塑剂或其它悬浮液。
➢B.如何硬化定型？ 方法： 热固性：交联反应固化定型。
热塑性：a.熔体 冷却 b.溶液 加热挥发溶剂 c.悬浮体 先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型
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五.成型加工生产的基本过程
包括五方面内容： ✓ 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂 ✓ 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： ✓ 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，
修饰，装配。 ✓ 4. 制品性能检验：沿用金属检测方法 ✓ 5. 废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回
收
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六.塑料的特点和应用
优点：
a.原料价格低廉； b.加工成本低； c.重量轻； d.耐腐蚀； e.造型容易； f.保温性能优良； g.电绝缘性好。
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缺点：
a.精度差； b.耐热性差； c.易燃烧； d.强度差； e.耐溶剂性差； f.易老化。
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• 中国塑料行业2009上半年度经济运行与市场发 展研究报告
空气软管 车灯橡胶件
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Tyres and wheels
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PE是制造雷达的重要材料（绝缘性）
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Belts
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Rubber dams
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Cables and lines
塑料行业是我国轻工行业的重要组成部分，包 括塑料薄膜、板片、塑料管及其附件、泡沫塑料、 人造革合成革、包装箱及容器、日用制品等十个子 行业，塑料制品广泛应用于包装、建筑、农业、家 用电器等领域。目前中国塑料行业年度工业总产值 已接近万亿元，其比重占轻工行业总量的9.85%， 占全国工业总产值1.9%，塑料行业在国民经济中占 有重要地位。
或改性材料）转变为制品或实用材料的一 种工程技术。
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2021/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/15
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改性粒料
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汽车防尘罩 高压阻尼线
汽车密封条 挡泥板
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2.成型加工过程中聚合物所发生的转变：
✓a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。
✓b.结构： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等
✓c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性
聚合物成型加工原理课件
精品
第一章 绪 论
一.何谓成型加工？ 二.成型加工的基本任务 三.成型加工的基本原理 四.成型加工方法的分类 五.成型加工生产的基本过程 六.塑料的特点和应用 七.学习成型加工的意义
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一.何谓成型加工？
• 定义： 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂