聚合物成型加工原理01

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第一章 绪 论
一.何谓成型加工？ 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？ 何谓成型加工？
• 定义： 定义： 将聚合物（有时加入各种添加剂、 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂 或改性材料）转变为制品或实用材料的一 或改性材料）转变为制品或实用材料的一 种工程技术。 工程技术。
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四.成型加工方法的分类： 成型加工方法的分类： 1.根据形变原理分6类： 1.根据形变原理分6 根据形变原理分
a.熔体加工： a.熔体加工： 熔体加工 先为熔体再成型。 挤出，注塑，压延，模压， 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。 胶加工，熔融纺丝等。 b.类橡胶状聚合物的加工： b.类橡胶状聚合物的加工： 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。 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。 塑料容器，冰箱内胆。 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： c.聚合物溶液加工： 聚合物溶液加工 流涎法薄膜， 流涎法薄膜，湿法纺丝等
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课程的内容与学时分配
章次 一 二 三 四 五 六 七 内 绪论 聚合物成型加工的基础理论 聚合物成型用物料及其配制 压缩模塑 挤出成型 注射模塑 压延成型 总学时数 容 总学时数 2 13 8 9 15 9 8 64 课堂讲授学时数 2 10 6 5 7 5 5 40 实验学时数 0 3 2 4 8 4 3 24
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六.塑料的特点和应用
优点： 优点：
a.原料价格低廉； a.原料价格低廉； 原料价格低廉 b.加工成本低 加工成本低； b.加工成本低； c.重量轻 重量轻； c.重量轻； d.耐腐蚀； d.耐腐蚀； 耐腐蚀 e.造型容易 造型容易； e.造型容易； f.保温性能优良 保温性能优良； f.保温性能优良； g.电绝缘性好 电绝缘性好。 g.电绝缘性好。
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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： 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： 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： 注射，挤出，压延，热成型， a.主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，流 主要发生物理变化 涎薄膜等。 涎薄膜等。 b.主要发生化学变化： 浇铸成型。 b.主要发生化学变化：如 浇铸成型。 主要发生化学变化 c.既有物理变化又有化学变化： c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶 既有物理变化又有化学变化 加工。 加工。
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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
空气软管 车灯橡胶件
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Tyres and wheels
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选用教材和参考书目
选用教材： 塑料成型工艺学” 轻工业出版社2005 选用教材：黄锐 “塑料成型工艺学”, 轻工业出版社2005 主要参考书： 主要参考书： 1.王贵恒， 高分子材料成型加工原理”化工出版社， 1.王贵恒，“高分子材料成型加工原理”化工出版社，2005 王贵恒 2.Z.塔德莫尔等， 聚合物加工原理” 化学工业出版社， 2.Z.塔德莫尔等，“聚合物加工原理”，化学工业出版社，1990. 塔德莫尔等 3.吴崇周， 聚合物成型加工原理” 吉林科学技术出版社， 3.吴崇周，“聚合物成型加工原理”，吉林科学技术出版社， 吴崇周 1986.
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2.成型加工过程中聚合物所发生的转变： 2.成型加工过程中聚合物所发生的转变： 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。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 形状 b.结构： b.结构： 结构 组成： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料， 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， 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， 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质 性质： c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应， 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 方法条件不当而进行：温度过高、
聚合物成型加工原理
徐卫兵 (Weibing Xu)
Dept. of Polymer Science and Engineering Office: Room 401, Shenghua Building Tel: 2901455 Email: xwb105105@sina.com
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成型加工完整工序： 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 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制， 预处理 2.成型： 2.成型：赋予聚合物一定型样 成型 3.机械加工： 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 机械加工 铣等。 4.修饰 美化制品。 修饰： 4.修饰：美化制品。 5.装配 粘合，焊接，机械连接等。 装配： 5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。 说明： 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5 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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Insert molding 嵌片注塑
The Process
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d.低分子聚合物和预聚体的加工： d.低分子聚合物和预聚体的加工： 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。 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。 环氧、丙烯酸酯类，不饱和聚酯， 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。 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： 聚合物悬浮体加工： 将增塑剂、乳化剂加入聚合物中， 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 。（如橡胶胶乳 浮体或乳胶，然后成型。（如橡胶胶乳、PVC糊） f.机械加工： f.机械加工： 机械加工 金属切削加工方法
总过程： 总过程：
方法 方法
可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。 可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。
工艺条件
聚合物
可塑性状态
流动与变形成形
制品
硬化定形
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关键步骤： 关键步骤： A.如何使聚合物产生流动与变形？ A.如何使聚合物产生流动与变形？ 如何使聚合物产生流动与变形 方法: a.加热 熔体； 方法: a.加热 熔体； b.加溶剂 溶液； b.加溶剂 溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液 加增塑剂或其它悬浮液。 c.加增塑剂或其它悬浮液。 B.如何硬化定型？ B.如何硬化定型？ 如何硬化定型 方法： 热固性：交联反应固化定型。 方法： 热固性：交联反应固化定型。 热塑性：a.熔体 热塑性：a.熔体 冷却 b.溶液 b.溶液 加热挥发溶剂 c.悬浮体 先加热使颗粒熔合， c.悬浮体 先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型
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缺点： 缺点：
a.精度差； a.精度差； 精度差 b.耐热性差 耐热性差； b.耐热性差； c.易燃烧 易燃烧； c.易燃烧； d.强度差 强度差； d.强度差； e.耐溶剂性差 耐溶剂性差； e.耐溶剂性差； f.易老化 易老化。 f.易老化。
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年世界一些国家和地区塑料产量、 2003 年世界一些国家和地区塑料产量、消费量和人均消费量 国家和地区 日本 韩国 中国台湾 印度 美国 加拿大 德国 法国 比利时 意大利 英国 瑞士 中国 世界平均
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Process & machine schematics
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Schematic of thermoplastic Injection molding machine 25
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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 1.聚合物是如何实现转变的？ 聚合物是如何实现转变
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PMMA是现在透光性最好的材料 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； 1.研究各种成型加工方法和技术； 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； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 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； 因素包括：a.聚合物本身的性质； 聚合物本身的性质 b.各种加工条件参数； b.各种加工条件参数； 各种加工条件参数 c.设备和模具的结构尺寸； c.设备和模具的结构尺寸； 设备和模具的结构尺寸 d.各种添加剂、助剂； d.各种添加剂、助剂； 各种添加剂 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 研究提高产量和降低消耗的途径
课程简介
课程编号： 课程编号：06100430 学 时：40/24 学 分：4 课程性质： 课程性质：必修 选课对象： 选课对象：高分子材料与工程专业 先修课程：高分子物理、高分子化学、 先修课程：高分子物理、高分子化学、聚合物流变学 内容概要：高分子材料与工程专业的主要专业课之一， 内容概要：高分子材料与工程专业的主要专业课之一，是一 门实践性综合性很强的应用科学。 门实践性综合性很强的应用科学。本课程在密切结合工艺过 程的前提下尽可能地对每一种加工方法所依据的原理， 程的前提下尽可能地对每一种加工方法所依据的原理，生产 控制因素以及在工艺过程中聚合物所发生的物理与化学变化 和它们对制品性能的影响具有清晰的概念，并进一步理解各 和它们对制品性能的影响具有清晰的概念， 种成型工艺所能适应的聚合物品种及其优缺点。 种成型工艺所能适应的聚合物品种及其优缺点。
加热 流动 交联 固化
物理变化
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五.成型加工生产的基本过程 包括五方面内容： 包括五方面内容： 1.材料选择和配方设计： 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂 材料选择和配方设计 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造： 模具设计 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工， 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工， 成型加工 修饰，装配。 修饰，装配。 制品性能检验： 4. 制品性能检验：沿用金属检测方法 废料回收：流道残留物，边角余料， 5. 废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回 收
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产量/ 产量/万吨 1398 1038 664 468 4876 500 1680 673 670 371 277 384 1791 21200
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PE是制造雷达的重要材料（绝缘性） 是制造雷达的重要材料（绝缘性） 是制造雷达的重要材料
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Bห้องสมุดไป่ตู้lts
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Rubber dams
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Cables and lines
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IMD 模内转印
In Mold Decoration
Process 工艺
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嵌片注塑 Insert molding
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PrePre-forming 热吸塑成形 热吸塑成形
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DieDie-cutting 嵌片裁剪
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Injection Molding 注塑成型 注塑成型