高分子材料成形課件

1、第八章 高分子材料成形通常由聚合反應(yīng)得到聚合物，但這種聚合物原料通常不是最終制品，必須要經(jīng)過成型與加工才可以得到最終制品。聚合物原料生 膠合成樹脂天然膠 NR合成膠 CR熱塑性熱固性通用合成橡膠：SBR、BR、IR、CR特種合成橡膠：NBR、MQ、FPM高分子材料組成高分子材料分類高分子材料主要的類型有：塑料、橡膠、合成纖維這三大類，除此之外還有膠黏劑和涂料等高分子材料。由于材料本身結(jié)構(gòu)及性能決定其成型工藝方法。我們分別研究塑料、橡膠、合成纖維的成型工藝。各材料占高分子全球產(chǎn)量比例塑料：塑料是以單體為原料，通過加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物，可以自由改變成分及形體樣式，塑料的主要成分是樹

2、脂。樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。 8.1 塑料成型加工圖 1 塑料制品和樹脂 塑料（ Plastics）是以合成或天然的高分子化合物為基本成分，在其制造或加工過程中的某階段能流動成型或原位聚合而成型，而產(chǎn)品最后能固化成保持形狀不變的材料。其成品狀態(tài)為柔韌性或剛性固體。 大多數(shù)塑料是以合成高分子化合物（樹脂）為基本成分，它們的平均分子量一般都大于1萬，有的甚至可以達(dá)到百萬級。聚合物雖然是塑料的主要成分，但是單純的聚合物性能往往不能滿足成型生產(chǎn)中的工藝要求和成型后的使用要求。 克服這一缺陷，必須在聚合物中添加一定數(shù)量的助劑，并通過這些助劑來改善聚合物的性能。例如，添加增塑劑可以改善

3、聚合物的流動性能和成型性能；深加增強(qiáng)劑可以提高聚合物的強(qiáng)度等。因此可以認(rèn)為，塑料是由聚合物和某些助劑結(jié)合而成的。一、塑料的基本概念熱行為熱塑性塑料：受熱時軟化或熔融，冷卻后硬化，韌性好，可反復(fù)成型。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。熱固性塑料：加熱、加壓并經(jīng)過一定時間后固化為不溶、不熔的堅硬制品，不可再生。具有更好的耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂等。塑料的分類塑料由于應(yīng)用范圍廣、種類多，可以從不同角度有不同的分類，我們一般從熱行為和功能、用途兩個方向分類。通用塑料：產(chǎn)量大用途廣價格低的塑料。主要包括PP、PVC、PS、PP、酚醛塑料氨基塑料

4、等，產(chǎn)量占塑料總量的75%以上。工程塑料：具有較高的性能，能代替金屬制造零件和工程構(gòu)建的塑料。PA、ABS、POM、PFS、環(huán)氧樹脂等。功能塑料：導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料。功能和用途：樹 脂：塑料的主要成分填充劑：提高力學(xué)、加工性能或降低成本等增塑劑：提高塑料的可塑和柔軟性等顏 料：賦予材料顏色潤滑劑：提高塑料在加工過程中的流動性和脫模能力同時可使得制品光亮美觀固化劑：與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使受熱可塑的線性結(jié)構(gòu)變成熱穩(wěn)定好的體型結(jié)構(gòu)其他：發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等塑料的組成得到塑料原料后一般無法直接加工，塑料成形需要通過各種配合劑使之成為一整體，使其具有一定力學(xué)性能，并具有良好的加工性能，然后

5、再進(jìn)行進(jìn)一步加工。塑料的生產(chǎn)在工業(yè)上分為兩個階段即塑料的生產(chǎn)和塑料制品的生產(chǎn)。塑料制品的生產(chǎn)主要是指塑料成形加工。塑料成形加工是將各種形態(tài)的塑料，根據(jù)其性能選擇適當(dāng)?shù)某尚畏椒ㄖ瞥伤栊螤詈统叽绲闹破?。塑料成型一般包括原料的配制和?zhǔn)備、成形及制品后加工等幾個過程。塑料成型方法有：擠出成形、注射成形、壓制成形、傳遞成形、壓延成形等。后加工包括機(jī)械加工、裝配和修飾等。二、塑料的成形加工38097806711421. 塑料擠出成形按照加壓方式不同，擠出工藝可以分為連續(xù)和間歇兩種。前一種所用設(shè)備為螺桿式擠出機(jī)，是借助于螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切力和壓力，使物料充分塑化和均勻混合，通過口模成形。使用一臺機(jī)器就可以完

6、成混合塑化和成形等一系類工序，進(jìn)而繼續(xù)生產(chǎn)。擠出成型是借助于螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱融化的塑料在壓力作用下連續(xù)通過?？?，而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的成形方法。大部分的熱塑性塑料都能使用此法，熱固性的塑料也有部分可用此法。特點(diǎn)：生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用范圍廣。擠出成型方法分類：根據(jù)塑化方式的不同可分為干法（熔融法）和濕法（溶劑法）。擠出時多用干法。柱塞式擠出機(jī)是借助于柱塞壓力，將事先塑化好的物料擠出口模而成形。機(jī)筒內(nèi)物料擠完后，柱塞退回，待加入熔融物料后，再進(jìn)行下一次操作。由于該法不連續(xù)，而且物料必須預(yù)先均勻塑化，故此法僅用于流動性較差的塑料，如硝酸纖維素成形。塑料擠出成形工藝過程擠

7、出成型熱塑性塑料顆粒狀或粉狀料預(yù)熱與干燥開動螺桿擠出機(jī)加熱調(diào)整卷取(切割)牽引冷卻定型加料后處理擠出制品成型前準(zhǔn)備成型過程擠出機(jī)：根據(jù)螺桿的數(shù)量擠出機(jī)可分為：柱塞式擠出機(jī)、單螺桿式擠出機(jī)、雙螺桿式擠出機(jī)和多螺桿式擠出機(jī)；根據(jù)安裝位置可分為：螺桿在空間呈水平安裝的臥式擠出機(jī)和螺桿呈垂直水平安裝的立式擠出機(jī)。單螺桿擠出機(jī)的規(guī)格一般用螺桿直徑的大小來表示。單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括;傳動裝置、加料裝置、機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭與口模等五部分。 擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖(1) 擠出成型設(shè)備：單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖傳動裝置：帶動螺桿轉(zhuǎn)動的部分。加料斗：加料裝置一般都采用錐形加料漏斗。加料斗內(nèi)有切斷料流、標(biāo)定料流和卸除余料

8、等裝置。向擠出機(jī)料筒連續(xù)供料。機(jī)筒：擠出機(jī)的主要部件，塑料的塑化柔化、加壓均在其中進(jìn)行。擠出時壓力可達(dá)3050 MPa。溫度一般為150300。有整體式和組裝式兩種，整體式優(yōu)點(diǎn)在于有較高的精度，生產(chǎn)中使用較多。組裝式可根據(jù)需要加長和縮短。筒外部有加熱與冷卻系統(tǒng)，分別用于塑化粒料和制品定型。單螺桿擠出機(jī)螺桿:擠出機(jī)的關(guān)鍵部件，由其轉(zhuǎn)動帶動塑料移動，得到增壓和部分的熱量。1漸變形（等距不等深）2漸變形（等深不等距）3突變形4魚雷頭螺桿 加料段； 壓縮段；均化段機(jī)頭：是口模與機(jī)筒之間的過渡部分，其長度和形狀取決于物料的種類、制品的形狀、加熱方式以及擠出機(jī)的大小、形式等?？谀Ｊ侵破窓M截面的成型部件，由

9、螺栓或其他方法固定在機(jī)頭上的。優(yōu)點(diǎn)：單螺桿擠出機(jī)設(shè)計簡單，價格便宜，因而應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：(1)單螺桿擠出機(jī)的物料輸送主要靠摩擦，使其加料性能受到限制，粉料、糊狀料、玻璃纖維及無機(jī)填料等較難加入。(2)當(dāng)機(jī)頭壓力較高時，逆流增加，使生產(chǎn)率降低。(3)單螺桿排氣擠出機(jī)物料在排氣區(qū)的表面更新作用小，因而排氣效果較差。(4)單螺桿擠出機(jī)不適于某些工藝過程，如聚合物著色、熱固性粉料的加工等。單螺桿擠出機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：由摩擦產(chǎn)生的熱量??；物料受到比較均勻的剪切力；螺桿輸送物料能力大，擠出量比較穩(wěn)定，物料在機(jī)筒內(nèi)停留時間較短；機(jī)筒可以自動清洗等。雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)螺桿示意圖與截面圖價格方面

10、：單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價格低；雙螺桿結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高塑化能力方面：單螺桿適合聚合物的塑化擠出，適合顆粒料的擠出加工。對聚合物的剪切降解小，但物料在擠出機(jī)中停留時間長；雙螺桿具有很好的混煉塑化能力，物料在擠出機(jī)中停留時間短，適合粉料加工。加工能力及能耗方面：雙螺桿擠出機(jī)產(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低，而單螺桿則較差。操作性方面：單螺桿操縱輕易，工藝控制簡單；雙螺桿操作相對復(fù)雜，工藝控制要求較高。雙螺桿擠出機(jī)與單螺桿擠出機(jī)相比優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)頭和口模通常為一體，習(xí)慣性上統(tǒng)稱機(jī)頭。機(jī)頭：料筒和口模的連接體?？谀＃褐破方孛娉尚筒考?。擠出機(jī)頭和口模機(jī)頭口模結(jié)構(gòu)圖 機(jī)頭是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的塑料熔體變成直線運(yùn)動

11、，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔體均勻而平穩(wěn)的導(dǎo)入口模，同時賦予必要的成形壓力，使塑料易于成形和所得制品密實(shí)?？谀＞哂幸欢ǖ慕孛嫘螤畹耐ǖ?，塑料熔體在口模中流動時取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化后成型機(jī)頭口模模擬圖 機(jī)頭各部分作用擠出過程一般包括熔融、成形、定形三個階段。熔融階段：將固態(tài)塑料通過螺桿轉(zhuǎn)動向前輸送，在外部機(jī)筒加熱器和內(nèi)部螺桿對物料剪切作用產(chǎn)生的摩擦熱的作用下，逐漸融化，最后完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w，并在壓力下壓實(shí)。成形階段：熔體通過口模，在壓力的作用下成為形狀與口模橫截面積形狀相似的一個連續(xù)體。定形階段：將從機(jī)頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來，對其進(jìn)行精整，從而獲得更為精

12、確的截面形狀、尺寸和光滑的表面。通常采用冷卻和加壓的方法達(dá)到這一目的。(2)擠出過程擠出過程壓力與溫度變化螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速提升，剪切作用上升，物料的混合和塑化程度上升，物料壓力上升會對物料的冷卻定型有影響。擠出過程的影響因素溫度：由于大量玻璃態(tài)塑料沒有統(tǒng)一熔點(diǎn)，溫度較低時熔體黏度上升，機(jī)頭壓力上升，流量下降，形狀穩(wěn)定性上升，但不利于物料的塑化導(dǎo)致物料塑化質(zhì)量低，還會導(dǎo)致離模膨脹嚴(yán)重的現(xiàn)象。溫度較高時，物料黏度上升，熔體流量上升，擠出穩(wěn)定性下降，形狀穩(wěn)定性也會下降，且產(chǎn)品的定形性較差，有時甚至?xí)霈F(xiàn)制品發(fā)黃老化的情況存在。壓力：壓力會隨時間發(fā)生周期性波動，這種波動對制品的質(zhì)量同樣有不利影響。壓

13、力會對流量產(chǎn)生影響；會使制品徑向尺寸變化不均；造成制品內(nèi)部應(yīng)力不均等。(3)典型擠出工藝擠出吹塑薄膜工藝：塑料薄膜是一種常見的塑料制品，它可由壓延、擠出吹塑、直接擠出等方法生產(chǎn)。擠出吹塑薄膜是將塑料擠成薄膜管，然后趁熱用壓縮空氣將它吹脹，冷卻定形后即可得薄膜制品。一般吹塑薄膜的規(guī)格是膜厚0.010.25mm，折徑100500mm。在擠出吹塑薄膜成形過程中，根據(jù)擠出和牽引方向的不同，可分為平擠上吹法、平擠下吹法和平擠平吹法三種。平擠上吹法使用直角機(jī)頭，即機(jī)頭出料方向與擠出方向垂直，擠出管坯向上，牽引至一定距離后由人字板夾攏，所擠管狀物由底部引入的壓縮空氣將它吹脹成泡管，并以壓縮空氣壓力大小來控制

14、它的橫向尺寸，以牽引速度控制縱向尺寸。泡管經(jīng)冷卻就可得到吹塑薄膜。平擠平吹法只適用于小口徑薄膜的吹塑。平擠下吹法適宜于粘度較小的原料及要求透明度高的塑料薄膜。 管材及異型材擠出成形工藝：管材及異型材是塑料擠出成形的主要產(chǎn)品。擠管是將粒狀或粉狀塑料從料斗加入擠出機(jī)，經(jīng)加熱成熔融的料流，螺桿旋轉(zhuǎn)的推動力使熔融料通過機(jī)頭的環(huán)行通道，形成管狀物，經(jīng)冷卻定形成為管材的生產(chǎn)過程。 塑料異型材指除管材、板材外，縱向截面相同，橫向斷面不對稱的由擠出法連續(xù)成形的塑料制品。尤其是中空異型材制品在建筑、家具、電器、土木等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。塑料管材、異型材可根據(jù)用途不，選用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等各種材料.

15、板材及片材成形工藝：用擠出成形方法可以生產(chǎn)厚度為0.258mm的片材和板材。通常厚度為0.251mm稱片材，1mm以上稱板材。 擠出法是生產(chǎn)片材和板材最簡單的方法，其它尚有壓延法、層壓法、流延法及澆鑄法等。擠板（片）設(shè)備主要有擠出機(jī)、擠出機(jī)頭、三輥壓光機(jī)、牽引裝置、切割裝置組成。12341片或板擠出；2輾平與冷卻；3切邊與牽引；4切斷1-支管2-阻力調(diào)節(jié)塊3-調(diào)節(jié)螺栓4-上模唇5-下模唇成型方法產(chǎn)品厚度/mm主要成型塑料主要優(yōu)缺點(diǎn)擠出法聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等設(shè)備簡單、成本低，板材沖擊強(qiáng)度好，厚度均勻度差壓延法聚氯乙烯產(chǎn)量大、厚度均勻設(shè)備龐大，維修復(fù)雜，產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度低層壓法硬聚氯乙烯

16、及熱固性塑料板材光潔，表面平整，設(shè)備龐大，價高，極易分層澆鑄法甲基丙烯酸酯類及聚酰胺板材表面平整，透明度高，抗碎能力強(qiáng)，間歇生產(chǎn)，勞動強(qiáng)度大流延法醋酸纖維素片材光學(xué)性能好，厚度均勻，產(chǎn)量低，設(shè)備投資大片材成型方法比較2.塑料注射成形注射成形是將粒狀或粉狀塑料從注射成形機(jī)的料斗送入機(jī)筒內(nèi)，加熱熔融塑化后，在柱塞或螺桿加壓下，物料被壓縮并向前移動，通過機(jī)筒前端的噴嘴、以很快的速度注入閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時間的冷卻定形后，開啟模具即得制品。注射成形特點(diǎn)：具有生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、成形形狀復(fù)雜、尺寸精確以及易于實(shí)現(xiàn)自動化等。是種間歇的操作過程。注射成形周期從幾秒鐘到幾分鐘不等，周期的長短取決于制品的

17、壁厚，大小、形狀、注射成形機(jī)的類型以及所采用的塑料品種和工藝條件等。注射成形制品的質(zhì)量從幾克到幾十公斤不等。注射成形是塑料制品的主要成形方法之一。注射成形制品約占塑料制品總質(zhì)量的30以上。除極少數(shù)熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可用此法成形。注射成形也可加工某些熱固性塑料，如酚醛塑料等。(1)注射成型設(shè)備及模具注射成形機(jī)：注射成形機(jī)簡稱注射機(jī)，亦稱注塑機(jī)。注射機(jī)類型很多按外形特征可分為立式、直角式、臥式等。其中立式和直角式大多用于次注射量在60 g以下的小形制品。臥式適用于大、中型制品。還有帶旋轉(zhuǎn)臺的注射機(jī)，旋轉(zhuǎn)臺可安裝多副模具。按塑化方式和注射方式，注射機(jī)可分為柱塞式和螺桿式，螺桿式注射

18、機(jī)是目前產(chǎn)量最大、使用最廣泛的注射機(jī)。注射機(jī)的規(guī)格通常按注射量表示。注射機(jī)由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)和液壓與電器控制系統(tǒng)三部分組成，臥式螺桿式注射機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示：13241合模裝置；2注射裝置；3 液壓傳動系統(tǒng)；4電器控制系統(tǒng)注射成型模具動 模定模注射成形模具主要由澆注系統(tǒng)、成形零件和結(jié)構(gòu)零件三大部分組成、澆注系統(tǒng)是指塑件熔體從噴嘴進(jìn)入前的流道部分，包括主流道、分流道、澆口等。成形零件是指構(gòu)成零件形狀的各種零件，包括動模和定模型腔、型芯等。結(jié)構(gòu)零件是指構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的各種零件，包括導(dǎo)向、脫模、抽芯、分型等動作的各種零件，如圖所示。完整的注射成型設(shè)備(2)注射成型工藝過程完整的注射成形工藝過程包括：成

19、形前的準(zhǔn)備，注射、制件的后處理等。成形前的準(zhǔn)備包括原料的檢驗(yàn)、原料的預(yù)熱及干燥、嵌件的預(yù)熱和安放、試模等；注射過程包括加料、注射入模、保壓冷卻和脫模等幾個步驟。注射成型工藝流程圖模塑：從熔料進(jìn)入模具開始，經(jīng)過模腔注熔體在控制條件下冷卻定形、直到制品從模具中脫出為止這一過程。后處理原因：塑料在機(jī)筒內(nèi)塑化并不均勻，且在模腔內(nèi)冷卻速度不同。結(jié)晶、取向和收縮不均勻，致使制品內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。存在內(nèi)應(yīng)力的制件在儲存和使用中常會出現(xiàn)力學(xué)性能的下降、光學(xué)性能下降、表面呈現(xiàn)凹痕，甚至內(nèi)應(yīng)力裂紋。后處理方法：是制品在定溫加熱液體介質(zhì)或在熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。其實(shí)質(zhì)是強(qiáng)迫凍結(jié)的分子鏈松弛，凝固的大分子鏈段轉(zhuǎn)向

20、無規(guī)則位置，消除這一部分內(nèi)應(yīng)力，同時提高結(jié)晶度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高和改善制件性能。(3) 其他注射成型氣體輔助注射成形其工作原理是借助于氣體的作用將熔融塑料注射進(jìn)入模具型腔，利用受壓氣體在塑件內(nèi)的膨脹，使塑件形成中空斷面，而且保持完整的外形。由于靠近模具表面部分的塑料溫度低、表面張力高，而處于模中心部位的熔體溫度高、粘度低，致使氣體易于在塑件較厚的部位形成空腔，而被氣體所取代的熔融塑料被推向模具的未端。形成所要成形的塑件。適用范圍氣體輔助注射成形對厚壁和薄壁塑件均適用。基本所有用于注射成形的熱塑性型料、一般工程塑料和部分熱固性塑料都可用于氣體輔助注射成形。該技術(shù)具有節(jié)省材料、消除縮痕、縮短冷卻

21、時間、降低制品內(nèi)應(yīng)力、提高表面質(zhì)量等顯著優(yōu)點(diǎn)。對于厚壁件?？蓽p輕質(zhì)量50以上，生產(chǎn)無內(nèi)應(yīng)力，表面光滑且無凹陷的大型塑件，減少冷卻時間，縮短生產(chǎn)周期。對薄壁期件，可消除其加強(qiáng)筋部位的縮痕，降低成形壓力，減少塑件殘余應(yīng)力及翹曲變形量。工藝優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)注射成形是指注射成形過程中伴有化學(xué)反應(yīng)的、一些熱固性塑料和彈性體的加工方法。其工作原理是在高壓下將兩種液態(tài)組分分別從兩個儲罐中精確量取后注入液體混合室內(nèi)，在一定的溫度和壓力下，借助于混合室內(nèi)的螺旋翼的旋轉(zhuǎn)而混合并相互作用，乘其尚在反應(yīng)時，在一定的壓力下將其注射進(jìn)入模腔，而后在模具內(nèi)發(fā)泡，即能成為表密度較高而內(nèi)層密度較低的泡沫塑料制品。1原料槽（主要原料和硬

22、化劑）；2旋轉(zhuǎn)葉片；3泵；4模具5加熱器；6銷模裝置7噴嘴；8混合器；9清洗液；10真空泵；11馬達(dá)；12閥門；13空壓機(jī)反應(yīng)注射主要用于成形聚氨酯、環(huán)氧樹脂和聚酯等塑料制品，尤其是在生產(chǎn)聚氨酯泡沫塑科制品方面應(yīng)用很多，如汽車坐、電器儀表外殼、裝飾板等。適用對象反應(yīng)注射成形使用液態(tài)塑料組分，并以很小的注射壓力將它們向模具內(nèi)注射，因而流動性較好，并能成形壁厚極薄的塑料制品。普通注射成型卻要在高溫條件下把具有一定粘度的塑料熔體注入模腔，故其成形難度要比前者大得多，成形性能和制品的復(fù)雜程度也將受到多方面的限制。反應(yīng)注射成形與普通注射成形差別主要應(yīng)用于熱固性塑料制品的成形。該方法主要用于壓制形狀簡單、

23、尺寸精度要求不高的制件。與注射成型相比，生產(chǎn)過程容易控制，使用的設(shè)備和模具簡單，成形大件制品。但它的生產(chǎn)周期長、效率低，較難實(shí)現(xiàn)自動化，不易成型形狀復(fù)雜的制件。3. 壓制成型將一定量粉狀、粒狀碎屑狀或纖維狀的塑料放入具有一定溫度的閉合模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓并保溫一定時間而固化成型。設(shè)備組成：液壓機(jī)、模具液壓機(jī)：上壓式、下壓式、層壓式模具：敞開式、閉合式、半封閉式(1) 壓制成形設(shè)備組成上壓式下壓式模具：敞開式（溢式壓縮模）、封閉式（不溢式壓縮模）、半封閉式（半溢式壓縮模）熱固性塑料在壓制成形過程中所表現(xiàn)出的狀態(tài)變化要比熱塑性塑料復(fù)雜，在整個成形過程中始終伴有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。成形過程中主要包括流動、凝

24、膠和硬化成形。加熱初期塑料成低分子粘流態(tài)，流動性好，隨著反應(yīng)進(jìn)行，部分分子發(fā)生交聯(lián)，此時物料的流動性變小，并開始產(chǎn)生一定的的彈性，此時物料處于凝膠狀態(tài)。再繼續(xù)加熱，分子交聯(lián)反應(yīng)更趨于完善，交聯(lián)度增大，樹脂由凝膠狀態(tài)變?yōu)椴Ａ顟B(tài)，此時樹脂呈體形結(jié)構(gòu)，即將到達(dá)硬化狀態(tài)，成形過程完成。特殊的壓制成型層壓成型：以片狀材料作為填料通過壓制成型獲得層壓材料。這種成形方式為層壓成型(2) 壓制成形過程壓延成型是將加熱塑化的熱塑性塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，而成為規(guī)定尺寸的連續(xù)片狀制品的成型方法。薄膜和片材制品，以0.25mm為分界線。主要成型對象：熱塑性非晶塑料，如聚氯乙

25、烯壓延成型也可成型復(fù)合材料，如在成型塑料薄膜時，將布（紙）隨同塑料一起通過壓延機(jī)的最后一對輥筒，薄膜會緊貼在布（紙）上，這種方法稱為壓延涂層法。壓延成型的主要設(shè)備是壓延機(jī)。壓延機(jī)組成：機(jī)體、輥筒、輥筒軸承、輥筒調(diào)距裝置、擋料裝置、切邊裝置、傳動系統(tǒng)、安全裝置和加熱冷卻裝置等組成。4. 壓延成型以數(shù)量分輥筒有三輥、六輥和多輥等以排列方式分有L型、倒L型、Z型、S型等多種。壓延機(jī)分類壓延成型工藝配料捏合機(jī)高速混合機(jī)塑化密煉機(jī)塑化與供料雙轉(zhuǎn)子混煉機(jī)塑化與供料引星式擠出機(jī)塑化擠出機(jī)塑化高速塑化機(jī)供料擠出機(jī)供料輥壓機(jī)配料捏合機(jī)高速混合機(jī) 配料捏合機(jī)高速混合機(jī) 配料捏合機(jī)高速混合機(jī) 壓延引離切割卷取冷卻壓

26、花制品5. 塑料中空吹塑中空吹塑是將擠出或注塑的半熔融狀態(tài)的管坯(型坯)，置于各種形狀的模具之中，在管坯中通入壓縮空氣吹脹，使之緊貼在模腔壁上，再經(jīng)冷卻脫膜得到中空制品的成型方法。可成型容量不同的瓶壺桶等各種包裝容器。吹塑工藝可分為：擠出吹塑、注塑吹塑和拉伸吹塑等，其中擠出吹塑為主要方法。(1) 擠出吹塑擠出機(jī)擠出管坯吹塑模型吹氣頭閉模和吹塑吹塑瓶擠出吹塑成型尾料擠出吹塑中空成形的工藝過程是：首先通過擠出機(jī)將塑料熔融并成形管坯，再閉合模具管坯、插入吹塑頭，通入壓縮空氣、在壓縮空氣的作用下型坯膨脹并附著在型腔壁上成形，成形后進(jìn)行保壓、冷卻、定形并放出制品內(nèi)的壓縮空氣、開模取出制品、切除尾料。(2

27、) 注射吹塑注射機(jī)注射成型型坯吹氣孔吹氣型芯壓縮空氣入口旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吹塑成型注射吹塑成型吹塑瓶注射吹塑工藝可分兩個階段：第一階段，由注射機(jī)將熔體注入帶吹氣芯管的管坯模具中成形管坯、啟模、管坯帶著芯管轉(zhuǎn)到吹塑模具中；第二階段，閉合吹塑模具，壓縮空氣通入芯管吹脹管坯成形制品，當(dāng)管坯轉(zhuǎn)到吹塑模具中時下一管坯成形即開始。(3) 拉伸吹塑拉伸吹塑工藝?yán)齑邓苡址Q雙向吹塑，管坯除了吹塑使其徑向拉伸外，借助拉伸芯管使管坯軸向也產(chǎn)生拉伸，拉伸吹塑制品內(nèi)聚合物分子鏈沿兩個方向整齊排列，從而使制品的沖擊強(qiáng)度、透明度、抗蠕變性及抗水氣和蒸氣的滲透性都有很大提高。拉伸吹塑加工塑料有：熱塑性聚酯、聚丙悕等。6. 塑料熱成型

28、熱成型是各種熱塑性塑料片材成型技術(shù)，如真空成型、壓力成型、對模成型及其組合的總稱。所有這些成型技術(shù)都需要預(yù)制的熱塑性塑料片材，這種片材經(jīng)夾緊、加熱，并在模具中或者模具上成形，熱成形后，一般再經(jīng)過修剪或二次加工即成制品。特點(diǎn)：熱成形塑料制品壁薄、成形過程快速均勻，常用此方法成形的有聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)等。成型方式有陽模成型、陰模成型兩種方式陰模成型陽模成型7.塑料傳遞成形將預(yù)熱后的熱固性塑料加入傳遞料筒中，傳遞料筒通過模內(nèi)澆注系統(tǒng)與閉合的傳遞模腔相聯(lián)，物料受熱變?yōu)檎沉鲬B(tài)，利用專用柱塞在壓力機(jī)滑塊作用下對傳遞料筒中的物料加壓，使其通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入閉合的模腔并進(jìn)行流動充

29、模，當(dāng)熔體充滿模腔時升高模具溫度，使模腔中熔體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化成形?？芍圃煨螤顝?fù)雜、尺寸精度高、帶嵌件、有側(cè)孔的制件。常用原料有酚醛，脲醛、和三聚氰胺等塑料。采用低壓傳遞模塑工藝，被塑封的電子元件類似金屬嵌件定位于塑封模具型腔中，塑料通過傳遞模塑方法注入型腔、加熱、固化。為避免注入熔體損壞電子元件，模塑壓力極低，塑封材料必須有極好的流動性和極低的熔體粘度。常用于塑封的塑料有：酚醛、聚酯、硅酮和環(huán)氧模塑料等。微電子塑封料筒下模具上模具引線框架澆道凝料塑封件傳遞壓柱料餅(a)(d)(c)(b)微電子塑封工藝圖軟彈性：橡膠橡的彈性模量小，一般在10100 N/cm2。與能彈性不同，它是由于大分子鏈

30、形狀的改變，即源于構(gòu)象的變化，故屬熵彈性。所以，伸長變形即使達(dá)100%，仍表現(xiàn)有可復(fù)原的特性，這就是橡膠狀彈性。粘彈性 ：橡膠是粘彈性體，在外力作用下產(chǎn)生的形變等行為受時間、溫度等條件的支配，表現(xiàn)明顯的應(yīng)力松弛和蠕變現(xiàn)象，在振動或交變應(yīng)力等作用下，產(chǎn)生滯后。緩沖減震的作用：橡膠的柔軟性、彈性、粘彈性等的結(jié)合，對聲音及振動的傳播有緩沖作用，可利用這點(diǎn)來防除噪音和振動公害。 8.2 橡膠成型加工橡膠是高彈性的高分子材料，也稱為彈性體。1.橡膠的性能溫度依賴性大：橡膠因粘彈性顯著受溫度影響。比如，橡膠在低溫時處于玻璃態(tài)并進(jìn)而脆化，在高濕時則發(fā)生軟化、熔融、熱氧化、熱分解以至燃燒。電絕緣性：橡膠是高分

31、子電介質(zhì)，是電絕緣材料，但是也可因加入某些助劑降低絕緣性，制備導(dǎo)電橡校。老化現(xiàn)象：有老化現(xiàn)象如同金屬之腐蝕，木材之腐朽，巖石之風(fēng)化一樣，橡膠也會因環(huán)境條件的變化而發(fā)生老化。配合劑：為提高橡膠材料的工程價值，一般都必須在橡膠中加入各種配合劑。此外，膠質(zhì)軟、硬度低、柔軟性好，透氣性整，可做氣密性材料及防水性材料等，正是由于上述的性能，使得橡膠材料和橡膠制品的應(yīng)用范圍特別廣泛。橡膠種類：天然橡膠、合成橡膠2.橡膠成形加工 橡膠制品一般分為干膠和膠乳制品兩大類。未經(jīng)過加工的叫生膠，無論是天然還是合成的生膠，雖然有良好的彈性，但是沒有足夠的強(qiáng)度。由于有冷流現(xiàn)象，其尺寸穩(wěn)定型不佳。橡膠加工素?zé)捇鞜挸尚瘟蚧?/p>

32、 橡膠的加工就是由生膠制成干膠制品或由膠乳制得膠乳制品的過程。素?zé)挘菏墙档蜕z彈性，增加塑性。這一過程對天然橡膠是必不可少的，至于合成橡膠，則應(yīng)視品種而定，有些合成橡膠的生膠本身具有一定程度的可塑性，因而可不必經(jīng)過素?zé)挾苯踊鞜挕?素?zé)捦ǔＴ谳佂矡捘z機(jī)上進(jìn)行。煉膠機(jī)由兩個以不同線速度相對旋轉(zhuǎn)的輥筒組成。生膠在煉膠機(jī)中因受機(jī)械、熱和化學(xué)的三種作用而相對分子質(zhì)量下降，因而彈性降低，塑性增加?；鞜挘和ㄟ^機(jī)械的作用，使各種配合劑均勻的分散在膠料中。配合劑主要包括硫化劑、硫化促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑、防老劑、增強(qiáng)劑、填充劑、著色劑等。凡能使橡膠由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，使之成為彈性體的物質(zhì)均稱為橡膠硫化劑。為了

33、縮短硫化時間，需要添加使硫化劑活化的物質(zhì)，這就是硫化促進(jìn)劑，它們大多是一些有機(jī)化合物。而幾乎所有的有機(jī)促進(jìn)劑又都需要助促進(jìn)劑。凡能提高橡膠力學(xué)性能的物質(zhì)稱為增強(qiáng)劑，亦稱活性填充劑，最常用的是炭黑。填充劑主要起增容作用以降低成本，常用的有碳酸鈣、硫酸鋇等。干膠制品的生產(chǎn)因生膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)和硫化劑而異。分子結(jié)構(gòu)中含有C=C鍵的生膠一般用硫磺作硫化劑。硫化過程中，由于形成硫橋（單硫或多硫）而使大分子交聯(lián)。對于飽和的二元乙丙橡膠，則需采用金屬氧化物、過氧化物（如過氧化苯甲酰）等非硫硫化劑。分子中含有某些功能基的生膠，則可以根據(jù)功能基的性能，采用適當(dāng)?shù)幕衔锸怪蚧?。成形：將混煉膠通過壓延機(jī)制成一定厚度的

34、膠片，或者通過螺旋壓出機(jī)制成具有一定斷面的半成品，而后組合、硫化。硫化：硫化是成形品在一定溫度、壓力下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程，其結(jié)果是使制件失去塑性，獲得高彈性。橡膠硫化機(jī)理：乳膠制品生產(chǎn)混合乳膠濃縮乳膠配合劑硫化膠（半硫化）浸漬壓出注模干燥凝固凝固脫膜干燥硫化打泡注模脫膜壓出制品硫化脫模硫化海綿制品凝固注模制品硫化浸漬制品天然膠乳和合成膠乳都可制造膠乳制品。其間也要加入各種配合劑，并要加分散劑、穩(wěn)定劑等專用配合劑。橡膠的成形是使用成形模具，將混煉膠放入模具中，經(jīng)過加熱、加壓處理而制成所需形狀和尺寸的制品。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和壓制工藝的不同，大體上可將橡膠成形分為四大類：壓制成形、傳遞成形、注壓成形和壓

35、出成形。 膠乳制品的簡單生產(chǎn)過程3.橡膠成型方法(1)壓制成型橡壓制成形制成形是將混煉過的，經(jīng)加工成一定形狀和稱量過的半成品膠料直接放入敞開的模具型腔中，而后將模具閉合。送入平板硫化機(jī)中加壓、加熱，膠料在加熱和壓力作用下硫化成形。壓制成形模具結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，實(shí)用性廣，操作方便，在整個橡膠模具壓制品的生產(chǎn)中占有較大的比例。(2) 傳遞成型傳遞成形又稱壓鑄成形，它是將混煉過的、形狀簡單的、限量的膠條或膠塊半成品放入壓鑄模料腔中，通過壓頭的壓力擠壓膠料，并使膠料通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔中硫化定形。傳遞成形適用于制作普通模圧法所不能壓制的薄壁、細(xì)長易変的制品以及形狀復(fù)雜難于加料的橡膠制品，所產(chǎn)生的

36、制品致密性好，質(zhì)量優(yōu)越。橡膠傳遞成型1壓鑄口；2澆口；3逃氣缺口(3) 注壓成形注壓成形又稱注射成形。它是利用注壓機(jī)的壓力，將膠料直接由機(jī)筒注入模腔、完成成形并進(jìn)行硫化的生產(chǎn)方法。注壓成形的優(yōu)點(diǎn)是硫化周期短，廢邊少，生產(chǎn)效率高，它把成形和硫化過程合為一體。這種方法工序簡單，提高了機(jī)械化自動化程度減輕了勞動強(qiáng)度并大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 注壓模具已廣泛用于生產(chǎn)橡膠密封圈，橡膠金屬復(fù)合制品、減震制品及膠鞋等。橡膠注壓成形1-定模；2-加熱孔；3-橡膠制件；4-定板； 5-動模；6-動板；7-頂出機(jī)構(gòu)；8-絕熱板(4) 壓出成型壓出成形工藝是橡膠工業(yè)的基本工藝之一，它是利用壓出機(jī)，使膠料在螺桿推動下，連

37、不斷地向前運(yùn)動，然后借助于口型壓出各種所需形狀半成品，以完成造形或其它作業(yè)的過程。具有連續(xù)、高效等特點(diǎn)。因此、日前廣泛用來制造胎面、內(nèi)胎、膠管、電線電纜和各種復(fù)雜斷面形狀的半成品以達(dá)到初步造形的目的，而后經(jīng)過冷卻定形輸送到硫化罐內(nèi)進(jìn)行硫化或用作壓制成形所需的預(yù)成形半成品膠料。除了上述列舉的四大類橡膠模具外，還有蒸缸硫化模具、充氣模具、浸膠模具以及與專機(jī)配套的橡膠模具等。它們使用于輪胎、蓄電池膠殼、玩具、膠鞋、乳膠制品等橡膠制品生產(chǎn)。纖維成型是將紡絲流體（聚合物熔體和溶液）以一定的流量從噴絲孔擠出，固化而成為纖維的過程。纖維成型也叫作紡絲。合成纖維紡絲主要方法有熔體紡絲和溶液紡絲，后者又分為濕法

38、紡絲和干法紡絲兩種。工業(yè)上熔體紡絲用得最多，其次是濕法紡絲。紡絲方法熔體紡絲溶液紡絲切片間接紡絲熔體直接紡絲濕法紡絲干法紡絲 8.3 纖維成型紡絲可以分為以下四個工序：原料制備：高分子化合物的合成或天然高分子化合物的化學(xué)、物理處理和機(jī)械加工。紡前準(zhǔn)備：紡絲熔體或紡絲溶液的制備。紡絲：纖維的成型。后加工：纖維的后處理。1. 紡絲方法與工序切片在螺桿擠壓機(jī)中熔融后送至紡絲箱體中各紡絲部位，再經(jīng)過紡絲泵定量送到紡絲組件，在組件中經(jīng)過濾后，從噴絲板的毛細(xì)孔中壓出而成為細(xì)流。這種熔體細(xì)流在紡絲甬道中被空氣冷卻成形，再被卷成一定的形狀。(1) 熔體紡絲2.紡絲合成工藝熔體細(xì)流在空氣中冷卻。傳熱速度和絲條固化速度快，而絲條運(yùn)動所受阻力很小，因此熔體紡絲的紡絲速度比濕法要高得多。熔體紡絲的一般紡速為10002000 m/min。高速紡絲時，可達(dá)30006000 m/min或更高。為加速冷卻固化，一般熔體細(xì)流離開噴絲板后與絲條垂直方向進(jìn)行冷卻吹風(fēng)。吹風(fēng)形勢有側(cè)吹、環(huán)吹和中心輻射吹風(fēng)等。(1) 熔體紡絲紡絲溶液經(jīng)過混合