高分子材料基本加工工藝 緒論

高分子材料基本加工工藝

學(xué)習(xí)指南

1.掌握高分子材料的基本概念和基本特性。2.掌握高分子材料原料生產(chǎn)和制品生產(chǎn)的關(guān)系。3.了解高分子材料的過去、現(xiàn)在和將來。四“E”的內(nèi)容EnergyEngineering：能源工程InformationEngineering：信息工程BiologyEngineering：生物工程MaterialEngineering：材料工程人們通常將材料分為“金屬材料”、“無機(jī)非金屬材料”和“有機(jī)高分子材料（簡稱“高分子材料”）”。高分子材料原料豐富、性能優(yōu)良，在材料領(lǐng)域中所占的位置日益重要。

材料的分類

蛋白質(zhì)天然高分子材料纖維素天然橡膠

橡膠：Rubber—R合成高分子材料塑料:Plastics—P纖維:Fiber—F高分子及高分子材料的概念

高分子：通常認(rèn)為相對分子質(zhì)量超過104的材料稱為高分子物?！案叻肿游铩焙汀案叻肿硬牧稀钡闹饕獏^(qū)別：高分子物是一種物質(zhì)，將高分子物經(jīng)過工程技術(shù)處理后才能成為高分子材料；高分子材料再經(jīng)過成型加工，才能進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域，成為高分子制品或成品。研究高分子物、高分子材料及高分子制品的學(xué)科叫做高分子學(xué)科。

幾個(gè)比較含混的詞

高分子又有人稱為大分子，也有將高分子稱為高聚物或聚合物。作者認(rèn)為：高分子或稱大分子應(yīng)該包括“天然的較高相對分子質(zhì)量的物質(zhì)”（如天然橡膠、蛋白質(zhì)等）和“人工合成的較高相對分子質(zhì)量物質(zhì)”。聚合物只是人工合成的較高相對分子質(zhì)量物質(zhì)的一部分，只指人工合成的由許多重復(fù)單元連接而成的較高相對分子質(zhì)量物質(zhì)[如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等]，而不包括人工合成胰島素等有機(jī)高分子物，也不包括人造水晶等無機(jī)高分子。

一、高分子材料及其成型加工

三大合成材料的概念：塑料是以樹脂（有時(shí)用單體在加工過程中直接聚合）為主要成份，一般含有添加劑、在加工過程中能流動成型的材料。橡膠是具有高彈性，能在外力作用下變形，除去外力后又恢復(fù)原來形狀的材料，橡膠是具有獨(dú)特的高彈性、優(yōu)異的疲勞強(qiáng)度、極好的電絕緣性與耐磨性的材料。纖維在工業(yè)則是指柔韌、纖細(xì)的絲狀物，有相當(dāng)?shù)拈L度、強(qiáng)度和彈性。

高分子材料加工

高分子材料加工是將高分子材料轉(zhuǎn)變成所需形狀和性質(zhì)的實(shí)用材料或制品的工程技術(shù)。培養(yǎng)工程技術(shù)人員，就應(yīng)該讓學(xué)生盡早地接觸工程、認(rèn)識工程、具有工程意識，具有工程師的思維模式。所涉及的內(nèi)容是將塑料材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现破返母鞣N工藝和工程。將塑料材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现破芬簿褪窃鎏砥涫褂脙r(jià)值。在轉(zhuǎn)變的工藝過程中常會發(fā)生以下一種或幾種情況:化學(xué)變化、流動以及物理性能的改變。當(dāng)然,橡膠的成型加工也有類似情形。

《高分子材料基本加工工藝》（簡稱“基本工藝”）的內(nèi)容

兩大部分：第一部分是“基礎(chǔ)理論”，主要有這幾方面:①高分子材料的流變行為及其基本特性。

②在成型加工過程中能量的交換及其變化規(guī)律。如熱量的傳遞與定量計(jì)算，機(jī)械能、電能與熱能之間的相互轉(zhuǎn)化與定量計(jì)算。

③常用高分子材料及其基本特性?！陡叻肿硬牧匣炯庸すに嚒罚ê喎Q“基本工藝”）的內(nèi)容第二部分：基本工藝①成型用物料的配制原理及工藝流程。②高分子材料的擠出成型的基本原理和工藝過程。③高分子材料的注射成型的基本原理和工藝過程。④高分子材料的壓延成型的基本原理和工藝過程。⑤泡沫塑料的工藝原理及工藝參數(shù)。⑥高分子材料的模壓工藝原理和工藝參數(shù)。⑦橡膠的硫化和塑料的交聯(lián)的基本原理和工藝參數(shù)。⑧其它工藝方法的基本原理和工藝參數(shù)?！痘竟に嚒氛n程的特點(diǎn)

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對高分子材料加工概況有個(gè)總體的了解。如果我們將高分子材料加工行業(yè)看成一個(gè)“公園”，而《基本工藝》這門課程就是這個(gè)公園的一張“導(dǎo)游圖”。當(dāng)你畢業(yè)后工作時(shí)，你必然在這個(gè)公園的某個(gè)“景點(diǎn)”（即某一個(gè)高分子材料加工工種）進(jìn)行深入細(xì)致的研究；這時(shí)你就可能發(fā)現(xiàn)：用同一材料加工成同一產(chǎn)品時(shí),有時(shí)會有兩種或兩種以上的工藝路線；這時(shí),工業(yè)生產(chǎn)中就有最優(yōu)化的問題需要解決。用何種工藝路線能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,設(shè)備投資少,制品成本低。當(dāng)你走到這一層次時(shí)，你就深深地感受到《基本工藝》對你成才的早期影響和貢獻(xiàn)。

轉(zhuǎn)變的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)

形狀轉(zhuǎn)變往往是為滿足使材料轉(zhuǎn)化為制品這一過程而進(jìn)行的。大多數(shù)情況下是使高分子材料流動或變形來實(shí)現(xiàn)形狀的轉(zhuǎn)變。要使高分子材料流動,往往采用加熱,而使流動狀態(tài)的材料定型又必需將熱量散發(fā)出來。高分子材料結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變包括高分子材料的組成、組成方式、微觀和宏觀結(jié)構(gòu)的變化等,也包括高分子材料結(jié)晶和取向所引起材料聚集態(tài)的變化。這種轉(zhuǎn)變主要是為滿足對成品內(nèi)在質(zhì)量的要求而進(jìn)行的,一般通過配方設(shè)計(jì)(即材料按適當(dāng)?shù)谋壤旌?,采用先進(jìn)的工藝流程和適宜工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。二、高分子材料成型加工特性

特性：質(zhì)輕、電氣絕緣性好、隔熱性能好等力學(xué)強(qiáng)度低、耐老化性能差、易燃燒等

優(yōu)良的加工特性：能便宜而廉價(jià)地加工,采用簡單操作就能生產(chǎn)出幾何形狀相當(dāng)復(fù)雜的制品,加工成本很少超過材料的成本。加工特性的表現(xiàn)可擠壓性(Extrudability)

——指聚合物通過擠壓作用形變時(shí)獲得形狀和保持形狀的能力。

可模塑性(Mouldabilitily)

——指材料在溫度和壓力作用下形變和在模具中模塑成型的能力。

可延性(Stretchability)

——無定形或半結(jié)晶固體聚合物在一方向或二個(gè)方向上受到壓延或拉伸應(yīng)力時(shí)變形的能力。

可紡性(Spinnability)

——指高分子材料通過成型加工形成連續(xù)固態(tài)纖維的能力。三、《基本工藝》在高分子材料成型加工中的作用

原料生產(chǎn)和制品生產(chǎn)的關(guān)系：

若沒有原材料的生產(chǎn)(或原材料生產(chǎn)滯后),則制品的生產(chǎn)就成了無源之水；當(dāng)然,沒有制品生產(chǎn)（即加工工業(yè)）,那么再多再好的原材料也不能進(jìn)入使用領(lǐng)域,不會成為生產(chǎn)或生活資料。

基本工藝在制品生產(chǎn)中的作用：

制品生產(chǎn)系統(tǒng)中的“靈魂”（即理論依據(jù)）。

基本工藝的主要內(nèi)容：“擠出成型”、“注射成型”、“壓延成型”、“模壓成型”“橡膠的硫化工藝”及“其它工藝”。四、高分子材料加工工業(yè)的發(fā)展概況

塑料加工工業(yè)：第一個(gè)階段為萌芽期：1872年起

第二個(gè)階段為發(fā)展期：1930年起第三個(gè)階段為