高分子材料成型加工

關(guān)于高分子材料成型加工課程介紹高分子化學(xué)：單體→聚合物（反應(yīng)、反應(yīng)速率）高分子物理：結(jié)構(gòu)→性能（分子鏈運動、粘彈性、流變性）高分子加工：原料→材料、產(chǎn)品（轉(zhuǎn)變方法、工藝參數(shù)）

工藝、設(shè)備、模具

高分子科學(xué)第2頁,共32頁，星期六，2024年，5月第3頁,共32頁，星期六，2024年，5月塑料產(chǎn)品第4頁,共32頁，星期六，2024年，5月塑料產(chǎn)品第5頁,共32頁，星期六，2024年，5月汽車防塵罩汽車密封條空氣軟管高壓阻尼線擋泥板車燈橡膠件第6頁,共32頁，星期六，2024年，5月第7頁,共32頁，星期六，2024年，5月定義：將聚合物（有時加入各種添加劑、助劑或改性材料）轉(zhuǎn)變?yōu)橹破坊驅(qū)嵱貌牧系囊环N工程技術(shù)。

基本任務(wù)：

1.研究各種成型加工方法和技術(shù)；

2.研究產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關(guān)系；因素包括：a.聚合物本身的性質(zhì)；

b.各種加工條件參數(shù)；

c.設(shè)備和模具的結(jié)構(gòu)尺寸；

d.各種添加劑、助劑；

3.研究提高產(chǎn)量和降低消耗的途徑。高分子成型加工第8頁,共32頁，星期六，2024年，5月參考書：《高分子材料成型加工》周達(dá)飛輕工版《高分子材料加工原理》沈新元紡織出版社《聚合物成型工藝學(xué)》黃銳輕工版教材：《高分子材料成型加工原理》

王貴恒化學(xué)工業(yè)出版社第9頁,共32頁，星期六，2024年，5月內(nèi)容簡介第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)16學(xué)時流變性質(zhì)、聚合物流動第二篇塑料的成型加工24學(xué)時擠出、注射、壓制、壓延、吹塑等第三篇高分子復(fù)合材料成型12學(xué)時原料、成型設(shè)備、方法第四篇實踐課4學(xué)時常用高分子及復(fù)合材料制品設(shè)計第10頁,共32頁，星期六，2024年，5月課程要求★閉卷考試，參考平時成績（考勤、提問、作業(yè)、工藝設(shè)計）。★結(jié)合實驗課、生產(chǎn)實踐，加深認(rèn)識理解?！锢斫饩酆衔锛庸さ睦碚摶A(chǔ)?！锘菊莆站酆衔锊牧系某尚图庸し椒ǎㄒ运芰蠟橹鳎?。第11頁,共32頁，星期六，2024年，5月緒論一、聚合物加工過程首先，使原材料產(chǎn)生變形或流動取得所需要的形狀；然后，設(shè)法保持取得的形狀（即硬化）。流動－硬化是加工過程的基本程序。聚合物可塑性狀態(tài)流動與變形硬化定形制品方法方法工藝條件第12頁,共32頁，星期六，2024年，5月二、聚合物加工形式★聚合物熔體的加工—擠出、注射、壓延、模壓★類橡膠狀聚合物的加工—吹塑、拉幅薄膜★聚合物溶液的加工—流涎薄膜、濕或干法紡絲★低分子聚合物或預(yù)聚物的加工—澆鑄★聚合物懸浮體的加工—膠乳、搪塑★聚合物的機械加工—車、銑、刨第13頁,共32頁，星期六，2024年，5月三、成型加工方法分類

根據(jù)聚合物在加工過程有否物理或化學(xué)變化，分為三類：

1.主要發(fā)生物理變化的：

熱塑性聚合物的擠出、注射、壓延等升溫→流動→冷卻→硬化2.只發(fā)生化學(xué)變化的：鑄塑3.兼有物理和化學(xué)變化的：

熱固性聚合物的模壓、注射、傳遞模塑等第14頁,共32頁，星期六，2024年，5月按階段分一次成型擠出、注射二次成型吹塑、熱成型二次加工（后加工）按操作方式連續(xù)成型管、棒等的生產(chǎn)間歇成型

第15頁,共32頁，星期六，2024年，5月課后了解內(nèi)容：高分子材料成型工業(yè)的發(fā)展我國的高分子材料工業(yè)第16頁,共32頁，星期六，2024年，5月第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)

聚合物具有一些特有的加工性質(zhì)，如可擠壓性、可模塑性、可紡性和可延性，為聚合物提供了適于多種多樣加工技術(shù)的可能性，也是聚合物得到廣泛應(yīng)用的重要原因。第一章材料的加工性質(zhì)第17頁,共32頁，星期六，2024年，5月第一節(jié)聚合物材料的加工性一、聚合物的可擠壓性★定義：聚合物通過擠壓作用形變時獲得形狀和保持形狀的能力。粘流態(tài)才能擠壓變形，受到剪切作用?？蓴D壓性與粘度、設(shè)備結(jié)構(gòu)、壓力有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：熔融指數(shù)[MI]——給定剪切應(yīng)力、定溫下10分鐘內(nèi)聚合物從出料孔擠出的重量（克）。[MI]表征流動度的大小，是粘度的倒數(shù)。第18頁,共32頁，星期六，2024年，5月第19頁,共32頁，星期六，2024年，5月二、聚合物的可模塑性★定義：聚合物在溫度和壓力作用下形變和在模具中模制成型的能力?？赡Ｋ苄匀Q于聚合物的流變性、熱性質(zhì)，模塑條件和模具的結(jié)構(gòu)。第20頁,共32頁，星期六，2024年，5月★表征方法：螺旋流動試驗第21頁,共32頁，星期六，2024年，5月三、聚合物的可紡性★定義：聚合物材料通過加工形成連續(xù)的固態(tài)纖維的能力。

可紡性取決于熔體的粘度、強度以及熱和化學(xué)穩(wěn)定性。

熔體細(xì)流的穩(wěn)定性表示為：

熔體強度與紡絲速度的穩(wěn)定性和材料的內(nèi)聚能密度有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：能形成穩(wěn)定細(xì)流，且有較高的熔體強度。第22頁,共32頁，星期六，2024年，5月四、聚合物的可延性★定義：無定型或半結(jié)晶聚合物在一個或兩個方向上受到壓延或拉伸時變形的能力。長徑比很大的產(chǎn)品，如纖維、薄膜。可延性來自大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和柔性。第23頁,共32頁，星期六，2024年，5月★衡量指標(biāo)：塑性形變的能力和應(yīng)變硬化形變能力與聚合物結(jié)構(gòu)、溫度有關(guān)，有冷拉伸和熱拉伸。應(yīng)變硬化與取向程度有關(guān)。第24頁,共32頁，星期六，2024年，5月第二節(jié)聚合物在加工過程中的

粘彈行為一、聚合物的聚集態(tài)及其加工性聚合物可劃分為玻璃態(tài)（結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)等聚集態(tài)。聚合物聚集態(tài)的多樣性導(dǎo)致其成型加工的多樣性。第25頁,共32頁，星期六，2024年，5月Tg玻璃化溫度Tf粘流溫度TD分解溫度第26頁,共32頁，星期六，2024年，5月<Tg

玻璃態(tài)鍵長鍵角微小變化

很小的普彈形變（與時間無關(guān)、可逆）只能進(jìn)行車、銑、削、刨等機械加工Tg～Tf

高彈態(tài)鏈段的形變和位移大的高彈形變（時間依賴性、可逆）可進(jìn)行加壓、彎曲、中空或真空成型>Tf

粘流態(tài)大分子鏈解纏和滑移

粘性形變（時間依賴性、不可逆）常進(jìn)行紡絲、注射、擠出、吹塑、貼合等成型加工第27頁,共32頁，星期六，2024年，5月二、聚合物的粘彈形變與加工條件的關(guān)系普彈形變推遲高彈形變粘性形變第28頁,共32頁，星期六，2024年，5月1.與加工溫度T的關(guān)系T↑

η2↓η3↓

γH↑γV↑，且γH增大趨勢大于γV。當(dāng)T>Tf（或Tm）時，以粘性形變?yōu)橹?，但不是純粘性的，也表現(xiàn)一定的彈性。當(dāng)T<Tf時，以高彈形變?yōu)橹鳎承猿煞譁p小，有效形變值減小。第29頁,共32頁，星期六，2024年，5月2.與作用力、作用時間的關(guān)系當(dāng)T<Tf時，σ↑t↑

γV↑,可逆形變部分的轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡嫘巫儭?/p>

塑性形變：固體聚合物在Tg~Tf范圍，以較大的外力和較長的作用時間下產(chǎn)生的不可逆形變。其實質(zhì)是高彈條件下大分子的強制性流動?！锉容^塑性形變和粘性形變的異同點。第30頁,共