高分子材料成型设备

高分子材料成型加工设备教学设计前言高分子材料成型加工设备是现代工业制造的重要组成部分，深受制造行业和工程师的青睐。

本文将介绍一些基础的高分子材料成型加工设备，及其在教学中的应用。

高分子材料成型加工设备概述高分子材料成型加工设备是指生产高分子材料产品时使用的各种设备，包括挤出机、注塑机、吹塑机等。

这些设备可将高分子材料加工成不同形状和尺寸的产品，如管道、板材、容器、零件等。

挤出机挤出机是一种将塑料加热融化后挤出成型的设备。

它主要由加热器、料斗和螺杆挤出机组成。

在挤出机中，螺杆不断旋转将塑料加热、融化并压缩挤出。

挤出机广泛应用于制造管道、电缆、塑料薄膜等。

注塑机注塑机是一种将塑料加热融化后注入成型模具中形成产品的设备。

它主要由加热器、型腔和注塑机组成。

在注塑机中，加热后的塑料通过压力进入型腔，在型腔中形成产品。

注塑机广泛应用于制造塑料制品、橡胶制品等。

吹塑机吹塑机是一种通过吹气的方式把热塑性塑料挤出成形的设备。

它主要由加热器、模具和吹塑机组成。

在吹塑机中，热塑性塑料在模具中形成预制品，随后通过气压吹气成形。

吹塑机广泛应用于制造塑料瓶、容器、桶等。

高分子材料成型加工设备教学设计在高分子材料成型加工设备教学中，实验教学是非常重要的一部分。

通过实践，能够加深学生对设备的理解和操作方法，从而提高学生实际操作能力。

下面是一个针对高分子材料成型加工设备的实验教学设计：实验名称基本高分子材料成型加工设备的操作和维护实验目的1.掌握高分子材料成型加工设备的操作流程和操作技能；2.理解设备的结构原理和安全操作规程；3.掌握设备的日常维护方法。

实验材料注塑机、挤出机、吹塑机、高分子材料实验步骤操作和维护部分1.学生随机抽取设备，了解设备的基本结构和使用方法；2.学生对设备进行操作演练，操作时应注意设备的安全使用规程；3.学生学习不同设备的日常维护方法。

成型操作部分1.学生可以根据自己的兴趣选择不同的设备进行操作，如挤出机、注塑机、吹塑机等；2.学生需要根据设备的工作原理，选择不同的高分子材料进行加工操作。

高分子材料挤出成型工艺一、概述挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。

挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断向形状的连续型材。

挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。

塑料挤出成型亦称挤塑或挤出模塑，几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料，且可挤出的热固性塑料制品种类也很少。

塑料挤出的制品有管材、板材、捧材、片材、薄膜、单丝、线缆包裹层、各种异型材以及塑料与其他材料的复合物等。

目前约50%的热塑性塑料制品是挤出成型的。

此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹胀、拉伸等技术则发展为挤出--吹塑成型和挤出--拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。

可见挤出成型是塑料成型最重要的方法。

橡胶的挤出成型通常叫压出。

橡胶压出成型应用较早，设备和技术也比较成熟，压出是使胶料通过压出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程，广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胶管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，也可用于包胶操作，是橡胶工业生产中的一个重要工艺过程。

在合成纤维生产中，螺杆挤出熔融纺丝，是从热塑性塑料挤出成型发展起来的连续纺丝成型工艺，在合成纤维生产中占有重要的地位。

挤出成型工艺特点挤出成型工艺特点：：♣连续成型，产量大，生产效率高。

♣制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。

♣制品质量均匀密实，尺寸准确较好。

♣适应性很强：几乎适合除了PTFE 外所有的热塑性塑料。

只要改变机头口模，就可改变制品形状。

可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其它方法混合成型。

此外，还可作压延成型的供料。

挤出成型的基本原理挤出成型的基本原理：：1、塑化塑化：：在挤出机内将固体塑料加热并依靠塑料之间的内摩擦热使其成为粘流态物料。

一．实验目的要求1. 理解单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的基本工作原理，学习挤出机单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的操作方法。

2. 了解聚烯烃挤出、流变、及注射成型、拉伸的基本程序和参数设置原理。

二．实验原理挤出造粒原理：在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。

一般用螺杆挤出机进行混炼，其组成部件有(1)传动部分(2)加料部分(3)机筒(4)螺杆(5)机头和模口(6)排气装置。

流变性能测试原理：由于流体具有粘性．它必然受到自管体与流动方向相反的作用力．根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力和剪切速率与压力、熔体流率的关系。

(33-I)(33-2)(33-3)式中R 毛细管半径，cm；L 毛细管长度,cm;毛细管两端的压差,pa；Q 熔体流率，；熔体表观粘度，Pa。

在温度和毛细管长径比L／D一定的条件下。

测定不同压力下聚合物熔体通过毛细的流动速率Q．由式(33—1)和式(33—2)计算出相应的和，将对应的和在双对数坐标上绘制—流动的曲线图．即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度。

改变温度和毛细管径比．可得到代表粘度对温度依赖件的粘流活化能以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。

注射过程原理：注射成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，应用分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固件塑料都可用此法成型。

热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒。

经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下。

从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。

充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。

分为以下几个工序：(1)合模与锁紧、(2)注射充模、（3）保压、(4)制品的冷却和预塑化、（5)脱模。

《高分子材料成型机械》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《高分子材料成型机械》（Polymer Molding Machinery ）课程号（代码）：300007030课程类别：专业选修课学时：48 学分：3二、教学目的及要求高分子材料成型机械是高分子材料制品成型的必要手段，是聚合物工业发展的基础。

本课程结合聚合物成型加工的特点，从机械原理和机械设计角度出发，利用多媒体教学手段，以形象、生动、直观的方式剖析、讲授聚合物成型机械的工作结构与原理。

本课程涵盖聚合物成型加工工程中的各主要机械，以注塑机和挤出机为主，是聚合物加工工程中不可或缺的重要环节。

使学生能够全面理解和掌握聚合物成型机械在聚合物成型加工中的应用、成型机械的工作与原理、结构特点以及主要部件的设计原则。

对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求2，分指标点2.5；（2）毕业要求3，分指标点3.3；三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）绪论（1学时）简要介绍高分子材料成型机械的定义及分类，高分子材料成型机械的现状及发展趋势。

使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概念。

要点：高分子材料成型机械的定义、分类高分子材料成型机械的现状及发展趋势课程学习的目的、方法、要求第一章液压传动（13学时）高分子材料成型机械中普遍使用到液压传动，本章从液压元件的基本原理、结构入手，阐述其功能和应用。

讲解液压系统的基本回路和典型的注塑机液压系统。

使学生能够看懂常用的液压回路，能设计简单的液压回路。

1、液压传动的基本原理（1学时）要点：传动原理液压系统的组成：液压传动的主要特点液压传动系统压力等级2、油泵及油马达（2.0学时）要点：油泵及油马达的功能叶片泵及叶片油马达柱塞泵和柱塞油马达齿轮泵及其油马达3、油缸（1学时）要点：油缸种类，包括活塞式油缸、柱塞式油缸、摆动式油缸和组合油缸油缸的密封（动密封）油缸的缓冲与排气装置4、液压控制阀（4学时）要点：压力控制阀，包括溢流阀、减压阀和顺序阀流量控制阀，包括节流阀和调速阀方向控制阀，包括单向阀和换向阀比例控制阀5、液压控制基本回路（5学时）要点：速度控制回路，以节流调速回路为主，还包括容积调速回路、分级控制调速回路和快速回路压力控制回路，包括调压回路、卸荷回路、减压回路、增压回路和保压与背压回路方向控制回路，包括换向回路和锁紧回路顺序动作回路安全回路典型高分子材料成型机械液压控制系统实例第二章挤出成型机（18学时）挤出成型是高分子材料成型的重要方法之一，其成型过程连续，生产效率高，能生产管材、棒材、板材、型材等众多高分子制品。

高分子材料的加工成型技术摘要：在现代社会发展潮流中，高分子材料的成型加工技术受到了社会各界人士的高度关注，且应用范围也在不断的扩展延伸。

鉴于此，深入分析高分子材料的加工成型技术以及应用，可以帮助我国研究成员更好的探究该领域的内容，促使高分子材料成型加工技术与各行业进行充分融合。

关键词：高分子材料；加工成型；技术应用引言随着聚合物在很多重要行业中的应用越来越广泛，在保证其经济性的基础上，我们应该加强聚合物成形工艺的研发，以确保其在生产成本和时间上的良好应用，促进国家的繁荣。

1.高分子材料的概述1.1高分子材料的分类高分子材料有很多种，橡胶，塑料，纤维，粘合剂，涂料等都在这一范畴之中，该种材料在很多领域都有很大的用途。

高分子又称为聚合物质，通过多次使用共价键联，将不计其数的简单相同的结构单位反复组合而形成。

目前，关于聚合物的种类有很多种，根据原料的种类划分，可以将其划分为自然物质和人造物质。

根据物料性质可分为橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料等；根据用途的不同，可以将其划分为：普通高分子材料、特种高分子材料、功能性高分子材料。

当前，聚合物在建筑、交通、家电、工农业、航空等领域得到了越来越多的应用，并逐渐朝着功能化、智能化、精细化方向发展。

而国内在此领域的发展和科研工作起步较迟，亟需加强技术创新，加强技术人员培训，使聚合物成形工艺水平持续提升，才能走在国际前沿。

1.2高分子材料的成型性能在不同的物理条件下，聚合物的特性差异很大，所以在对聚合物的成形特性进行分析时，必须对聚合物的溶质特性有一定的认识。

已有的实验结果显示，非晶体聚合物的主要形态有玻璃态、高弹态、粘性态三种形态，但多数晶体物质仅有两种形态，即晶态和粘性态。

玻璃态、高弹态和晶体态是物料成形后所采用的形态，而粘流态则是物料在处理时所表现出的形态，不过，也有一些聚合物在高弹状态下完成处理加工作业。

聚合物的制造工艺一般是将聚合物材料制成熔化，放入模具和流动通道中，再经过降温再进行定型，从而使聚合物具有良好的流变性。

1注射成型的特点：生产周期快，适应性强，生产率高和易于自动化2注射成型加工三要素：材料，设备，模具3成型工艺三要素：温度T 压力P 时间t 。

压力：塑化压力，注射压力，保压压力4什么是注射成型：注射成型亦称注射模塑或利用注塑机的注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法 5注塑成型就是将塑料在气塑成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时在栓塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合磨具内，经过一定的时间冷却定型后，开启磨具即得制品（间歇操作）6螺杆分类：1加料段，作用，输送物料，物料状态，固体状态，部分熔化，螺纹特点，等距等深，最深2压缩段，压实物料，熔融状态，等距不等深，渐变3均化段，定温定量定压，熔融状态，等距等深，最浅均化段，定温定量定压，熔融状态，等距等深，最浅 7填料的表面处理：作用1使颗粒分散均匀，不凝结在一起2所有填充剂粒子被聚合物包围润湿3使其充剂表面与聚合物有良好的粘合力 8偶联剂（硅烷类）：一是具有良性结构物质分子中一部分基团与无机物表面化学基团反应形成顽固的化学键，另一部分有亲有机性质，可与有机物反应，从而把两种性质不同材料结合起来9什么是挤出成型：挤出成型亦称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行推动口模而成为具有恒定截面的连续型材料的一种定型方法10挤出成型适用范围：挤出法几乎能成型所有的热塑性塑料，也可加工某些热固性塑料11挤出成型制品：生产的制品有管材，板材，薄膜，线缆包覆物以及塑料与其它材料的复合材料等12挤出成型的设备：单螺杆挤出机的基本结构：主机，挤出机辅助设备 挤出机分类：单螺杆，双螺杆，立式，卧式，排气式，非排气式，螺杆，柱塞13什么是一次成型：在大多数情况下一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，在大多数情况下一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动，经过流动，经过流动，成型和成型和冷却硬化（或交联固化）而将塑料制成各种形状的产品方法14什么是二次成型：二次成型则是将一次成型所得的片，管，板等塑料成品，加热使其处于类橡胶状态（在材料的Tg Tg——Tf 或Tm 间）通过外力作用使其形变而成型为各种较简单性状，再经冷却定型而得产品15共混聚合物选择原则：化学结构原则（相近）溶解度参数原则（接近）流变学原则（等粘度原则）（接近）胶体化学原则（表面张力）（接近）分子扩散动力学原则 16什么是填充和增强改性：在聚合物中填加其它无机和有机物以改变其力学，在聚合物中填加其它无机和有机物以改变其力学，工艺，工艺，使用性能活降低成本的改性方法17注射机主要参数：1公称注射量，做一次最大行程射出的聚苯乙烯的量2注射压力，注射过程中最大压力3注射速度4塑化能力，单位时间塑化物料的多少5锁模力18什么是增强改性：在聚合物中加入增强材料以及改变聚合物的性能尤其是力学性能的改性方法，在聚合物中加入增强材料以及改变聚合物的性能尤其是力学性能的改性方法，增强材增强材料：玻纤，碳纤，晶须，硼纤维19什么是填料，什么是增强材料：为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技术指标，赋予塑料制品某些新的性能，或为了降低成本和聚合物单耗而加入的一类物质称填料。