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高分子材料加工成型原理-chap7塑料二次成型

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材料工程基础课件-第七章 高分子材料成形与加工

材料工程基础课件-第七章 高分子材料成形与加工
5吹塑成型动画
挤出吹塑成形
• 挤出中空吹塑成形设备包括挤出机、管状 形坯挤出机头、吹塑模具、合模机构、液 压系统、压缩空气系统、电气控制系统等 部分。
• 挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操 作容易，适于多种塑料的中空吹塑成形。 缺点是壁厚不易均匀，需去除飞边。
注射吹塑成形
• 首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成 管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心凸 模上，接着趁热移到吹塑内，然后从芯棒 的管道内通入压缩空气使型坯吹胀并贴于 模具的型腔壁上，最后经保压、冷却定型 后放出压缩空气，开模取出塑件。
1.5 塑料中空吹塑成形
• 中空成型形源于古老的玻璃吹瓶工艺，也称 吹塑成形。常用来成形包装容器（如各种瓶、 桶、箱）。
• 中空吹塑成型是把熔融状态的塑料型坯置于 模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使 吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同， 冷却定形后得到需要的产品。
• 根据成形方法的不同，可分为以下三种形式： 挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。
真空成形
阴模成形 阳模成形
压力成形
将裁成一定尺寸和形状的片材，夹在模 具的框架上，让其在高弹态的适宜温度加 热软化，片材一边受热、一边延伸，而后 凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面， 取得与型面相仿的形样，经冷却定型和修 整后即得制品。
压力成形
一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下 （温区：粘流温度Tf或熔融温度Tm以上），经过流 动、成型和冷却硬化(或交联固化)，而将塑料制成各 种形状的产品的方法； 如：挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型 二次成型：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～Tf或Tm 间)，通过外力作用使其形变而成型为各种较简单形 状．再经冷却定型而得产品。 如：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型

第七章 高分子材料的成型加工技术PPT课件

第七章 高分子材料的成型加工技术PPT课件
物料在压力推动下通过口模而成为连续 型材
b.挤出过程
熔融：外部加热和内部摩擦热作用下， 逐渐熔化成熔体
成型：通过口模时在压力下成为与口模 相似的连续体
定型：在外部冷却下连续体被凝固定型
图 18-2 单 螺 杆 挤 出 机 基 本 结构 示 意 图
c.特点及应用 生产效率高，可自动化连续生产；
酚醛树脂（PF） 环氧树脂（EP） 2.工程塑料的成型基础 成型性能：成型物料对各种成型工艺和模具结构
的适应能力 （1）塑料熔体的流变行为 流变 流动与变形 粘度 流变性的主要表现
粘度及其变化是塑料成型中最主要的参数 影响粘度的因素
a.聚合物分子量 分子量越大，粘度越大 不同成型方法对粘度要求不同 可通过添加低分子物质（如增塑剂）降低分子量 b.温度
（3）特点与应用 原料是已成型的片材或板材，属二次加工
适应性强，设备投资少，模具制造简便
要求板、片材在加工提哦案件下有较好的延展 性
主要适宜于热塑性塑料，如ABS、PMMA、 PVC、PP、PA、PC、PET等
（8）浇注成型
在室温或稍高温度下是液体的树脂，在加入固 化剂或催化剂与其它添加剂后，可在液态下浇 入模腔，通过化学反应硬化成形
（1）分类 按热行为：热塑性、热固性 按产量用途：通用塑料、工程塑料、功能塑料 （2）常用塑料 聚乙烯（PE） 聚氯乙烯（PVC） 聚丙烯（PP）
聚苯乙烯（PS） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 氟塑料 聚酰胺（PA） 尼龙 聚碳酸酯（PC）
ABS 聚脂树脂
不饱和聚脂（UP） 饱和聚脂：PET、PBT
第七章 高分子材料的成型加工技术
1.高分子材料：以高聚物为主并加入多种添加剂 形成的材料
按用途 ：塑料、橡胶、合成纤维 按热行为：热塑性、热固性 2.高分子材料生产过程

二次成型原理

二次成型原理

定型温度
• 定型温度下降，可恢复形变减少，残余形 变（有效形变）增加，所以定型温度低于 Tg最好。 • 相同的定型温度下，成型温度越高，得到 的残余形变量越大，制品的尺寸稳定性越 好；但制品的伸长率在此时有一最大值， 当成型温度过大，伸长率会出现不稳定现 象，会在高温低速作用下，因为受热变软、 分解等，导致制品出现龟裂等现象。
塑性形变和粘性形变
• 相似的性质：不可逆、都是大分子链的流 动
• 不同的性质：所处的温度不同、大分子链 的表现不同、塑性形变在一定温度下形变 可以回复。
二次加工的原理
• 对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚 合物，其二次成型加工是在Tg以上，粘流温 度Tf以下，受热软化，并受外力(σ)作用而产 生形变。在二次加工过程中聚合物的形变 省去了普弹形变和粘性形变。得：
二次成型的条件
成型温 度
成型速 度
定型温 度
二次 成型
成型温度
• 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率 最大的温度为宜。（消耗功最大处） • 此时温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始 运动，而体系的粘度很大，因此链段运动受到 的摩擦阻力比较大，高弹形变显著落后于应力 变化，内耗也大。 • 一般无定形热塑性塑料最宜成型温度比其Tg略 高，如硬聚氯乙烯(Tg=83℃)的最宜成型温度为 92~94℃，聚甲基丙烯酸甲酯(Tg=105℃)成型温 度为118℃。
二次成型区间，具有粘弹性
非晶型聚合 物
• 在玻璃化温度Tg以上呈类橡胶状， 显示橡胶的高弹性
• 在粘流温度Tf以上呈粘性液体状
部分结晶型 聚合物
• 在Tg以下呈硬性结晶状， • 在Tg以上呈韧性结晶状， • 在接近熔点Tm转变为具有高弹性 的类橡胶状 • 高于Tm则呈粘性液体状

高分子材料成型加工第十

高分子材料成型加工第十

第二节 中空吹塑成型
• 中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法， 是借助气体压力使闭合在模具型腔中的处 于类橡胶态的型坯吹胀成为中控制品的二 次成型技术。
• 注射吹塑：注射吹塑是用注射成型方法先 将塑料制成有底型坯，再把型坯移入吹塑 膜内进行吹塑成型。分为拉伸注坯吹塑和 注射-拉伸-吹塑两种方法。
• 拉伸注坯吹塑的优点是：
• 一、热成型的基本方法
• 1、差压成型制品的特点是：
• 制品结构比较鲜明，精细部位是与模具面 贴合的一面，而且光洁度也较高；
• 成型时，凡片材与模具面在贴合时间上愈 合的部位，其厚度越小；制品表面光泽好， 并不带任何瑕疵，材料原来的透明性在成 型后不发生变化。
• 2、覆盖成型：
• 与差压成型一样，与模面贴合的一面表面 质量较高，在结构上也比较鲜明和细致。
• 壁厚的最大部分在模具的顶部，而最薄的 部位则在模具侧面与底面的交界区。
• 制品侧面上常会出现牵伸和冷却的条纹。 • 3、柱塞助圧成型 • 差压成型的凹形制品底部偏薄，而覆压成
• 型的凹形制品侧壁偏薄，为了克服这些缺 陷，产生了柱塞助压成型的方法。分为真 空成型和助压气压成型。
• 回吸成型
• 分为真空回吸成型、气胀回吸成型、和推 气真空回吸成型。
第三节 拉幅薄膜成型
• 拉幅薄膜成型是在挤出成型的基础上发展 起来的一种塑料薄膜的成型方法。它是将 挤出成型所得的厚度为1~3mm的厚片或管 坯重新加热到材料的高弹态下进行大幅度 拉伸而成薄膜。拉幅成型使聚合物长链在 高弹态下受到外力作用沿拉伸作用力的方 向伸长和取向，取向后聚合物的物理机械 性能发生了变化出现各向异性强度增加。
三、成型条件的影响
• 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸 长率最大的温度为宜。二次成型产生的形 变具有恢复性，模具温度不能太高一般在 聚合物Tg以下，成型温度升高会导致材料 的弹性形变部分减少。制品在相同温度收 缩下，成型温度高比成型温度低具有更高 的残余形变，因此在较高温度下成型，可 获得性状稳定性较好的制品。

高分子加工高分子成型加工原理

高分子加工高分子成型加工原理
* W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对固 体塞的摩擦力，推力；Fb — 料筒对固体塞的摩擦力，阻 力。Fbz — Fb 在Z轴方向上的分力。
高分子加工高分子成型加工原理
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：

塑料成型工艺6二次成型

塑料成型工艺6二次成型

t 3
加工温度＞Tf(m），粘流态，不 可逆粘流形变为主，制品稳定 性高。 Tg＜加工温度 ＜ Tf(m），高弹 态，弹性形变增加，为主，可 逆形变。 增加作用力或作用时间，则粘 性形变迅速增加，实质是高弹 态下大分子的强制性流动。
•聚合物的粘弹性总形变 =普弹形变 + 推迟高弹形变 + 粘性形变
Tg比室温高得多的聚合 物，在Tg~Tf间，受热软化， 受外力时产生形变，此时普 弹形变很小，可忽略；因粘 性很大，粘性形变可忽略； 由此，形变主要是高弹形变， 由于大分子链段形变和位移 的贡献，具有可逆性。
二次成型过程中， 聚合物的形变主 要是高弹形变。
高弹形变——松弛过程
受外力，聚合物产生形变，保持在t=t1时，形变近似r∞ 若时间t1时，除去外力，则经过一段时间，形变回复，可 逆性，曲线b，温度>Tg。 若形变至r∞后，快速冷却，则形变冻结在r∞，形状固定, 曲线c。温度=室温<<Tg
6.2.1 注射吹塑

注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型坯， 再把型坯移入吹塑模内进行吹塑成型。
一、无拉伸注坯吹塑

生产批量大的小型精制 容器和广口容器
通过注射成型，在芯棒上形成型坯，（棒一端可通气， 另一端有微孔）。然后将热型坯置于吹塑模具内，吹入压缩 空气，型坯胀大,脱离芯棒，贴于模壁上成型和冷却。
6.1 二次成型原理
一、聚合物的物理状态


聚合物在不同温度下分别表现为玻璃态(或结晶态)、高弹态和粘流态。 非晶型在Tg以上呈类橡胶状，显示出橡胶高弹性，在Tf以上呈粘性液体 状；部分结晶型在Tg以下呈硬性结晶状，在Tg以上呈韧性结晶状，在接 近Tm转变为具有高弹性的类橡胶状，高于Tm则呈粘性液体状。 在TgTf(m)间，聚合物既表现液体性质又显示固体性质。塑料的二次成 型加工在类橡胶态下进行，在成型过程中既具有粘性又具有弹性，在类 橡胶态下，聚合物模量要比玻璃态下时低，形变值大，但由于有弹性性 质，聚合物仍具有抵抗形变和恢复形变的能力，要产生不可逆形变必须 有较大外力作用。

7塑料的二次成型

7塑料的二次成型
2021/6/4
二、热成型的影响因素
（一）成型温度 1、对伸长率的影响
温度升高，延伸率有一峰值，热成型在最大延伸率温度 时加工成型
1-聚乙烯； 2-聚苯乙烯； 3-聚氯乙烯； 4-聚甲基丙烯酸甲酯； - - - -抗张强度 ——伸长率
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成型压力与抗张 强度要匹配
加热温度低，节省能源、缩短冷却时间 但制品外观轮廓不清晰
2、注射吹塑成型：飞边少、原材料损失少、口 部规整，尺寸精度高；但需两套模具，热量消耗大
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一、成型工艺
挤出-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-拉伸-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
二、工艺过程的影响因素
影响成型工艺和制品质量的因素主要有型坯的温 度、壁厚、空气压力、吹胀比、模温和冷却时间等 （一）型坯温度
一、薄膜取向的原理和方法 拉幅薄膜是大分子具有取向结构的一种材料。 单轴取向 双轴拉伸
薄膜的拉伸取向方法主要分为平膜法和管膜法两种 平膜法：单向拉伸和双向拉伸；双向拉伸又分为逐次拉伸 （先纵后横拉伸和先横后纵拉伸）和纵横同时拉伸 管膜法：双向同时拉伸（泡管法和平板式拉伸法）
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二、拉幅薄膜的成型工艺
2021/6/4
（三）成型压力
压力的作用是使片材产生形变，但材料有抵 抗形变的能力，其弹性模量随温度升高而降低
在成型温度下，只有当压力在材料中引起的 应力大于材料在该温度时的弹性模量时，才能使 材料产生形变
如果在某一温度下所施加的压力不足以使材 料产生足够的伸长时，只有提高压力或升高成型 温度才能顺利成型
（1）管坯经第一对夹辊折叠进入拉伸区 （2）从机头吹入压缩空气吹胀，坯体横向拉伸形成泡管 （3）泡管受到向下的牵引产生纵向拉伸达适当拉伸比 （4）拉伸后的泡管再经第二个夹辊折迭，进入热处理区 （5）继续保持压力，泡管在张紧下进行热处理定型 （6）冷却 2021/6/4 特点：设备简单，占地面积小

高分子材料成型加工原理复习

高分子材料成型加工原理复习
❖什么是可延性？
可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或 两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。 ❖发生地点：压延或拉伸工艺 ❖聚合物力学状态：高弹态或玻璃态 ❖表征方法：拉伸试验
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第一节 聚合物材料的加工性质
可延性源于： ①大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团； 结晶高聚物：折叠链状； 细而长的长链结构和巨大的长径比；
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.3 聚合物的可纺性
❖什么是可纺性？
可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的 固态纤维的能力。 ❖发生地点：主要有熔融纺丝 ❖聚合物力学状态：粘流态 ❖表征方法：纺丝实验
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.4 聚合物的可延性
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.2 聚合物的可模塑性
1.什么是可模塑性？
可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。（熔体的充模能力）
❖发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等
❖聚合物力学状态：高弹态、粘流态
❖表征方法：螺旋流动试验
在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温 度、压力下熔体的流动长度来表示。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。 3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？
各适用于什么加工方法？
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4.聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（ ）， （ ），（ ）和（ ）。
5.（）是评价聚合物材料的可挤压性 这一加工性质的 一种简单而又实用的方法，而（ ）是评价聚合物 材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实 用的方法。

高分子材料加工成型原理-chap7 塑料二次成型

高分子材料加工成型原理-chap7 塑料二次成型
度和较好表面，但不宜过大。
第二节 中空吹塑成型
工艺过程影响因素
吹胀比
吹胀比大，省料，壁薄，成型困难，强度刚度低； 吹胀比小，耗料，壁厚，冷却时间长，成本高。 一般2-4倍，根据材料性质，制件型坯形状尺寸等定
模温和冷却时间
模温过低、冷却过早，形变困难，轮廓模糊； 模温过高、冷却过慢，周期变长； Tg高，模温可高，否则尽可能降低模温； 冷却时间可占成型周期1/3-2/3，冷却充分，防止弹
可成型性
伸长率对温度敏感的材料(如PS,PE)适合较大压力 缓慢成型，且在加热箱中加热模具中成型；
伸长率对温度不敏感的材料（如PVC,PMMA）适 合较小压力快速成型，夹持在模具中移动加热器 加热；
第四节 拉幅薄膜的成型
拉幅薄膜的成型
加热到Tg-Tm 厚片/管坯（挤出）
薄膜
特点（相对未拉伸薄膜） 大幅度拉伸
单向拉伸
薄膜拉伸取向
平膜法
逐向拉伸
双向拉伸
同时拉伸
泡管法
双向同时拉伸
管膜法
平板式拉伸法
管膜法由于产品质量较差，多用来生产热收缩膜；
平膜法薄膜质量较好，其中逐向拉伸平膜法应用最广，主要 用来生产高强度薄膜。
第四节 拉幅薄膜的成型 Tg-Tf间热
处理，只允
拉幅薄膜成型工艺
许大分子链 段松弛，保
要求：生产过程中形成适度结晶与取向结留构其。他取向
聚合物加工的理论基础 塑料的成型加工 橡胶加工 合成纤维的纺丝及加工 高分子复合材料及共混物的加工成型
第七章 塑料的二次成型
第一节 二次成型的粘弹性原理 第二节 中空吹塑成型 第三节 热成型 第四节 拉幅薄膜的成型 第五节 冷成型

第七章塑料的二次成型

第七章塑料的二次成型
广泛成型口径不大的各种瓶、壶、桶和儿童 玩具等。常用塑料为PE、PVC、PP、PS，少部 分用PA、cellular、PC等等
成型工艺
两种工艺： 注射-吹塑 挤出-吹塑
制品飞边少、口部不需 要休整、制品尺寸和壁 厚精度高，加工过程省 去切断操作；但型坯需 要重新加热，增大了热 消耗，使生产受到一定 限制
挤出法生产效率高， 型坯温度均匀，熔接缝 少，吹塑制品强度较高， 设备简单，投资少，对 中空容器的形状、大小 和壁厚允许范围较大， 适用性广，工业应用较 多。 注射法制品飞边少、 口部不需要休整、制品 尺寸和壁厚精度高，加 工过程省去切断操作； 但型坯需要重新加热， 增大了热消耗，使生产 受到一定限制。
三、 热成型
差压成型
热成型方法
覆盖成型
其他热成型（柱塞辅助成型、推 气成型）
四、拉幅薄膜成型
（一）平膜法逐步拉伸薄膜成型 （二）管膜法拉幅薄膜
二次成型温度

成型温度以最易产生形变且伸长率最大的 温度为宜。无定形热塑性聚合物的最易成 型温度与其Tg（与频率有关）相当。
冻结温度决定了实际的有效形变(残余形 变）。一般以处于材料的Tg以下最好。

二、 中空吹塑成型
1.定义
将挤出或注射成型的塑料管坯（型坯）趁热于 半熔融的类橡胶态时，置于各种形状的模具中， 并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧 贴于模腔壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。
第七章
塑料的二次成型
一、 二次成型原理
1.定义 在一定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成 型为制品的方法，称为二次成型法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中空吹塑 一次成型 二次成型 塑性形变 推迟形变 热成型
取向薄膜拉伸

第七章 塑料的二次成型

第七章 塑料的二次成型

• 1、一次成型的温度区 • 粘流温度Tf或熔融温度Tm以上。
• 2、二次成型的温度区
•
•
无定形高聚物，熔融温度以下，玻璃化温度以上；
部分结晶的高聚物，熔点附近。
•
3、适合二次成型的塑料
•
•
适合于Tg比室温高得多的聚合物。
因为它们成型的制品要在室温下长期使用，这样才能
具有良好的尺寸稳定性。
• 二、聚合物的粘弹性形变
•
拉幅薄膜的生产可以将挤出和拉幅两个过程直接联系
起来进行连续成型，也可以把挤出厚片或管坯与拉幅工序
分为两个独立的过程来进行。
但在拉伸前必须将已定型的片或管膜重新加热到聚合物的
Tg ~Tf（m）温度范围。
薄膜的拉伸是相对独立的二次成型过程。
•
拉幅成型使聚合物长链在高弹态下受到外力作用沿
拉伸作用力的方向伸长和取向，取向后聚合物的物理 机械性能发生了变化，产生了各向异性现象，强度增加。 所以拉幅薄膜就是大分子具有取向结构的一种薄膜材料。
•
热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融流动，冷却
后获得一定的形状，再加热又可再软化乃至熔融流动，所以 二次成型仅适用于热塑性塑料。
•
目前二次成型技术主要包括：
• 中空吹塑成型、薄膜的双向拉伸、热成型以及 • 合成纤维的拉伸。
第一节 二次成型的粘弹性原理
• 一、聚合物的物理状态
• 聚合物在不同的温度下分别表现为玻璃态(或结晶态)、 高弹态和粘流态三种物理状态。在一定的相对分子质量
• 此外，压缩空气也起到冷却作用。
• •
熔休粘度大的塑料所需空气压力比粘度小的高。 厚壁小容积制品可采用较低的吹气压力，由于管坯厚度
大，降温慢，熔体粘度不会很快增大以妨碍吹胀。 对于薄壁大容积制品，需要采用较高的吹气压力来保证 制品的完整。 • 一般吹气压力在0.2~1MPa范围内。

7第七章 (2)

7第七章 (2)

二次成型
粘弹形变
第一节 二次成型的粘弹性原理
一、聚合物的物理状态
无定形聚 合物在Tg ～Tf 呈类橡胶状； 部分结晶聚合 物 在 Tm 附 近 有类橡胶状。 类橡胶态下聚合物表现出粘性和弹性，要 产生不可逆形变必须有较大外力作用。
二、聚合物的粘弹性形变
Tg 比室温高得多的无定形聚合物的二次成 型过程是：先在Tg~Tf范围内加热，使之产生形 变并成型为一定形状，然后将其臵于接近室温 下冷却，使其形变冻结并固定其形状。
第七章 塑料的二次成型
二次成型是指在一定条件下将塑料一次成 型所得的型材通过再次加工成型为制品的方法。 目前二次成型技术主要包括：中空吹塑成 型、拉幅薄膜成型、热成型等。
成型对象成型温度形变 动或塑 性形变Tf或Tm以上 一次成型 粉料、粒料 粘流态 热塑性塑料 Tf或Tm以下 的型材 类橡胶状
部分结晶聚合物的二次成型在接近熔点 Tm下进行，形变情况与无定形聚合物一样， 但冷却定型有本质的区别。分子链因结晶被 固定，不可能产生弹性回复。
三、成型条件的影响
1.成型温度
以聚合物能产生形变且伸长率最大的温度 为宜。一般无定形热塑性塑料的最宜成型温度 比其Tg 略高。如硬聚氯乙烯(Tg=83℃)的最宜 成型温度为92~94℃。
拉伸，装臵包括预热辊、 目前生产上用得最多的是先纵后横的方法。 急冷保证结晶聚合
物处于无定形态 拉伸辊、冷却辊
工艺过程：厚片急冷 →纵向拉伸→横向拉 伸→热定型、冷却→切边、卷取 横行拉伸在拉幅机上进行，
纵、横拉伸比随材料种类而 不同，一般纵拉伸比小于横 热定型使内应力消除， 拉伸比 收缩率大为降低，性 能改善
(2)注射－拉伸－吹塑 型坯被横向吹胀前受到轴向拉伸，所得 制品具有大分子双轴取向结构。 工艺过程：注射型坯冷却→加热到拉伸温 度→转入拉伸吹胀模内

第七章 塑料的二次成型1

第七章 塑料的二次成型1
第七章
1、什么是二次成型
塑料的二次成型
在一定条件下，将板、片、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的 方法。 2、二次成型与一次成型的区别 一次成型主要是通过塑料的流动或塑性形变实现造型，成型过程中总 伴随有聚合物的状态或相态转变，而二次成型过程始终是在低于聚合物 流动温度或熔融温度的固体状态下进行，一般是通过粘弹性形变来实现 塑料型材或胚件的再造型。 3、二次成型方法有哪些 主要有：中空吹塑成型、热成型、取向薄膜的拉伸等。
对于Tg比室温高得多的无定型或难于结晶的聚合物（PVC、PMMA）， 二次成型通常按下述方法进行：
（1）将聚合物在Tg以上的温度加热，然后使之产生形变并成型为一定形 状； （2）形变完成后将其置于接近室温冷却，使形变冻结并固定其形状 （定型）。 对于结晶高聚物，形变过程在接近熔点的温度下进行，此时粘度大，成 型可按无定型高聚物的考虑，但其冷却定型的本质与无定型高聚物的不同。 结晶聚合物冷却定型过程中产生结晶，分子链本身因为结晶结构的一部分或 与结晶区域相联系而被固定，不能再产生卷曲恢复，而达到定型的目的。
成型温度不高采用慢速成型；
（三）成型压力 作用是使片材产生形变。压力必须大于材料在该温度下的弹性模量。 （四）材料的成型性
1、材料自身加工温度的波动范围
2、伸长率对温度的敏感情况
第四节 拉幅薄膜的成型
简介：
拉幅薄膜主要是通过提高薄膜的取向，来提高材料的强度、透明性
等性能。可以将挤出的原片（或管坯）与拉幅过程联系起来连续生产， 也可以分成两个对立的过程进行。 一、薄膜取向的原理和方法 在Tg-Tm(Tf)温度区间，聚合物长链受到外力作用拉伸时，沿力的方向 伸长取向。 拉幅薄膜的特点：（1）强度提高；（２）降低成本；（３）使用范围 扩大了。

高分子材料成型加工原理

高分子材料成型加工原理

第一章绪论1.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。

(1)一次成型技术一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。

目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。

(2)二次成型技术二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。

目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。

(3)二次加工技术这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。

也称作“后加工技术”。

大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。

2.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？(1)过程集中制生产设备集中；宜于品种多、产量小、变化快的制品；衔接生产工序时所需的运输设备多、费时、费工、不易连续化。

(2)产品集中制一种产品生产过程配套；宜于单一、量大、永久性强的制品、连续性强；物料运输方便，易实现机械化和自动化，成本降低。

3.塑料制品都应用到那些方面？(1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电气工业(5)化学工业(6)仪表工业(7)建筑工业(8)航空工业(9)国防与尖端工业(10)家具(11)体育用品和日用百货4.如何生产出一种新制品？(1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等方面所应具备的指标；(2)根据要求，选定合适的塑料，从而决定成型方法；(3)成本估算；(4)试制并确定生产工艺规程、不断完善。

第二章塑料成型的理论基础1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。

晶态聚合物：Tm——Td；非晶态聚合物：Tf——Td。

对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。

二次成型资料

二次成型资料

2.注射吹塑
注射型坯包复在一根金属管上，管的一端 通入压缩空气，另一端的管壁上开有微孔。
(1)无拉伸注坯吹塑
成型过程：注射型坯→开启注射模→热型 坯移入吹塑模内→合模→吹入压缩空气→定型、 脱模 优点：壁厚均匀，不需后加工；制品无接 缝，废料少；对塑料品种的适应范围较宽。 缺点：需注塑和吹塑两套模具，故设备投 资较大；成型周期较长；型坯内应力较大，易 开裂，生产容器的形状和尺寸受限。
部分结晶聚合物的二次成型在接近熔点 Tm下进行，形变情况与无定形聚合物一样， 但冷却定型有本质的区别。分子链因结晶被 固定，不可能产生弹性回复。
三、成型条件的影响
1.成型温度
以聚合物能产生形变且伸长率最大的温度 为宜。一般无定形热塑性塑料的最宜成型温度 比其 Tg 略高。如硬聚氯乙烯 (Tg=83℃) 的最宜 成型温度为92~94℃。
第五节 冷成型
既不是一次成型也不是二次成型，是移植 金属的加工方法，使塑料在常温下固相成型。
优点：避免高温降解；取向提高性能；生 产周期短；成本低；可加工极大分子量的聚合 物；制品无熔接焊缝。
缺点：制品尺寸、形状、精密度差；引起 各向异性。
基本条件：完整坯料，形状近似成型制品； 成型温度可从室温到软化点； 在屈服点加压进行成型。 冷成型工艺：锻造、冲压成型、滚轧成型
工艺条件：
3.其它方法
二、热成型的影响因素
1.成型温度
保证较大的伸长率和足够的抗张强度，以 承受压力的作用。提高温度塑料的伸长率增大， 达某一温度时有一极大值，超过这一点伸长率 反而下降，抗张强度随温度升高而下降。 将片材加热到成型温度所需时间，约占整 个成型周朗的50％～80％。片材加热时间主要 决定于材料的品种和片材厚度，片材比热容和 导热系数。

塑料二次成型与加工PPT课件

塑料二次成型与加工PPT课件

13
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２．管状材料的热成型
是对挤出管材经加热加压制成各种用途的管件制品，此法适用于 所有热塑性塑料管材。
1)管材的弯曲 管材的弯曲成型有以下方法： ①在管内灌入黄砂，两端封闭后，放进烘箱，加热变软后将管材
放在角形木模上，进行弯曲成型，冷却定型后倒出黄砂，得到制品。 ②把外径稍小于塑料管内径的金属软管放进待弯曲的塑料管内，
图3-11 对模成型示意图
图3-10 真空回吸成型示意图 a)阳模下降 b)微抽真空 c)反抽真空
1－压机柱塞 2－阴模 ３－加热器 4－塑料片材 5－夹持架 6 －阳模 7－制品
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6)双片热成型
双片热成型常用来生产中空制品， 成型时，将两片已经加热达到规定温 度的塑料片材放在半合模具的模框上 夹紧，然后将吹针插入两片材之间， 通过吹针将压缩空气送入两片材间的 中空区。其生产流程如图3-12所示。 在送入压缩空气的同时，打开设在两 半合模上的抽气阀门进行抽空， 使片材贴于两半合模的内腔，经冷却、 脱模和修整后成为中空制品。
多层共挤出吹塑是选用两 台以上的挤出机，将同种或异种 塑料在不同的挤出机内熔融塑化 后，在机头内复合、挤出、形成 多层同心的复合型坯，经吹塑制 造中空容器的技术。多层共挤出 吹塑中空容器技术和设备的开发， 使选择最佳材料(层)组合方案和 制造理想性能的容器得以实现。
7
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四、塑料的热成型
5
第5页/共44页
２．挤出吹塑
型坯是用挤出机经管机头挤出制取，所用成型设备比较简单而且 生产效率较高，这种吹塑技术所得制品在吹塑制品的总产量中，目前占 有绝对优势。挤出的型坯虽然也可先经过拉伸再吹胀而制得有双轴取向 的中空制品，但其成型过程远比注坯拉伸吹塑过程复杂，故生产上较少 采用挤坯拉伸吹塑技术。
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匡 唐
廓的清晰度和尺寸稳定性； 由于存在工序周转间隙，加热时尽可能采用较高
清
温度(分解温度以下)。
成型速度
成型温度低，应慢速成型，但不宜过慢，否则因
冷却成型困难且周期长
返回
适当提高加热温度的同时快速成型
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型的影响因素
加 工
成型压力
原
成型压力随聚合物品种、片材厚度和成型温度而
二次成型
加
在类橡胶状时聚
工 原
合物表现出粘性
理
和弹性
适用于Tg比室温
匡
高得多的热塑性
唐 清
聚合物
成型原理
类橡胶状时形变、
接近室温下冷却，
返回
冻结形变并定型
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
中空吹塑成型
加
工 原 挤塑/注塑
类橡胶状
管坯/型坯
模具
理
中空制件
常用塑料
压力气体
匡 唐
聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙
理
变化。分子刚性大、分子量高、存在极性基团的
聚合物需较高成型压力。
匡 唐
可成型性
清
伸长率对温度敏感的材料(如PS,PE)适合较大压力
缓慢成型，且在加热箱中加热模具中成型；
伸长率对温度不敏感的材料（如PVC,PMMA）适
合较小压力快速成型，夹持在模具中移动加热器
返回
加热；
高
分 子
第四节 拉幅薄膜的成型
清
烯PS、聚酰胺、纤维素、聚碳酸酯PC等
工艺分类
挤出-吹塑
注射-吹塑
返回
双向拉伸-吹塑
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
吹塑工艺
加 工
挤出-吹塑
原
管坯生产效率高，温度均匀，熔接缝少；
理
制品强度高；设备简单，投资少；
对制品形状、大小、壁厚允许范围大，适用性广。
匡 唐
工业生产应用较多。
高分子材料成型 加工原理
主讲：
2020/8/13
高
分 子
课程说明
材
料
成
型 加
课程名称
工
原 理
教材
匡 课程性质
唐 清
学时数
考核方式
返回
高分子材料及成型加工原理 《高分子材料成型加工原理》
王贵恒 主编 化学工业出版社
材料成型专业的专业基础课程
48 h
平时成绩＋期末作业
高
分 子
主要内容
材
料
成 型
绪论
片材
原
理
特点：
热压作用下贴合
模具
制件
制品壁厚不大，表面积很大，半壳形，深度有一定
匡 唐
限制
清
生产效率高，方法简单，设备投资少，能成型大面
积制品；原材成本高，制品后加工工序多
材料：
聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、ABS及热
返回
塑性共聚物等
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型工艺
加
工
真空成型
原
理
压力成型
匡 唐 清
返回
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型工艺
加
工 原
柱塞辅助成型
理
排气成型
匡 唐
对膜成型
清
返回
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型的影响因素
加
成型温度
工 原
使材料既有较大伸长率，又要保证一定的抗张强
理
度；
既要缩短冷却时间、节省热耗，又要保证制件轮
返回
苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、 聚乙烯醇等
高
分 子
第四节 拉幅薄膜的成型
材
料
成 型
拉幅薄膜取向原理与方法
加
单向拉伸
工 原 理
平膜法
逐向拉伸
双向拉伸
薄膜拉伸取向
同时拉伸
匡 唐
泡管法
双向同时拉伸
清
管膜法
平板式拉伸法
管膜法由于产品质量较差，多用来生产热收缩膜；
返回 平膜法薄膜质量较好，其中逐向拉伸平膜法应用最广，主要 用来生产高强度薄膜。
第五节 冷成型
返回
高
分 子
第一节 二次成型的粘弹性原理
材
料
成 型 加
二次成型
聚合物--△类橡胶状--较-大--外-力--作-用不可逆形变
工
原
无定形聚合物的类橡胶状
理
Tg-Tf，取接近Tg
匡
部分结晶的聚合物的类橡胶状
唐
Tm以下，接近Tm
清
返回
高
分 子
第一节 二次成型的粘弹性原理
材
料
成 型
加 第一篇 聚合物加工的理论基础
工
原 第二篇 塑料的成型加工
理
第三篇 橡胶加工
匡 第四篇 合成纤维的纺丝及加工
唐 清
第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型
返回
高
分 子
第七章 塑料的二次成型
材
料
成
型 加
第一节 二次成型的粘弹性原理
工
原 理
第二节 中空吹塑成型
第三节 热成型
匡
唐 清
第四节 拉幅薄膜的成型
清
注射-吹塑
油罐吹塑
制品无飞边、口部无需修整；
制品尺寸和壁厚精度较高，无需切断操作；
返回
型坯需重新加热，增大了能耗。
大瓶吹塑
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
吹塑工艺
加 工
双向拉伸吹塑——注-拉-吹
原
理
匡 唐 清
返回
特点：制品物理机械性能得到改善；对型坯的冷却、尺寸
精度、加热温度控制、容器底部融合、端部修整等要求较高，
材
料
成 型
拉幅薄膜的成型
加
加热到Tg-Tm
工
厚片/管坯（挤出）
薄膜
原 理
特点（相对未拉伸薄膜） 大幅度拉伸
强度增至3-5倍，透明度和表面光泽好，对气体和水
匡
汽的渗透性降低，制品使用价值提高；
唐
厚度减少，面积增大，成本降低；
清
耐热耐寒性改善，使用范围扩大。
材料
主要有聚对苯二甲酸乙二醇（PET）、聚丙烯、聚
高
分 子 材 料 成 型
第四节 拉幅薄膜的成型
拉幅薄膜成型工艺
Tg-Tf间热 处理，只允 许大分子链 段松弛，保
加
要求：生产过程中形成适度结晶与取向结留构其。他取向
工 原
无定型聚合物
理 匡 唐
厚片/管坯（非晶）消 构 续恒除，均加结利匀温热晶于取/到温结后向T梯g以拉上伸
多采用注射法生产。
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 工艺过程影响因素
型
加
型坯温度
工
原
使成型粘度保证型坯吹胀前的移动，并保持一定形
理
状，型坯具有较好的表面质量和均匀度。
一般控制在Tg-Tf间，并偏向Tf。
匡 唐
吹气压力和充气速度
清
低压：低粘度、易变形塑料，厚壁、小容积；
高压：高粘度、高模量，薄壁、大容积；
压力大小以能获得清晰外形、花纹、文字为宜；
返回
充气速度大些，可缩短吹胀时间，利于获得均匀厚 度和较好表面，但不宜过大。
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 工艺过程影响因素
型
加
吹胀比
工 原
吹胀比大，省料，壁薄，成型困难，强度刚度低；
理
吹胀比小，耗料，壁厚，冷却时间长，成本高。
一般2-4倍，根据材料性质，制件型坯形状尺寸等定
匡 唐
模温和冷却时间
清
模温过低、冷却过早，形变困难，轮廓模糊；
模温过高、冷却过慢，周期变长；
Tg高，模温可高，否则尽可能降低模温；
返回
冷却时间可占成型周期1/3-2/3，冷却充分，防止弹 性回复而形变，具体视塑料品种和制品形状与壁厚
Байду номын сангаас而定。
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型
加
工
挤/压延/浇注