高分子成型加工原理讲稿
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高分子材料成型加工简介高分子材料成型加工是指通过加热、挤压、拉伸等工艺将高分子材料转变成所需形状和尺寸的过程。
高分子材料广泛应用于各个领域,如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
本文将介绍高分子材料成型加工的基本原理、常用的加工方法以及在实际应用中的注意事项。
基本原理高分子材料成型加工是利用高分子材料的可塑性进行加工的过程。
高分子材料的可塑性是指在一定的温度和压力下,可以被加工成各种形状的性质。
其基本原理可以归纳为以下几点:1.熔融:高分子材料在一定的温度范围内可以被熔化成流体状态,使得材料更易于流动和变形。
2.成型:将熔融的高分子材料注入到模具中,通过模具的形状和尺寸限制,使得熔融材料在冷却后得到所需的形状和尺寸。
3.冷却固化:熔融材料在模具中冷却后逐渐固化成固体,成为最终的成型品。
常用的加工方法注塑成型注塑成型是一种常用的高分子材料成型加工方法,适用于制造各种塑料制品。
其基本流程包括:1.材料准备:选择合适的塑料颗粒作为原料,将其加入注塑机的进料口中。
2.加热熔融:注塑机将原料加热、熔融,并将熔融的塑料材料注入到模具中。
3.冷却固化:模具中的熔融塑料材料在冷却后逐渐固化成固体,形成最终的成型品。
4.取出成品:将固化的成型品从模具中取出,并进行后续加工,如修整边缘、打磨表面等。
挤出成型挤出成型是另一种常用的高分子材料成型加工方法,适用于制造各种管材、板材等长型产品。
其基本流程包括:1.材料准备:将高分子材料以颗粒形式加入到挤出机的料斗中。
2.加热熔融:挤出机将颗粒状的高分子材料加热、熔融,并通过螺杆将熔融的材料挤出。
3.模具成型:挤出的熔融材料通过模具的形状和尺寸限制,被冷却成所需的形状和尺寸。
4.冷却固化:在模具中冷却后,熔融材料逐渐固化成固体,形成最终的成型品。
5.切割成品:挤出机会根据需要将成型品切割成所需的长度,以便后续使用。
除了注塑成型和挤出成型,还有许多其他的高分子材料成型加工方法,如压延成型、注射拉伸成型等,根据材料和产品的需求选择合适的加工方法。
高分子材料成型加工高分子材料是一类具有高分子量的聚合物材料,其在现代工业中具有广泛的应用。
高分子材料的成型加工是指将高分子原料通过一系列加工工艺,制作成所需的成品制品的过程。
本文将从高分子材料成型加工的基本原理、常见加工方法以及发展趋势等方面进行探讨。
首先,高分子材料成型加工的基本原理是利用高分子材料的可塑性和流动性,在一定的温度、压力和时间条件下,通过加工设备对高分子原料进行加工成型。
在这个过程中,高分子材料会经历熔融、流动、固化等阶段,最终形成所需的成品制品。
这一基本原理适用于各种高分子材料的成型加工过程,如塑料制品、橡胶制品、纤维制品等。
其次,高分子材料成型加工的常见方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。
注塑成型是将高分子原料加热熔融后,通过注射机将熔融的高分子材料注入到模具中,经过一定的冷却固化后,得到所需的成品制品。
挤出成型是将高分子原料加热熔融后,通过挤出机将熔融的高分子材料挤出成型,常用于生产管材、板材等制品。
吹塑成型是将高分子原料加热熔融后,通过吹塑机将熔融的高分子材料吹塑成型,常用于生产塑料瓶、塑料容器等制品。
压延成型是将高分子原料加热熔融后,通过压延机将熔融的高分子材料压延成型,常用于生产薄膜、片材等制品。
此外,随着科技的进步和工艺的改进,高分子材料成型加工也在不断发展和完善。
传统的成型加工方法逐渐向数字化、智能化方向发展,加工设备和工艺控制技术不断更新换代,使得高分子材料成型加工的效率和质量得到了显著提升。
同时,新型的成型加工技术和材料也不断涌现,如3D打印技术在高分子材料成型加工领域的应用,生物可降解高分子材料的开发和应用等,为高分子材料成型加工带来了新的发展机遇和挑战。
综上所述,高分子材料成型加工是利用高分子材料的可塑性和流动性,在一定的条件下,通过一系列加工工艺将高分子原料加工成所需的成品制品的过程。
其常见方法包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等。
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。
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。
高分子材料成型加工原理
高分子材料成型加工是一种将高分子材料加工成所需要形状并赋予特定性能的过程。
这类材料具有高分子化学键的共价键,通过化学交联或物理交联可以具有不同的物理、力学和化学性质。
高分子材料成型加工的原理是利用热、化学或/和机械能对高分子材料进行重构,形成所需形状和特性。
高分子材料成型加工可分为热成型和冷成型两类。
热成型是在高温和高压下加工材料,形成所需形状和性质。
这类材料通常被称为热塑性材料。
冷成型是在正常温度和压力下进行加工,这种材料通常被称为热固性材料。
两种材料的加工方法略有不同。
热成型加工的主要方法包括挤出法、注射法、吹塑法、热压缩法和热成型法等。
这些方法的共同点是使用高温和高压,使高分子材料流动并具有所需形状。
与热成型不同,冷成型是通过化学反应或光固化将高分子材料固化成所需形状。
这些加工方法包括浇注、压制、浸渍、喷涂和光固化等。
在实践中,选择合适的高分子材料加工方法非常重要。
通过了解高分子材料的特性和与加工方法相关的因素,可以选择出最适合的成型加工方法。
这种方法可以提高产量,保证产品质量和降低成本。
讲稿
课程名称:高分子材料成型加工原理
课程编号:808025
授课学期:第七学期
授课班级:08高分1、2班
任课教师:***
河北联合大学材料科学与工程学院
第一讲
本单元的学习目的和要求:通过了解高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析、高分子材料在国民经济中的地位和作用、高分子材料加工的学科分类。
要求学生掌握高分子材料成型的理论基础知识和品种分类。
本单元的重点和难点:高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析。
第一部分 前言及绪论
第一章 前言及绪论
1.1前言
1.1.1 自我介绍(略)
1.1.2 本课程在专业学科中的定位
1.1.
2.1 学科培养结构简图
基础课 化工学科基础课 专业基础课 专业课 1.1.2.2 本课程定位
联系高分子工业原料与制品的纽带,通过设备表达。
1.1.
2.3 本课程的内容
聚合物的加工理论基础,纤维、塑料、橡胶的成型加工,涂料及粘合剂加工原理简介,以及一些特殊加工方法简介。
1.1.3 本课程教学的时间安排
章节 学时分配
第一部分 前言及绪论
2 第二部分 高分子材料成型原理中的共性问题 10
聚合物流体的制备 聚合物的混合 聚合物流体的流变性
第三部分高分子材料成型原理中的个性问题26
塑料材料的成型加工原理10
专题一:吹塑、吸塑及冷压烧结成型
橡胶材料的成型加工原理10
化学纤维的成型加工原理 4
专题二:静电纺丝的原理及其过程
涂料、粘合剂及功能高分子的简介 2
第四部分:本课程的复习总结 2
合计40
1.1.4 本课程所使用的教材
[1] 沈新元主编. 高分子材料加工原理(第2版). 中国纺织出版社,2009,3. 1.1.5 推荐参考书
[1] 史玉升,李远才,杨劲松. 高分子材料成型工艺. 化学工业出版社,2006,7
[2] 王贵恒主编. 高分子材料成型加工原理. 化学工业出版社,2003,9(参考教材,第一版1982,2)
1.2 绪论
1.2.1 高分子材料的基本概念
1.2.1.1 高分子化合物及高分子材料的区别
高分子化合物:系指由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在1万以上的化合物。
高分子材料:以高分子化合物为基体组分的材料。
1.2.1.2 定义中的几个问题
共价键与分子间力、相对分子质量、1万以上
1.2.2 高分子材料的分类
按来源分类:天然高分子材料及合成高分子材料
按化学组成分类:有机高分子材料及无机高分子材料
按性能分类:通用高分子材料及新型高分子材料
等等
1.2.3 高分子材料的主要品种
高分子材料的六大品种:塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子(旧类别)
高分子材料的新类别:
通用高分子材料:塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂
新型高分子材料:功能高分子、智能高分子、高性能高分子、生态高分子1.2.3.1 纤维
定义:一般认为,纤维是一种细长形状的物体,有较大的长径比,还应具有一定的柔性、强度、模量、伸长和弹性等。
分类:按来源分为天然纤维和化学纤维,其中化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。
1.2.3.2 塑料
定义:是以高分子化合物为主要成分,在一定条件下可加工成一定形状并且在常温下保持其形状的材料。
重要特性:可塑性
分类:按来源可分为合成塑料及半合成塑料
按加工性可分为热塑性塑料及热固性塑料
按使用性可分为通用塑料及工程塑料
通用塑料举例:PE,PP,PVC,PS
工程塑料举例:PSF,PA,ABS,PC,POM
1.2.3.3 橡胶
定义:是有机高分子弹性化合物,在很宽的温度(-50~100°C)范围内具有优异的弹性的一类材料。
重要特性:高弹性(熵弹性),弹性的效果取决于硫化程度
分类:按来源可分为天然橡胶和合成橡胶
天然橡胶的组成:聚异戊二烯、蛋白质、灰分等
1.2.3.4 胶粘剂(粘合剂)
定义:能把各种材料紧密地结合在一起的物质。
原料特性:包括主体材料和辅助材料(A料及B料)
分类:按主体材料的来源可分为天然胶粘剂和合成胶粘剂
按作用不同可分为主体材料和辅助材料
按化学组成还可分为无机粘合剂及有机粘合剂
1.2.3.5 涂料
定义:是指涂布在物体表面能形成具有保护和装饰作用膜层的材料。
分类:比较复杂,一般按照成膜物来进行分类,如油性涂料、天然树酯涂料、沥青涂料、醇酸树酯涂料等
1.2.3.6 功能高分子材料
功能高分子:是指在高分子的主链或侧链上具有反应性官能团,因而具有特定功能的高分子材料。
功能高分子材料:由功能高分子构成,与常规高分子材料相比具有不同的性质,并具有某些特殊功能的高分子材料。
分类:按组成和结构上可分为结构型功能高分子材料及复合型功能高分子材。