塑料成型工艺学课程完整版

塑料成型工艺学课程集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]内容简介1、塑料发展历史；2、2、塑料的应用；3、3、塑料成型加工的方法；4、4、本课程学习要求。

本章重点塑料制品生产的组成一、塑料工业包含塑料原料的生产和塑料制品生产。

二、塑料制品的生产是一种复杂的过程，它主要由原料准备、成型、机械加工、修饰和装配等过程组成。

成型是将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液或分散体)制成所需形样的制品或坯件的过程，在整个过程中最为重要，是一切塑料制品或型材生产的必经过程。

成型的种类很多，如各种模塑、层压以及压延等。

其它过程，通常都是根据制品的要求来取舍的，也就是说，不是每种制品都须完整地经过这些过程。

机械加工是指在成型后的工件上钻眼、切螺纹、车削或铣削等，用来完成成型过程所不能完成或完成得不够准确的一些工作。

修饰主要是为美化塑料制品的表面或外观。

装配是将各个已经完成的部件连接或配套使其成为一个完整制品的过程。

后三种过程有时统称为二次加工或后加工。

对比来说，二次加工过程常居于次要地位。

在成型方法中，有、、、、、等三十多种。

塑料制品的应用一、塑料发展的历史塑料成型工业自1872年开始到现在已度过仿制、扩展和变革的时期。

塑料最初品种不多、对它们的本质理解不足，在塑料制品生产技术上，只能从塑料与某些材料如橡胶、木材、金属和陶瓷等制品的生产有若干相似之处而进行仿制。

此后在本世纪的20年代，塑料品种渐多，在生产技术和方法上都有显着的改进。

50年代以来，由于各项尖端科学技术以及工业、农业等发展的需要，对制品数量、结构、尺寸和准确程度上也提出了更高的要求。

通过对新型塑料和制品生产上进行创新变革。

至今，塑料制品的数量和应用种类都有了显着的增长，塑料制品的生产已成为一个重要的生产部门。

二、塑料制品应用的主要领域1、：塑料在农业方面常用的材料有薄膜、管道、片板、绳索和编织袋等。

塑料温室，农作物、肥料和药物等的包装,农田水利工程多选用塑料管，农舍建筑、畜牧保护、农业机械及器具、鱼网、养殖浮漂等。

2、：塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用．例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)．包装膜、编织袋、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。

3、：汽车、火车、轮船等交通工具及相应的附属设施所用的塑料，按每辆或每艘计，逐年增加。

品种有：燃油箱、保险杠、遮阳板、车座、门把手、方向盘、仪表板等。

4、：电线、电缆、绝缘体、家用电器、计算机及各种通讯设备等。

5、化学工业：塑料耐腐蚀性使塑料化工设备方面得以广泛应用，如制作塔器、贮槽、贮罐、反应器、电镀电解槽、热交换器、烟囱、管道、阀门、泵、衬里等6、仪器仪表：制造各种部件7、建筑工业：给水管系统，排水管系统，雨水管、槽系统，电气护套管系统，热收缩管系统，塑料门窗系统，板材，壁纸，地板卷材，地板毡，披叠板系统，平托盘，发泡与实芯硬PVC多种异型材，防水材料，堵水材料，装饰装修材料，建筑涂料，外加剂，粘接剂，卫生洁具，家具等等。

8、航空工业：飞机用各种增强塑料作结构和覆面材料，常规武器中各种零部件。

9、国防和尖端工业：各种烧蚀材料、耐腐材料、增强材料等。

10、家具：家用、机关、工厂、学校和公共场所用家具。

11、体育用具：各种健身用品。

12、日用品：在人们的日常生活中，塑料的应用更广泛，如市场上销售的塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。

目前在各种家用电器，如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也获得了广泛的应用。

塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用，例如各种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)，包装薄膜，编织袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。

13、医疗：医用高分子分人工脏器、修复人体缺陷和制作医疗器械三大类。

如人工血管、心脏瓣膜、食道、气管等；人工耳朵、人工皮肤、人工关节等；输液器、输血袋、注射器、插管、检验用品、病人用具、手术室用品等本课程学习的主要内容和要求一、学习重点本课程学习的重点章节是第二章、第五章和第六章。

第二章塑料成型的理论基础，是指导制品生产的理论依据；第五章挤出成型和第六章注射成型是最重要的塑料成型方法，绝大多数塑料制品都是用这两种方法成型的。

其次是第三章、第四章、第七章、第九章、第十一章、第十三章，第三章成型用的物料及其配制，涉及的是原料的配制；压缩模塑、中空吹塑、泡沫塑料成型、压延成型和热成型也是常见的成型加工方法。

其它成型方法比较少见，对其成型加工主要是了解工艺流程。

二、学习要求在密切结合工艺过程的前提下尽可能地结每种工艺所依据的原理、生产控制因素以及在工艺过程中塑料所发生的物理与化学变化和它们对制品性能的影响具有清晰的概念，并进一步理解各种成型工艺所能适应的塑料品种及其优缺点。

三、实践教学塑料成型工艺是一门实践性很强的课程，除了课堂教学外，还需在实验、实训中联系生产实际去理解和掌握，有些实际操作还需在实践中逐步熟悉和掌握，这样学到的知识才能灵活运用，实际动手能力才能提高。

第二章塑料成型的理论基础内容简介本章介绍了塑料发展历史、塑料的应用、塑料成型加工的方法，对本课程的学习提出了具体要求。

本章重点聚合物的流变行为;聚合物的结晶;成型过程中的定向作用;学习目标1、掌握聚合物流体流变行为的类型和特点。

2、掌握影响流动的因素。

3、了解聚合物的弹性行为和不稳定流动。

聚合物的流变行为本节内容包括以下三部分：流动规律大多数成型过程中都要求聚合物处于粘流状态(塑化状态)，因为在这种状态下聚合物不仅易于流动，而且易于变形，这给它的输送和成型都带来极大的方便。

为使塑料在成型过程中易于流动和变形，并不限定用粘流态的聚合物(聚合物熔体)，采用聚合物的溶液或分散体(悬浮液)等也是可以的，熔体和分散体都属于液体的范畴。

液体的流动和变形都是在受有应力的情况下得以实现的。

重要的应力有剪切、拉伸和压缩应力三种。

三种应力中，剪切应力对塑料的成型最为重要，因为成型时聚合物熔体或分散体在设备和模具中流动的压力降、所需功率以及制品的质量等都受到它的制约。

拉伸应力在塑料成型中也较重要，经常是与剪切应力共同出现的，例如吹塑中型坯的引伸，吹塑薄膜时泡管的膨胀，塑料熔体在锥形流道内的流动以及单丝的生产等等。

压缩应力一般不是很重要，可以忽略不计。

但这种应力对聚合物的其它性能却有一定的影响，例如熔体的粘度等，所以在某些情况下应给予考虑。

而引发的流动形式有层流和湍流两种，聚合物流体由于粘度较大属于层流。

聚合物流体根据其流动特点可以分为以下几类：1、牛顿流体：剪切应力与剪切速率呈直线关系，粘度依赖于流体的分子结构和其它外界条件，与剪切应力和剪切速率的变化无关。

事实上，真正属于流体的只是低分子化合物的液体或溶液，聚合物熔体除聚碳酸酯和偏二氯乙烯－氯乙烯共聚物少数几种与牛顿液体相近以外，绝大数都只能在剪切应力很小或很大时表现为牛顿流体。

2、宾汉流体：这种流体与牛顿流体相同的是，其剪切应力和剪切速率的关系表现为直线，不同的是它的流动只有当剪切应力高至于一定值τy后才发生塑性流动。

宾汉流体所以有这种形为，是因为流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过τy时这种三维结构即受以破坏。

牙膏、油漆、润滑脂、钻井用的泥浆、下水污泥、聚合物在良溶剂中的浓溶液和凝胶性糊塑料等属于或接近于宾哈流体。

3、假塑性流体：这种流体是非牛顿流体中最为普通的一种，它所表现的流动曲线是非直线的。

流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。

多数聚合物的熔体，也是塑料成型中处理最多的一类物料，以及所有聚合物在良溶剂中的溶液，其流动行为都具有假塑性流体的特征。

典型的聚合物熔体流动曲线假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。

对聚合物溶液来说，当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小，从而使流体粘度下降。

因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，但不一定是线性关系。

对聚合物熔体来说，造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。

当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度。

缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。

显然，这种，也可用以说明聚合物熔体粘度随剪切应力增加而降低的原因。

几种热塑性塑料的表观粘度与剪切应力关系A 低密度聚乙烯 (170℃)；B 一乙丙共聚物 (230℃)；C 一聚甲基丙烯酸甲酯 (230℃；D 一甲醛共聚物 (200 ℃)；E 一尼龙一 66(285 ℃)4、膨胀性流体：这种流体的流动曲线也不是直线，与假塑性流体不同的是它的表观粘度会随剪切应力的增加而上升。

属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，处于较高剪切速率下的聚氯乙烯糊塑料的流动行为就很接近这种流体。

，多数的解释是：当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。

当施加于这一体系的剪切应力不大时，也就是剪切速率较小时，流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂，因此，表观粘度不高。

但当剪切速率逐渐增高时，固体粒子的紧密堆砌就次第被破坏，整个体系就显得有些膨胀。

此时流体不再能充满所有的空隙，润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。

流动类流动规律符合的流体备注型牛顿流PC和PVDC接近低分子多为此类体( η为常数)宾汉流体( τ y 和η为常数) 凝胶糊、良溶剂的浓溶液在剪切力增大到一定值后才能流动。

假塑性流体n<1 大多数聚合物熔体、溶液、糊剪切增加，粘度下降。

原因为分子“解缠”膨胀性流体n>1高固体含量的糊剪切增加，粘度升高。

聚合物不同类型的流动曲线流动的影响因素聚合物熔体粘度的大小直接影响塑料成型过程的难易。

例如在注射成型过程中，如果粘度过大，就要求有较高的注射压力，制品的大小受到限制，而且制品还容易出现缺陷；如果粘度过小，溢模现象严重，产品质量也不容易保证。

在挤出、压延和其它成型工艺中，也同样要求聚合物有适宜的熔体粘度，粘度太大或太小都会给成型带来困难。

根据上述影响熔体粘度的各种因素的分析，可按不同的聚合物选择适当的工艺条件，使熔体粘度达到成型操作的要求。

（一）外界因素：1、温度升高温度可使聚合物大分子的热运动和分子间的距离增大, 从而降低熔体粘度。

式中η为流体在 T℃时的剪切粘度，η 0 为某一基准温度 T 0 ℃时的剪切粘度， e 为自然对数的底，a 为常数。

从实验知，在温度范围不大于 50 ℃时，对大多数流体来说都是常数，超出此范围则误差较大。

几种热塑性塑料的表观粘度与剪切应力的关系意义：可以通过调节温度来改变高分子的加工性。