《高分子材料成型设备》课程教学大纲
英文名称：Polymer processing equipment
课程类型：专业课
课程要求：必修
学时/学分： 40/2.5
适用专业：高分子材料与工程
一、课程性质、目的和任务
根据高分子材料专业培养人才的目标和要求，高分子材料成型设备为本专业的专业必修课之一，全课包括合成纤维生产、塑料生产、橡胶生产的典型设备内容。通过学习本课程使学生对塑料生产设备如挤出机、注塑机、压延机、混炼设备等。橡胶设备如开炼机、密炼机等；合成纤维设备如干燥机系列、纺丝机、后加工设备等有初步的了解，让学生能够使用和操作高分子材料主要加工设备，为学生走向工作岗位，打下良好的专业基础。
二、课程与其它课程的联系
高分子材料成型设备是高分子材料与工程专业的专业课，学习本课程需要预先学习高分子化学，高分子物理，高分子材料成型加工原理等课程，掌握高分子材料专业基础知识；同时与聚合物合成工艺学，塑料生产工艺，纤维生产工艺相接相关。本课程也是学生毕业设计的基础课程。
三、课程教学目标
1．学习高分子材料成型设备基础知识和基本理论知识，了解高分子材料成型设备的发展过程；掌握三大材料生产设备的基本分类及生产方法；熟悉高分子材料加工设备和发展动向。
2．学习混炼设备，挤出成型设备，注射成型设备，压延成型设备，纺丝准备设备，纺丝及后加工设备等的基础理论与基本理论知识，掌握挤出机，注射机，压延机，纺丝及后加工机等设备的结构及工作原理；理解各设备的主要性能参数；了解各设备的基本操作。
3．在掌握高分子材料科学的基础理论知识基础上，通过学习本课程，使学生具有开发新型高分子材料及产品的初步能力；具有对现有通用产品的生产设备的基本操作能力；具有进行技术经济分析和管理的初步能力。
4.掌握常规高分子材料生产设备的操作；能够进行专业实验的设计、操作、执行和结果分析，在专业实验中能够综合运用所学的基础理论解决高聚物材料专业实践问题的能力。
注塑成型技术培训
第一章成型材料
第一节 注射成型进展
近年来无论在注塑理论和实践方面，还是在注塑工艺和成型设备方面均有较深研究和进展。
注塑时，一方面遇到是注塑可成型性，这是衡量塑料能否迅速和容易地成型出合乎质量规定 品。并但愿能在满足质量规定前提下，以最短注塑周期进行高效率生产。
不同高分子材料对其加工工艺条件及设备 感性 别很大，材料 性和工艺条件将最后影响塑料制品 理机械性能，因而全面理解注塑周期内工作程序，弄清可成型性和成型工艺条件及各种因素互相作用和影响，对注塑加工有重要意义。
在对充模压力影响实验表白：高聚物非牛顿特性越强，则需要压越低；结晶型比非结晶型高聚物制品有更大收收缩，在相变中比容变化较大。
在对注塑过程中大分子取向机理研究证明聚合物熔体受剪切变形时，大分子由无规卷曲状态解开，并向流动方向延伸和有规则排列，如果熔体不久冷却到相变温度如下，则大分子没有足够时间松 和恢复到它本来无规则卷曲构象限度，这时聚合物就要处在冻结取向状态，这种冻结取向使注塑制品在双折射热传导以及力学性质方面显示出各向导性。由于流变学和聚合物凝固过程形变因素，制品取向也许在一种方向占优势形成单轴取向，也也许在两个方向上占优势，形成双轴取向。双轴取向会使制品得到综合机械特性，因此在注塑制品中总但愿得到双轴取向制品。而在纡维抽丝过程中却但愿得到单轴取向。
对于取向分布实验表白：取向最大是发生在距离制件表面20%厚度处，发现取向限度随熔体温度与模温减小而增长，而提高注射压力或延长注射时间会增长制品取向限度。 对聚苯乙烯试样表白：拉伸强度在平行取向方向上随取向度增长而提高，在垂直方向上则下降。
对聚甲醛观测表白：注射时间加长会使过渡晶区厚度增长，注射压力提高会使制品断裂伸长加大。
测试表白：注塑残存应力与应变对制品质量有着重要影响，普通注塑制品有三种残存应变形式；A随着热应力而产生应变，B与分子冻结取向有关残存应变，C形体应变，对普通塑料而言注射压力增长会增长制品中残存应力，而对ABS不十分明显。
EP（环氧树脂）、CR（氯丁橡胶）、BR（顺丁橡胶）、EPM（氟橡胶）、EPDM（三元乙丙橡胶）、EPR（乙丙橡胶）、IBR（）、IR（异戊橡胶）、IIR（丁基橡胶）、NBR（丁晴橡胶）、NR（天然橡胶）、PA（聚酰胺）PB（聚丁烯）、PC（聚碳酸酯）、PCL（聚-ε己内酯）、PE（聚乙烯）、PF（酚醛树脂）、PI（聚酰亚胺）、PLA（聚乳酸）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）、POM（聚甲醛）、PP（聚丙烯）、PPO（聚苯醚）、PS（聚苯乙烯）、PST（聚砜）、PTFE（聚四氟乙烯）、PU（聚氨酯）、PVA（聚乙烯醇）、PVC（聚氯乙烯）、SBR（丁苯橡胶）、UF（尿醛树脂）、UP （不饱和树脂）
高分子材料成型加工：指使固体状态，糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需要的形状，并保持已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程
高分子材料：一定配合的高分子化合物在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模具制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的制品
第一章
在成型加工时，高分子材料的结晶（晶核，晶核增长）来实现的。
在成型加工时，高分子化合物的分子链易发生取向，依受力情况，取向作用可分（流动取向，拉伸取向）
淬火（是指熔融状态或半熔融状态的结晶性高分子，在该温度下保持一段时间后，快熟冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能）
、退火（是将试样加热到熔点一下某一温度（一般控制在只适用温度温度一下10—20度为宜）以等温和缓慢变温的方式使结晶逐步完善化过程）
高分子合金
二次结晶（是指一次结晶后，在残留的非晶区和结晶区不完整的部分区域，继续结晶并逐步完善的过程）、
后结晶 （是指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程）
第二章
增塑剂/润滑剂——作用和作用机理
增塑剂：用以使高分子材料制品塑性增加，改善其柔性、延伸性加工性的物质
作用：降低塑料软化范围，玻璃化转变温度，提高加工性、柔顺性或延展性
可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力 塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂用量定义为增塑剂的塑化效率。 苯二甲酸二辛酯__DOP的效率值为标准__1,小于1的则较有效，大于1的较差. 熔体破裂：聚合物在挤出或注射成型时， 在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光
滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时， 在挤出物表面失去光泽且
表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波 纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时， 挤出物表面出现众多的不规则的结节、 扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂 .
离模膨胀：聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也 成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。 取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应） 、正应力效应。
均匀程度指混人物所占物料的比率与理沦或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。
散程度就高；反之，粒径大，破碎程度小，则分散得不好。对同一组分的相邻粒子用粒子间 平均距离来描述，距离越短，分散程度越好。
塑炼：为了满足各种加工工艺的要求， 必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性
的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。
混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成 混炼胶的过程。
固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下， 压制标准试样时，使制品的物理机械性
能达到最佳值所需的时间与试件的厚度的比值 （s/mm厚度）表示，值愈小，固化速率愈大。
螺杆的长径比：指螺杆工作部分的有效长度 L与直径Ds之比，L/Ds大，能改善塑料的温度分 布，混合更均匀，并可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。 L/Ds过小，对塑
