高分子材料基本加工工艺知识讲解.docx

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高分子材料基本加工工艺知识讲解

高分子材料基本加工

工艺

《高分子材料基本加工工艺》复习题课程名称《高分子材料加工技术》

任务1：

认识常用橡胶

1.高分子材料

将高分子化合物经过工程技术处理后所

得到的材料称为高分子材料。

2.高分子材料加工描述

高分子材料加工是将高分子材料转变成

所需形状和性质的实用材料或制品的工程技术。

3.高分子材料加工的主要内容包括：

①橡胶加工②塑料加工

4.橡胶的共性：

①具有橡胶状弹性。

②具有粘弹性。

③有缓冲减震作用。

④对温度依赖性大。

⑤具有电绝缘性。

⑥有老化现象。

⑦需进行硫化。

必须加入配合剂。

5.橡胶的分类：

按材料来源分天然橡胶和合成橡胶；按性能和用途分通用橡胶和特种橡胶。

6.天然橡胶的特性及缺点。

特性：

①为不饱和橡胶，化学性质活泼，能进行加成反应和环化反应，能与硫磺硫化和与氧反应，硫化反应速度较快；

②为非极性橡胶，易与烃类油及溶剂作用，不耐油；

③在室温下无定形态，具有高弹性（在通用橡胶中仅次于BR）；在低温下或伸长时能出现结晶，属于结晶型橡胶，具有自补强性，在-70℃时为玻璃态；

④具有良好的综合性能，且加工性好；

⑤具有良好的耐透气性和电绝缘性。

缺点：

耐油性、耐老化性（臭氧、热氧）

差。

7.NR广泛应用于制造各类轮胎、胶管、胶带、胶鞋、工业制品及医疗卫生制品，是用途最广的橡胶品种。

8.合成橡胶：

合成橡胶是指由各种单体经

聚合反应而制成的高弹性聚合物。

9.合成橡胶按性能和用途分为通用合成橡

胶和特种合成橡胶。

10.凡是性能与NR相近，加工性能较好，能广泛用于轮胎和其他一般橡胶制品的称为通用合成橡胶。

11.凡是具有特种性能，专供制造耐热、耐

寒、耐化学腐蚀、耐溶剂、耐辐射等特种合成橡胶制品使用的称为特种橡胶。

12.通用合成橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶。

13.非结晶性橡胶，纯胶强度较低，需用炭

黑补强，否则无使用价值。

14.BR的弹性在通用橡胶中最高，最主要

的缺点是抗湿滑性不佳。

15.乙丙橡胶耐老化性优异，在现有通用型

橡胶中是最好的。

16.丁基橡胶（IIR）具有优异的气密性

（为橡胶之首），主要用于制造内胎。

17.天然橡胶（NR）、氯丁橡胶（CR）属

于结晶型橡胶，

18.天然橡胶在通用橡胶中加工性能最好。

19.特种合成橡胶包括丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯。

20.硅橡胶（Q）同时具有优异的耐热性和耐寒性好，无味、无毒，具有生理惰性，

对人体无不良影响。

21.氟橡胶具有极优越的耐腐蚀性能。

22.橡胶加工工艺过程。

原材料的加工与配合——塑炼——混炼——压延挤出——成型——硫化。

任务2：

认识常用树脂

23.热固性树脂是指在制造或加工的某个阶段是既可以溶解也可以熔化的固态，或者是可以流动的液态，通过加热、催化或其他方法（如紫外线等射线的作用）发生化学变化后交联成既不溶解也不能受热熔化的三维体型结构树脂。

24.常见的热固性树脂有：

酚醛树脂

（PF）、不饱和聚酯（UP）、环氧树脂

（EP）、聚氨酯树脂（PU）等。

25.酚醛树脂（PF）主要用于电绝缘材料。

在PF树脂中填充木粉后的塑料有电木之称。

26.不饱和聚酯（UP）树脂，UP树脂填充玻璃纤维增强后，力学强度很高，接近金

属，称为玻璃钢。

27.五大通用树脂：

聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚三元共聚物（ABS）。

28.五大通用工程塑料：

聚酰胺（尼龙

PA）、聚碳酸酯（聚碳PC）、聚甲醛

（POM）、聚酯（主要是PBT）、聚苯醚

（PPO）。

29.聚乙烯（PE）是通用树脂中产量最大

的。

30.聚丙烯（PP）产量仅次于PE、PVC、PS，位居第4位。

在通用塑料中，PP密度

最低。

31.聚氯乙烯（PVC）年产量仅次于PE，

位居第2位。

具有阻燃性。

32.聚苯乙烯（PS）产量仅次于PE、PVC

而位居第3位。

抗放射线能力是所有塑料中最强的。

34.聚酰胺（PA），PA6产量位居工程塑

料之首。

35.聚碳酸酯（PC）产量居工程塑料的第2

位。

在五大工程塑料中唯一具有良好透明性。

PC具有突出的抗冲击性能，是目前工程塑料中最高的；

任务1:

原材料的加工与配合

1.烘胶的目的：

清除结晶、硬化现象，减

少加工困难，缩短加工时间，降低电能损耗，烘干表面水分，保证切胶机、炼胶机的安全操作和工作效率。

2.切胶的目的：

便于称量、便于投料、减

少机械电能消耗，保障设备的安全。

3.破胶的目的：

使块状的橡胶变为碎胶，便于称量和塑炼，以保护设备和提高塑炼效率。

4.配合剂干燥的目的：

干燥主要是除去配合剂中的水份和挥发份，使其符合规定要求，防止硫化时出现气泡或直接影响硫化胶的物理机械性能。

任务2：

橡胶的塑炼

5.塑炼简要讲是提高橡胶塑性的炼胶，它

是将橡胶经过机械加工、热处理或加入某些化学助剂，使其由强韧的弹性状态转变为柔软而便于加工的塑性状态的工艺过程称之为塑炼。

6.生胶塑炼使用的设备及塑炼的目的。

（1）塑炼使用的设备是开炼机、密炼机和挤出机。

（2）塑炼目的是提高胶料的塑性、流动性，从而实现：

①生胶的可塑性增大，以利于混炼时配

合剂的混入和均匀分散；

②善胶料的流动性，便于压延、压出操作，使胶坯形状和尺寸稳定；

③大胶料粘着性，方便成型操作；④提高胶料在溶剂中的溶解性，便于制

造胶浆，并降低胶浆粘度使之易于渗入纤维缝隙，增加附着力；

⑤改善胶料的充模性，使模型制品的花纹饱满清晰。

7.生胶可塑性的控制原则：

生胶的可塑性并非越大越好，而是在满足工艺加工要求的前提下，以具有最小的可

塑性为宜。

8.塑炼方法

（1）按使用设备分类：

开炼机塑炼法、密炼机塑炼法、挤出机

塑炼法

（2）按塑炼次数：

一段塑炼法、二段塑炼法、多段塑炼法

（3）按是否添加塑解剂：

普通塑炼法、添加塑解剂塑炼

9.塑炼的本质是降低橡胶分子量（橡胶的长链分子断裂），减少分子间作用力，从

而提高流动性。

10.影响橡胶分子链断裂的因素主要是氧和

机械力作用。

11.开炼机塑炼机理：

机械塑炼法（低温塑炼）用开炼机进行塑炼，主要就是通过两个相对回转的辊筒对胶料产生的剪切、挤压作用，使胶料原有的大分子链被打断，从而使得胶料获得可塑性。

12.开炼机塑炼属于低温塑炼，适用于胶种

变化多、耗胶量较少的企业。

13.开炼机塑炼方法按操作方法：

薄通塑

炼、包辊塑炼。

按塑炼次数：

一段塑炼、分段塑炼。

按是否添加塑解剂：

普通塑炼、添加塑解剂塑炼

14.密炼机塑炼属于高温氧化塑炼，一般适

用于胶种变化少，耗胶量大的工业生产。

15.橡胶用配合剂包括硫化剂、促进剂、活

性剂、补强剂、填充剂、软化剂、防老剂、防焦剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂。

16.橡胶配合体系主要由硫化体系、补强填

充体系、软化增塑体系和老化体系组成。

17.硫化体系由硫化剂、促进剂和活性剂组

成。

18.硫化是指橡胶的线型大分子链通过化学交联作用而形成三维空间网状结构的化学变化过程。

硫化后，胶料的物理性能及其他性能都发生根本变化。

19.硫化的本质就是化学交联。

20.补强剂能显著提高硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和耐磨性的填充剂。

常用的补强剂有①炭黑，②白炭黑。

21.填充剂的作用：

①增大体积、降低成本；②改善加工工艺性能（减少半成品收缩、提高半成品表面平坦性）；③提高硫化胶硬度和定伸应力。

任务3：

橡胶的混炼

22.在炼胶机上将各种配合剂加入生胶中制

成混炼胶的工艺过程称之为混炼。

23.开炼机混炼灵活机动性强，适合多品

种、小规模、小批量生产。

24.开炼机混炼的一般原则是：

a.固体软化剂（如古马隆树脂）较难分散，

所以先加；

b.小料用量少、作用大，为提高分散效果，

较先加入；

c.液体软化剂一般待补强填充剂吃净以后再

加，以免补强填充剂结团和胶料打滑；

d.若补强填充剂和液体软化剂用量较多时，

可分批（通常为两批）交替加入，以提高

混炼速度；

e.最后加入硫化剂、超促进剂，以防焦烧。

25.密炼机混炼特点

优点：

安全性好、环境污染大大减少、自动化程度高、劳动强度低、减少混炼时间、提高生产效率（5-10t/小时）。

任务4：

橡胶的压延挤出

26.压延机特点：

规格大、辊速快、半制品的精度高、机器的自动化水平高。

27.压延机组设备组成：

主机，辅机，控制

系统。

28.压延机在传动要求上具有如下两个特点：

第一，为适应操作上的方便，压延机

需变换辊筒的压延速度，即要具有快速、慢速回转，并且能够平稳地调整。

第二，为适应不同的压延工艺要求，压延机需能变换辊筒的速比，即速比等于1或速比不等于1进行压延操作。

29.压延机规格表示：

规格：

辊筒外径×辊筒工作面长度×辊数，如φ230×630×4

型号：

XY-辊筒数量辊筒排列方式辊筒工作长度设计序号

如：

XY－4S1800X（S）Y－4

Г1730

30.压延机工作原理

两个相邻辊筒在等速或有速比情况下相

对回转时，将具有一定温度和可塑度的胶料在辊面摩擦力的作用下被拉入辊距中，由于辊距界面的逐渐变小，使胶料逐步受到强烈的挤压与剪切而延展成型，从而完成纺织物覆胶（擦胶或贴胶）、钢丝帘布贴胶、胶片压延或压型以及多层胶片的贴合。

31.辊筒长度是指辊筒工作部分的长度，表

征了可压延制品的最大幅度。

32.辊筒直径是指辊筒工作部分的直径。

表

征了压延机规格的大小。

33.辊筒速度系指辊筒表面的线速度，也就是辊筒的圆周速度。

是表征压延机生产能力和先进程度的一个参数。

34.压延机最高速度主要根据最大生产能力的要求确定。

最低速度主要根据设备启动、操作安全和方便确定。

35.压延的定义：

胶料的压延主要是通过两个辊筒作用把加热塑化后的胶料碾压成具

有一定厚度和宽度的胶片的过程。

36.在压延过程中，胶料发生两方面的变

化：

一、黏性流动二、弹性形变

37.压延前的准备工艺主要包括：

胶料的热炼、纺织物的准备、垫布的整理、设备的准备。

38.胶料的输送;打卷输送——间断供胶法，将胶料打卷，按先后顺序使用，停放时间不能超过20min。

39.输送带输送——连续供胶法,输送的距离

不能太长，一般不超过20m。

40.挤出又称压出，是胶（物）料在（挤出

机）螺杆或柱塞的挤压推动下连续不断的向前运动，借助于口型（中空制品则是口型加芯型）挤出各种所需形状半成品，以完成造型或其它作业的工艺过程。

41.挤出成型的特点：

1）生产过程是连续

的，因而其产品都是连续的；即可连续

化生产。

2）生产效率高；3）应用范围

广，能生产管材、棒材、板材、薄膜、

单丝、电线、电缆、异型材，以及中空

制品等。

4）投资少，收效快。

5）结构简

单，易操作。

42.挤出成型机组通常由挤出机主机、辅机

及控制系统组成。

43.橡胶挤出机的规格表示方法如下：

用螺杆外径表示，前面以“SJ”或“XJ”表示塑料挤出机和橡胶挤出机。

44.①热喂料挤出机规格表示为XJ-150.其中，XJ表示热喂料挤出机；150表示挤出机螺杆直径。

②冷喂料挤出机规格表示为XJW-120.

其中，XJW表示冷喂料挤出机；