《高分子材料成型加工基础》 教学大纲fundamental of.docx

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《高分子材料成型加工基础》教学大纲fundamentalof

《高分子材料成型加工基础》教学大纲fundamentalofpolymermaterialsprocessing

一、课程基本信息

课程名称：

高分子材料成型加工基础/fundamentalofpolymermaterialsprocessing

课程号（代码）：

300009030

课程类别：

专业必修课

学时：

48学分：

3

二、教学目的及要求

通过本课程的学习，使高分子材料及高分子材料工程专业的学生了解聚合物加工的方法以及具体过程，不仅加深了对聚合物的结构与性能的关系的理解，而且为进一步学习聚合物加工工艺、加工机械及模具打下基础。

三、教学内容

本课程以使高分子材料及高分子材料工程专业的学生了解聚合物加工的方法以及具体过程为目的，这不仅加深了对聚合物的结构与性能的关系的理解，而且为进一步学习聚合物加工工艺、加工机械及模具打下基础。

课程的内容包括：

聚合物加工概论、聚合物加工理论基础、聚合物加工方法（模压成型、注塑成型、挤出成型、吹塑成型、热成型、压延成型、搪塑成型、固相成型、缠绕成型、拉挤成型等多种方法）。

使学生了解各种方法的原理、生产过程、设备、工艺、生产故障及解决方法。

本课程运用多媒体手段进行教学，并更多地组织学生进行课堂讨论、辩论，发挥学生的在学习中的主观能动性，使教与学有机地结合起来。

第一章概述（课时数：

2）

本章教学内容：

高分子学科形成的历史过程，重点人物，重要事件；高分子材料及工程发展的各个过程；高分子材料及工程发展现状，研究热点；高分子未来发展趋势；本课程的主要内容、讲授方法、考试形式。

本章教学目的：

通过讲授让同学对高分子材料及工程历史、现状和未来发展由较为清楚的了解，更加深入了解高分子材料在国民经济发展、国防建设以及人们日常生活中的重要作用，以及未来巨大的发展空间。

同时，能够基本清楚本课程的主要内容、讲授形式和考试方法，从而可以提前有意识第作一些预习和准备工作。

通过本章的教学能够进一步激发对高分子学科的热爱，提高同学对本课程的学习积极性。

第二章高分子材料成型加工中的物理化学问题

2.1、聚合物的成型性能（学时数：

1）

教学内容：

材料的性质；塑料的可加工性；温度、力学状态与成型加工的关系

教学要求：

清楚选择聚合物成型加工方法的基本原则

2.2、聚合物的流变性（学时数：

1.5）

教学内容：

非牛顿流体的分类和特征；指数定律及其应用；高聚物流体的粘性；高聚物流体的弹性现象；高聚物流变性能的测量；高聚物在简单截面导管内的流动

教学要求：

掌握高聚物流变学的基本原理；分析高聚物流变特性对最终制品性能的影响

2.3、聚合物的热性能（学时数：

1）

教学内容：

聚合物热性能的表征

教学要求：

了解在成型加工中聚合物热性能的作用

2.4、成型中聚合物的结晶（学时数：

1）

教学内容：

成型条件下的聚合物的结晶形态；聚合物的结晶能力及结晶过程；

成型条件对聚合物结晶的影响；结晶对制品性能的影响

教学要求：

掌握成型条件对聚合物制品性能的作用，能通过查询工艺手册，而制定较合理的材料的定型工艺条件。

2.5、成型中的取向作用（学时数：

1.5）

教学内容：

成型过程中的聚合物流动取向；成型过程中的纤维状填料流动取向；

影响流动取向的因素；无定形聚合物的拉伸取向；结晶聚合物的拉伸取向

教学要求：

掌握通过合理选择成型条件，以控制聚合物形态结构，来取预期性能的制品的方法。

2.6、成型中聚合物的化学反应（自学）

自学内容：

成型过程中的聚合物的降解与交联

自学要求：

掌握通过化学反应，以获取具有预期性能产物的方法。

第三章原料及配制

本章分为三大部分：

（1）各类不同的聚合物原料的结构、性质等；

（2）聚合物加工中常见助剂的种类、作用机理、应用等；（3）聚合物物料配制的原理及方法。

教学思路：

首先从整体的角度简单介绍聚合物原料的概况，接着分门别类地对各种聚合物原料进行较为详细地讲解；在对聚合物原料有了初步认识和了解后，进一步对聚合物加工和过程中应用较多的助剂进行分析和讲解；最后，讲解聚合物和助剂的混合过程。

3.1常用材料品种及性能（2学时）

本节着重从全局的角度对聚合物（特别是塑料）进行简单介绍，如塑料的定义、基本性质、分类、用途；塑料材料的发展简史、塑料的特性及特性等；使同学们对从结构、性能、加工方法与应用等方面对塑料原料（PE、PP、PVC、PS、PC、PA、ABS、PTFE、酚醛树脂等）有一定的感性上的认识。

3.2加工助剂（1学时）

强调助剂在塑料加工中的重要性；从概念、作用、性质、作用机理、选择原则等方面介绍常用加工助剂的种类进行分别介绍。

3.3原料的配制（1学时）

介绍配料的必要性和重要性。

接着，介绍塑料原料配制的机理，评价，配料的具体方法和塑料粉料的配制。

第四章挤出成型（共9学时）

本章从聚合物挤出成型的基本涵义出发，概述挤出成型的定义，分类，并从挤出成型的主要设备入手，简要讲述聚合物挤出成型装备的基本结构和各部分的作用，重点介绍聚合物挤出成型原理，挤出成型的工艺过程及挤出成型制品不均匀性的影响因素。

同时，本章还安排了管材、板材、异型材、薄膜、线缆包复等典型挤出制品成型实例，以便学生在实践上对挤出成型有一定了解，从而掌握挤出成型的全面知识。

本章注重科学性与适用性相结合，使讲授内容具有较强的理论性和一定的实用性。

4.1概述（0.5学时）

本节从挤出成型的发展历史出发，主要介绍挤出成型的基本概念，挤出成型的分类和特点以及挤出成型在聚合物加工中的地位和作用，主要教学目的是使学生对挤出成型这一聚合物加工方法的重要性有深刻的认识，诱发学生形成“挤出成型是聚合物成型加工之魂”的内涵。

同时，激发学生对挤出成型加工方法的学习的兴趣。

4.2螺杆挤出机的基本结构（1.5学时）

挤出成型是借助挤出机及其辅助装备来实现的。

本节主要对常见的两类螺杆挤出机——单螺杆挤出机和双螺杆挤出机基本结构和特点及工作原理进行介绍。

以便让学生对挤出成型的实现过程的装备型式，工艺参数的控制方法，挤出装备中各部件的功能和作用，并启发学生对成型设备中部件的缺陷改进的思考。

4.3挤出成型原理（4学时）

从挤出成型理论的发展历史出发，阐述挤出成型理论仍处于发展和完善之中。

主要介绍挤出成型理论中被科学界和工程界较为认同的单螺杆挤出机的固体输送理论；熔化理论；熔体输送理论；螺杆和机头特性曲线及与挤出机生产率的关系。

通过对挤出成型理论的介绍，使学生深入了解在挤出成型加工中，挤出机的结构参数（螺杆直径，，挤出成型用的物料的流变特性，固体物料的摩擦特性，成型加工中的工艺条件（温度，螺杆转速，冷却速度，牵引条件）对挤出成型加工制品的质量和生产率的影响。

4.4挤出成型工艺过程及影响因素（1学时）

为了使学生对挤出成型的过程和方法有一个完整的理解，本节在挤出成型原理的基础上，对挤出成型的大体程序进行一般性的介绍。

同时，对挤出成型过程中出现的产品质量问题——挤出制品的横向不均匀性和纵向不均匀性从理论上进行归纳分析，以加深学生的理解，为学生能快捷地解决挤出成型生产中实际问题提供依据。

4.5几种典型制品的挤出成型（2学时）

结合前四节的基本概念和基本原理，介绍以下常用挤出成型制品成型原理和方法，工艺流程，主要辅助设备，机头形式等，借助示意图，录像，动画等手段使学生对一些典型制品（管、膜、板、片、丝、带、棒等）的挤出成型的原理和实践知识有较全面的了解。

第五章中空吹塑成型（共3学时）

本章首先依据聚合物分子链在不同的温度下的运动特性，阐述聚合物中空成型的粘弹性原理，并扼要介绍中空吹塑成型的分类及工艺特点。

随后着重介绍中空吹塑成型的基本过程和方法，最后详细讨论原材料，成型工艺条件对吹塑过程和制品质量的影响。

本章重点要求学生掌握中空吹塑原理，方法及成型工艺条件的设定原则。

5.1中空成型的原理与分类（1学时）

本节从分析聚合物在高弹态和玻璃态（或结晶态）下分子链运动单元变化和形变特征入手，分别以数学推导和文字叙述的方式阐述中空吹塑成型的粘弹性原理；同时，对中空吹塑成型的方法和工艺分类进行一般性介绍。

本节作为全章的导论，使学生对中空成型这一加工方法有一个全面的理解。

5.2中空成型过程（1学时）

本节主要介绍中空吹塑成型过程的四个步骤，既第一，制造型坯；第二，对型坯进行定位，夹持，定颈吹塑，也就是模具围绕型坯定位并夹住型坯而合模，若制品是容器则由定颈吹塑杆进行定颈，统称吹塑装置；第三，吹塑，吹塑时可引入空气或其他介质，将型坯吹胀成与模腔相同的形状；第四是冷却。

借助于示意图，录像，动画等素材，使学生对中空吹塑成型有比较形象的理解。

5.3中空吹塑过程的影响因素（1学时）

本节的主要内容是从理论上分析中空成型所用原料的加工特性，成型过程中的控制参数对中空成型制品质量的影响，其教学目的是使学生全面掌握中空成型中的材料的选用，工艺参数的设定和优化的原理和技巧。

第六章注射模塑（InjectionMolding）

通过认识日常生活中的注塑制品，提出问题“这些制品是怎样成型出来的”，提出注塑方法，讲解注塑的基本过程和特点，用更广泛的例子说明注塑方法在聚合物成型加工中的地位作用。

然后，简要介绍注塑机的特点（略讲）后，重点介绍物料在注塑机中发生的形态、结构、性能变化，以及相应的传热、传质等现象，同时分析各种注塑工艺参数对注塑过程、制品结构性能等的影响，以及各种工艺参数之间的关系。

再次，以几种常见聚合物为例，介绍注塑加工中应注意的问题（略讲）。

最后，介绍注塑工艺进展，并结合研究工作作一个专题学术报告——注塑诱导形态研究。

本章是《高分子材料加工基础》课程重要的一章，注塑方法是高分子材料成型的重要也是主要的方法，许多精密制件、结构部件等是采用此方法成型的。

因此，掌握注塑工艺基本过程，学会注塑工艺参数的选取和控制是本章的重点。

此外，需要良好的理论基础才能充分理解注塑过程中材料结构与形态发展、演变和形成过程。

因此，注塑过程中材料结构与形态发展、演变和形成过程是本章的难点。

学习目的和要求：

·掌握注塑过程，影响注塑的工艺参数；

·理解注塑过程中物料流动、传热、凝聚态和相形态发展变化；

·基本会对通常聚合物注塑选取工艺条件；

·基本会分析各种注塑条件变化对制品结构、表观、性能等的影响；

·了解注塑原料的选择；

·了解注塑制品应用领域和特点；

·了解注塑目前发展趋势和研究进展。

第七章压延与压制

7.1压制成型（2学时）

通过不同材料的类似成型方法，介绍聚合物模压成型的简单过程；之后讲解聚合物模压成型的发展过程，着重介绍模压成型的缺点，接着讲解虽然聚合物模压成型存在一些明显的缺点，但现在该方法仍然大量应用的原因；从模压机械、模压模具等方面介绍聚合物模压成型的设备；讲解聚合物模压成型的工艺工程的控制，其中包括时间、温度和压力等；最后，介绍模压成型过程中容易出现的制品缺陷及解决方法。

7.2压延成型（2学时）

介绍聚合物压延成型的简单过程及其优缺点；压延成型的发展过程；介绍聚合物压延成型的设备；聚合物压延成型的制品质量的控制因素；压延成型过程中容易出现的制品缺陷及解决方法。

第八章塑料热成型

首先从整体的角度简单介绍塑料热成型的概况，接着重点具体讲解主要热成型方法介绍，成型工艺及制品特点，其次介绍热成型设备及模具,最后展望热成型的发展趋势。

利用多媒体技术让学生尽可能广泛地了解热成型的工艺方法，相对于主要的塑料成型方法如挤出和注塑成型而言，本章涉及的理论知识较少，而实用方法介绍较多，目的是主要提高学生对热成型方法的应用能力。

本章主要教学内容：

塑料热成型介绍，发展过程、特点及不足；热成型分类；主要热成型方法介绍，成型工艺及制品特点；热成型设备：

成型机及辅助设备、热成型模具；热成型的工艺控制，热成型材料及工艺