高分子成型加工_精品文档PPT课件下载推荐.ppt

1、,世博会芬兰馆：塑料“冰壶”蒸桑拿,外墙由2.5万块“冰”组成的“冰壶”,“冰壶”外墙的“冰”，实际上是一种生态型的创新材料-木塑料复合材料，它由废纸和塑料制成，全部可回收，移动或者拆卸也很方便，拿在手上感觉表面十分坚硬，其白色还永不褪色。走过一座小桥，人们便能进入“冰壶”，一个远离喧嚣城市的微型岛屿家园，感受素有“千湖之国”美誉的芬兰的人文情怀。,墨西哥馆：回收塑料“风筝林”,墨西哥馆占地4000平方米的展馆最具特色之处是其第三层的斜坡式屋顶将竖立起135个赤橙黄白紫五色的高低不等的风筝。竖立在墨西哥馆顶上的“风筝森林”将由135个4至8米宽的风筝模型组成，最高的达13米，最矮的也有2米。,

2、英国馆的“蒲公英”,由6万只有机玻璃材质的“触须”分布在整个建筑外墙的表面，“种子圣殿”内有6万颗种子呈现在参观者面前，所有的种子都来自由英国皇家植物园和昆明植物研究所合作的千年种子银行项目。,0.1高分子材料及其加工的概念0.2 高分子材料的工程特征0.3 高分子材料的加工程序和研究方法0.4 高分子材料成型加工的主要内容和要求0.5 发展史,0.1 高分子材料及其加工的概念0.1.1 大材料概念 金属材料 大材料 无机非金属材料 有机高分子材料,材料四要素,使用性能,合成/加工,性质,结构/成分,（工程）,（化学）,通称为高分子材料,指一定配合的高分子化合物在成型设备中，受一定温度和压力作

3、用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品,（1）组成；（2）加工性；（3）形状；（4）使用性；（5）经济性；（6）再生性。高分子材料在大材料中地位：（1）年轻学科，有生命力（2）最有发展前途（3）应用广泛,0.1.2材料的通性,0.1.3高分子材料在化学工业学科中的地位,石油煤天然气,C3、C4 C5等炭氢化合物,单体,乙烯、苯乙烯,丙烯、氯乙烯,丁二烯等,高聚物,高分子材料制品,高分子化学高分子合成工艺生产过程及设备反应机理聚合反应工程,加工工艺,模具、机械,应用、改性,高分子化工,高分子材料,高分子物理,加工,基本有机合成,聚合反应,成型加工,0.1.4

4、 高分子成型加工定义,高分子材料 成型加工工艺 具有实用性的 材料或制品（高分子化合物+添加剂）,高分子成型加工将聚合物及各种添加剂转变成实用材料或制品的一种工程技术。通常是在一定温度下弹性固体、固体粉状或粒状、糊状或溶液状态的聚合物变形或熔融，经过模具得到所需 形状，并在此过程中材料会发生一定的化学变化，最终得到能保持所得形状制品的工艺过程。,0.1.5 高分子材料的分类,塑料三大合成材料 橡胶 纤维 聚合物（树脂、生胶）区分三个概念 高分子材料（塑料、胶料）高分子材料制品（塑料制品、橡胶制品）,塑料以合成树脂为基体，添加一些具有特定作用的助剂，将基体和助剂混合、分散，再通过塑炼加工，并在加

5、工过程中显示塑性且能流动成型的材料。橡胶在适当配合剂存在下,在一定温度和压力下硫化（适度交联）而制得的弹性体材料（橡胶制品）,通常在室温下具有粘弹性。纤维长径比很大,并具有一定柔韧性的纤细物质,如锦纶（尼龙6）、腈纶（聚丙烯睛）、丙纶（聚丙烯）等。,高分子材料的五个形成条件,（1）以聚合物为主体：主要视材料的性质如何 例：钙塑材料（PP 20%，CaCO380%）（2）属多相复合体系：两组分以上，宏观均相，亚微观分相（3）具有可加工性 例：PVC（4）良好的使用性能和适当的寿命（5）具有工业化生产规模：高聚物成千上万，400500种 可做材料，但工业化规模的不多 通用塑料：PP、PE、PVC、

6、PS、PMMA等 工程塑料：聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛等。,0.1.6 高分子材料的制造,高分子材料及制品生产,高分子化合物制造,高分子反应,聚合反应,复合化,合金,填充,（添加剂、混合、成型）,成型加工,影响高分子材料制造的因素,（1）高分子化合物的性质（化学结构、物理结构）（与高分子化合物的制造有关高分子材料学）（2）成型加工过程：添加剂的作用 混合过程 成型过程,0.2 高分子材料的工程特征,高分子材料,结构上的特殊性,性能上的可变性,高分子材料成型加工方法具有多样性,（随加工过程而变）,材料性能的影响因素,材料性能,材料本身,成型加工中产生的附加性质,有目的产生,加工中自发产生,有

7、利,不利:,结晶,交联,取向,塑料降解,分解、烧焦,结论：,材料不同,性能要求不同,加工方法不同,三种物理状态：玻璃态：Tf（Tm）,0.2.1高聚物的状态变化与成型加工的关系,聚合物从一种状态,另一种状态的影响因素:,（1）聚合物的分子结构（2）聚合物体系的组成（3）聚合物所受应力（4）环境温度,当聚合物及组成一定时，在一定外力作用下，聚集态的转变主要与温度有关：,聚合物聚集态不同,内聚能 不同,性能不同,聚合物对加工技术的适用性不同,0.2.2 成型加工方法和实质,高分子材料成型加工是一个复杂的物理化学变化过程，其中，流动性是必要条件。加工技术从形变出发：（1）高聚物熔体塑性形变：Tf（m

8、）Td，多用于一次成型（2）高聚物类橡胶态弹性形变（残余形变）：TgTf，多用于二次成型（3）高聚物溶液态：用于浸渍、湿法或干法纺丝（4）高聚物分散体（悬浮体、溶液、胶乳）：搪塑（5）高聚物单体或预聚体直接成型化学加工：浇注（6）高聚物机械加工后处理。,成型加工中发生的物理化学变化,（1）物理变化为主：热塑性塑料 材料 加热 流动 冷却 凝固（2）化学变化为主：浇注成型 单体或预聚体 加热或引发剂 聚合成型（3）物理变化化学变化兼有：热固性塑料、橡胶 材料 加热 流动 交联（硫化）成型,0.2.3 制品的性能,内在性质：通过选择合适材料，容易解决附加性质：加工中使材料发生实质性变化,外观性质耐

9、久性质使用性质,制品性能,材料内在性质加工中产生的附加性质,对制品性能的影响极为重要,附加性能对制品性能影响,（1）形状上的变化：使用上的要求（2）结构上的变化 分子结构上的变化：交联、硫化 聚集态结构上的变化：微观结晶、取向等（3）性质上的变化：反映出制品宏观性能改变 如：结晶 刚性,取向 各向异性,交联 弹性、强度,0.3高分子材料的加工程序和研究方法,0.3.1加工技术程序：,高分子材料制备,成型工艺,制品,配料，混合粒化、粉化,塑化,一次 二次成型,定型后加工,塑料流程,橡胶流程,基本工艺过程：配料 塑炼 混炼 成型 硫化,原料,单体,生胶制造,生胶,切胶烘胶,塑炼,塑炼胶,混炼,混炼

10、胶,成型,压延、压出模压、注塑,半成品（胚料）,硫化,橡胶制品,胶料的制造,配合剂,预加工,0.3.2 研究设计方法,高聚物,配合剂,配方设计,试样制备,性能测试,第一循环,生产工艺制定,高分子材料制品,第二循环,第一循环：配方设计,第二循环：加工工艺制定、经济成本估算,性能,力学、热、电、化学性能等,决定,0.4 成型加工的要求和任务,热力学、力学物理化学、有机化学质量和能量的传递高分子化学高分子物理粘弹性流体力学（流变学）,所需的基本知识,0.4.1 成型加工的基础知识要求,0.4.2 聚合物成型加工的任务,聚合物加工基本任务研究实现从原料到制品的转变所要采用的适当方法及所获得的产品质量与

11、各种因素（如材料的流动和形变的行为以及其性质、各种加工条件参数及设备结构等）的关系。成型加工工程的任务包括赋予作为原料的成型材料以一定特性和加工价值，并制成所要求得到的实用性制品。,0.4.3成型加工的过程,高分子材料成型加工通常包括两个过程：（1）首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状（2）进行固化以设法保持所取得的形状成为制品,0.4.4 成型加工的主要功能,成型加工工程的主要功能有：（1）赋形。如制成薄膜或齿轮等形状。（2）使成型材料熔融、固化。灵活应用加热和冷却操作使之易于赋形。（3）进行硬化反应。加工热固性树脂时，加热使其产生缩聚反应而成为具有三维结构的高聚物。（4）实现某些

12、附加作用。,0.5 发 展 史,19世纪之前，人类已开始使用天然高分子材料1892年：确定了天然橡胶的干馏产物为异戊二烯结构，为高分子的合成指明了方向。1930年：Standinger发表了大分子学说，为高分子材料的合成制备奠定了理论基础。1930-1940年：发展了缩聚反应理论，建立了乳液聚合理论。,0.5.1 高分子合成,0.5.2 聚合物混合工艺的发展,1820年：Hancock 设计了第一台开放式辊筒机，为橡胶塑炼、配料及聚合物混炼工艺的实施提供了有力的工具。1835年：Chaffee 创制了第一台蒸气加热的双辊机。1839年：Goodyear 发现硫磺对橡胶具有交联作用（橡胶工业发展

13、重要的里程碑）。1910年：英国Banbury 首创密炼机（Banbury Mixer）二十世纪中期：连续混合机，高速混合机。,0.5.3 注射成型技术的发展,1862年：英国Alexander展出由注射成型制得的梳子、伞柄等制品1869年：英国Hayatt 制成塞璐珞（硝酸纤维素），其一出六模具具有主流道、分流道和浇口1932年：德国Hans Gastrovl发明了有分流梭的料筒1940年：德国BASF公司发明了螺杆直射注塑法70年代：塑料工业发展的重要历史时期，“以塑代钢”、“以塑代木”Rossi-Peakes 螺旋模的流动试验，用标准条件测出塑料流出量和流动长度来反映工艺特性Gilmor

14、e、Spencer在柱塞式注塑机用PS研究热塑性塑料对可模塑性条件的影响,优点：机身低，便于操作和维修；机器重心低，安装稳定性好；制品顶出后可利用其自重作用而自动下落，容易实现自动操作。缺点：模具安装和嵌件的安放比较麻烦；占地面积较大。适用：大、中、小型注射机。,卧式注射机,注射机,注射系统（塑化、注射）,锁模系统（开启、闭合模具）,模 具（赋予塑料形状和尺寸）,由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。,0.5.4 挤出成型技术的发展“挤出”来源于拉丁文“ex”（离去）和“truder”（推）,1795年：Bramah 发明的由一个手动的柱塞和机头组成的挤出机1879年：英国Gray发明第一部螺旋挤出机十九世纪末：英国的Gray和美国的Royle取得了阿基米德螺杆挤出机的专利，同一时期，Rowell和Finlayson 进行了螺杆挤出机的第一个理论研究1925年：挤出PVC，标志着现代挤出工艺的开端1935年：德国的Troester 制造了第一台专为热塑性塑料的螺杆挤出机,单螺杆