1、2022-6-231徐卫兵徐卫兵 (Weibing Xu)(Weibing Xu)Dept. of Polymer Science and EngineeringDept. of Polymer Science and EngineeringOffice: Room 401, Shenghua BuildingOffice: Room 401, Shenghua BuildingTel: 2901455Tel: 2901455Email: Email: 高分子材料加工成型原理高分子材料加工成型原理22022-6-23课程简介课程简介 课程编号课程编号：0610043006100430学学 时时
2、：40/24 40/24 学学 分分：4 4课程性质课程性质：必修：必修选课对象选课对象：高分子材料与工程专业：高分子材料与工程专业先修课程先修课程：高分子物理、高分子化学、聚合物流变学：高分子物理、高分子化学、聚合物流变学内容概要内容概要：高分子材料与工程专业的主要专业课之一，是：高分子材料与工程专业的主要专业课之一，是一门实践性综合性很强的应用科学。本课程在密切结合工一门实践性综合性很强的应用科学。本课程在密切结合工艺过程的前提下尽可能地对每一种加工方法所依据的原理，艺过程的前提下尽可能地对每一种加工方法所依据的原理，生产控制因素以及在工艺过程中聚合物所发生的物理与化生产控制因素以及在工艺
3、过程中聚合物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聚合物品种及其优缺点。步理解各种成型工艺所能适应的聚合物品种及其优缺点。32022-6-23选用教材和参考书目选用教材和参考书目建议选用教材：黄锐建议选用教材：黄锐 “ “塑料成型工艺学塑料成型工艺学”, , 轻工业出版社轻工业出版社20022002主要参考书：主要参考书：1. 1.王贵恒，王贵恒，“高分子材料成型加工原理高分子材料成型加工原理”化工出版社，化工出版社，200220022.Z.2.Z.塔德莫尔等，塔德莫尔等，“聚合物加工原理
4、聚合物加工原理”，化学工业出版社，化学工业出版社，1990.1990.3. 3.吴崇周，吴崇周，“聚合物成型加工原理聚合物成型加工原理”，吉林科学技术出版社，吉林科学技术出版社，1986.1986.42022-6-23课程的内容与学时分配课程的内容与学时分配 章次章次内内 容容总学时数总学时数课堂讲授学时数课堂讲授学时数实验学时数实验学时数一一绪论绪论2 22 20 0二二聚合物成型加工的基础理论聚合物成型加工的基础理论101010103 3三三聚合物成型用物料及其配制聚合物成型用物料及其配制6 66 62 2四四压缩模塑压缩模塑5 55 54 4五五挤出成型挤出成型7 77 78 8六六注射
5、模塑注射模塑5 55 54 4七七压延成型压延成型5 55 53 3总学时数总学时数40404040242452022-6-23第一章第一章 绪绪 论论F一一. .何谓成型加工？何谓成型加工？F二二. .成型加工的基本任务成型加工的基本任务F三三. .成型加工的基本原理成型加工的基本原理F四四. .成型加工方法的分类成型加工方法的分类F五五. .成型加工生产的基本过程成型加工生产的基本过程F六六. .塑料的特点和应用塑料的特点和应用F七七. .学习成型加工的意义学习成型加工的意义62022-6-23一一. .何谓成型加工？何谓成型加工？定义：定义： 将聚合物（有时加入各种添加剂、助将聚合物（有
6、时加入各种添加剂、助剂或改性材料）剂或改性材料）转变转变为为制品或实用材料制品或实用材料的一种的一种工程技术工程技术。72022-6-2382022-6-2392022-6-23102022-6-23112022-6-23122022-6-23汽车防尘罩汽车防尘罩 汽车密封条汽车密封条空气软管空气软管高压阻尼线高压阻尼线挡泥板挡泥板车灯橡胶件车灯橡胶件132022-6-23Celluloid 制品142022-6-23PE是制造雷达的重要材料（绝缘性）是制造雷达的重要材料（绝缘性）152022-6-23162022-6-23软质软质PVCPVC制品制品172022-6-23硬质硬质PVCPVC
7、制品制品 182022-6-23PS192022-6-23PMMA是现在透光性最好的材料是现在透光性最好的材料202022-6-23二二. .成型加工的基本任务成型加工的基本任务1. 1.研究各种成型加工方法和技术；研究各种成型加工方法和技术；2. 2.研究产品质量与各种因素之间的关系；研究产品质量与各种因素之间的关系； 因素包括：因素包括：a. a.聚合物本身的性质；聚合物本身的性质； b. b.各种加工条件参数；各种加工条件参数； c. c.设备和模具的结构尺寸；设备和模具的结构尺寸； d. d.各种添加剂、助剂；各种添加剂、助剂；3. 3.研究提高产量和降低消耗的途径。研究提高产量和降低
8、消耗的途径。212022-6-23Process & machine schematics*Schematic of thermoplastic Injection molding machine222022-6-23三三. .成型加工的基本原理成型加工的基本原理1. 1.聚合物是如何实现转变的？聚合物是如何实现转变的？ 可塑性可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。 总过程：总过程： 方法方法 方法方法 工艺条件工艺条件聚合物聚合物可塑性状态可塑性状态流动与变形成形样流动与变形成形样硬化定形硬化定形制品制品232022-6-23关键步骤
9、：关键步骤：A.A.如何使聚合物产生流动与变形？如何使聚合物产生流动与变形？ 方法方法: a.: a.加热加热 熔体；熔体； b. b.加溶剂加溶剂 溶液；溶液； c. c.加增塑剂或其它悬浮液。加增塑剂或其它悬浮液。B.B.如何硬化定型？如何硬化定型？ 方法：方法： 热固性：交联反应固化定型。热固性：交联反应固化定型。 热塑性：热塑性：a. a.熔体熔体 冷却冷却 b. b.溶液溶液 加热挥发成溶剂加热挥发成溶剂 c. c.悬浮体悬浮体 先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型242022-6-232. 2.成型加工过程中聚合物所发生的转变：成型加工过程中聚合物所发生
10、的转变：a. a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。b. b.结构：结构： 组成：非纯聚合物组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等c. c.性质：性质： 有意识进行有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性 树脂的交联固化树脂的交联固化方法条件不当而进行方法条件不当而进行：温度
11、过高、时间过长而引起的降解：温度过高、时间过长而引起的降解252022-6-23四四. .成型加工方法的分类：成型加工方法的分类：1. 1.根据形变原理分根据形变原理分6 6类类a. a.熔体加工：熔体加工：先为熔体再成型。如先为熔体再成型。如 挤出，注塑，压延，模压，橡挤出，注塑，压延，模压，橡胶加工，熔融纺丝等胶加工，熔融纺丝等。 b. b.类橡胶状聚合物的加工：类橡胶状聚合物的加工：将聚合物转变为高弹态下进行加工。主要制造中空将聚合物转变为高弹态下进行加工。主要制造中空容器或大型制件等。如容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱内胆。塑料容器，冰箱内胆。c. c.聚合物溶液加工：聚合物溶液加
12、工：流涎法薄膜，湿法纺丝等流涎法薄膜，湿法纺丝等 262022-6-23d. d.低分子聚合物和预聚体的加工：低分子聚合物和预聚体的加工：直接利用聚合物单体或预聚体进行成型加工。加工直接利用聚合物单体或预聚体进行成型加工。加工过程即反应过程。如过程即反应过程。如 环氧、丙烯酸酯类，不饱和聚酯，环氧、丙烯酸酯类，不饱和聚酯，制造各种尺寸的整体浇铸制件和增强材料。制造各种尺寸的整体浇铸制件和增强材料。e. e. 聚合物悬浮体加工：聚合物悬浮体加工：将增塑剂、乳化剂加入聚合物中，把聚合物变成悬将增塑剂、乳化剂加入聚合物中，把聚合物变成悬浮体或乳胶，然后成型。（如橡胶胶乳、浮体或乳胶，然后成型。（如橡
13、胶胶乳、PVCPVC糊）糊）f. f.机械加工：机械加工：金属切削加工方法金属切削加工方法272022-6-232. 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a. a.主要发生物理变化：如主要发生物理变化：如 注射，挤出，压延，热成型，注射，挤出，压延，热成型，流涎薄膜等。流涎薄膜等。b. b.主要发生化学变化：如主要发生化学变化：如 浇铸成型。浇铸成型。c. c.既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶既有物理变化又有化学变化：热固性塑料的加工和橡胶加工。加工。 物理变化物理变化 化学变化化学变化加热流动交联固化282022-6-23五
14、五. .成型加工生产的基本过程成型加工生产的基本过程包括五方面内容：包括五方面内容： 1. 1.材料选择和配方设计：树脂与助剂材料选择和配方设计：树脂与助剂 2. 2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造：模具设计，制品设计与设备的选择和改造： 3. 3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工， 修饰，装配。修饰，装配。 4. 4. 制品性能检验：延用金属检测方法制品性能检验：延用金属检测方法 5. 5. 废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回收废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回收292022-6-23成型加工完整工序：成型加工完整工序：
15、 1. 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2. 2.成型：赋予聚合物一定型样成型：赋予聚合物一定型样 3. 3.机械加工：车，削，刨，铣等。机械加工：车，削，刨，铣等。 4. 4.修饰：美化制品。修饰：美化制品。 5. 5.装配：装配： 粘合，焊接，机械连接等。粘合，焊接，机械连接等。说明：说明：a a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此并不是所有制品的加工都要完整地完成此5 5个工序个工序 b b 五个次序不能颠倒五个次序不能颠倒302022-6-23六六. .塑料的特点和应用塑料的特点和应用优点：优点：a. a.原料价格低廉；原
16、料价格低廉；b. b.加工成本低；加工成本低；c. c.重量轻；重量轻；d. d.耐腐蚀；耐腐蚀；e. e.造型容易；造型容易；f. f.保温性能优良；保温性能优良；g. g.电绝缘性好。电绝缘性好。缺点：缺点：a. a.精度差；精度差；b. b.耐热性差；耐热性差；c. c.易燃烧；易燃烧；d. d.强度差；强度差；e. e.耐溶剂性差；耐溶剂性差；f. f.易老化。易老化。312022-6-23 20002000年，世界合成高分子材料的年总产量年，世界合成高分子材料的年总产量已达到已达到2 2亿吨。其中塑料亿吨。其中塑料1.631.63亿吨，合成橡亿吨，合成橡胶胶0.110.11亿吨，合成
17、纤维亿吨，合成纤维0.280.28亿吨。亿吨。322022-6-23 聚合物 聚合物成型塑料成型塑料塑塑模模缩缩压压型型成成品品制制型型成成射射注注空空真真型型成成型型成成出出挤挤拉伸拉伸型型成成末末粉粉发泡发泡压延压延型型成成压压层层瓶瓶片材片材膜膜管管带带伸伸拉拉丝丝物物覆覆包包材材泡泡发发革革成成合合剂剂渍渍浸浸剂剂接接粘粘料料涂涂板板饰饰装装板板压压层层筑筑建建料料材材家具家具电机电机零件零件日用日用杂品杂品机械机械零件零件容器容器包装包装材料材料土木土木建筑建筑包装材包装材合成纸合成纸农渔农渔业用业用工业工业物质物质电线电线包装材包装材合成合成木材木材合成合成皮革皮革纸纸维维纤纤板板
18、合合粘粘真空真空成型成型工业工业材料材料332022-6-23342022-6-23352022-6-23362022-6-23 结构材料结构材料： 电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件 绝缘材料绝缘材料： 电缆、绝缘版、电器零件电缆、绝缘版、电器零件 建筑材料建筑材料： 贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管 包装材料包装材料： 塑料袋、薄膜、泡沫塑料塑料袋、薄膜、泡沫塑料 日日 用用： 衣架、椅子、盆类、书架、玩具、文具、办公用品、家具衣架、椅子、盆类、书架、玩具、文具、办公用品、家具 运运 输输： 道路交通设施、车辆部件道路交
19、通设施、车辆部件 372022-6-23382022-6-23标标号号部件部件 材料材料 锦湖日丽牌号锦湖日丽牌号 特性特性1 1 保险杠保险杠 PBT/ABS HAB8740B 超高冲击，耐低温、超高冲击，耐低温、优良成型性、尺寸稳优良成型性、尺寸稳定、耐化学品、易于定、耐化学品、易于涂装涂装 PC/ABS HAC8265、HAC8250、HAC8240B PC/PBT HCB9230M、HCB9240 PP/EPDM+Talc / 2 2 散热格栅散热格栅 电镀级、喷涂级ABS ABS710、ABS711、ABS765 超高耐候、耐热、高超高耐候、耐热、高冲击、高流动、良好冲击、高流动、良
20、好的电镀及喷涂性能、的电镀及喷涂性能、良好的尺寸稳定性良好的尺寸稳定性 电镀级PC/ABS HAC8244、HAC8245 PC/PBT HCB9230M、HCB9240 ASA、AES ASA801、ASA811、ASA7045、AESHW600G、AESHW610HT 3 3牌照支架牌照支架 PC/ABS HAC8244、HAC8245、HAC8250 耐热、高冲击、高流耐热、高冲击、高流动、良好的电镀及喷动、良好的电镀及喷涂性能、良好的尺寸涂性能、良好的尺寸稳定性稳定性ABS ABS710、ABS711、ABS760、ABS765 ASA、AES ASA801、ASA811、ASA704
21、5、AESHW600G、AESHW610HT PC/PBT HCB9230M、HCB9240 4 4 铭牌铭牌 电镀级ABS ABS710、ABS711 良好的电镀性能、耐良好的电镀性能、耐热、高冲击、耐化学热、高冲击、耐化学品性能品性能电镀级PC/ABS HAC8244、HAC8245 392022-6-23402022-6-23标标号号部件部件 材料材料 锦湖日丽牌号锦湖日丽牌号 特性特性1 1 扶手扶手 耐热ABS HU650SK、HU600 耐热，高冲击、耐化耐热，高冲击、耐化学品学品 PC/ABS HAC8245、HAC8250 PP+Talc / 2 2 拉手拉手 耐热ABS HU
22、600、HU650SK 耐热，高冲击，尺寸耐热，高冲击，尺寸稳定，易于涂装、电稳定，易于涂装、电镀镀 PC/ABS HAC8244、HAC8250 PP / PC/PBT HCB9230M、HCB9240 3 3衬板衬板 耐热ABS HU650SK、HU600 耐热，高冲击，尺寸耐热，高冲击，尺寸稳定稳定PC/ABS HAC8245、HAC8230、HAC8240B PP+Talc / 4 4 音箱盖板音箱盖板 耐热ABS HU650 高耐热，高冲击，尺高耐热，高冲击，尺寸稳定寸稳定 PC/ABS HAC8260、HAC8265 412022-6-23422022-6-23标标号号部件部件 材
23、料材料 锦湖日丽牌号锦湖日丽牌号 特性特性1 1 除雾格栅 耐热ABS HU650 高耐热，高冲击，高耐热，高冲击，低光泽低光泽 PC/ABS HAC8265、HAC8260 PP+Talc / 2 2 仪表板 耐热ABS HU650 高耐热，高冲击，高耐热，高冲击，低光泽，尺寸稳定低光泽，尺寸稳定 PC/ABS HAC8265、HAC8260 PP+Talc / 3 3仪表盘 耐热ABS HU650、HU600 高耐热，高冲击，高耐热，高冲击，低光泽低光泽PC/ABS HAC8265、HAC8260 PP+EPDM+Talc / 4 4 控制面板 耐热ABS HU650、HU600 耐热，高
24、冲击，易耐热，高冲击，易于涂装于涂装 PC/ABS HAC8265、HAC8250 5 5出风格栅 耐热ABS HU650、HGX4500 高耐热，尺寸稳高耐热，尺寸稳定定PC/ABS HAC8265、HAC8260 PET/PBT+GF PET/PBT+20%GF PP+Talc / 6 6 杂物箱 耐热ABS HU650、HU600 耐热，高冲击，低耐热，高冲击，低光泽光泽PC/ABS HAC8265、HAC8250 PP+Talc / 432022-6-23442022-6-23标标号号部件部件 材料材料 锦湖日丽牌号锦湖日丽牌号 特性特性1 1 托架托架 PC/ABS HAC8265、
25、HAC8260 高耐热，高冲击、尺寸高耐热，高冲击、尺寸稳定稳定 PC/PBT HCB9230M、HCB9240 PBT+GF PBT+20%GF 2 2 尾灯灯体尾灯灯体 耐热ABS H2938、HU600、HU650 耐热、高流动、易于涂耐热、高流动、易于涂装、真空镀铝装、真空镀铝 PC/ABS HAC8265、HAC8250、HAC8245 PP+Talc / 3 3透明面罩透明面罩 PC / 高透明，高透明，UVUV稳定稳定PMMA / 452022-6-23462022-6-23标标号号部件部件 材料材料 锦湖日丽牌号锦湖日丽牌号 特性特性1 1 扰流板扰流板 吹塑级ABS BM51
26、0、BM530 良好的喷涂性能、良好良好的喷涂性能、良好的加工性能、耐热、耐的加工性能、耐热、耐化学品性能化学品性能 吹塑级PC/ABS HAC8240B 增强PA66 / PBT/ABS HAB8740B 2 2 门拉手门拉手 ABS ABS710、ABS711、ABS760、ABS765 良好的耐低温能力、高良好的耐低温能力、高冲击、良好的电镀喷涂冲击、良好的电镀喷涂性能、良好的尺寸稳定性能、良好的尺寸稳定性、耐疲劳性及耐化学性、耐疲劳性及耐化学品性能品性能 电镀级PC/ABS HAC8244、HAC8245 耐候PP / PC/PBT HCB9230M、HCB9240 3 3后视镜后视镜
27、 ASA、AES ASA801、ASA811、ASA7045、AESHW600G、AESHW610HT 耐热、良好的耐低温耐热、良好的耐低温能力、高冲击、高流动、能力、高冲击、高流动、良好的喷涂性能、良好良好的喷涂性能、良好的尺寸稳定性的尺寸稳定性ABS ABS710、ABS711、ABS760、ABS765 耐候PP / PC/PBT HCB9230M、HCB9240 472022-6-23482022-6-23492022-6-23502022-6-23512022-6-23522022-6-23532022-6-23542022-6-23552022-6-23562022-6-23七七. .学习成型加工的意义学习成型加工的意义 有利于合理的制定加工工艺方案有利于合理的制定加工工艺方案 对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义 新材料、新制品、新技术、新新材料、新制品、新技术、新
