第一章 高分子材料学绪论.ppt课件.ppt

1、12 聚乙烯丙纶高分子聚乙烯丙纶高分子 防水胶防水胶 复合防水卷材复合防水卷材 高分子材料3我被高分子包围了呀！酚醛塑料酚醛塑料涤纶涤纶聚氯乙烯聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料塑料聚丙烯聚丙烯4高分子材料四大塑料四大塑料“四烯四烯”聚乙烯、聚丙烯聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维合成纤维“六纶六纶”涤纶、涤纶、 锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶合成橡胶“四胶四胶” 顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶 以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是以及聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过聚

2、合反应得到的高分子化合物。经过聚合反应得到的高分子化合物。5高分子材料阿斯匹林阿斯匹林( (Aspirin) )是一个是一个“古老古老”的解热镇痛药物，而缓释长效的解热镇痛药物，而缓释长效阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的阿斯匹林又使阿斯匹林焕发了青春。近年，科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿斯匹林可分为三部缓释长效阿斯匹林可分为三部分分：高分子载体（高分子载体（聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸）；）；低分子药物（低

3、分子药物（阿斯匹阿斯匹林）林）；作为桥梁作用的作为桥梁作用的乙二醇乙二醇。肠胃中水解变为阿斯匹林。肠胃中水解变为阿斯匹林 。【】现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低现代医药发展方向之一：合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林的结构简式如下：的结构简式如下：6高分子材料缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林在体内的分解过程在体内的分解过程人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 7高分子化学【】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光螺

4、苯并吡喃类衍生物是一类典型的光致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：共轭链变化引起颜色变化通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。NMeOCH2NO2MeMeNO2CH2NMeO-+hu8高分子材料人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 人造器官组织 【】由于某些合成高分子材料（如：有机硅聚由于某些合成高分子材料（如：有机硅聚合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙

5、烯、聚丙烯、聚乙烯醇、合物、有机氟聚合物、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结醋酸纤维素等）与生物体中的天然高分子有极其相似的化学结构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作构，生物相容性较好，较少受到排斥，安全无毒，可用于制作医用组织和人造器官的高分子材料。医用组织和人造器官的高分子材料。 从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人从皮肤到内脏，从血液到五官都有用医用高分子材料制成的人造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、造器官组织，如人造血管、人造心脏、人造肾脏、人造皮肤、人造骨髓等，最早应用的医用

6、高分子材料是代替手术缝合线的人造骨髓等，最早应用的医用高分子材料是代替手术缝合线的聚乳酸聚乳酸 。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、。使聚乳酸作为外科手术的缝合线，因聚乳酸极易水解、缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代缝合伤口愈合后，不需拆线，缝合线经体液水解为乳酸，由代谢循环排出体外。谢循环排出体外。9高分子材料高分子材料 讲授内容及课时分配讲授内容及课时分配 第一章第一章 绪论绪论.（4h4h） 第二章第二章 通用塑料通用塑料.（6h6h） 第三章第三章 工程塑料工程塑料.( (6h)6h) 第四章第四章 合成纤维合成纤维. . （6h6h） 第五章第五章

7、橡胶橡胶（6h6h） 第六章第六章 涂料和粘合剂涂料和粘合剂.（4h4h） 第七章第七章 功能高分子材料功能高分子材料. .（4h4h） 第八章第八章 高分子共混和复合材料高分子共混和复合材料.（4h4h）高分子材料高分子材料10l 教学目标：通过本课程的学习，应使学生了解常用的高分子材料，掌握各种高分子材料的结构、性能及使用要求，在实践中会选用合适的材料，并初步具有工艺实践的能力。l 教学要求：熟悉各种合成高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂以及功能高分子材料，如离子交换树脂、离子选择性薄膜等的种类与性能及应用。l 重点与难点：各种合成高分子材料的结构、性能及应用。l 考核：平时30

8、 考试70 11第一章第一章 绪论绪论 l主要内容：l高分子材料的发展史l高分子材料的类型和特征l高分子材料的成型加工*121.1 高分子材料的发展史高分子材料的发展史l 15世纪 美洲玛雅人用天然橡胶做容器，雨具等生活用品。 l 1839年 美国人Charles Goodyear发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。l 1869年 美国人John Wesley Hyatt把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，制造出了第一种人工合成塑料“赛璐珞”。l 1887年 法国人Count Hilaire d

9、e Chardonnet用硝化纤维素的溶液进行纺丝，制得了第一种人造丝。 13l 1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料酚醛树酯。l 1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。l 1926年 瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机，用它测量出蛋白质的分子量：证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。l 1926年 美国化学家Waldo Semon合成了聚氯乙烯，并于1927年

10、实现了工业化生产。14l 1930年 聚苯乙烯(PS)发明。 l 1932年 Hermann Staudinger总结了自己的大分子理论，出版了划时代的巨著高分子有机化合物成为高分子化学作为一门新兴学科建立的标志。l 1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年实现工业化生产。l 1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。 15l 1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。 l 1940年代 Peter Debye 发明了通过光散射测定高分子物质分子

11、量的方法。l 1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学理论。l 1953年 德国人Karl Ziegler与意大利人Giulio Natta分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙烯。 16l1955年 美国人利用齐格勒-纳塔催化剂聚合异戊二烯，首次用人工方法合成了结构 与天然橡胶基本一样的合成天然橡胶。l1956年 Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。l1971年 S. L Wolek 发明可耐300高温的Kevlar。l1970以后 高分子合成新技术不断涌现，高分子新材料层出不穷。 171953 Hermann Staudinger (1881-1965

12、)l 施陶丁格(Hermann Staudinger)是德国著名的化学家，1881年3月23日生于德国的沃尔姆斯(Worms)，1965年8月8日在弗赖堡(Freiburg)逝世，终年84岁。他是1953年诺贝尔化学奖的获得者。1947年，他编辑出版了高分子化学(Die makromolekulare Chemie)杂志，形象地描绘了高分子(Macromolecules)存在的形式。从此，他把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系，创立了确定分子量的粘度的理论(后来被称为施陶丁格尔定律)。他的科研成就对当时的塑料、合成橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展起了积极作

13、用。由于他对高分子科学的杰出贡献，1953年,他以72岁高龄，走上了诺贝尔奖金的领奖台。181963 Karl Ziegler (1903-1979) Giulio Natta(1898-1973)l德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。这种催化剂被统称为齐格勒纳塔型催化剂。1963年12月10日，他们共享诺贝尔化学奖的崇高荣誉。191974 Paul J. Flory (1910-1985)l美国高分子物理化学家弗洛里(Paul J. Flory)由于在高分子科学领域，尤

14、其在高分子物理性质与结构的研究方面取得巨大成就，1974年荣获瑞典皇家科学院授予的诺贝尔化学奖。201991 Pierre-Gilles de Gennes l法国科学家吉尼(Pierre-Gilles de Gennes)成功地将研究简单体系中有序现象的方法推广到高分子、液晶等复杂体系。1991年被授予诺贝尔物理学奖。 212000 Hideki Shirakawa Alan J. Heeger Alan G. MacDiarmid l2000年10月10日，日本筑波大学都得白川英树(Hideki Shirakawa)，美国加利福尼亚大学的黑格(Alan J. Hegger)和美国宾夕法尼亚

15、大学的马克迪尔米德(Alan G. MacDiarmid)因对导电聚合物的发现和发展而获得2000年度诺贝尔化学奖。 221.2 高分子材料的类型和特征高分子材料也叫做聚合物材料天然高分子：天然橡胶、纤维素、淀粉、甲壳素、蚕丝等。合成高分子材料：塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、功能高分子材料、聚合物合金和聚合物基复合材料、生物高分子材料（用途和物理形态）。23 例1. 生产1 kt天然橡胶，要300万株橡胶树，占地约3万亩，而且需5000-6000人。而生产1 kt合成橡胶，厂房占地仅l0亩左右，仅需几十人。现代化的合成橡胶生产装置一条生产线年产量可高达5-8万t。年产100万t天然橡胶可节约

16、1000万亩土地，节约种植劳动力500万人。l 例2. 一个年产10万t合成纤维工厂相当于200多万亩棉田的产量，也相当于2000万多头绵羊的年产毛量，我国如能年产100万t合成纤维，可节约2000多万亩土地，可养活3000-4000万人口。241.2.1塑料：l 塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。l 它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发生老化现象。l 根据受热后的情况，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者可反复受热软化或融化，后者经固化成型后，再受热则不

17、能熔化，强热则分解。l 根据生产量与使用情况可以分为通用塑料和工程塑料251.2.2合成橡胶l合成橡胶是用化学合成方法生产的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。其成型基本过程包括：塑炼、混炼、压延或挤出、成型和硫化等基本工序。l特征：大分子链具有足够的柔性；玻璃化温度比室温低得多；在使用条件下不结晶或结晶很少，比较理想的情况是在拉伸时可结晶，除去外力之后结晶又消失。某些合成橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。缺点是发生老化现象。26l根据产量和使用情况合成橡胶可分为通用合成橡胶与特种合成橡胶两大类。通用合成橡胶主要代替部分天然橡胶生产轮胎、胶鞋、橡皮管、带等橡

18、胶制品，包括丁苯橡胶、顺丁橡胶(顺式聚丁二烯橡胶)、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶等品种。特种合成橡胶主要制造耐热、耐老化、耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶制品，包括氟橡胶、有机硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。271.2.3 合成纤维l 线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的纤维称为合成纤维。l 与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、防蛀、耐腐蚀等优点。缺点是不易着色，未经处理时易产生静电，多数合成纤维的吸湿性差。因此制成的衣物易污染，不吸汗，透气性差。l 工业生产的合成纤维品种有：聚酯纤维(涤纶纤维)、聚丙烯腈纤维(腈纶纤维)、聚酰胺纤维(绵纶纤维或尼龙纤维)等。尚有具有耐高温、耐

19、腐蚀或耐辐射的特种用途的合成纤维，如聚芳酰胺纤维、酰亚胺纤维等。281.2.4 涂料和粘合剂l涂料是指涂布在物理表面而形成的具有保护和装饰作用的膜层材料。l主要组分：成膜物、颜料、溶剂。l粘合剂是一种把各种材料紧密地结合在一起的物质。291.2 .5 聚合物基复合材料l复合材料是有两种或两种以上物理和化学性质不同的材料组成的，并具有复合效应的多相固体材料。l复合材料组成：基体、增强材料l聚合物基复合材料是以高分子聚合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。30聚合物基复合材料的优异性能l具有很高的比强度及比模量l耐疲劳性能好l减振性能好l过载安全性好l耐高温性好l具有很强的可设计性， 可

20、以具备各向异性的性能311.2.6 聚合物合金l 聚合物共混物是指两种或以上均聚物或共聚物的混合物。l 聚合物共混物通常又称为聚合物合金或高分子合金，两者是等义的，这在塑料工程界比较常见。l 在科学研究领域中，大多把具有良好的相容性的多组分聚合物体系称为聚合物合金，其形态结构应为均相或微观非均相。所以，按后一种概念，那些相容性不很好，形态结构呈亚微观非均相或宏观相分离的聚合物共混物不属于高分子合金之列；另一方面，高分子合金却可包含嵌段和接枝共聚物，因为他们具有可明显区分的高分子链（组分），并且一般不呈现宏观的相分离。321.2.7 功能高分子l表现出特殊的化学反应性或具有特殊的物理、生物、药物

21、或其他用途的聚合物。l功能高分子材料的典型功能有：作为催化剂，选择性地结合待殊物质(高分子吸附剂)，捕获或输运电荷或能量(导电和压电聚合物、将光转换成电荷载体或将电荷载体转换成光(光敏高分了材料和发光材料)、将药物输运到特定组织细胞使其在其中释放(药物释放体系)等。331.3 高分子材料的成型加工34原料准备；成型；机械加工；修饰；装配。 35l成型是将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液或分散体)制成所需形样的制品或坯件的过程，在整个过程中最为重要，是一切塑料制品或型材生产的必经过程。成型的种类很多，如各种模塑、层压以及压延等。其它过程，通常都是根据制品的要求来取舍的，也就是说，不是每种制品都须

22、完整地经过这些过程。l机械加工是指在成型后的工件上钻眼、切螺纹、车削或铣削等，用来完成成型过程所不能完成或完成得不够准确的一些工作。l修饰主要是为美化塑料制品的表面或外观。l装配是将各个已经完成的部件连接或配套使其成为一个完整制品的过程。后三种过程有时统称为二次加工或后加工。对比来说，二次加工过程常居于次要地位。361.3.1 挤出成型挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通过机头成为的连续制品，如管、板、丝、薄膜、电线电缆等。挤出成型是塑料成型加工中重要方法之一。37l挤出成型 挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出

23、法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。38挤出机组成 39挤出模塑原理 40螺杆、机头工作原理41塑料挤出成型工艺流程l挤出过程：加料在螺杆中熔融塑化机头口模挤出定型冷却牵引切割42l 挤出成型的特点: 连续化,效率高,质量稳定 应用范围广 设备简单,投资少,见效快 生产环境卫生,劳动强度低 适于大批量生产l 适用的树脂材料： 绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料，如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等 l 应用：

24、 塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等等，还可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等。43挤出设备：l 由挤出机、机头和口模、辅机等组成。44设备组成45单螺杆挤出机的组成l1、单螺杆挤出机主要由传动系统、加料系统、塑化系统、加热与冷却系统、控制系统等组成。l2、挤出系统是最主要的系统，它由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。46单螺杆挤出机的结构47双螺杆挤出机的结构48螺杆的几种形式l常用的是等距不等深螺杆49普通挤出机的工作过程50双螺杆挤出原理l(一)双螺杆挤出机的结构51（二）双螺杆挤出的特点l 和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点

25、是： 1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。 521.3.2 注射成型 注射成型是将塑料加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料通过机筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内，经过冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品，其成型制品占目前全部塑料制品的2030，是塑料成型加工中重要方法之一。53注射成型产品示例 54注射成型原理551. 注射成型也称注塑，是塑料的一种重要成型方法。2. 成型过程： 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入机简内加热

26、熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机筒前端的喷嘴，以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程。 3. 原料： 除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。564. 成型周期 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以及所采用的塑料品种和工艺条件等。5. 产品 注射成型可生产各种形状、尺寸、精度满足各种要求的制品。 注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。57注塑成型特点1.

27、 生产周期短、生产效率高；2. 能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品；3. 成型塑料品种多；4. 易于实现自动化。 因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的2030。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展。58注射机的分类l 根据塑化方式不同分类： 柱塞式注射机、螺杆式注射机59l螺杆式注射机60l柱塞式注射机特点：结构简单、但压力损失大、塑化不均匀以，不适合热敏性塑料。l实际应用：目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机，60g以下的小型制件多用柱塞式。61根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式62注射机的组成63一、注射系统 l 作用：将物

28、料塑化，并在很高的压力和较快的速度下，通过柱塞/螺杆的推挤，将熔融塑料注射入型腔 l 组成：料斗、加料装置、料筒、螺杆、柱塞和分流梭、喷嘴。 64l （一）塑化装置 l 、料斗、加料计量装置、料筒 、螺杆 与挤出装置大致相同l 2、注射螺杆与挤出螺杆的不同：注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变化 的。长径比小，只需塑化，不需稳定。螺槽深以提高生产率。加料段较长。螺杆头部多为尖头，有的加止逆环。653、螺杆头部结构 l 要注意防止出现熔融塑料积存、回流现象。l 一般大的塑料，用锥行尖头；小的塑料，必须装止逆环以防回流。 664、喷嘴 l 作用：保持较高注射压力和速度，使物料进一步塑化 l

29、 类型：直通式、自锁式、杠杆针阀式等。物料粘度大，热稳性差，用大口径直通式；粘度小，用自锁式和杠杆针阀式。67自锁式喷嘴68自锁式喷嘴的原理69二合模装置 l组成：导柱、固定模板、调模装置、顶出装置 。 l分类：机械式、液压式、机械液压式。l作用：开启闭合模具、锁模、脱出。70三模具 71四、液压和电器控制系统l 注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的要求（如压力、速度、温度等）和动作程序准确有效地进行工作而设置的。 721.3.3模压成型模压成型主要用于热固性塑料制品

30、的生产。成型经过加热使其熔化，加压充模，再经加热交联固化，脱模后即得制品。73特点：l 优点设备投资少，工艺简单，易操作；压力损失小，多用以成型大型平面制品及多型腔制品；材料取向小；无流道及浇口，材料浪费少；适用的材料广泛（可成型带碎屑状、片状及纤维状填料制品）l 缺点固化时间长，生产效率低；精度不高；合模面处易产生飞边；对形状复杂或带嵌件的制品不易成型；自动化程度低。l 模压成型主要用于热固性塑料制品的生产。对于热塑性塑料也可以采用，但由于生产效率低，很少采用。74l 模压成型又称压缩模塑，这种方法 是将粉状、粒状、碎悄状或纤维状的塑料放入加热的阴模中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力的作用

31、下，使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热或冷却，脱模后即得制品。从工艺角度看,上述过程可分为三个阶段：流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段。l 适用对象、几乎所有热固性塑料。常见的有酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚 酰亚胺、有机硅等，也可用于热塑性的聚四氟乙烯和PVC唱片生产；、适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，如电器零件，电话机件、收音机外壳等、无翘曲变形的薄壁平面热塑性塑料制品。751.3.3.1 预压l 将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状将松散的原料预先用冷压法（模具不加热）压成形状规整，质量一定的密实体的过程规整，质量一定的密实体的过程 l 1预压的作

32、用预压的作用l 2压缩粉的性能对预压的影响压缩粉的性能对预压的影响 水分及挥发分水分及挥发分 颗粒大小，最好是大小相间颗粒大小，最好是大小相间 倾倒性（倾倒性（120g压缩粉通过管径为压缩粉通过管径为10mm，锥角为，锥角为60度的标准度的标准 漏斗时间来衡量，一般取漏斗时间来衡量，一般取2530s） 压缩率在压缩率在3.0左右左右 润滑剂用量要适当润滑剂用量要适当 温度，一般为室温温度，一般为室温 压力压力,以预压物的密度达到制品密度的以预压物的密度达到制品密度的80为适宜。约为适宜。约40200MPa 3. 设备和操作设备和操作 l 压模，上下阳模和阴模组成压模，上下阳模和阴模组成 预压机

33、，偏心式（尺寸较预压机，偏心式（尺寸较大的预压物，但效率不高）旋转式（尺寸小的预压物，效大的预压物，但效率不高）旋转式（尺寸小的预压物，效率高）液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）率高）液压式（用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑）761.3.3.2 预热l 为了改善物料的成型性能及除去多余的水分和挥发分，对预压物进行加热处理 l 1作用 缩短成型周期 提高制品的力学性能 提高塑料流动性 降低模压压力 l 2预热工艺温度范围 酚醛塑料：分低温和高温两种，低温为80120，高温为160200； 脲甲醛塑料：最高不超过85； 三聚氰胺甲醛塑料：105120； 脲三聚氰胺甲醛塑料：8010

34、0 聚酯塑料：只有增强塑料才预热，预热温度为5560。l 3预热方法 热板加热 烘箱加热（料层不要超过2.5cm，加热均匀） 红外线加热 高频加热（不宜加热水分含量大的物料和非极性物料） 771.3.3.3 压缩模塑设备l 一.压机 1. 形式形式: 上动式和下动式液压上动式和下动式液压机机 2. 结构组成：上、下压板，固结构组成：上、下压板，固定（活动）垫块，柱塞（主定（活动）垫块，柱塞（主机筒）。机筒）。 3. 特点：特点： 上动式上动式 :下压板固定，上压下压板固定，上压板与主柱塞连并上下运动；板与主柱塞连并上下运动；顶出机构由位于下部机座内顶出机构由位于下部机座内的顶出活塞带动的顶出活

35、塞带动 下动式下动式: 上压板固定，主柱上压板固定，主柱塞位于下压板下并与之相连；塞位于下压板下并与之相连；脱模一般由安装在活动板上脱模一般由安装在活动板上的机械装置完成的机械装置完成上动式液压机上动式液压机1一柱塞一柱塞2一压筒一压筒3一液压管线一液压管线4固定垫板固定垫板5活动垫板活动垫板6一绝热层一绝热层7一上压板一上压板8一拉杆一拉杆9一下压板一下压板l0机座机座78二二.模具模具l 压缩模由阴阳模组成，按结构特征分为三种：溢式、不溢压缩模由阴阳模组成，按结构特征分为三种：溢式、不溢式和半溢式式和半溢式l 溢式压模成本低，操作容易，适合用于模压扁平状或近溢式压模成本低，操作容易，适合用

36、于模压扁平状或近90碟状制品，制品精度不高。碟状制品，制品精度不高。 溢式塑模示意图溢式塑模示意图1一上模板一上模板2一组合式阳模一组合式阳模3一一导合钉导合钉4一阴模一阴模5一气口一气口6一下模板一下模板7一推顶杆一推顶杆8一制品一制品9一溢料缝一溢料缝79l不溢式压模适合流动性较差的物料和不溢式压模适合流动性较差的物料和深度较大的制品，投料量要准确，排深度较大的制品，投料量要准确，排气不利。气不利。 l半溢式模具兼具以上两种特点。半溢式模具兼具以上两种特点。不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图1一阳模一阳模2一阴模一阴模3一制品一制品4一脱模一脱模杆杆5一定位下模板一定位下模板无支承面半溢式塑

37、模示意图无支承面半溢式塑模示意图1一阳模一阳模2一溢料槽一溢料槽3制品制品4一阴一阴模模A段为平直段段为平直段801.3.3.4模压过程和操作方法l 模压成型工序：安放嵌件、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理 l 1、嵌件的安放 埋入塑料的部分要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等以保证连接牢靠 安放时要正确平稳 嵌件材料收缩率要尽量与塑料相近 l 2、加料 加料方法：重量法，容量法，计数法。 l 3、闭模 阳模未触及物料前要快，触及物料后要放慢速度。 l 4、排气闭模后需再将塑模松动少许时间，以便排出其中的气体。一般一到两次，20s/次 l 5、固化热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达

38、到固化定型的目的 l 6、脱模一般是靠推顶杆完成，带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱，再行脱模 l 7、清理模具型腔用钢刷或铜刷刮去残留的塑料，并用压缩空气吹净。 811.3.3.5模压成型的控制因素l 一模压压力 ：模压压力是指成型时压机对塑料所施加的压力。 压力的作用：促使塑料在模腔内流动；增加原料的密实性；克服树脂在缩聚反应中放出的低分子物和塑料中其它挥发物所产生的压力，避免出现肿胀，脱层等缺陷；使模具紧密闭合，从而使制品具有固定的尺寸，形状和最小毛边；防止制品在冷却时发生变形。 影响因素：、物料流动性越小，固化速度越快，物料的压缩率越大时，所需模具压力越大。、制品复杂，压力越大。

39、82用不溢式塑模时，压力与体积随时间的变化示意图：83二模压温度二模压温度l 模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔融、流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响。l 作用：使物料熔融流动充满型腔；提供固化所需热量。 l 调节和控制模温的原则：保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期 l 一般模压温度越高，模塑周期越短。对于厚壁制品，应适当降低模压温度，以防表面过热，而内部得不到应有的固化。模温与物料是否预热有关，预热料内外温度均匀，塑料流动性好，模压温度可比不预热的高些。其它影响因素还有如材料的形态、成型物料的固化特征等，应确保各部位物料的温度均匀。 84三模压时间三模压时间l 模压时间是指

40、熔融体充满型腔到固化定型所需时间，一般提高模温，可缩短模压时间。模具温度不变，壁厚增加，时间延长。另外还受预热、固化速率、制品壁厚等因素影响。 通常，模压压力、温度和时间三者并不是独立的，实际生产中一般是凭经验确定三个参数中的一个，再由试验调整其它两个，若效果不好，再对已确定的参数进行调整。851.3.3.6模压成型不正常现象分析不正常现象 产生原因 解决办法 制品表面起泡和内部鼓起 、压缩粉中的水分及挥发物含量过多、模具温度过低或过高、成型压力过低、保持温度时间过长或过短、模具内有其它气体、材料压缩率太大、含空气量过多、加压不均匀、将压塑粉干燥和预热、调节好温度、增加成型压力、延长固化时间、

41、闭模时缓慢和加压模具、物料先预热，改变加料方式、改进加压装置制品欠压有缺料现象 、塑料流动性过小、加料少、加压时物料溢出模具、压力不足、模具温度过高，以致存料过早固化、改用流动性大的物料、加大加料量、增加压力、调节压力、加速闭模、降低成型温度毛料（飞边）过厚 、加料过长、物料流动性太小、模具设计不合理、模具导柱孔被堵塞、模具毛刺清理不净、准确加料、降低成型温度、改进模具设计、彻底清理模具，保证闭模严密、仔细清模制品尺寸不合格 、材料不符合要求、加料不准确、模具已坏或设计加工尺寸不准确、改用合格材料、调整加料量、修理与更换模具86思考题l、简述压缩模塑成型的工艺流程。l、模压成型中的预压有什么优

42、点？l、预热的方式有哪几种？871.3.4压延成型 压延成型是生产塑料薄膜和片材的主要方法。它是将已经塑化好的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊简间隙，使物料承受挤压和延展作用，而使其成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。用作压延成型的塑料大多数是热塑性非晶态塑料，其中以聚氯乙烯用得最多，另外还有聚乙烯、ABS、聚乙烯醇、醋酸乙烯和丁二烯的共聚物等塑料。88l 压延制品广泛地用作农业薄膜、工业包装薄膜、室内装饰品、地板、录音唱片基材以及热成型片材等。薄膜与片材之间的区分主要在于厚度，大抵以0.25毫米为分界线，薄者为薄膜，厚者为片材。聚氯乙烯薄膜与片材又有硬质、半硬质与软质之

43、分，由所含增塑剂量而定。含增塑剂0-5份为硬制品，25份以上者则为软制品。压延成型适用于生产厚度在0.05-0.5毫米范围内的软质聚氯乙烯薄膜和片材，以及0.3-0.7毫米范围内的硬质聚氯乙烯 片材。制品厚度大于或低于这 个范围内的制品一般均不采用 压延成型，而是用挤出成型法 来生产。89l 压延成型在塑料成型中占有相当重要的地位，它的特点是加工能力大、生产速度快、产品质量好、能连续化地生产。一台7001800毫米的四辊压延机的年加工能力可达5000吨到l0000吨。压延产品厚薄度均匀，厚度公差可控制在10以内，而且表面平整。若与轧花或印刷配套还可直接得到具有各种花纹图案的制品。此外，压延机生

44、产的自动化程度高，先进的压延成型联动装置只需1、2人操作。l 压延成型的主要缺点是设备庞大、投资高、维修复杂、制品宽度受到压延辊简长度的限制等。另外生产流水线长、工序多。所以在生产连续片材方面不如挤出机成型技术发展快。90压延设备l 压延过程可分为前后两个阶段；前阶段是压延前的准备阶段，主要包括所用塑料的配制、塑化和向压延机供料等：后阶段包括压延、牵引、轧花、冷却、卷取、切割等。91一、压延机的分类l 压延机通常以辊筒的数目及排列的方式分类。根据辊调数目的不同，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊甚至六辊压延机。双辊压延机通常称为开放式炼塑机，简称开炼机，主要用于原料的塑炼和压片。压延成型通常以三辊

45、四辊压延机为主。由于四辊压延机对塑料的压延较三辊压延机多一次，因而可生产较薄的薄膜，并且厚度均匀。表面光滑，辊简的转速可以大大提高，生产效率提高较大。三辊压延机的辊速一般只有30米分，而四辊压延机能达到它的2、4倍。此外，四辊压延机还可以完成一次双面贴胶工艺。因此它正在逐步取代三辊压延机。至于五辊、六辊压延机的压延效果就更好了，可是设备的复杂程度同时增加，而且设备庞大，设备投资费用较高，目前使用尚不普遍。辊简的排列方式很多，通常三辊压延机的排列方式有I型、三角型等几种。四辊压延机则有I型、倒L型、正L型、T型、斜z型(S型)等。92常见压延辊简的排列形式排列辊筒的主要原则是尽量避免各个辊简在受

46、力时彼此发生干扰，并应充分考虑操作的要求和方便，以及自动供料需要等。然而实际上没有一种排列是尽善尽美的。往往是顾此失被。例如目前应用比较普通的斜z型，它与L型相比时有如下优点： 各辊筒互相独立受力时互相不干扰，这种传动乎稳，操作稳定，制品厚度容易调整和控制。 物料与辊简的接触时间短，受热少；各辊简折卸方便，便于检修；上料方便，便于观察存料； 、厂房高度要求低；便于双面贴胶。93可是在另外一些方面却不如倒L型， 物料包住辊简面积小，因此产品表面光洁性受到影响； 容易掉入杂质。用倒L型压延机生产透明的膜片要比用斜z型质量好，这是因为前者生产时中辊受力不大(上下作用力差不多相等，相互抵消)，因而辊筒

47、挠度小，机架刚性好，牵引辊可离得近，只要补偿第四辊的挠度就可以压出均匀的制品。至于它存在的中轻浮动和易受热的缺点，目前已由于采用零间精密滚柱轴承，钻孔辊简、辊简预应力装置，以及轴交叉装置等办法而得到解决。此外，对斜z型压延机来讲，第三辊与第四辊速度不能相差太小，否则物料容易包住第四辊：若两辊速度相差不大，对生产透明膜不利。 94l二、压延机的构造 压延机主要由机座、机架、主轴承、辊简、辊筒调节装置、轴交叉和预应力装置、卷取装置、金届检测装置、测厚装置、传动系统、润滑系统、加热和冷却系统等组成。 95压延过程中的流动分析l 压延过程中，借助了辊筒间产生的剪切力，使物料多次受到挤压、剪切，在逐步塑

48、化的基础上延展成薄型制品。在压延过程中受热熔化的物料由于与辊筒的摩擦和物料内部的剪切摩擦会产生大量的热，局部过热会使塑料发生分解，因而要注意辊简的温度，辊筒的速度比等，以便很好地控制辊温。96一、压延工艺流程 l 生产软质聚氯乙烯薄膜的工艺流程，首先按规定配方，将材脂和助剂加入高速混合机(或管道式捏合机)中充分混合，混合好的物料送入到密炼机中去预塑化，然后输送到挤出机(或炼塑机)经反复塑炼塑化，塑化好的物料经过金属检测仪，即可送入压延机中压延成型。压延成型中的料坯，经过连续压延后得到进一步塑炼并压延成一定厚度的薄膜，然后经引离辊引出，再经轧花、冷却、测厚、卷取得到制品。 979899二、硬聚氯

49、乙烯压延片材生产工艺流程l 主要由高速混合机、密炼机、炼塑机、压延机等组成。 l 辅料混合吸附器旋风分离器储罐风机布袋过滤器风机文氏管螺旋加料器储仓高速混合机密炼机炼塑机压延机冷却装置光电器切割装置片材。 100三、影响压延制品质量的因素l 影响压延制品质员的因素很多，一般说来，可以归纳为四个方面。即压延机的操作因素，原材料因素，设备因素和辅助过程中的各种因素。所有这些因素对各种塑料的影响都是相同的，但以压延软聚氯乙烯制品最为复杂。下面以此为例来说明各种因素的影响。101（一）、压延机的操作因素l 、辊温与辊速 物料在压延成型时所需的热量，一部分是辊筒提供的，另一部分来自物料与辊简间的摩擦以及

50、物料本身的剪切作用产生的热量。产生摩擦热的大小除与辊速有关外，还与物料的增塑程度有关，也即与其粘度有关。因此，不同的物料，在相同的辊速条件下，其温度控制就不同，同样，相同配方不同的转速时，其控制温度也不同。 压延时，物料常粘于高温或高速辊简上，为了使物料能依次贴于辊筒上，避免空气夹入，各辊筒的温度一般是依次递增的，但三、四辊温度较接近，这样便于薄膜从三辊上引离下来。各辊的温度差为510。102、辗筒的速比l 压延机相邻两辊筒线速度之比称为辊简的速比。使压延机具有速比的目的，不仅使压延物依次贴于辊简，而且还在于使塑料能更好地塑化，因为这样能使物料受到更多的剪切作用。此外，还可以位压延物取得一定的