中空吹塑和模压成型共48张课件.ppt

1、吹塑成型 中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法。借鉴的是历史悠久的玻璃容器的吹制工艺。中空吹塑成型的原理及分类 n中空成型的粘弹性原理n根据中空成型原理的两点推论n中空吹塑成型的粘弹性原理聚合物由于其长链结构及分子链的柔顺性一定温度下受力聚合物发生形变大分子链伸展大分子链回复大分子链回复到与外力相适应的平衡状态松弛过程若在高弹形变回复之前，将温度降低到Tg(或结晶温度)以下，大分子链段被冻结，形变很难恢复。受力形变过程松弛过程形变不恢复利用聚合物松驰时间的温度依赖性，在聚合物玻璃化温度以上的Tf附近，使聚合物半成品（管，中空异型材等）快速变形，然后保持形变，在较短时间内冷却到玻璃化温度或结晶温

2、度以下，使成型物的形变被冻结下来，这就是中空吹塑成型的粘弹性原理。原理叙述根据成型原理的推论 n1.中空吹塑成型制品的使用温度应比聚合物的玻璃化温度或结晶温度低得多。n2.成型温度越高，制品中不可逆形变所占比例越大，成型物的形状稳定性越好。吹塑成型：吹塑成型：n中空吹塑 吹塑薄膜 吹塑薄片中空吹塑成型原理：借助于压缩空气使闭合模具内处于高弹态的塑料型坯吹胀，并贴合于模具，取得型腔赋予的形状和尺寸，然后经冷却定型即可制得中空的塑料制品。(5)(2)(3)(4)(1)(6)n中空吹塑是热塑性塑料成型方法n属于二次成型过程。问：交联后的橡胶能不能作为制备容器的原材料？常用的吹塑塑料有：PE、PVC、

3、PP、PA等n中空吹塑：型坯的制造型坯的吹胀n根据型坯的生产特性不同中空吹塑挤出吹塑注塑吹塑拉伸吹塑挤出-拉伸-吹塑注塑-拉伸-吹塑挤出吹塑工艺过程挤出吹塑工艺过程挤出型坯型坯达到预定长度时夹住型坯定位后合模型坯的头部成型或定径压缩空气导入型坯进行吹胀，使之紧贴模具型腔形成制品制品在模具内冷却定型开模脱出制品，对制品进行修边、整饰挤出吹塑控制因素挤出吹塑控制因素1.型坯温度 影响中空制品的表观质量，纵向壁厚均匀性，生产效率。注意保持熔体温度的均匀性。适宜地偏低以提高熔体强度，减小自重垂伸。缩短冷却时间，提高生产率。挤出吹塑控制因素挤出吹塑控制因素 型坯温度过低，离模膨胀严重，会出现长度收缩，壁

4、厚增大现象，降低型坯的表面质量，出现流痕，同时增加不均匀性。还会导致制品的强度差，表面粗糙无光。型坯温度过高，型坯易下垂，引起型坯纵向厚度不均，延长冷却时间，甚至丧失熔体强度，难以成型。挤出吹塑控制因素挤出吹塑控制因素2.吹气压力、鼓气速率、吹胀比粘度低，壁厚、小容积制品，采用较低的吹气压力。一般在0.21MPa。(1)吹气压力型坯的吹胀是利用压缩空气对型坯施加空气压力而吹胀并紧贴模腔壁。吹塑中压缩空气的作用：吹胀吹胀和冷却冷却(2)鼓气速率 指充入空气的容积速率。鼓气速率大，可缩短型坯的吹胀时间，使制品厚度均匀，表面质量好。但鼓气速率大，会在空气进口处产生局部真空，造成该部分内陷，甚至将型坯

5、从口模处拉断，无法吹胀(3)吹胀比 定义：吹塑制品的外径（非圆形时，以横向尺寸最大处为准）与型坯直径之比，即型坯吹胀的倍数。吹胀比越大，制品尺寸越大，加大吹胀比，制品壁厚减薄，节约原料，但吹胀困难，制品强度降低。吹胀比过小，原材料成本提高，制品壁厚，有效容积减小，制品冷却时间延长通常控制在通常控制在2-4倍倍4.模具温度影响制品的质量。温度控制在2050之间。模具温度应保持均匀分布，以保证制品的均匀冷却。根据塑料的种类、制品的薄厚来确定。小型制品模具温度偏低，低于软化温度40左右。冷却速度：冷却方式、冷却介质的选择、冷却时间、型坯的温度和厚度。控制制品的外观质量、性能和生产效率。冷却时间延长，

6、可防止形变，使外观规整，表面图纹清晰，质量好。但制品结晶度增大，韧性下降，透明度降低，生产周期延长，降低生产效率。保证制品充分冷却，加快冷却速率。方法：加大冷却面积；采用冷冻水或冷冻气体；液态氮或二氧化碳 5.冷却时间 挤出吹塑成型优点：n适用塑料品种多，生产效率高，型坯从挤出机头流出后可直接引入吹塑模内成型，无须再二次加热n能生产大型容器，设备投资少挤出吹塑成型缺点：挤出吹塑成型缺点：n挤出型坯易在自身重力作用下发生流动，从而造成型坯的平均壁厚减小、壁厚不均现象；n由于挤出的型坯呈管状，要成型带底的中空制品，还必须利用吹塑模的闭合及夹紧作用对型坯封底，并切断多余的部分，这样不仅材料的利用率低

7、，而且还容易在制品中造成拼缝。注塑吹塑注塑吹塑 注射吹塑型坯的形成是通过注射成型方法将型坯模塑在一根金属管上。注射模塑的型坯通常在冷却后取出，吹塑前重新加热到Tg以上，迅速移入模具中，并吹入压缩空气，型坯即胀大脱离金属管贴于模壁上成型和冷却。加热到Tg以上拉伸吹塑 在型坯吹塑前于Tg-Tf间，用机械方法使型坯先作轴向拉伸，继而在吹塑中，型坯径向尺寸增大，又得到横向拉伸，后快速冷却至Tg以下。适用于中空吹塑成型的材料n气密性好n耐环境应力开裂性好n耐冲击性好 PE,PP,PVC,PA,TP(thermoplastic polyester),PS,PET,PCn气密性好阻止O2、CO2、N2、H2

8、O等气体向容器内外透散的性能；链柔性，气密性；结晶度，气密性；分子链上引入极性基团时，气密性；例如：分子链长度，链柔顺性，气密性；iPP结晶度，气密性；，气密性；n耐环境应力开裂性好 聚合物分子量越大，大分子链间作用力和缠结程度增加，其制品抗应力开裂能力较强；聚合物分子量分布越宽，其中低分子量成分越大，容易首先形成微观撕裂，造成应力集中，便制品开裂。选用分子量较大的材料，提高抗龟裂(渔网状裂纹)能力；n耐冲击性好制品从1m以上的高度下落而不裂不碎，即韧性好，冲击强度高；吹塑成型中不正常现象及解决方法：1.吹塑瓶透明度差。2.吹塑瓶出现雾状水纹或熔体流动条纹。3.吹塑瓶壁厚度不均匀。吹塑瓶透明度

9、差：挤出温度偏低，树脂塑化不良。应当适当提高挤出温度，使树脂塑化均匀；冷却效果不佳，应加大风量，提高冷却效果；牵引速度太快，薄膜冷却不足，应适当降低牵引速度；吹塑瓶出现雾状水纹或熔体流动条纹 挤出温度偏低，树脂塑化不良，应适当提升挤出机的挤出温度；吹塑瓶壁厚度不均匀 模口温度分布不均，有高有低，从而使得吹塑后薄膜薄厚不均；调整机头模口温度，使模口部分温度均匀一致；压制成型模压成型模压成型：将一定量的模压粉放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下成型制品的方法。加热加压的作用加热加压的作用 使模压料塑化、流动，充满使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。空腔，并使树脂发生固化反应。适

10、用模压成型的材料种类：热固性塑料：酚醛塑料、环氧塑料;部分热塑性塑料:氟塑料、聚酰亚胺、超高分子量PE模压热固性塑料step1：将热固性塑料加入到模具型腔中；step2：将热固性塑料加热，在压力下塑料流满型腔，同时发生交联反应，固化程度提高，粘度增加，变为固体；step3：脱模成为制品；“粘流阶段粘流阶段”：当模压料在模具内被加热到：当模压料在模具内被加热到一定的温度时，树脂受热熔化成为粘流状一定的温度时，树脂受热熔化成为粘流状态，在压力作用下粘裹着纤维一道流动，态，在压力作用下粘裹着纤维一道流动，直至充满模腔。直至充满模腔。“硬固阶段硬固阶段”：继续提高温度，树脂发生：继续提高温度，树脂发生

11、交联，分子量增大，流动性很快降低，表交联，分子量增大，流动性很快降低，表现为一定的弹性，最后失去流动性，树脂现为一定的弹性，最后失去流动性，树脂成为不溶不熔的体型结构。成为不溶不熔的体型结构。模压工艺的两个阶段模压工艺的两个阶段模压热塑性塑料step1：将热塑性塑料加入到模具型腔中；step2：将热塑性塑料加热，在压力下塑料流满型腔；step3：冷却模具，熔体固化，脱模成为制品；流动性差的热塑性塑料采用模压成型；模压成型工艺的种类1.模塑粉模压2.吸附预成型坯模压法3.团状模塑料及散状模塑料模压法4.片状模塑料模压成型5.高强度短纤维料模压成型6.定向铺设模压成型模压工艺模压工艺模具预热模具预

12、热脱模剂涂刷脱模剂涂刷料的称量料的称量料预热料预热成预成型成预成型装模装模压制压制脱模脱模后处理后处理检验检验成品成品压制前准备压制前准备压制压制打底及辅打底及辅助加工助加工模压成型物料的组分及其性能模压成型物料的组分及其性能 以不饱和聚酯树脂为例以不饱和聚酯树脂为例（1）低粘度，便于浸渍玻纤）低粘度，便于浸渍玻纤（2）易同增稠剂反应，满足增稠要求）易同增稠剂反应，满足增稠要求（3）固化迅速，提高生产效率）固化迅速，提高生产效率（4）热强度较高，保证脱模时制品不被损坏）热强度较高，保证脱模时制品不被损坏（5）有足够的韧性，在制件发生某些变形时不致开裂）有足够的韧性，在制件发生某些变形时不致开裂

13、交联剂、引发剂、阻聚剂交联剂、引发剂、阻聚剂 降低树脂的粘度，可与聚酯发降低树脂的粘度，可与聚酯发生共聚反应，使聚酯大分子通过交生共聚反应，使聚酯大分子通过交联单体自聚的联单体自聚的“链桥链桥”而交联固化，而交联固化，改善制品硬度、耐腐蚀性能等。改善制品硬度、耐腐蚀性能等。常用的交联剂常用的交联剂 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯等。CHCH2CCCH3CH2OOCH3CCOOOOCH2CH2CHCH2CHCH2交联剂必须满足的要求：必须满足的要求：贮存、操作安全；室温下不分解；贮存、操作安全；室温下不分解；制得的制品贮存期长，达到温度时

14、能制得的制品贮存期长，达到温度时能迅速分解、交联；价格便宜。迅速分解、交联；价格便宜。引发剂的用量需进行控制：引发剂的用量需进行控制：用量过多：产物分子质量较低，力学性能差；反应用量过多：产物分子质量较低，力学性能差；反应速度过快，树脂急剧固化收缩，制品容易开裂。速度过快，树脂急剧固化收缩，制品容易开裂。用量过少，产品固化不足。用量过少，产品固化不足。引发剂防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合防止不饱和聚酯树脂在室温下交联聚合目的：目的：延长贮存期延长贮存期 随阻聚剂加入量增多凝胶时间增长随阻聚剂加入量增多凝胶时间增长 阻聚剂模压成型工艺性及其影响因素模压成型工艺性及其影响因素-以热固性聚合物为

15、例成型压力成型压力 剪切速率剪切速率，流动性，流动性 原因：压力增加时，可提高聚合物剪切变形和剪切速率，使大分子链局部取向，部分分子链断裂，分子量减小,导致流动性增加。（1）压力的影响）压力的影响压力时间温度一定流动速度（2）温度的影响）温度的影响在较低温度范围内在较低温度范围内T 流动性流动性 温度继续升高温度继续升高 流动性流动性原因：原因：温度对流动性的影响有极值点温度对流动性的影响有极值点 温度升高时，分子链活动能力增加，体积膨胀，温度升高时，分子链活动能力增加，体积膨胀，分子间作用力减小，流动性增加。温度继续升高，聚分子间作用力减小，流动性增加。温度继续升高，聚合物交联反应加快，占居

16、主导地位，流动性下降。合物交联反应加快，占居主导地位，流动性下降。温度时间、压力一定流动速度温度对热固性聚合物流动性的综合影响温度对热固性聚合物流动性的综合影响 在在Tk以前，温度对粘度的影响起主导作用，以前，温度对粘度的影响起主导作用，T流动性流动性，在，在Tk以后，聚合交联反应起主导作用，以后，聚合交联反应起主导作用，T交联速度交联速度流动性流动性。A总的流动曲线；总的流动曲线；B粘度对流动性影响曲线；粘度对流动性影响曲线；C固化速度对流动性影响曲线固化速度对流动性影响曲线模压工艺中物料充满模腔的适宜温度，应该在粘度最低模压工艺中物料充满模腔的适宜温度，应该在粘度最低点附近区域而又不引起迅

17、速交联反应的温度。点附近区域而又不引起迅速交联反应的温度。温度流动性TkBCA原因：原因：在固化前的一段时间内，粘度对温度敏感，随在固化前的一段时间内，粘度对温度敏感，随时间增加，聚合物内部温度提高，粘度下降，时间增加，聚合物内部温度提高，粘度下降，流动性提高。过此之后聚合交联反应进一步进流动性提高。过此之后聚合交联反应进一步进行，并且占据了主要地位，分子量迅速增加，行，并且占据了主要地位，分子量迅速增加，流动性下降。流动性下降。（3）加热时间的影响）加热时间的影响 当温度、压力一定时，当温度、压力一定时，加热时间的影响十分显著。加热时间的影响十分显著。在开始一段时间内在开始一段时间内t流动性

18、流动性 继续延长时间继续延长时间 流动性流动性时间温度、压力一定流动速度（4）高聚物分子结构的影响）高聚物分子结构的影响 a、分子量愈大，粘度愈大、分子量愈大，粘度愈大高聚物分子质量大小分高聚物分子质量大小分子链结构子链结构(支化度支化度)分子分子质量分布质量分布分子量愈大，一般链段愈多，不同链段向四面八分子量愈大，一般链段愈多，不同链段向四面八方热运动，相互抵消的机会愈多，分子链重心的方热运动，相互抵消的机会愈多，分子链重心的相对移动愈难，即粘度愈大，流动性愈差。相对移动愈难，即粘度愈大，流动性愈差。(i)刚性高分子流动性差，由于刚性高分刚性高分子流动性差，由于刚性高分子的链段长，因此流动困难。子的链段长，因此流动困难。(ii)分子量相同，支链愈少、愈短，粘分子量相同，支链愈少、愈短，粘度愈低，流动愈好。度愈低，流动愈好。b、分子链结构、分子链结构c.高聚物分子量分布的影响高聚物分子量分布的影响剪切速率小，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度高剪切速率小，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度高剪切速率大，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度小剪切速率大，分子量分布宽的比分子量分布窄的粘度小loglog12分子量分布不同对流动曲线的影响分子量分布不同对流动曲线的影响1分子量分布宽；分子量分布宽；2分子量分布窄分子量分布窄