《塑料成型工艺学》ppt课件

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1、塑料成型工艺学绪论一.塑料及其特性1.三大合成材料:合成塑料(syntheticplastics),纤维(fiber)和橡胶(rubber).2.定义:以树脂(resin)为主要成分,加入能够改善其加工或使用性能的添加剂(additive),在一定温度,压力或溶剂等作用下,能够塑制成设计要求的形状,并可在常温常压下保持其形状的一类材料.3.分类:根据受热后材料的热行为不同分为热塑性塑料(thermoplastic)热固性塑料(thermoset)4.塑料总的特点质量轻(比重0.9~2.3,除泡沫塑料外比重最大的是PTFE,最轻的是聚4-甲基-1-戊烯0

2、.8)良好的绝缘性(用作雷达,半导体,电缆的包覆材料)耐腐蚀性好优良的耐磨性和自润滑性(如聚四氟乙烯PTFE,聚碳酸酯PC,聚甲醛POM做齿轮轴承材料)易成型加工不耐老化耐热性低(耐热温度60~300℃)二.塑料成型加工及其在塑料工业中的地位1.塑料工业概貌塑料工业可分为:塑料生产(树脂和半成品生产)塑料制品生产(也称塑料成型加工工业)图1-1从单体原料到塑料制品的生产流程示意图图1-2塑料制品生产系统的组成2.塑料成型加工成型:将各种形态的成型材料制成所需形状及尺寸的制品或坯件的过程.本书讨论的重点是塑料的成型过程3.我国塑料成型加工工业的发展建国初

3、期:几乎空白,只在少数大城市有十几家小型塑料制品厂,年产几百吨的赛璐珞,酚醛胶木粉的日用塑料制品;上世纪50年代:平均每年以71%的高速增长,产品类别单一,主要是酚醛和脲醛等热固性塑料制品;60年代:由于50年代末大批量PVC树脂投产,转为生产热塑性塑料制品为主,产量以18.6%的速度递增;70年代:合成树脂产量大幅提高,产品结构变化大;80年代:应用扩展到国民经济的各个领域;90年代至今:品种及应用范围大幅扩展,许多新的成型方法和技术的应用,如CAD/CAE/CAM,使得塑料成型加工工业步入一个新的发展时期.4.重点需要解决的问题①共混技术的应用,以

4、弥补聚合物的不足;②模具设计技术的改进(CAD/CAE/CAM);③节能及三废治理.三.本课程的主要内容成型加工中的基本原理,各种成型方法的工艺条件及生产控制过程(包括机械和模具等).第一章塑料成型的理论基础第一节概论聚合物成型加工时不仅形状,材料结构发生变化,材料的性质也会改变.一.聚合物的聚集态及加工性1.聚集态:成型材料的温度发生变化时,其所处的力学状态也会发生变化(主要表现在材料的变形能力上).2.聚合物的聚集态形式:主要有玻璃态,结晶态,粘流态和高弹态.无定型聚合物:玻璃态----高弹态-----粘流态如PS,PMMAT

5、>Tf结晶型聚合物:结晶态----粘流态如PE,PA,POM,PVC,PC等(真实情况下有高弹态,因为结晶度不可能是100%)重点:线性非结晶型聚合物(无定形聚合物)的力学状态3.聚集态与加工性的关系①TTf粘流态(Tf为粘流温度)可进行变形大,形状复杂的成型如注射,挤出等.此时的力学特点是,整个分子链的运动变为可能,在外力作用下,可发生不可逆的粘流持续形变.④T

6、>Td(降解温度),制品外观质量和力学性能下降.第二节聚合物的流变行为一.牛顿和非牛顿流体（一）.基础知识1.流体在流动和变形时主要受剪切,拉伸和压缩三种应力.注射挤出时主要受剪应力;吹塑,薄膜拉伸、中空吹塑、熔体在锥形流道内的流动、单丝的生产等成型时拉伸与剪切应力同时存在;压缩应力成型时一般不予考虑.2.液体在平直导管内受剪切应力而发生流动的形式有：层流和湍流两种。层流:液体主体的流动是按许多彼此平行的流层进行，同一流层之间各点的速度彼此相同，但各层之间的速度不一定相等.湍流:当流速超过临界值时，流体会出现扰动，再大会变为湍流。雷诺准数Re=D作为层

7、流和湍流的区分系数其中D为导管的直径，v为液体的平均速度Re<2100~2300层流通常Re<2100~4000稳态流Re>4000湍流成型时的雷诺准数通常小于10，一般为层流3.剪应力和剪切速率的概念剪应力：单位面积所受的剪切力=P/A（或Pa）剪切速率:dv/dr()按照流体流动时剪切应力与剪切速率的关系可将流体分为牛顿和非牛顿流体两种.（二）、牛顿流体Newtonfluid描述流体层流最简单的规律是牛顿流动定律：当有剪切应力于定温下加于两个相距为dr的液体平行层面以相对速度dv移动时（见上页图），则剪应力与剪切速率dv/dr之间呈下列线性关系：牛

8、顿流体流动方程牛顿粘度Pa.s与分子结构和外界条件有关2005-4-20止2节图2-2牛顿流体