高分子材料加工技术2

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1、1、塑料的成型加工：塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等几个过程；成型是将各种形态的塑料，制成所需形状或胚件的过程。成型方法很多，包括挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、发泡成型等。机械加工是指在成型后的制件上进行车、削、铣、钻等工作，它是用来完成成型过程中所不能完成，或完成得不够准确得工作。1）、成型物料的配制：由于简单组分的塑料性能单一，难于满足要求，通常通过配制手段，将添加剂和高分子形成一种均匀的复合物。从而能够满足对制品的多种需要。为了使用和加工的方便，成型加工用的物料主要是粒料和粉料。它们都是由树脂和添加剂配

2、制而成。主要的添加剂有：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂等。聚合物或树脂是粉状塑料中的主要组分，其本身的性能对加工性能和产品性能影响很大，主要是表现在分子量、分子量分布、颗粒结构和粒度的影响上。下图是分子量与材料性能的关系。上图是增塑剂对聚氯乙稀流动行为的影响。增塑剂通常是对热和化学试剂都很稳定的一类有机化合物。增塑过程可看成是高分子和低分子互相溶解的过程，能增加塑料的柔韧性、耐寒性。高分子在成型加工过程或长期使用过程中，会因各种外界因素的作用而引起降解或交联，并使高分子性能变坏而不能正常使用。为了防止或抑止这种破坏作用加入的物质统称防老剂。它主要包括稳定剂、抗氧

3、剂、光稳定剂等；起抑制降解、氧化、光降解和消除杂质的催化的作用。为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技术指标，赋予某些新的特性，或为了降低成本和高分子单耗而加入的一类物质称填料。为了改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的粘附，提高制品表面光洁度等，而加到塑料中的一类添加剂称为润滑剂；与润滑剂相似的但仅是为了避免对塑料金属设备的粘附和便于脱膜，而在成型时与塑料接触的模具表面的物质，则常称为脱膜剂，亦称润滑剂。为使制品获得各种鲜艳夺目的颜色，增进美观而加入的一种物质称为着色剂。某些着色剂还具有改进耐气候老化性，延长制品的使用寿命的作用。在热固性塑料成型时，有时要加入一种

4、可以使树脂完成交联反应或加快交联反应的物质，称为固化剂。在塑料制品的生产中，只要少数高分子可单独使用，大部分都要与其他物料混合，进行配料后才能应用于成型加工。所谓配料，就是把各种组分互相混在一起，尽可能的成为均匀体系。为此必须采用混合操作，而混合、捏合、塑炼都是属于塑料配制中常用的混合过程，是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。配制一般分为四步：原料的准备、初混合、初混物的塑炼、塑炼物的粉碎和粒化。2）、塑料的成型：在大多数情况下成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型和冷却硬化，而将塑料制成各种形状的产品的方法。挤出成型又称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤

5、压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。能生产管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆和涂层制品等。这种方法的特点是生产效率高，适应性强，几乎可用于所有热塑性塑料及某些热固性塑料。挤出设备目前大量使用的是单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，后者特别适用硬聚氯乙稀粉料或其他多组分体系塑料的成型加工。通用的是单螺杆挤出机。主要包括：传动、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模等五部分。挤出的过程一般包括熔融、成型和定型三个阶段。第一是熔融阶段，固态塑料通过螺杆转动向前输送，在外部加热和内部摩擦热的作用下，逐渐熔化最后完全转变成熔体，并在压力下压实。在

6、这个阶段中，塑料的状态变化和流动行为很复杂。塑料在进料段仍以固体存在，在压缩段逐渐熔化而最后完成转变为熔体。其中有一个固体与熔体共存的区域即熔化区。在该区，塑料的熔化是从与料筒表面接触的部分开始的，在料筒表面形成一层熔膜。随着螺杆与料筒的相对运动，熔膜厚度逐渐增大，当其厚度超过螺翅与料筒的间隙时，就会被旋转的螺翅刮下并将其强制积存在螺翅前侧形成熔体池，而在螺翅后侧则充满着受热软化和部分熔融后粘结在一起的固体粒子以及尚未熔化的固体粒子，统称为固体床。这样，塑料在沿螺槽向前移动的过程中，固体床的宽度就会逐渐减小，直到全部消失即完全熔化而进入均化段。在均化段中，螺槽全部为熔体充满。

7、由旋转螺杆的挤压作用以及由机头、分流板、过滤网等对熔体的反压作用，熔体的流动有正流、逆流、横流以及漏流等不同形式。其中横流对熔体的混合、热交换、塑化影响很大。漏流是在螺翅和料筒之间的间隙中沿螺杆向料斗方向的流动，逆流的流动方向与主流相反。这两者均由机头、分流板、过滤网等对熔体的反压引起。挤出量随这两者的流量增大而减少。塑料的整个熔化过程是在螺杆熔融区进行的，塑料的整个熔化过程直接反映了固相宽度沿螺槽方向变化的规律，这种变化规律，决定于螺杆参数、操作条件和塑料的物性等。挤出过程的第二阶段是成型，熔体通过塑