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高分子材料成型加工技术陈晓松E-mail:xschen@email.czie.net常州工程职业技术学院材料工程技术系高分子教研室第一章绪论塑料的特点和应用何谓成型加工成型加工的基本任务成型加工的基本原理成型加工方法的分类成型加工生产的基本过程学习成型加工的意义一、塑料的特点及应用1.塑料简介塑料为四大材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料)之一，目前世界合成树脂总产量超过2亿吨，我国近2000万吨，塑料机械10万台套，居世界第一。在三大合成材料中，塑料占80%。(1)塑料的定义plastics，来源于希腊语“Plastikos”(whichmeanstoformortomold)。原意为可造型的物质。塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化的材料的总称，是以合成树脂为基本成份，再添加配合剂(填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等)经捏合、造粒塑制成一定形状的材料(弹性体、涂料、黏合剂除外)。塑料：以树脂为主要成分，在一定温度和压力下可以制成一定的形状，并在常温下保持现定形状的材料。塑料回收标志美国工业协会(SPI)在1988年发布了一套塑料标识方案：将三角形的回收标记附于塑料制品上，并用数字1到7和英文缩写来指代塑料所使用的树脂种类。这样一来，塑料品种的识别就变得简单而容易，回收成本得到了大幅度的削减。现今世界上的许多国家都采用了这套SPI的标识方案。中国在1996年制定了与之几乎相同的标识标准，即：组成塑料包装制品回收标志由图形、塑料代码与对应的缩写代号组成。其中图形为带三个箭头的等边三角形；0代表材质类别为塑料，塑料代码为0与阿拉伯数字顺序号组合的号码，位于图形中央，分别代表不同的塑料；PlasticsTypes塑料缩写代号位于图形下方。塑料名称、代码与对应的缩写代号如下所示：聚酯——————01—PET高密度聚乙烯——02—HDPE聚氯乙烯————03—PVC低密度聚乙烯——04—LDPE聚丙烯—————05—PP聚苯乙烯————06—PS其他塑料代码——07—Others(2)塑料的历史①塑料的发展历史塑料工业起源于1868年。英国AlxexanderPark发明了硝化纤维素CN，美国Huatt兄弟发明了硝化纤维素的加工方法，即与樟脑混合使用，改善了硝化纤维素的成型性。1872年，赛璐珞公司成立，专门生产硝化纤维素。所以，硝化纤维素又称赛璐珞。直到二战，CN一直占据塑料第一的宝座，1924年德国发明醋酸纤维素。然而真正的合成塑料工业开始于1907年，以酚醛树脂PF的工业化生产为标志，迄今刚刚百年的历史。②聚合物(塑料)成型发展概况塑料出现至今只有一百多年的历史，作为一种新材料，塑料的成型加工技术经历了移植时期、改造时期和创新发展时期这三个阶段。移植时期(1870~1920)在这个时期，塑料刚刚问世，不可能有现成的制品加工技术可供采用，因此，塑料的成型加工首先从金属、玻璃和陶瓷等传统材料的成型加工技术中移植。热塑性塑料的中空吹塑技术，是从玻璃制造的吹瓶技术中移植而来。塑料的压延成型技术是从造纸工业的辊筒加工技术得到启发。塑料浇铸成型技术是借鉴金属的铸造技术。改造时期(1920~1950)在这一时期，大量塑料品种相继出现，机械加工工业已能成为塑料制品部门提供多种专用设备，塑料成型加工理论的研究也已取得重大进展。1936年，将食品生产的机器改制成单螺杆挤出机；将金属粉末冶金技术改造为四氯乙烯等难熔塑料的冷压烧结成型技术。将金属压铸技术，改造为适合热固性塑料的“传递模塑”技术。将搪瓷制品的传统生产技术改造为糊塑料的“搪塑成型”技术。创新时期(1950~)这一时期，由于一大批高性能的工程塑料成型加工性能各具特点，加上工业发展对塑料制品精度、性能要求更高，这两方面都要求塑料成型技术向更高阶段发展。机械加工技术、计算机自动控制技术及成型加工理论研究三方面的进一步发展，使塑料加工技术进入创新时期成为可能：1956年，螺杆式注射机问世，双螺杆挤出机问世，使注射和挤出成型技术进入新的时期。滚塑成型使生产特大型中空容器成为可能。反应注塑使生产大型注塑制品成为现实。组合式成型技术成为发展趋势，如注射—拉伸—吹塑，挤出—模压—热成型。二、何谓成型加工汽车防尘罩汽车密封条空气软管高压阻尼线挡泥板车灯橡胶件定义：将聚合物(有时加入各种添加剂、助剂或改性材料)转变为制品或实用材料的一种工程技术。标号部件材料锦湖日丽牌号特性1保险杠PBT/ABSHAB8740B超高冲击，耐低温、优良成型性、尺寸稳定、耐化学品、易于涂装PC/ABSHAC8265、HAC8250、HAC8240BPC/PBTHCB9230M、HCB9240PP/EPDM+Talc/2散热格栅电镀级、喷涂级ABSABS710、ABS711、ABS765超高耐候、耐热、高冲击、高流动、良好的电镀及喷涂性能、良好的尺寸稳定性电镀级PC/ABSHAC8244、HAC8245PC/PBTHCB9230M、HCB9240ASA、AESASA801、ASA811、ASA7045、AESHW600G、AESHW610HT3牌照支架PC/ABSHAC8244、HAC8245、HAC8250耐热、高冲击、高流动、良好的电镀及喷涂性能、良好的尺寸稳定性ABSABS710、ABS711、ABS760、ABS765ASA、AESASA801、ASA811、ASA7045、AESHW600G、AESHW610HTPC/PBTHCB9230M、HCB92404铭牌电镀级ABSABS710、ABS711良好的电镀性能、耐热、高冲击、耐化学品性能电镀级PC/ABSHAC8244、HAC8245标号部件材料锦湖日丽牌号特性1除雾格栅耐热ABSHU650高耐热，高冲击，低光泽PC/ABSHAC8265、HAC8260PP+Talc/2仪表板耐热ABSHU650高耐热，高冲击，低光泽，尺寸稳定PC/ABSHAC8265、HAC8260PP+Talc/3仪表盘耐热ABSHU650、HU600高耐热，高冲击，低光泽PC/ABSHAC8265、HAC8260PP+EPDM+Talc/4控制面板耐热ABSHU650、HU600耐热，高冲击，易于涂装PC/ABSHAC8265、HAC82505出风格栅耐热ABSHU650、HU4500高耐热，尺寸稳定PC/ABSHAC8265、HAC8260PET/PBT+GFPET/PBT+20%GFPP+Talc/6杂物箱耐热ABSHU650、HU600耐热，高冲击，低光泽PC/ABSHAC8265、HAC8250PP+Talc/标号部件材料锦湖日丽牌号特性1托架PC/ABSHAC8265、HAC8260高耐热，高冲击、尺寸稳定PC/PBTHCB9230M、HCB9240PBT+GFPBT+20%GF2尾灯灯体耐热ABSH2938、HU600、HU650耐热、高流动、易于涂装、真空镀铝PC/ABSHAC8265、HAC8250、HAC8245PP+Talc/3透明面罩PC/高透明，UV稳定PMMA/标号部件材料锦湖日丽牌号特性1扰流板吹塑级ABSBM510、BM530良好的喷涂性能、良好的加工性能、耐热、耐化学品性能吹塑级PC/ABSHAC8240B增强PA66/PBT/ABSHAB8740B2门拉手ABSABS710、ABS711、ABS760、ABS765良好的耐低温能力、高冲击、良好的电镀喷涂性能、良好的尺寸稳定性、耐疲劳性及耐化学品性能电镀级PC/ABSHAC8244、HAC8245耐候PP/PC/PBTHCB9230M、HCB92403后视镜ASA、AESASA801、ASA811、ASA7045、AESHW600G、AESHW610HT耐热、良好的耐低温能力、高冲击、高流动、良好的喷涂性能、良好的尺寸稳定性ABSABS710、ABS711、ABS760、ABS765耐候PP/PC/PBTHCB9230M、HCB9240结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件绝缘材料：电缆、绝缘版、电器零件建筑材料：贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管包装材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料日常用品：衣架、椅子、盆类、书架、玩具、文具、办公用品、家具交通运输：道路交通设施、车辆部件广泛的用途三、成型加工的基本任务1.研究各种成型加工方法和技术；2.研究产品质量与各种因素之间的关系；因素包括：a.聚合物本身的性质；b.各种加工条件参数；c.设备和模具的结构尺寸；d.各种添加剂、助剂；3.研究提高产量和降低消耗的途径。四、成型加工的基本原理1.聚合物是如何实现转变的？可塑性：指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。总过程：工艺条件聚合物可塑性状态流动与变形成形样硬化定形制品关键步骤：(1)如何使聚合物产生流动与变形？方法:a.加热熔体；b.加溶剂溶液；c.加增塑剂或其它悬浮液。(2)如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷定型成型加工过程的基本特征：流动与变形成型加工过程的基本过程：流动成型定型2.成型加工过程中聚合物所发生的转变：(1)形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。(2)结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等(3)性质：有利：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化不利：温度过高、时间过长而引起的降解五、成型加工方法的分类1.根据形变原理分6类：(1)熔体加工：先为熔体再成型。如挤出，注塑，压延，模压，橡胶加工，熔融纺丝等。(2)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。主要制造中空容器或大型制件等。如塑料容器，冰箱内胆。(3)聚合物溶液加工：流涎法薄膜，湿法纺丝等(4)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。加工过程即反应过程。如环氧、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。(5)聚合物悬浮体加工：将增塑剂、乳化剂加入聚合物中，把聚合物变成悬浮体或乳胶，然后成型。（如橡胶胶乳、PVC糊）(6)机械加工：金属切削加工方法2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：(1)主要发生物理变化：如注射，挤出，压延，热成型，流涎薄膜等。(2)主要发生化学变化：如浇铸成型。(3)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。加热流动交联固化物理变化化学变化六、成型加工生产的基本过程包括五方面内容：1.材料选择和配方设计：树脂与助剂2.模具设计，制品设计与设备的选择和改造：3.成型加工：成型材料预处理，成型，机械加工，修饰，装配。4.制品性能检验：沿用金属检测方法5.废料回收：流道残留物，边角余料，废品旧料回收成型加工完整工序：1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合2.成型：赋预聚合物一定形状3.机械加工：车，削，刨，铣等。4.修饰：美化制品。5.装配：粘合，焊接，机械连接等。说明：a并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序b五个次序不能颠倒聚合物成型塑料塑模缩压型成品制型成射注空真型成型成出挤拉伸型成末粉发泡压延型成压层瓶片材膜管带伸拉丝物覆包材泡发革成合剂渍浸剂接粘料涂板饰装板压层筑建料材家具电机零件日用杂品机械零件容器包装材料土木建筑包装材合成纸农渔业用工业物质电线包装材合成木材合成皮革纸维纤板合粘真空成型工业材料七、学习成型加工的意义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新材料、新制品、新技术等相关制品的开发作业：预习第一章