聚合物成型加工原理01

2020/2/261徐卫兵(WeibingXu)Dept.ofPolymerScienceandEngineeringOffice:Room401,ShenghuaBuildingTel:2901455Email:[e-mail]聚合物成型加工原理22020/2/26课程简介课程编号：06100430学时：40/24学分：4课程性质：必修选课对象：高分子材料与工程专业先修课程：高分子物理、高分子化学、聚合物流变学内容概要：高分子材料与工程专业的主要专业课之一，是一门实践性综合性很强的应用科学。本课程在密切结合工艺过程的前提下尽可能地对每一种加工方法所依据的原理，生产控制因素以及在工艺过程中聚合物所发生的物理与化学变化和它们对制品性能的影响具有清晰的概念，并进一步理解各种成型工艺所能适应的聚合物品种及其优缺点。32020/2/26选用教材和参考书目选用教材：黄锐“塑料成型工艺学”,轻工业出版社2005主要参考书：1.王贵恒，“高分子材料成型加工原理”化工出版社，20052.Z.塔德莫尔等，“聚合物加工原理”，化学工业出版社，1990.3.吴崇周，“聚合物成型加工原理”，吉林科学技术出版社，1986.42020/2/26课程的内容与学时分配章次内容总学时数课堂讲授学时数实验学时数一绪论220二聚合物成型加工的基础理论13103三聚合物成型用物料及其配制862四压缩模塑954五挤出成型1578六注射模塑954七压延成型853总学时数64402452020/2/26第一章绪论一.何谓成型加工？二.成型加工的基本任务三.成型加工的基本原理四.成型加工方法的分类五.成型加工生产的基本过程六.塑料的特点和应用七.学习成型加工的意义62020/2/26一.何谓成型加工？•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。72020/2/2682020/2/2692020/2/26102020/2/26112020/2/26122020/2/26132020/2/26142020/2/26改性粒料152020/2/26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162020/2/26Tyresandwheels172020/2/26PE是制造雷达的重要材料（绝缘性）182020/2/26Belts192020/2/26202020/2/26Rubberdams212020/2/26222020/2/26Cablesandlines232020/2/26PMMA是现在透光性最好的材料242020/2/26二.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。252020/2/26Process&machineschematics**SchematicofthermoplasticInjectionmoldingmachine262020/2/26三.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：方法方法工艺条件聚合物可塑性状态流动与变形成形硬化定形制品272020/2/26关键步骤：A.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。B.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.溶液加热挥发溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型282020/2/262.成型加工过程中聚合物所发生的转变：a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。b.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c.性质：有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解292020/2/26四.成型加工方法的分类：1.根据形变原理分6类：a.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。b.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。c.聚合物溶液加工：流涎法薄膜，湿法纺丝等302020/2/263012334Process工艺InMoldDecorationIMD模内转印312020/2/2631123Pre-forming热吸塑成形Die-cutting嵌片裁剪InjectionMolding注塑成型Insertmolding嵌片注塑322020/2/2632TheProcessInsertmolding嵌片注塑332020/2/26d.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。e.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）f.机械加工：金属切削加工方法342020/2/262.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a.主要发生物理变化：如注射，挤出，压延，热成型，流涎薄膜等。b.主要发生化学变化：如浇铸成型。c.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。物理变化化学变化加热流动交联固化352020/2/26五.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362020/2/26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：赋予聚合物一定型样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372020/2/26六.塑料的特点和应用优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。382020/2/262003年世界一些国家和地区塑料产量、消费量和人均消费量国家和地区产量/万吨区内消费量/万吨人均消费量/（千克/人）日本1398105282韩国1038517108中国台湾664344152印度4684194美国48765147177加拿大500402126德国16801261153法国67357692比利时670187180意大利371693123英国27746679瑞士384452108中国1791381329.3世界平均212002120033.1392020/2/26•中国塑料行业经济运行与市场发展塑料行业是我国轻工行业的重要组成部分，包括塑料薄膜、板片、塑料管及其附件、泡沫塑料、人造革合成革、包装箱及容器、日用制品等十个子行业，塑料制品广泛应用于包装、建筑、农业、家用电器等领域。目前中国塑料行业年度工业总产值已接近万亿元，其比重占轻工行业总量的9.85%，占全国工业总产值1.9%，塑料行业在国民经济中占有重要地位。402020/2/26广东22.17%浙江18.00%其他16.08%河南2.42%湖北2.49%安徽3.08%辽宁4.39%福建4.91%山东7.69%上海6.31%江苏12.45%国家统计局数据显示，2009年5月，全国塑料行业规模以上企业（年主营业务收入500万元人民币及以上全部工业法人企业）共计1.89万家，其中分布在广东、浙江、江苏、山东、上海等东部沿海省市的企业居多，上述5省市规模以上企业数占全国总数的83.92%412020/2/261502002503003504001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月万吨2007年2008年2009年全国塑料制品产量月度完成情况422020/2/26单位：千元行业企业数工业总产值(现价)销售产值出口交货值本月止累计同期增长+.-%本月止累计同期增长+.-%本月止累计同期增长+.-%塑料制品业8274451895948.074261185546.96105517739.45塑料薄膜制造82432318963.25422934163.79499658.29塑料板、管、型材的制造1751390056835.871307740930.7331289742.13塑料丝、绳及编织品的制造154496371746.64485884149.1425397-24.12泡沫塑料制造48172436083.59162718480.230#DIV/0!塑料人造革、合成革制造14172689053.98171887055.5246213941.11塑料包装箱及容器制造124549291747.53542348549.7842298-5.13塑料零件制造94671531545.47624889545.833545#DIV/0!日用塑料制造67317667651.7303027854.93596929.89塑料鞋制造1031243352.8231674254.951038533.16日用塑料杂品制造57286424351.58271353654.892558428.61其他塑料制品制造69249532790.64239755287.269296762.78塑料加工专用设备制造621064236.4617763438.08612#DIV/0!•2010年1-12月份安徽省轻工业分行业主要经济指标汇总表432020/2/26日用塑料制造7%塑料鞋制造1%塑料零件制造11%塑料包装箱及容器制造14%塑料人造革、合成革制造2%泡沫塑料制造5%塑料丝、绳及编织品的制造17%塑料板、管、型材的制造20%塑料薄膜制造9%日用塑料杂品制造6%其他塑料制品制造8%2010年1～12月安徽省塑料行业主要产品产量比重442020/2/262010年1～12月安徽省塑料行业各主要产品累计总产值452020/2/262010年1～12月安徽省塑料行业各主要产品累计销售产值462020/2/262010年1～12月安徽省塑料行业各主要产品累计利润总额472020/2/262010年1～12月安徽省塑料行业各主要产品累计出口交货值482020/2/26121.75197.90190.0768.1561.87103.64191.05357.2158.36259.340100200300400500塑料薄膜塑料板、片塑料管及其附件塑料条、棒、型材塑料丝、绳及编织品泡沫塑料塑料人造革、合成革塑料包装箱及容器日用塑料制品其他塑料制品万吨09年1～5月塑料行业各主要产品累计产量492020/2/26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502020/2/26塑料的消费结构包装材料35%建筑材料20%农业9%家用电器8%家庭用品·6%服装鞋帽3%家具3%玩具3%汽车工业2%工矿配件2%医疗器械2%其他7%塑料的消费结构512020/2/26522020/2/26532020/2/26542020/2/26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