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第十章高分子材料的加工10.1塑料的加工10.1.1成型物料的配制1.粉料的配制塑料和各种助剂按照一定的比例进行混合，称为物料的配制。目的是形成一种均匀的混合复合物，混配物的形态可以是粉状、粒状、溶液、分散体，成型用物料主要是粉状和粒状物料。物料的配制包括原料的准备和原料的混合两个过程。（1）原料的准备树脂在混合前首先要进行过筛、吸磁等处理，除去不合乎要求的原料和杂质；润性物料混合前，需要对增塑剂进行预热处理，以保证树脂尽快吸收，提高混合效率；某些助剂最好制成浆料或母料，利于分散混合。（2）原料的混合粉状原料的混合实质上是一种原料的初混。混合过程只是增加各个组分粒子之间空间分布的无规程度，不改变粒子的尺寸。用于初混合的设备有转鼓式或螺带式混合机、斗式或管道式捏合机、高速混合机等。2.粒料的配制粒料的配制是在粉料制备的基础上，再经过初混料的塑炼、粒化等完成的。（1）初混料的塑炼塑炼是在聚合物的流动温度和较高的剪切速率条件下，通过热和机械力的作用，使初混物软化为具有可塑性的均匀熔体的过程。设备有挤出机、双辊开炼机、密炼机。（2）粒化粒化的过程和工艺根据塑炼设备的不同而不同。3.物料的预处理利用挤出机塑炼，可直接配造粒机头，挤出的条状物采用冷切或热切进行造粒；双辊开炼机塑炼出的是片状物料，可利用切粒机切成条、再切成粒；密炼机制得的是块状物，还需经过双辊开炼机辊压成片，再造粒。粉状或粒状的塑料，可能吸湿或含有一些水分或挥发物，当含量过多时会使塑料的流动性过大，会影响成型的正常进行，同时对产品的质量有影响。如出现气泡、表面无光、有流纹、力学性能下降等。因此成型前对原料进行预热和干燥，通常控制含水量在0.5%以下。设备：烘箱或附属干燥斗。10.1.2塑料的挤出成型1、挤出成型（1）定义：是在螺杆的挤压作用下，受热熔融的物料被推动通过挤出机的口膜成为具有恒定截面连续的制品的成型方法。（2）种类：按照塑料加工方式的不同：连续—螺杆式挤出；间歇—柱塞式挤出。（3）适用范围：原材料：热塑性、热固性（较少）如：PVC、PE、PP、PS、PA……（4）制品：棒材、管材、单丝、异型材、薄膜、电线电缆等。主机—辅机挤出口膜（机头）冷却装置牵引装置切割装置螺杆型挤出机单螺杆：结构简单，但混料效果差，不适合粉状原料的加工双螺杆：进料稳定，挤出量大，物料在料筒内停留时间短，且料筒有清洁作用，混合效果好，特别适合PVC粉料的加工多螺杆2、挤出成型设备挤出机加料段：主要是输送固体物料，螺杆的螺槽深度较大。压缩段：主要功能是压实并熔融物料，并将物料中夹带的气体加料段排除，螺槽的体积逐渐变小。计量段：主要功能是使物料进一步塑化均匀，并定量、定压的将物料挤出到机头，这段螺槽的深度较浅。选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比（L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。螺杆但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为18-25；②长径比（L/D）：L/D↑，改善物料温度分布，有利于混合及塑化，生产能力↑①直径（D）：D↑，加工能力↑。挤出机生产率∝D2，D通常为45-150mm④螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：φ↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压力↓。通常φ=10-30°，若用等距螺杆，螺距=直径，则φ=17°41′；③压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与计量段最后一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到的挤压作用↑；组成：滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模给予塑料熔体所需的形状。机头与口模挤出成型过程：物料塑化、口膜成型、冷却定型。（1）挤出管材适用于挤出管材的塑料：PVC、PP、PE、ABS、PA等。广泛用于输液、输油、输气等生产方面。3、挤出成型过程（2）挤出吹塑薄膜挤出吹塑薄膜是成型热塑性薄膜的一种方法。系用挤出法先将塑料挤成筒状型坯，而后借助向筒内吹入的压缩空气使其连续膨胀到一定尺寸成为膜管，冷却后折叠卷绕成双层平膜。塑料薄膜可用许多方法制造，如吹塑、挤出、流延、压延、浇铸等，但以吹塑法应用最广泛。该方法适宜于聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等薄膜的制造。10.1.3塑料的注射成型1、注射成型的定义注射成型就是将粒状或粉状的塑料加入注射机的料筒内，在热和机械剪切力的作用下塑化成具有良好流动性的熔体，在柱塞或螺杆的推动下，快速进入注射膜具中，冷却固化得到塑料制品。这种成型方法是一种间歇操作过程。自动化程度高，生产率高，制品尺寸精确，可注射形状复杂，壁薄和金属嵌件的大、中、小型零件。设备及模具成本高。塑料的成型方法有很多，其中主要有：注射（塑）成型、挤出成型、压缩成型、压铸成型、吹塑成型等。目前注射制品约占所有塑料制品总产量的30%，占工程塑料制品的80%，故注射成型是一种最主要的成型方法。2、注射成型机（1）按注射方式分为①螺杆式注射机②柱塞式注塑机卧式注射成型机立式注射成型机角式注射成型机（L型）多模注射成型机（2）按排列形式分类卧式注射机卧式注射机立式注射机立式注射机角式注射机3、注射机的基本结构及工作原理（1）注射机的基本结构注射系统：塑化、注射。（包括：加料装置、料筒、螺杆、喷嘴、计量装置、传动装置、油缸等）合模系统：保证模具闭合锁紧、开启、顶出制品。液压控制系统：保证注射机按照工艺过程的要求和程序准确无误的工作。★注意：闭模高压低速锁紧注座前移注射开模冷却保压固定塑化塑化退回退回塑化制品顶出试合模发信注射动作选择制品落下检测发信（2）注射成型机工作循环周期图注射装置合模装置液压传动系统电气控制系统工作原理：先用挤出机或注射机挤出或注射出管筒形状的熔融坯料，然后将此坯料放入吹塑模具内，向坯料内吹入压缩空气，使中空的坯料均匀膨胀直至紧贴模具内壁，冷却定型后开启模具取出中空制件。应用：它是制造中空制件和管筒型薄膜的方法。10.1.4中空成型（吹塑成型或中空吹塑）自动卸螺纹的注射模具10.1.5典型注射模具10.2橡胶的加工一、橡胶成形工艺大多数橡胶制品为模塑制品，一般按以下流程加工成型，也可以用挤出、注射等工艺成型。二、橡胶的加工1.塑炼2.混炼生胶在常温下具有较高的弹性，不便于加工成型。塑炼就是使生胶由弹性态转变为可塑状态的工艺流程。经过塑炼的生胶可以获得适宜的可塑性和流动性，利于混炼和成型的进行。塑炼分为：机械塑炼法、化学塑炼法。指将各种配合剂与可塑度符合要求的生胶或塑炼胶，在机械力的作用下，制成均匀的混炼胶的过程。是橡胶加工中最基本，最重要的工序之一。3.成型在橡胶加工工序中，成型可大体分为两种情况：模型制品的生产：橡胶的膜压和注出（在成型的同时完成定型和硫化等工序）；非模型制品的生产：橡胶的压延和压出（生产橡胶半制品），必须再经过硫化反应才能成为最终的产品。橡胶的压延机10.3纤维的加工10.3.1纺丝纤维的加工包括纺丝液的制备、纺丝、初生纤维的后加工等过程。其中纺丝过程是将高分子化合物熔融成熔体或制成浓溶液，然后经喷丝小孔挤出成微细液条，冷凝或脱出溶剂，在张力下进行拉伸使高分子链在纤维中尽可能规则性地沿长轴方向，最终定型而成纤维。1、熔融纺丝2、溶液纺丝（1）湿法纺丝（2）干法纺丝3、干喷湿纺工艺先将聚合物配制成浓溶液，然后在螺杆作用或压力下，经喷丝板挤出到空气层中（约几厘米），之后很快进入凝固浴，在凝固浴中冷却、溶出液条的溶剂，再经牵伸而成纤维。采用干喷湿纺时，可提高喷头拉伸倍数和纺纱速度。