聚合物成型加工介紹

2021/5/91聚合物的成型加工：將聚合物或以聚合物為基本成分，加入各種添加劑，在一定的溫度和壓力下，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑嵱脙r值的材料或制品的一種工藝過程。2021/5/922021/5/932021/5/942021/5/95聚合物的成型加工方法分類按聚合物的成型方法原理，大致可分為：1)、熱塑化、冷卻成型首先加熱聚合物，使其處于均勻的粘流態(tài)，即“塑化”狀態(tài)，然后塑制成所需要的形狀，并冷卻定型。擠出、注射、壓延、真空成型、熔融紡絲、熔融噴涂等方法，都屬于熱塑化，冷卻成型。2021/5/962)、熱塑化、反應(yīng)成型這類方法主要用于熱固性塑料的生產(chǎn)，常稱為模壓成型，也可用于熱塑性塑料成型。3)、溶劑塑化、脫溶劑成型聚合物中加入溶劑使之溶解成液態(tài)，使大分子易于變形，便于進一步成型，此類成型大至可以分為以下幾種：A、聚合物溶解、脫溶劑成型：干法紡絲、流延成膜、涂料、粘合劑、噴涂等均屬此類。B、聚合物溶解、沉淀成型：聚合物處于溶液狀態(tài)，在非溶劑中被沉淀析出成型。2021/5/97C、聚合物溶脹、蒸發(fā)成型。D、聚合物溶脹，共沉淀成型。4)、反應(yīng)成型反應(yīng)成型是將聚合反應(yīng)和成型加工合為一體的方法。5)、其它成型方法高分子材料的熱彎；焊接、鍛造、沖壓等多少與聚合物的熱塑化有關(guān)，熱真空成型及冷沖則與聚合物高彈性有關(guān)，而高分子材料的車、刨、鉆、鋸、銑等屬純粹的機械方法。此外，還可進行金屬鍍飾，表面噴涂、染色等加工處理，這些方法有時被稱為高分子材料的二次加工。2021/5/98塑料的成型加工

1.擠出成型1)、原理：將粒狀聚合物或粉狀物料連續(xù)加入擠出機料筒中，借助擠出機內(nèi)螺桿的擠壓作用，使受熱熔融的物料在壓力推動下強制、連續(xù)地從一定形狀的口模擠出，形成與口模相似橫斷面的連續(xù)型材，經(jīng)冷卻定型得聚合物材料或制品。2)、應(yīng)用范圍：主要生產(chǎn)管、棒、絲、帶、薄膜、電線電纜、涂層制品及各種異型材料；還可以用于塑料的著色、塑化造粒、塑料共混改性：也可用于某些熱固性塑料制品生產(chǎn)。2021/5/993)、加工機械：擠出機的性能主要取決于螺桿的直徑及螺紋的性質(zhì)(如螺桿長度、直徑、壓縮比、螺距、螺槽深度等)。最為常用的是單螺桿擠出機?，F(xiàn)今已發(fā)展了雙螺桿、多螺桿和排氣螺桿等。A、管材擠出

此法適用于各種塑料管材生產(chǎn)，如PVC、PE、PP、PS、ABS、Nylon、PC、P'FFE等。2021/5/9102021/5/911擠出波紋管擠出工藝擠絲擠硬管2021/5/912B、吹塑薄膜和中空制品通過壓縮空氣吹脹，擠出管狀型坯，可得瓶、罐、桶等中空制品。C、板材擠出板材擠出是將熔融聚合物物料靠壓力從狹縫狀的口模擠出，經(jīng)壓光輥的滾壓，同時進行冷卻，并通過牽引、切割成一定規(guī)格的材料。D、電線及復層擠出此法常用于電線的包復、電纜護套等制造。2021/5/9133、壓延成型壓延成型是制造薄膜和片材的重要方法，此法是將熔融塑化的樹脂和添加劑混合，通過幾道回轉(zhuǎn)的熱金屬輥筒縫隙，使其成為連續(xù)薄片狀，經(jīng)冷卻輥筒后定型，成為具有一定厚度的薄層制品。壓延機成型還可用來制造人造革、墻紙、印花或刻花復合材料等。2、注塑成型2021/5/9142021/5/9152021/5/9164、模壓成型模壓成型是熱固性塑料主要的成型加工方法。模壓成型是指將計量好的成型物料加入閉合的模具中，在熱壓下使樹脂熔融、流動充滿模腔，然后固化定型。2021/5/9172021/5/9185、層壓成型層壓成型主要是熱固性塑料的成型方法。此法是將浸有熱固性樹脂的紙、布、木片、玻璃纖維及其它織物等基材，裁剪成一定尺寸的層壓成型材料，在模具中疊合成層，在熱和壓力作用下使樹脂固化而成為整體，得到片層狀塑料的成型加工方法。6、澆鑄成型澆鑄成型是將聚合物單體、預(yù)聚物、熔融的熱塑性聚合物、聚合物溶液或溶膠倒入一定形狀的模具中，而后使其固化反應(yīng)，定型或溶劑揮發(fā)而硬化成為制品的一種方法。有機玻璃、尼龍6、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、纖維素、聚氯乙烯等都可用此法制成各種形狀的制品。2021/5/9197、發(fā)泡成型發(fā)泡成型是通過機械、化學或物理等方法，使塑料內(nèi)部形成大量微孔，并固定微空結(jié)構(gòu)的成型加工方法。通常的泡沫塑料制品的成型方法，其成型特點是往液態(tài)或熔融物料中引入氣體或原位反應(yīng)產(chǎn)生氣體，形成微空，然后使微孔增大至一定體積，最后通過物理或化學方法固定微孔結(jié)構(gòu)。塑料發(fā)泡后的體積比發(fā)泡前增大數(shù)倍，稱為發(fā)泡倍率。發(fā)泡倍率大于5的稱為高發(fā)泡；小于5的稱為低發(fā)泡；采用不同發(fā)泡工藝可獲得不同硬度的制品，即硬質(zhì)、軟質(zhì)和半硬質(zhì)泡沫塑料2021/5/920成型加工過程中的化學與物理變化

2021/5/9211、降解與交聯(lián)聚合物在熱、力、氧、光、水等作用下會發(fā)生降解，有時也伴隨有交聯(lián)。聚合物的熱降解首先是從分子中最弱的化學鍵開始的，關(guān)于化合鍵的強弱次序為：C－F>C－H(烯和烷)>C－C(脂肪鏈)>C－Cl聚合物主鏈中各種C－C鍵的強弱次序為：2021/5/922有氧存在下，聚合物的降解反應(yīng)會加速和復雜化。其原因是氧在聚合物熔體中的擴散系數(shù)遠比在固態(tài)聚合物中擴散系數(shù)要大得多。聚合物的分子結(jié)構(gòu)中有的還存在能被水解的化學基團，如酰胺類、酯類、腈類、縮醛類以及某些酮類，在一定條件下，都會發(fā)生水解反應(yīng)。聚合物在塑煉、擠出、注射、破碎、粉碎、拉伸等機械力作用下均會發(fā)生一系列的化學變化，這被稱為力化學過程。力化學過程是指在機械力作用下加速了化學過程或物理過程。一般而言，機械力并不直接產(chǎn)生活性物質(zhì)，而是提高聚合物的化學活性，使之更易于產(chǎn)生化學反應(yīng)。特別是機械力可促進聚合物的降解反應(yīng)。2021/5/9232、結(jié)晶與取向聚合物在成型加工過程中，伴隨有加熱、冷卻和加壓等作用，這會明顯地影響晶態(tài)聚合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和最終產(chǎn)品的性能。研究表明隨著壓力的增加，熔點明顯提高。這是因為在壓力作用下，提高了聚合物熔體的結(jié)晶速率，使片晶加厚。倘若在更高壓力下，會形成伸直鏈晶體，大大提高制品的力學性能。結(jié)晶溫度與聚合物結(jié)晶過程有密切關(guān)系。在加工成型過程中，聚合物分子鏈的有序化常常是在熔體冷卻時發(fā)生的，然而成型過程的冷卻速度通常是非?？斓模瑫騻鳠岫斐?021/5/924制件不同部位的冷卻速度的不同，通常外邊冷卻速度快，內(nèi)部冷卻速度慢，這就會導致制件內(nèi)外的結(jié)晶速率不同及結(jié)晶度不同，使制件密度的不均一?？刂评鋮s速度可改變聚合物的結(jié)晶過程，以控制制品的性能。熱處理能使產(chǎn)品的結(jié)晶更趨于完善，不穩(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，微小的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大晶粒。熱處理還能明顯增加晶片厚度、提高熔點，此外也有利于大分子鏈的部分解取向和消除制品中的內(nèi)應(yīng)力。但過高的結(jié)晶度會導致制品變脆。2021/5/9253、收縮與殘余應(yīng)力聚合物通常具有較高的熱膨脹系數(shù)。當溫度升高時，由于分子熱運動加劇，大大地削弱了大分子鏈間的相互作用，因此，在成型過程中聚合物受熱變成熔體時，體積增大。然而，冷卻時又會發(fā)生體積收縮。聚合物在成型加工過程中，由于熔體冷卻速度快，熱傳導速度慢，造成制件內(nèi)外冷卻速度不同，體積收縮不均勻，使制件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，會大大降低力學性能。2021/5/9264、表面粗糙與熔接痕在聚合物成型加工中，常因種種原因使聚合物流體流動出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或缺陷，使制品出現(xiàn)表面粗糙(如沙魚皮狀、桔子皮狀、波紋狀、螺旋狀等)和熔接痕，以致裂縫等種種畸變現(xiàn)象。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因有兩種，一是認為，熔體流動時，中心部位的聚合物受到拉伸，由于它的粘彈性特點，在流動中產(chǎn)生了一部分可回復的彈性形變。形變隨著剪切速率的增大而增大。當剪切速率增大至一定值，彈性形變達到極限，熔體再也承受不了更大形變2021/5/927于是流體發(fā)生周期性的斷開，造成熔體破裂；另一種原因是在熔體流動時，管壁處的剪切速率最大；或由于流動分級效