《高分子的發(fā)展》PPT課件.ppt

高分子材料成型加工技術(shù),陳曉松 E-mail:,常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程技術(shù)系高分子教研室,第一章 緒 論,塑料的特點(diǎn)和應(yīng)用 何謂成型加工 成型加工的基本任務(wù) 成型加工的基本原理 成型加工方法的分類 成型加工生產(chǎn)的基本過(guò)程 學(xué)習(xí)成型加工的意義,一、塑料的特點(diǎn)及應(yīng)用,1.塑料簡(jiǎn)介 塑料為四大材料(金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料)之一，目前世界合成樹脂總產(chǎn)量超過(guò)2億噸，我國(guó)近2000萬(wàn)噸，塑料機(jī)械10萬(wàn)臺(tái)套，居世界第一。在三大合成材料中，塑料占80%。,(1)塑料的定義 plastics，來(lái)源于希臘語(yǔ)“Plastikos” (which means to form or to mold)。原意為可造型的物質(zhì)。塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性變化的材料的總稱，是以合成樹脂為基本成份，再添加配合劑(填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等)經(jīng)捏合、造粒塑制成一定形狀的材料(彈性體、涂料、黏合劑除外)。 塑料：以樹脂為主要成分，在一定溫度和壓力下可以制成一定的形狀，并在常溫下保持現(xiàn)定形狀的材料。,塑料回收標(biāo)志,美國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(SPI)在1988年發(fā)布了一套塑料標(biāo)識(shí)方案： 將三角形的回收標(biāo)記附于塑料制品上，并用數(shù)字1到7和英文縮寫來(lái)指代塑料所使用的樹脂種類。這樣一來(lái)，塑料品種的識(shí)別就變得簡(jiǎn)單而容易，回收成本得到了大幅度的削減?，F(xiàn)今世界上的許多國(guó)家都采用了這套SPI的標(biāo)識(shí)方案。,中國(guó)在1996年制定了與之幾乎相同的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，即： 組成塑料包裝制品回收標(biāo)志由圖形、塑料代碼與對(duì)應(yīng)的縮寫代號(hào)組成。其中圖形為帶三個(gè)箭頭的等邊三角形；0代表材質(zhì)類別為塑料，塑料代碼為0與阿拉伯?dāng)?shù)字順序號(hào)組合的號(hào)碼，位于圖形中央，分別代表不同的塑料；,Plastics Types,塑料縮寫代號(hào)位于圖形下方。 塑料名稱、代碼與對(duì)應(yīng)的縮寫代號(hào)如下所示： 聚酯 01PET 高密度聚乙烯 02HDPE 聚氯乙烯 03PVC 低密度聚乙烯 04LDPE 聚丙烯 05PP 聚苯乙烯 06PS 其他塑料代碼 07Others,(2)塑料的歷史,塑料的發(fā)展歷史,塑料工業(yè)起源于1868年。英國(guó)Alxexander Park發(fā)明了硝化纖維素CN，美國(guó)Huatt兄弟發(fā)明了硝化纖維素的加工方法，即與樟腦混合使用，改善了硝化纖維素的成型性。1872年，賽璐珞公司成立，專門生產(chǎn)硝化纖維素。所以，硝化纖維素又稱賽璐珞。直到二戰(zhàn)，CN 一直占據(jù)塑料第一的寶座，1924年德國(guó)發(fā)明醋酸纖維素。 然而真正的合成塑料工業(yè)開始于1907年，以酚醛樹脂PF的工業(yè)化生產(chǎn)為標(biāo)志，迄今剛剛百年的歷史。,聚合物(塑料)成型發(fā)展概況,塑料出現(xiàn)至今只有一百多年的歷史，作為一種新材料，塑料的成型加工技術(shù)經(jīng)歷了移植時(shí)期、改造時(shí)期和創(chuàng)新發(fā)展時(shí)期這三個(gè)階段。 移植時(shí)期(18701920) 在這個(gè)時(shí)期，塑料剛剛問世，不可能有現(xiàn)成的制品加工技術(shù)可供采用，因此，塑料的成型加工首先從金屬、玻璃和陶瓷等傳統(tǒng)材料的成型加工技術(shù)中移植。 熱塑性塑料的中空吹塑技術(shù)，是從玻璃制造的吹瓶技術(shù)中移植而來(lái)。 塑料的壓延成型技術(shù)是從造紙工業(yè)的輥筒加工技術(shù)得到啟發(fā)。 塑料澆鑄成型技術(shù)是借鑒金屬的鑄造技術(shù)。,改造時(shí)期(19201950) 在這一時(shí)期，大量塑料品種相繼出現(xiàn)，機(jī)械加工工業(yè)已能成為塑料制品部門提供多種專用設(shè)備，塑料成型加工理論的研究也已取得重大進(jìn)展。 1936年，將食品生產(chǎn)的機(jī)器改制成單螺桿擠出機(jī)； 將金屬粉末冶金技術(shù)改造為四氯乙烯等難熔塑料的冷壓燒結(jié)成型技術(shù)。 將金屬壓鑄技術(shù)，改造為適合熱固性塑料的“傳遞模塑”技術(shù)。 將搪瓷制品的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)改造為糊塑料的“搪塑成型”技術(shù)。,創(chuàng)新時(shí)期(1950 ) 這一時(shí)期，由于一大批高性能的工程塑料成型加工性能各具特點(diǎn)，加上工業(yè)發(fā)展對(duì)塑料制品精度、性能要求更高，這兩方面都要求塑料成型技術(shù)向更高階段發(fā)展。機(jī)械加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)及成型加工理論研究三方面的進(jìn)一步發(fā)展，使塑料加工技術(shù)進(jìn)入創(chuàng)新時(shí)期成為可能： 1956年，螺桿式注射機(jī)問世，雙螺桿擠出機(jī)問世，使注射和擠出成型技術(shù)進(jìn)入新的時(shí)期。 滾塑成型使生產(chǎn)特大型中空容器成為可能。 反應(yīng)注塑使生產(chǎn)大型注塑制品成為現(xiàn)實(shí)。 組合式成型技術(shù)成為發(fā)展趨勢(shì)，如注射拉伸吹塑，擠出模壓熱成型。,二、何謂成型加工,汽車防塵罩,汽車密封條,空氣軟管,高壓阻尼線,擋泥板,車燈橡膠件,定義：將聚合物(有時(shí)加入各種添加劑、助劑或改性材料)轉(zhuǎn)變?yōu)橹破坊驅(qū)嵱貌牧系囊环N工程技術(shù)。,結(jié)構(gòu)材料：電視機(jī)殼體、冰箱殼體、軸承、機(jī)械零件 絕緣材料：電纜、絕緣版、電器零件 建筑材料：貼面板、地貼、塑料門窗、上下水管 包裝材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料 日常用品：衣架、椅子、盆類、書架、玩具、文具、辦公用品、家具 交通運(yùn)輸：道路交通設(shè)施、車輛部件,廣泛的用途,三、成型加工的基本任務(wù),1.研究各種成型加工方法和技術(shù)； 2.研究產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關(guān)系； 因素包括：a.聚合物本身的性質(zhì)； b.各種加工條件參數(shù)； c.設(shè)備和模具的結(jié)構(gòu)尺寸； d.各種添加劑、助劑； 3.研究提高產(chǎn)量和降低消耗的途徑。,四、成型加工的基本原理,1.聚合物是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的？ 可塑性：指物體在外力作用下發(fā)生永久形變和流動(dòng)的性質(zhì)。 總過(guò)程： 工藝條件,關(guān)鍵步驟： (1)如何使聚合物產(chǎn)生流動(dòng)與變形？ 方法: a.加熱 熔體； b.加溶劑 溶液； c.加增塑劑或其它懸浮液。 (2)如何硬化定型？ 方法：熱固性：交聯(lián)反應(yīng)固化定型。 熱塑性：a.熔體 冷卻 b.溶液 加熱揮發(fā)成溶劑 c.懸浮體 先加熱使顆粒熔合， 再冷定型,成型加工過(guò)程的基本特征：流動(dòng)與變形 成型加工過(guò)程的基本過(guò)程：流動(dòng) 成型 定型,2.成型加工過(guò)程中聚合物所發(fā)生的轉(zhuǎn)變： (1)形狀：滿足使用要求而進(jìn)行，通過(guò)流動(dòng)與變形而實(shí)現(xiàn)。 (2)結(jié)構(gòu)： 組成：非純聚合物 組成方式：層壓材料，增強(qiáng)材料，復(fù)合材料 宏觀結(jié)構(gòu)：如多孔泡沫，蜂窩狀，復(fù)合結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu)：結(jié)晶度，結(jié)晶形態(tài)，分子取向等 (3)性質(zhì)： 有利：生橡膠的兩輥塑煉降解，硫化反應(yīng)，熱固性樹脂的 交聯(lián)固化 不利：溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起的降解,五、成型加工方法的分類,1.根據(jù)形變?cè)矸?類： (1)熔體加工： 先為熔體再成型。如 擠出，注塑，壓延，模壓，橡膠加工，熔融紡絲等。 (2)類橡膠狀聚合物的加工： 將聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)下進(jìn)行加工。主要制造中空容器或大型制件等。如 塑料容器，冰箱內(nèi)膽。 (3)聚合物溶液加工： 流涎法薄膜，濕法紡絲等,(4)低分子聚合物和預(yù)聚體的加工： 直接利用聚合物單體或預(yù)聚體進(jìn)行成型加工。加工過(guò)程即反應(yīng)過(guò)程。如 環(huán)氧、丙烯酸酯類，不飽和聚酯，制造各種尺寸的整體澆鑄制件和增強(qiáng)材料。 (5)聚合物懸浮體加工： 將增塑劑、乳化劑加入聚合物中，把聚合物變成懸浮體或乳膠，然后成型。（如橡膠膠乳、PVC糊） (6)機(jī)械加工： 金屬切削加工方法,2.根據(jù)加工過(guò)程中有無(wú)物理或化學(xué)變化分為三類： (1)主要發(fā)生物理變化：如 注射，擠出，壓延，熱成型，流涎薄膜等。 (2)主要發(fā)生化學(xué)變化：如 澆鑄成型。 (3)既有物理變化又有化學(xué)變化：熱固性塑料的加工和橡膠加工。,加熱,流動(dòng),交聯(lián),固化,物理變化,化學(xué)變化,六、成型加工生產(chǎn)的基本過(guò)程,包括五方面內(nèi)容： 1.材料選擇和配方設(shè)計(jì)：樹脂與助劑 2.模具設(shè)計(jì)，制品設(shè)計(jì)與設(shè)備的選擇和改造： 3.成型加工：成型材料預(yù)處理，成型，機(jī)械加工， 修飾，裝配。 4. 制品性能檢驗(yàn)：沿用金屬檢測(cè)方法 5. 廢料回收：流道殘留物，邊角余料，廢品舊料回收,成型加工完整工序： 1.預(yù)處理：準(zhǔn)備工作：原料篩選，干燥，配制，混合 2.成型：賦預(yù)聚合物一