第八章高分子材料成形工藝

1、第八章 高分子材料成形工藝第一節(jié) 高分子材料成形原理 一、高分子材料的結(jié)構(gòu)一、高分子材料的結(jié)構(gòu) 高分子的鏈狀結(jié)構(gòu)主要有線型、支鏈型和體型等三種高分子的鏈狀結(jié)構(gòu)主要有線型、支鏈型和體型等三種類型，如類型，如圖圖8-18-1所示。所示。第八章第八章 高分子材料成形工藝高分子材料成形工藝 1 1線型分子鏈線型分子鏈 各鏈節(jié)以共價鍵連接成細長線各鏈節(jié)以共價鍵連接成細長線型長鏈分子，像一根長線，但通常不是直線，而是型長鏈分子，像一根長線，但通常不是直線，而是卷曲狀或線團狀。卷曲狀或線團狀。 2 2支鏈型分子鏈支鏈型分子鏈 在主鏈上以共價鍵連接著相在主鏈上以共價鍵連接著相當數(shù)量的長短不一的支鏈，其形狀有樹

2、枝形、梳形當數(shù)量的長短不一的支鏈，其形狀有樹枝形、梳形、線團支鏈形。、線團支鏈形。 3 3體型體型( (網(wǎng)型或交聯(lián)型網(wǎng)型或交聯(lián)型) )分子鏈分子鏈 它是在線型或它是在線型或支鏈型分子鏈之間，沿橫向通過鏈節(jié)以共價鍵連接支鏈型分子鏈之間，沿橫向通過鏈節(jié)以共價鍵連接起來，產(chǎn)生交聯(lián)而呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。起來，產(chǎn)生交聯(lián)而呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料成形原理高分子材料成形原理二、高分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象及其柔順性二、高分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象及其柔順性 由于大多數(shù)高分子的主鏈都存在著許多單鍵由于大多數(shù)高分子的主鏈都存在著許多單鍵，單鍵是由，單鍵是由電子組成，其電子云軸性對稱分布電子組成，其電子云軸性對稱分布，因

3、此高分子在運動時，因此高分子在運動時C-CC-C單鍵可以繞軸旋轉(zhuǎn)，單鍵可以繞軸旋轉(zhuǎn)，稱為內(nèi)旋轉(zhuǎn)。稱為內(nèi)旋轉(zhuǎn)。圖圖8-28-2為碳鏈高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)示為碳鏈高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖。意圖。第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料成形原理高分子材料成形原理三、高聚物的聚集態(tài)（三、高聚物的聚集態(tài)（Assemble StateAssemble State）和物理狀態(tài)）和物理狀態(tài)1. 1. 高聚物的聚集態(tài)高聚物的聚集態(tài) 高聚物中大分子的排列和堆砌方式稱為高聚物的高聚物中大分子的排列和堆砌方式稱為高聚物的聚集態(tài)。高聚物大分子鏈的聚集狀態(tài)主要有三種結(jié)構(gòu)聚集態(tài)。高聚物大分子鏈的聚集狀態(tài)主要有三種結(jié)構(gòu)，如，如圖圖8-38-3所示

4、。所示。 表表8-18-1為聚乙烯的結(jié)晶度與力學(xué)性能間關(guān)系。為聚乙烯的結(jié)晶度與力學(xué)性能間關(guān)系。2. 2. 高聚物的物理狀態(tài)高聚物的物理狀態(tài) 高聚物在不同溫度下呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，因高聚物在不同溫度下呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，因而具有不同的性能。線型非晶態(tài)高聚物在不同溫度下而具有不同的性能。線型非晶態(tài)高聚物在不同溫度下，呈現(xiàn)出三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)（，呈現(xiàn)出三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)（Glass StateGlass State）、）、高彈態(tài)（高彈態(tài)（High Elasticity StateHigh Elasticity State）和粘流態(tài)（）和粘流態(tài)（ Viscous Flow StateVisco

5、us Flow State），其變形），其變形溫度曲線如溫度曲線如圖圖8-48-4所示。所示。 第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料成形原理高分子材料成形原理四、聚合物的成形性能四、聚合物的成形性能 1.1.聚合物的流動性聚合物的流動性（FluidityFluidity） 即聚合物熔體受力即聚合物熔體受力變形和流動的性能。變形和流動的性能。 2.2.聚合物的收縮性聚合物的收縮性（ContractilityContractility） 即聚合物在即聚合物在凝固和冷卻過程中，體積和尺寸縮小的現(xiàn)象。凝固和冷卻過程中，體積和尺寸縮小的現(xiàn)象。 3.3.熔體彈性熔體彈性 在聚合物熔體粘性流動過程中伴隨有可在聚合物熔體

6、粘性流動過程中伴隨有可逆的彈性變形，稱為熔體彈性。逆的彈性變形，稱為熔體彈性。 五、高聚物的類型五、高聚物的類型 1. 1. 按合成反應(yīng)分有加聚聚合物和縮聚聚合物，所以按合成反應(yīng)分有加聚聚合物和縮聚聚合物，所以高分子化合物常稱為聚合物或高聚物。高分子化合物常稱為聚合物或高聚物。 2. 2. 按高聚物的熱性能及成型工藝特點分為熱固性和按高聚物的熱性能及成型工藝特點分為熱固性和熱塑性兩大類。熱塑性兩大類。 3. 3. 按用途分有塑料、橡膠、合成纖維、膠粘劑、涂按用途分有塑料、橡膠、合成纖維、膠粘劑、涂料等。料等。第一節(jié)第一節(jié) 高分子材料成形原理高分子材料成形原理第二節(jié) 塑料成形工藝一、塑料的組成一

7、、塑料的組成 1.1.樹脂樹脂 塑料中的樹脂主要是合成樹脂，是塑塑料中的樹脂主要是合成樹脂，是塑料的主要成分，起膠粘劑作用，其特性不僅決定塑料的主要成分，起膠粘劑作用，其特性不僅決定塑料的類型料的類型( (熱固性或熱塑性熱固性或熱塑性) )，還決定塑料的性能。，還決定塑料的性能。 2.2.填充劑填充劑 又稱填料，其作用是調(diào)整塑料的物又稱填料，其作用是調(diào)整塑料的物理化學(xué)性能，提高材料強度，擴大使用范圍以及減理化學(xué)性能，提高材料強度，擴大使用范圍以及減少合成樹脂的用量，降低塑料成本。少合成樹脂的用量，降低塑料成本。 3.3.增塑劑增塑劑 增塑劑是增加樹脂塑性和柔韌性的增塑劑是增加樹脂塑性和柔韌性的

8、添加劑，也可以降低塑料的軟化溫度，使其便于加添加劑，也可以降低塑料的軟化溫度，使其便于加工成型。工成型。 第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝二、塑料的性能二、塑料的性能1. 1. 物理性能物理性能 (1)(1)密度小密度小 (2)(2)熱學(xué)性能熱學(xué)性能 (3)(3)耐熱性耐熱性 (4)(4)絕緣性絕緣性 2. 2. 化學(xué)性能化學(xué)性能 塑料的化學(xué)性能主要是指塑料的耐蝕性。塑料的化學(xué)性能主要是指塑料的耐蝕性。3. 3. 力學(xué)性能力學(xué)性能 (1)(1)強度、剛度和韌性強度、剛度和韌性 圖圖8-58-5為聚甲基丙烯酸甲酯為聚甲基丙烯酸甲酯( (有機玻璃有機玻璃) )在不同溫在不同溫度下的應(yīng)力度下的

9、應(yīng)力-應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。 (2)(2)蠕變與應(yīng)力松弛蠕變與應(yīng)力松弛 (3)(3)減摩性減摩性 第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝4 4塑料的成形工藝性能塑料的成形工藝性能 (1)(1)收縮性收縮性 塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮的特性稱收縮性。成形后塑件的收縮稱為成形收寸收縮的特性稱收縮性。成形后塑件的收縮稱為成形收縮，其大小可用收縮率來表示，即有：縮，其大小可用收縮率來表示，即有： 式中式中 S Sj j-計算收縮率；計算收縮率； L Ls s-塑件在室溫時的單向尺寸；塑件在室溫時的單向尺寸； L Lm m-模具在室溫時的單向尺寸；模具在

10、室溫時的單向尺寸； (2)(2)流動性流動性 塑料在一定的溫度和壓力下填充模具型腔塑料在一定的溫度和壓力下填充模具型腔的能力稱為流動性。的能力稱為流動性。 (3)(3)熱敏性熱敏性 熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時間長的情況下就會產(chǎn)生降解、分解、變色溫高和受熱時間長的情況下就會產(chǎn)生降解、分解、變色的特性，具有這種特性的塑料叫做熱敏性塑料。的特性，具有這種特性的塑料叫做熱敏性塑料。 (4)(4)吸水性吸水性 塑料吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。塑料吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。 (5)(5)硬化特性硬化特性 硬化特性是熱固性塑料特有的性能，專硬化特性是熱

11、固性塑料特有的性能，專指熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)。指熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)。 %100ssmjLLLs第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝三、塑料的分類三、塑料的分類1.1.按塑料中的分子結(jié)構(gòu)及熱性能分類按塑料中的分子結(jié)構(gòu)及熱性能分類 (1)(1)熱塑性塑料熱塑性塑料 也稱熱熔性塑料，常用的也稱熱熔性塑料，常用的有聚氯乙烯、聚苯乙烯、有聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABSABS、有機玻璃、尼龍、有機玻璃、尼龍等塑料。等塑料。 (2)(2)熱固性塑料熱固性塑料 常用的熱固性塑料有酚醛常用的熱固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂塑料、呋喃樹脂、塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂塑料、呋喃樹脂、有機硅塑料、聚鄰苯二甲酸二

12、烯丙酯、硅酮塑有機硅塑料、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、硅酮塑料等。料等。第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝2. 2. 根據(jù)塑料性能及用途、分類根據(jù)塑料性能及用途、分類 (1)(1)通用塑料通用塑料 通用塑料是一種非結(jié)構(gòu)材料，是指通用塑料是一種非結(jié)構(gòu)材料，是指那些產(chǎn)量大、用途廣、價格低、性能一般的常用塑料。那些產(chǎn)量大、用途廣、價格低、性能一般的常用塑料。 (2)(2)工程塑料工程塑料 指在工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)材料的塑指在工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)材料的塑料，這類塑料一般具有較高的機械強度，還具有很好的料，這類塑料一般具有較高的機械強度，還具有很好的耐磨性、耐腐蝕性、自潤滑性及尺寸穩(wěn)定性等。耐磨性、耐腐蝕性、

13、自潤滑性及尺寸穩(wěn)定性等。 (3) (3) 增強塑料增強塑料 在塑料中加入玻璃纖維等填料作為在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強材料，以進一步改善塑料的力學(xué)性能和電性能，這增強材料，以進一步改善塑料的力學(xué)性能和電性能，這種新型的復(fù)合材料通常稱為增強塑料。種新型的復(fù)合材料通常稱為增強塑料。 (4)(4)特殊塑料特殊塑料 隨著高分子材料的發(fā)展，許多塑料隨著高分子材料的發(fā)展，許多塑料通過各種措施加以改性和增強，得到具有某些特殊性能通過各種措施加以改性和增強，得到具有某些特殊性能的特種塑料，這類塑料有高的耐熱性、高的電絕緣性及的特種塑料，這類塑料有高的耐熱性、高的電絕緣性及高耐腐蝕性，如氟塑料、聚酰亞胺塑

14、料、有機硅樹脂、高耐腐蝕性，如氟塑料、聚酰亞胺塑料、有機硅樹脂、環(huán)氧樹脂等，還包括為某些專門用途而改性制得的導(dǎo)磁環(huán)氧樹脂等，還包括為某些專門用途而改性制得的導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料、導(dǎo)電塑料、醫(yī)用塑料等塑料、導(dǎo)熱塑料、導(dǎo)電塑料、醫(yī)用塑料等。第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝四、塑料成形工藝四、塑料成形工藝1.1.塑料成形方法塑料成形方法 (1)(1)注射成形（注射成形（Inject FormingInject Forming） 又稱注塑成形又稱注塑成形，其原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機的料斗送，其原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注射機的料斗送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體進加熱的

15、料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速，在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成形塑件。這樣就完成了一次注射工作循環(huán)，如成形塑件。這樣就完成了一次注射工作循環(huán)，如圖圖8-68-6所示。注射成形是在專門的注射機上進行，所示。注射成形是在專門的注射機上進行，圖圖8-78-7所示所示為螺桿式注射機結(jié)構(gòu)示意圖。為螺桿式注射機結(jié)構(gòu)示意圖。第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形

16、工藝 (2) (2) 壓塑成形（壓塑成形（Compress FormingCompress Forming） 又稱壓又稱壓縮成形、模壓成形、壓制成形等，基本原理是將粉縮成形、模壓成形、壓制成形等，基本原理是將粉狀、粒狀或片狀塑料放在金屬模具中加熱軟化熔融狀、粒狀或片狀塑料放在金屬模具中加熱軟化熔融，在壓力下充滿模具成型，塑料中的高分子產(chǎn)生交，在壓力下充滿模具成型，塑料中的高分子產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)而固化轉(zhuǎn)變成為具有一定形狀和尺寸的塑料聯(lián)反應(yīng)而固化轉(zhuǎn)變成為具有一定形狀和尺寸的塑料制件。其成形過程如制件。其成形過程如圖圖8-88-8所示。所示。 (3) (3) 擠出成形（擠出成形（Extruded For

17、mingExtruded Forming） 又稱擠又稱擠塑成形，它是使加熱或未經(jīng)加熱的塑料借助螺桿的塑成形，它是使加熱或未經(jīng)加熱的塑料借助螺桿的旋轉(zhuǎn)推進力通過?？走B續(xù)地擠出，經(jīng)冷卻凝固而成旋轉(zhuǎn)推進力通過?？走B續(xù)地擠出，經(jīng)冷卻凝固而成為具有恒定截面的連續(xù)成形制品的方法。為具有恒定截面的連續(xù)成形制品的方法。圖圖8-98-9為為管材擠出成形原理示意圖。管材擠出成形原理示意圖。 (4)(4)壓延成形壓延成形(Mangle Forming)(Mangle Forming) 使加熱塑化使加熱塑化的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒之間，受擠壓和的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒之間，受擠壓和延展作用成為平面狀連續(xù)材

18、料的成形方法。延展作用成為平面狀連續(xù)材料的成形方法。 第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝2 2塑料加工塑料加工 塑料加工是塑料成形后的再加工，亦稱二次塑料加工是塑料成形后的再加工，亦稱二次加工，是將成形后的塑件通過適當?shù)墓に嚪椒ㄖ萍庸?，是將成形后的塑件通過適當?shù)墓に嚪椒ㄖ瞥芍破贰３芍破贰?(1) (1) 機械加工機械加工 即采用鉆、磨、銑、車削等即采用鉆、磨、銑、車削等機械加工方法的二次加工操作。機械加工方法的二次加工操作。 (2) (2) 連接加工連接加工 即采用熱熔粘接即采用熱熔粘接( (焊接焊接) )、粘、粘接、機械連接等方法，使塑料型材或零件固定在接、機械連接等方法，使塑料型材或零

19、件固定在一起的二次加工操作可以將小而簡單的構(gòu)件組合一起的二次加工操作可以將小而簡單的構(gòu)件組合成大而復(fù)雜的構(gòu)件。成大而復(fù)雜的構(gòu)件。 (3) (3) 表面處理表面處理 即對塑料制品表層進行修整即對塑料制品表層進行修整和裝飾，以改變塑料零件的表面性質(zhì)，提高其抗和裝飾，以改變塑料零件的表面性質(zhì)，提高其抗老化、耐腐蝕能力的二次加工方法，也可起著色老化、耐腐蝕能力的二次加工方法，也可起著色裝飾作用。裝飾作用。 第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝五、典型模具結(jié)構(gòu)五、典型模具結(jié)構(gòu)1 1注射模具注射模具 塑料注射成形所用模具稱為注射模。塑料注射成形所用模具稱為注射模。 圖圖8-108-10為一典型的單分型面

20、注射模。為一典型的單分型面注射模。 2 2壓塑模壓塑模 壓塑模又稱壓制模，適用于熱固性塑壓塑模又稱壓制模，適用于熱固性塑料和流動性較差的熱塑性塑料制件的成形。料和流動性較差的熱塑性塑料制件的成形。 典型的壓塑模結(jié)構(gòu)如典型的壓塑模結(jié)構(gòu)如圖圖8-118-11所示。所示。 3 3擠出模擠出模 圖圖8-128-12所示為管材擠出成形機頭示意圖。所示為管材擠出成形機頭示意圖。 4 4壓注模壓注模 圖圖8-138-13所示為固定式壓注模結(jié)構(gòu)示意圖。所示為固定式壓注模結(jié)構(gòu)示意圖。第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝六、塑料件的結(jié)構(gòu)工藝性六、塑料件的結(jié)構(gòu)工藝性 在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意以下問題：在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

21、時應(yīng)注意以下問題： 1. 1.形狀形狀 塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)在滿足使用要求的情況塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)在滿足使用要求的情況下盡可能易于成形，避免側(cè)孔與側(cè)凹，防止使用側(cè)抽芯或下盡可能易于成形，避免側(cè)孔與側(cè)凹，防止使用側(cè)抽芯或瓣合模而使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，增加塑件的修瓣合模而使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，增加塑件的修整量。整量。 如如圖圖8-148-14所示為防止采用側(cè)抽芯或瓣合分型模具的設(shè)所示為防止采用側(cè)抽芯或瓣合分型模具的設(shè)計。計。 2. 2.壁厚壁厚 塑件的壁厚應(yīng)適當和均勻。塑件的壁厚應(yīng)適當和均勻。圖圖8 81515所示為壁所示為壁厚設(shè)計的示意圖。厚設(shè)計的示意圖。表表8 82 2為常用

22、工程塑料壁厚參考值。為常用工程塑料壁厚參考值。 3. 3.脫模斜度脫模斜度 為了便于脫模和抽芯，防止塑件表面在脫為了便于脫模和抽芯，防止塑件表面在脫模時劃傷，塑件與脫模方向平行的內(nèi)、外表面應(yīng)具有合理模時劃傷，塑件與脫模方向平行的內(nèi)、外表面應(yīng)具有合理的脫模斜度，如的脫模斜度，如圖圖8-168-16所示。所示。 4. 4.加強筋加強筋 加強筋的主要作用是加強塑件的強度和剛度加強筋的主要作用是加強塑件的強度和剛度，避免塑件變形翹曲，如，避免塑件變形翹曲，如圖圖8-178-17所示。筋的方向盡可能與所示。筋的方向盡可能與料流方向一致，布局應(yīng)合理，以減小變形和開裂（料流方向一致，布局應(yīng)合理，以減小變形和

23、開裂（圖圖8-188-18）。）。第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝 5. 5.薄壁件的底部與邊緣薄壁件的底部與邊緣 薄殼狀的寬底容器的底部剛薄殼狀的寬底容器的底部剛度較差，應(yīng)設(shè)計成球面或拱形面，以增加剛性和減少翹度較差，應(yīng)設(shè)計成球面或拱形面，以增加剛性和減少翹曲變形，如曲變形，如圖圖8-198-19所示。對于薄壁容器的邊緣，可按所示。對于薄壁容器的邊緣，可按圖圖8-208-20所示設(shè)計來增加剛性和減少變形。所示設(shè)計來增加剛性和減少變形。 6. 6.圓角圓角 在塑件的內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采用圓角過渡，在塑件的內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采用圓角過渡，以減少應(yīng)力集中，或在受力或沖擊振動時發(fā)生破裂。如以減少應(yīng)

24、力集中，或在受力或沖擊振動時發(fā)生破裂。如圖圖8-21b8-21b所示。圓角半徑的大小主要取決于塑件的壁厚所示。圓角半徑的大小主要取決于塑件的壁厚，如，如圖圖8-228-22所示。所示。 7. 7.孔孔 塑件上常見的孔有通孔、不通孔、異形孔。塑件上常見的孔有通孔、不通孔、異形孔。表表8-38-3為熱固性塑件兩孔之間及孔與邊緣之間的關(guān)系。為熱固性塑件兩孔之間及孔與邊緣之間的關(guān)系。 8. 8.螺紋螺紋 為了增加塑件螺紋的強度，防止螺孔最外圈為了增加塑件螺紋的強度，防止螺孔最外圈螺紋崩裂或變形，同時也方便螺紋的擰入，螺紋的始端螺紋崩裂或變形，同時也方便螺紋的擰入，螺紋的始端和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，

25、在螺孔始端應(yīng)留有和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，在螺孔始端應(yīng)留有0.2-0.2-0.8mm0.8mm的凹臺，如的凹臺，如圖圖8-238-23所示。所示。 七、常用零件的塑料選材七、常用零件的塑料選材第二節(jié)第二節(jié) 塑料成形工藝塑料成形工藝第三節(jié) 橡膠成形工藝 一、橡膠的組成一、橡膠的組成 橡膠制品主要組分是由生膠橡膠制品主要組分是由生膠(Raw Rubber)(Raw Rubber)、再生、再生膠膠(Regenerated Rubber)(Regenerated Rubber)、各種配合劑和增強材料等、各種配合劑和增強材料等組成組成。 二、橡膠的成形性能二、橡膠的成形性能 1 1流動性流動性 橡膠在

26、一定的溫度、壓力作用下，能橡膠在一定的溫度、壓力作用下，能夠充滿型腔各個部分的性能稱為橡膠的流動性。夠充滿型腔各個部分的性能稱為橡膠的流動性。 2 2流變性流變性( (RheologyRheology) ) 膠料的粘度隨剪切速率的膠料的粘度隨剪切速率的降低而降低的特性稱為流變性。降低而降低的特性稱為流變性。 3 3硫化性能硫化性能(Vulcanize Ability)(Vulcanize Ability) 為改善橡膠為改善橡膠的性能必須進行硫化。的性能必須進行硫化。 4 4熱物理性能熱物理性能 熱物理性能的影響因素是熱導(dǎo)率熱物理性能的影響因素是熱導(dǎo)率、熱擴散率和體積熱容、熱擴散率和體積熱容。

27、第三節(jié)第三節(jié) 橡膠成形工藝橡膠成形工藝三、橡膠加工的工藝過程三、橡膠加工的工藝過程 橡膠制品生產(chǎn)的基本過程包括：生膠的塑煉、膠料的橡膠制品生產(chǎn)的基本過程包括：生膠的塑煉、膠料的混煉、橡膠成形和制品的硫化，如混煉、橡膠成形和制品的硫化，如圖圖8-248-24所示。所示。 1 1塑煉塑煉 天然橡膠和多數(shù)合成橡膠塑性太低，與橡天然橡膠和多數(shù)合成橡膠塑性太低，與橡膠配合劑不易混合均勻，也難以加工成型，所以生膠需要膠配合劑不易混合均勻，也難以加工成型，所以生膠需要塑煉。塑煉。 常用的塑煉設(shè)備主要有開放式煉膠機和密閉式煉膠機常用的塑煉設(shè)備主要有開放式煉膠機和密閉式煉膠機。圖圖8-258-25所示為開煉機。

28、所示為開煉機。 密煉機的構(gòu)造如密煉機的構(gòu)造如圖圖8-268-26所示。所示。 2 2混煉混煉 將塑煉膠和各種配合劑，用機械方法使之將塑煉膠和各種配合劑，用機械方法使之完全均勻分散的過程稱為混煉。常用的混煉設(shè)備是開煉機完全均勻分散的過程稱為混煉。常用的混煉設(shè)備是開煉機和密煉機，密煉機混煉的工藝過程如和密煉機，密煉機混煉的工藝過程如圖圖8-278-27所示。所示。 3 3成形成形 是將混煉膠制成所需形狀、尺寸和性能的是將混煉膠制成所需形狀、尺寸和性能的橡膠制品的過程。橡膠制品的過程。 4 4硫化硫化 即通過改變橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)即通過改變橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)( (例如交聯(lián)例如交聯(lián)) )而而賦予橡膠彈性，或改

29、善、提高并使橡膠彈性擴展到更寬溫賦予橡膠彈性，或改善、提高并使橡膠彈性擴展到更寬溫度范圍的工藝過程。度范圍的工藝過程。第三節(jié)第三節(jié) 橡膠成形工藝橡膠成形工藝四、橡膠成形方法四、橡膠成形方法 1 1壓延成形壓延成形 指經(jīng)過混煉的膠料通過專用的指經(jīng)過混煉的膠料通過專用的壓延設(shè)備上兩對轉(zhuǎn)輥筒，利用兩輥筒之間的擠壓力壓延設(shè)備上兩對轉(zhuǎn)輥筒，利用兩輥筒之間的擠壓力，使膠料產(chǎn)生塑性延展變形，制成具有一定斷面尺，使膠料產(chǎn)生塑性延展變形，制成具有一定斷面尺寸規(guī)格、厚度和幾何形狀的片狀或薄膜狀聚合物或寸規(guī)格、厚度和幾何形狀的片狀或薄膜狀聚合物或使紡織材料、金屬材料表面實現(xiàn)掛膠的工藝過程。使紡織材料、金屬材料表面實

30、現(xiàn)掛膠的工藝過程。 圖圖8-288-28所示為膠布壓延工藝過程。所示為膠布壓延工藝過程。 2 2模壓成形模壓成形 模壓成形是橡膠制品生產(chǎn)中應(yīng)用模壓成形是橡膠制品生產(chǎn)中應(yīng)用最早且最多的生產(chǎn)方法，是將預(yù)先壓延好的橡膠半最早且最多的生產(chǎn)方法，是將預(yù)先壓延好的橡膠半成品按一定規(guī)格下料后置于壓制模具中，合模后在成品按一定規(guī)格下料后置于壓制模具中，合模后在液壓機上按規(guī)定的工藝條件壓制，在加熱加壓的條液壓機上按規(guī)定的工藝條件壓制，在加熱加壓的條件下，使膠料呈現(xiàn)塑性流動充滿型腔，再經(jīng)一定的件下，使膠料呈現(xiàn)塑性流動充滿型腔，再經(jīng)一定的持續(xù)加熱時間后完成硫化，再經(jīng)脫模和修邊后得到持續(xù)加熱時間后完成硫化，再經(jīng)脫模和

31、修邊后得到制品的成型方法。制品的成型方法。 用模壓法生產(chǎn)橡膠制品的工藝程序如用模壓法生產(chǎn)橡膠制品的工藝程序如圖圖8-298-29所所示。示。 第三節(jié)第三節(jié) 橡膠成形工藝橡膠成形工藝 3 3擠出成形擠出成形 使膠料在擠出機中塑化和熔融使膠料在擠出機中塑化和熔融，并在一定的溫度和壓力下連續(xù)均勻地通過機頭，并在一定的溫度和壓力下連續(xù)均勻地通過機頭?？讛D出成為具有一定的斷面形狀和尺寸的連續(xù)?？讛D出成為具有一定的斷面形狀和尺寸的連續(xù)材料。材料。 擠出成形的主要設(shè)備是橡膠擠出機，其基本擠出成形的主要設(shè)備是橡膠擠出機，其基本結(jié)構(gòu)同塑料擠出機，結(jié)構(gòu)同塑料擠出機，圖圖8-308-30所示所示 。 4 4注射成形

32、注射成形 是一種將膠料直接從機筒注入是一種將膠料直接從機筒注入閉合模具硫化的生產(chǎn)工藝。閉合模具硫化的生產(chǎn)工藝。 注射成形的主要設(shè)備是橡膠注射機，其基本注射成形的主要設(shè)備是橡膠注射機，其基本結(jié)構(gòu)同塑料注射機。結(jié)構(gòu)同塑料注射機。圖圖8-318-31所示為國產(chǎn)六模膠鞋所示為國產(chǎn)六模膠鞋注射機的基本結(jié)構(gòu)。注射機的基本結(jié)構(gòu)。第三節(jié)第三節(jié) 橡膠成形工藝橡膠成形工藝五、常用橡膠材料五、常用橡膠材料 常用橡膠的種類、用途和性能。常用橡膠的種類、用途和性能。 1.1.天然橡膠天然橡膠( (CaoutchoucCaoutchouc) ) 天然橡膠是從三葉橡天然橡膠是從三葉橡膠樹等植物中采集的膠乳經(jīng)過凝固、干燥、加

33、壓制成片膠樹等植物中采集的膠乳經(jīng)過凝固、干燥、加壓制成片狀生膠，再經(jīng)硫化處理成為可以使用的橡膠制品。狀生膠，再經(jīng)硫化處理成為可以使用的橡膠制品。 2.2.合成橡膠合成橡膠(Synthetic Rubber)(Synthetic Rubber) 是以石油、煤是以石油、煤為原料制備單體，通過加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)合成的具有為原料制備單體，通過加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)合成的具有高彈性的高分子化合物高彈性的高分子化合物。第三節(jié)第三節(jié) 橡膠成形工藝橡膠成形工藝第四節(jié) 薄膜成型技術(shù)簡介一、薄膜一、薄膜(film)(film)的成形工藝的成形工藝 1.1.擠出法擠出法 擠出法又分為平縫（平膜）模頭擠出和環(huán)形（管膜擠出

34、法又分為平縫（平膜）模頭擠出和環(huán)形（管膜）模頭擠出。）模頭擠出。 (1)(1)平膜生產(chǎn)：平膜生產(chǎn)：利用平縫機頭擠出法不僅可以直接利用平縫機頭擠出法不僅可以直接制造商品膜，而且還可以制造供以后取向用的坯料膜。制造商品膜，而且還可以制造供以后取向用的坯料膜。 (2)(2)管膜生產(chǎn)：管膜生產(chǎn)：在生產(chǎn)寬度在生產(chǎn)寬度50-24000mm50-24000mm、厚度、厚度0.005-0.5mm0.005-0.5mm的各類熱塑性塑料薄膜時，采用擠出聚合的各類熱塑性塑料薄膜時，采用擠出聚合物膜管再吹脹的方法，其優(yōu)點是既簡單，又經(jīng)濟。物膜管再吹脹的方法，其優(yōu)點是既簡單，又經(jīng)濟。第四節(jié)第四節(jié) 薄膜成型技術(shù)簡介薄膜成

35、型技術(shù)簡介 2.2.壓延法壓延法 壓延成型是將已經(jīng)塑化的接近粘流溫度的熱塑性壓延成型是將已經(jīng)塑化的接近粘流溫度的熱塑性塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料塑料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，最終成為具有一定厚度、寬度承受擠壓和延展作用，最終成為具有一定厚度、寬度與表面光潔的薄片狀制品。與表面光潔的薄片狀制品。 3. 3.流涎成形流涎成形 流涎成形首先將熱塑性塑料與溶劑等配成一定粘流涎成形首先將熱塑性塑料與溶劑等配成一定粘度的膠液，然后以一定速度流布在連續(xù)回轉(zhuǎn)的基材（度的膠液，然后以一定速度流布在連續(xù)回轉(zhuǎn)的基材（一般為無接縫的不銹鋼帶）上，通過加熱排除溶劑

36、后一般為無接縫的不銹鋼帶）上，通過加熱排除溶劑后成膜，該成型方法也稱流涎成膜。成膜，該成型方法也稱流涎成膜。 第四節(jié)第四節(jié) 薄膜成型技術(shù)簡介薄膜成型技術(shù)簡介二、拉幅薄膜（二、拉幅薄膜（Tented FilmTented Film）的成型）的成型 拉幅薄膜則是將擠出得到的厚度約為拉幅薄膜則是將擠出得到的厚度約為1-31-3毫毫米的厚片或管坯，重新加熱到米的厚片或管坯，重新加熱到T Tg g-T-Tm m( (或或T Tf f) )溫度范溫度范圍進行大幅度拉伸而形成的薄膜。圍進行大幅度拉伸而形成的薄膜。第四節(jié)第四節(jié) 薄膜成型技術(shù)簡介薄膜成型技術(shù)簡介第五節(jié) 高分子材料快速成形方法 圖圖8-328-3

37、2為快速成形系統(tǒng)的工作流程示意圖。為快速成形系統(tǒng)的工作流程示意圖。 一、常用高分子快速成形技術(shù)一、常用高分子快速成形技術(shù) 1.1.立體光固化成型系統(tǒng)立體光固化成型系統(tǒng)(SLA)(SLA) 立 體 光 固 化 成 形 （立 體 光 固 化 成 形 （ S t e r e o L i t h o g r a p h y S t e r e o L i t h o g r a p h y Apparatus-SLAApparatus-SLA），又稱立體印刷、光造型。，是發(fā)展），又稱立體印刷、光造型。，是發(fā)展最早、研究最多的快速成形技術(shù)。最早、研究最多的快速成形技術(shù)。 SLASLA工作原理如工作原理如

38、圖圖8-338-33所示所示。 第第五節(jié)五節(jié) 高分子材料快速成形方法高分子材料快速成形方法 2. 2.分層實體制造分層實體制造（LOMLOM） 分層實體制造分層實體制造(LOM-Laminated Object (LOM-Laminated Object Manufacturing )Manufacturing )的原理可參見第七章第六節(jié)圖的原理可參見第七章第六節(jié)圖7-277-27。 3. 3.選擇性激光燒結(jié)選擇性激光燒結(jié)（SLSSelective Laser SLSSelective Laser SinteringSintering） 4. 4.熔融沉積成形制造熔融沉積成形制造（FDMFus

39、ed Deposition FDMFused Deposition ModollingModolling） 圖圖8-348-34為為FDMFDM的工作原理圖。的工作原理圖。 幾種典型快速成型工藝如幾種典型快速成型工藝如表表8-48-4所示。所示。 第第五節(jié)五節(jié) 高分子材料快速成形方法高分子材料快速成形方法二、快速成形技術(shù)的應(yīng)用二、快速成形技術(shù)的應(yīng)用 1.1.快速模具制造快速模具制造 （1 1）間接制模）間接制模 間接制模是用間接制模是用 RPRP技術(shù)制造零件原型，然后將技術(shù)制造零件原型，然后將原型作為樣件用于傳統(tǒng)的模具制造，是一種與傳原型作為樣件用于傳統(tǒng)的模具制造，是一種與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合的制模方法。統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合的制模方法。 （2 2）直接制模）直接制模 直接制模是利用直接制模是利用 RPRP技術(shù)將模具直接制造成形技術(shù)將模具直接制造成形，它不需制作原型樣件，