高分子材料成型工藝-緒論

1、緒論緒論高分子材料成型加工前言前言 一、課程的設(shè)置與教材的選擇 開設(shè)課程名稱：高分子材料成型加工 課程內(nèi)容：1. 聚合物加工基礎(chǔ)理論 2. 塑料成型加工、橡膠加工、合成纖維的紡 絲及加工等 選用教材：高分子材料成型加工原理 參考書：塑料成型工藝學(xué)黃銳 塑料成型模具申開智 二、聚合物加工的定義及任務(wù) 定義：聚合物加工是將聚合物（有時還包括加入的各種助劑、添加劑、或改性劑等材料）轉(zhuǎn)變成實用材料或制品的一種工程技術(shù)。 基本任務(wù)：要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變就要采用適當(dāng)?shù)姆椒?。研究這些方法及所獲得的產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素的關(guān)系，就是聚合物加工這門技術(shù)的基本任務(wù)。 三、在高分子科學(xué)中的地位 高分子化學(xué)高分子物理高分子材料

2、成型加工 基礎(chǔ) 橋梁 實用材料高分子材料測試技術(shù)手段第一節(jié)：第一節(jié)： 塑料成型加工及其重要性塑料成型加工及其重要性一、塑料的發(fā)展史一、塑料的發(fā)展史 人類社會的進步是與材料的使用密切相關(guān)的。從石人類社會的進步是與材料的使用密切相關(guān)的。從石器時代、銅器時代和鐵器時代發(fā)展到今天，材料有四大類：器時代、銅器時代和鐵器時代發(fā)展到今天，材料有四大類：木材、水泥、鋼鐵、塑料（高分子材料）。木材、水泥、鋼鐵、塑料（高分子材料）。2020世紀(jì)，塑料世紀(jì)，塑料（高分子材料）（高分子材料）成為一類迅速發(fā)展起來的新材料。成為一類迅速發(fā)展起來的新材料。 早在早在1919世紀(jì)以前，人們就已經(jīng)利用瀝青、松香、琥世紀(jì)以前，人

3、們就已經(jīng)利用瀝青、松香、琥珀、蟲膠等天然樹脂。珀、蟲膠等天然樹脂。 18681868年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界上第一個塑料品種，稱為賽璐珞，從此開始了人類使用世界上第一個塑料品種，稱為賽璐珞，從此開始了人類使用塑料的歷史。塑料的歷史。 19091909年出現(xiàn)了第一種用人工合成的塑料年出現(xiàn)了第一種用人工合成的塑料- -酚醛塑料。酚醛塑料。 19201920年又一種人工合成塑料年又一種人工合成塑料- -氨基塑料氨基塑料( (苯胺甲醛塑料苯胺甲醛塑料) )誕誕生了。這兩種塑料當(dāng)時為推動電氣工業(yè)和儀器制造工業(yè)的發(fā)展生了。這兩種塑料當(dāng)時為推動電氣

4、工業(yè)和儀器制造工業(yè)的發(fā)展起了積極作用。起了積極作用。 2020世紀(jì)世紀(jì)2020、3030年代，相繼出現(xiàn)了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙年代，相繼出現(xiàn)了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。 從從4040年代至今，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石油資源的年代至今，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石油資源的廣泛開發(fā)利用，塑料工業(yè)獲得迅速發(fā)展。品種上又出現(xiàn)了聚乙廣泛開發(fā)利用，塑料工業(yè)獲得迅速發(fā)展。品種上又出現(xiàn)了聚乙烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環(huán)氧樹脂、聚甲醛、聚碳烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環(huán)氧樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等。酸酯、聚酰亞胺等等。 現(xiàn)在

5、，全世界每年的塑料產(chǎn)量超過了現(xiàn)在，全世界每年的塑料產(chǎn)量超過了1 1億噸。美國每年塑億噸。美國每年塑料產(chǎn)量超過鋼、鋁和銅產(chǎn)量的總和。料產(chǎn)量超過鋼、鋁和銅產(chǎn)量的總和。二、塑料工業(yè)二、塑料工業(yè)塑料工業(yè)：塑料原料生產(chǎn)：樹脂、半成品塑料工業(yè)：塑料原料生產(chǎn)：樹脂、半成品 塑料制品生產(chǎn)：塑料成型加工塑料制品生產(chǎn)：塑料成型加工三、塑料工業(yè)生產(chǎn)過程三、塑料工業(yè)生產(chǎn)過程塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型、機械加工、修飾和裝配四個塑料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型、機械加工、修飾和裝配四個連續(xù)的生產(chǎn)過程所組成的。連續(xù)的生產(chǎn)過程所組成的。 將各種形態(tài)的塑料（粉料、粒料、溶液或?qū)⒏鞣N形態(tài)的塑料（粉料、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品

6、或坯制的過程，分散體）制成所需形狀的制品或坯制的過程，是一切塑料制品或型材生產(chǎn)的必經(jīng)過程。是一切塑料制品或型材生產(chǎn)的必經(jīng)過程。四、塑料成型四、塑料成型第二節(jié)：第二節(jié)： 塑料成型工業(yè)的過去和未來塑料成型工業(yè)的過去和未來一、塑料成型工藝發(fā)展概況一、塑料成型工藝發(fā)展概況1 1、移植時期、移植時期1919世紀(jì)世紀(jì)7070年代開始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、片材熱成型年代開始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、片材熱成型等。等。2 2、改造時期、改造時期2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代，品種、生產(chǎn)技術(shù)、方法的改進和擴展，改造已有成年代，品種、生產(chǎn)技術(shù)、方法的改進和擴展，改造已有成型加工技術(shù)和傳統(tǒng)材料成型技術(shù)

7、為主。型加工技術(shù)和傳統(tǒng)材料成型技術(shù)為主。3 3、創(chuàng)新時期、創(chuàng)新時期2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代中期，大批高性能的塑料問世，尖端技術(shù)的發(fā)展年代中期，大批高性能的塑料問世，尖端技術(shù)的發(fā)展對塑料制品的性能、性能重現(xiàn)性和尺寸精度等提出了更高的要對塑料制品的性能、性能重現(xiàn)性和尺寸精度等提出了更高的要求。求。4 4、近期發(fā)展趨勢、近期發(fā)展趨勢由單一型技術(shù)向組合型技術(shù)發(fā)展，由向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)由單一型技術(shù)向組合型技術(shù)發(fā)展，由向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)展常規(guī)條件下的成型技術(shù)，由基本上不改變塑料原有性能的保質(zhì)展常規(guī)條件下的成型技術(shù)，由基本上不改變塑料原有性能的保質(zhì)成型加工技術(shù)向賦予塑料新性能的變質(zhì)型成型加工

8、技術(shù)發(fā)展。成型加工技術(shù)向賦予塑料新性能的變質(zhì)型成型加工技術(shù)發(fā)展。二、塑料和塑料制品生產(chǎn)的發(fā)展二、塑料和塑料制品生產(chǎn)的發(fā)展1 1、世界塑料生產(chǎn)的年增長率：、世界塑料生產(chǎn)的年增長率： 7070年代以前：年代以前：1215%1215% 70 70年代以后：年代以后：45%45% 80 80年代：有一定增長，發(fā)展中國家較快年代：有一定增長，發(fā)展中國家較快2 2、我國塑料年增長率：、我國塑料年增長率： 19831983年：年：1100kt1100kt 1993 1993年：年：5200kt5200kt 2011 2011年：年：5800kt5800kt 從世界各國的第從世界各國的第12 12 位升至第位

9、升至第5 5 位位 不完全是原有制品數(shù)量的單純增加，主要是應(yīng)范圍的日益不完全是原有制品數(shù)量的單純增加，主要是應(yīng)范圍的日益增大。增大。3 3、我國的塑料成型加工工業(yè)、我國的塑料成型加工工業(yè)在新中國成立之前幾乎是個空白。在新中國成立之前幾乎是個空白。5050年代我國塑料制品的產(chǎn)量，平均每年以年代我國塑料制品的產(chǎn)量，平均每年以7171的高速度遞的高速度遞增，但年產(chǎn)量低，制品的類別單一，應(yīng)用范圍也比較窄。增，但年產(chǎn)量低，制品的類別單一，應(yīng)用范圍也比較窄。5050年代末大批量聚氯乙烯樹脂投產(chǎn)，進入年代末大批量聚氯乙烯樹脂投產(chǎn)，進入6060年代后，轉(zhuǎn)變年代后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每

10、年以為以生產(chǎn)熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每年以18.618.6的速度遞增。的速度遞增。7070年代從國外引進了數(shù)套大型樹脂生產(chǎn)裝置，樹脂產(chǎn)量比年代從國外引進了數(shù)套大型樹脂生產(chǎn)裝置，樹脂產(chǎn)量比6060年代增長年代增長4 43 3倍，年平均增長率為倍，年平均增長率為14144 4，到，到19791979年年我國塑料制品的年產(chǎn)量已達百萬噸，產(chǎn)品的品種、結(jié)構(gòu)也我國塑料制品的年產(chǎn)量已達百萬噸，產(chǎn)品的品種、結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大變化。發(fā)生了較大變化。8080年代，仍以年平均年代，仍以年平均1414的高速度遞增，速度快、產(chǎn)量大、的高速度遞增，速度快、產(chǎn)量大、品種多和應(yīng)用廣。品種多和應(yīng)用廣。三、塑料成型加工技術(shù)

11、分類三、塑料成型加工技術(shù)分類1 1、按所屬成型加工階段劃分、按所屬成型加工階段劃分（1 1）一次成型技術(shù)）一次成型技術(shù)一次成型技術(shù)，是指能將塑料原材料轉(zhuǎn)變成有一定形狀和一次成型技術(shù)，是指能將塑料原材料轉(zhuǎn)變成有一定形狀和尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和目前生產(chǎn)上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和涂覆等。涂覆等。（2 2）二次成型技術(shù)）二次成型技術(shù)二次成型技術(shù)，是指既能改變一次成型所得塑料半制品二次成型技術(shù)，是指既能改變一次成型所得塑料半制品( (如型如型材和坯件等材和坯件等) )的形狀和尺寸，又不會使

12、其整體性受到破壞的各的形狀和尺寸，又不會使其整體性受到破壞的各種工藝操作方法。種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成目前生產(chǎn)上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成型等少數(shù)幾種二次成型技術(shù)。型等少數(shù)幾種二次成型技術(shù)。 （3 3）二次加工技術(shù)）二次加工技術(shù) 這是一類在保持一次成型或二次成型產(chǎn)物硬固狀態(tài)不這是一類在保持一次成型或二次成型產(chǎn)物硬固狀態(tài)不變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質(zhì)所進行的各變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質(zhì)所進行的各種工藝操作方法。也稱作種工藝操作方法。也稱作“后加工技術(shù)后加工技術(shù)”。大致可分為機械加工、連接加工和修飾加工三類方法。

13、大致可分為機械加工、連接加工和修飾加工三類方法。2 2、按聚合物在成型加工過程中的變化劃分、按聚合物在成型加工過程中的變化劃分（1 1）以物理變化為主的成型加工技術(shù)）以物理變化為主的成型加工技術(shù)塑料的主要組分聚合物在這一類技術(shù)的成型加工過程中，塑料的主要組分聚合物在這一類技術(shù)的成型加工過程中，主要發(fā)生相態(tài)與物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變、流動與變形和機械分離之主要發(fā)生相態(tài)與物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變、流動與變形和機械分離之類物理變化。類物理變化。（2 2）以化學(xué)變化為主的成型加工技術(shù)）以化學(xué)變化為主的成型加工技術(shù) 屬于這一類的技術(shù)，在其成型加工過程中聚合物或其屬于這一類的技術(shù)，在其成型加工過程中聚合物或其單體有明顯的交聯(lián)反應(yīng)

14、或聚合反應(yīng)，而且這些化學(xué)反應(yīng)進單體有明顯的交聯(lián)反應(yīng)或聚合反應(yīng)，而且這些化學(xué)反應(yīng)進行的程度對制品的性能有決定性影響。行的程度對制品的性能有決定性影響。（3 3）物理和化學(xué)變化兼有的成型加工技術(shù)）物理和化學(xué)變化兼有的成型加工技術(shù)3 3、成型加工的操作方式劃分、成型加工的操作方式劃分（1 1）連續(xù)式成型加工技術(shù)）連續(xù)式成型加工技術(shù) 這類技術(shù)的共同持點是，其成型加工過程一旦開始，這類技術(shù)的共同持點是，其成型加工過程一旦開始，就可以不間斷地一直進行下去。塑料產(chǎn)品長度可不受限制，就可以不間斷地一直進行下去。塑料產(chǎn)品長度可不受限制，管、棒、單絲、板、片、膜之類的型材。管、棒、單絲、板、片、膜之類的型材。如各

15、種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、如各種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉(zhuǎn)印刷與真空蒸鍍壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉(zhuǎn)印刷與真空蒸鍍金屬等。金屬等。（2 2）間歇式成型加工技術(shù)）間歇式成型加工技術(shù) 這類技術(shù)的共同持點是：成型加工過程的操作不能連這類技術(shù)的共同持點是：成型加工過程的操作不能連續(xù)進行，各個制品成型加工操作時間并不固定；有時具體續(xù)進行，各個制品成型加工操作時間并不固定；有時具體的操作步驟也不完全相同。的操作步驟也不完全相同。用移動式模具的壓縮棋塑和傳遞摸塑、冷壓燒結(jié)成型、層用移動式模具的壓縮棋塑和傳遞摸塑、冷壓燒結(jié)成

16、型、層壓成型、靜態(tài)澆鑄、滾型以及大多數(shù)二次加工技術(shù)均屬此壓成型、靜態(tài)澆鑄、滾型以及大多數(shù)二次加工技術(shù)均屬此類。類。（3 3）周期式成型加工技術(shù)）周期式成型加工技術(shù) 這一類技術(shù)在成型加工過程中，每個制品均以相同的這一類技術(shù)在成型加工過程中，每個制品均以相同的步驟、每個步驟均以相同的時間，以周期循環(huán)的方式完成步驟、每個步驟均以相同的時間，以周期循環(huán)的方式完成工藝操作，主要依靠成型設(shè)備預(yù)先設(shè)定的程序完成各個制工藝操作，主要依靠成型設(shè)備預(yù)先設(shè)定的程序完成各個制品的成型加工操作。品的成型加工操作。如全自動式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動生產(chǎn)線上的如全自動式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動生產(chǎn)線上的片材熱成

17、型和蘸浸成型等。片材熱成型和蘸浸成型等。四、塑料制品應(yīng)用的發(fā)展四、塑料制品應(yīng)用的發(fā)展1、農(nóng)牧、漁業(yè)、農(nóng)牧、漁業(yè)2、包裝、包裝3、交通運輸、交通運輸4、電氣工業(yè)、電氣工業(yè)5、化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工業(yè)6、儀表工業(yè)、儀表工業(yè)7、建筑工業(yè)、建筑工業(yè)8、航空工業(yè)、航空工業(yè)9、國防與尖端工業(yè)、國防與尖端工業(yè)10、家具、家具11、體育用品和日用百貨、體育用品和日用百貨 簡化生產(chǎn)流程、縮短生產(chǎn)周期；簡化生產(chǎn)流程、縮短生產(chǎn)周期； 加深對塑料在成型過程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化的認識；加深對塑料在成型過程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化的認識； 改進生產(chǎn)技術(shù)、方法和設(shè)備；改進生產(chǎn)技術(shù)、方法和設(shè)備； 實現(xiàn)全面機械化和自動化；實現(xiàn)全面機

18、械化和自動化； 設(shè)計更大更新的設(shè)備以適應(yīng)對大型、微型、精密或新型塑設(shè)計更大更新的設(shè)備以適應(yīng)對大型、微型、精密或新型塑料制品生產(chǎn)的需求。料制品生產(chǎn)的需求。五、塑料制品生產(chǎn)今后發(fā)展的方向五、塑料制品生產(chǎn)今后發(fā)展的方向第三節(jié)：第三節(jié)： 塑料制品的生產(chǎn)工序和組織塑料制品的生產(chǎn)工序和組織一、塑料制品的生產(chǎn)工序一、塑料制品的生產(chǎn)工序圖圖1-2 從原料到塑料制品的生產(chǎn)流程示意圖從原料到塑料制品的生產(chǎn)流程示意圖二、新制品生產(chǎn)過程二、新制品生產(chǎn)過程1、熟悉該種制品在物理、機械、熱、電及化學(xué)性能、熟悉該種制品在物理、機械、熱、電及化學(xué)性能 等方面所應(yīng)具備的指標(biāo)；等方面所應(yīng)具備的指標(biāo)；2、根據(jù)要求，選定合適的塑料，從而決定