福建師范大學(xué)高分子材料成型加工教學(xué)大綱

《高分子材料成型加工》教學(xué)大綱一、課程性質(zhì)、課程目標(biāo)與教學(xué)要求《高分子材料成型加工》課程是高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課程。根據(jù)高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)設(shè)置和知識(shí)體系要求，本課程主要講授高分子材料及其配方、加工方法、工藝過(guò)程、加工工藝原理以及高分子材料的加工性質(zhì)（包括加工過(guò)程中的行為）。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解和掌握高分子材料的加工工藝原理和工藝過(guò)程，為學(xué)生從事高分子材料及其制品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和研究工作打下必要的理論基礎(chǔ)。二、關(guān)于教材與教學(xué)參考書的建議本課程擬采用中國(guó)輕工業(yè)出版社出版的、由周達(dá)飛、唐頌超教授主編的、上海普通高校“九五”重點(diǎn)教材――《高分子材料成型加工》，作為本課程的主要教材。為了更好地理解和學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，建議學(xué)習(xí)者可以進(jìn)一步閱讀以下幾本重要的參考書：王貴恒.高分子材料成型加工原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社瞿金平，胡漢杰.聚合物成型原理及成型技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社成都科技大學(xué).塑料成型工藝學(xué)[M].北京：輕工業(yè)出版社張海，趙素合.橡膠及塑料加工工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社陳耀庭.橡膠加工工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社FredW.Billmeyer.TextbookofPolymerScience[M].NewYork:JohnWiley&Son,Inc.DonaldG.Baird,DimitrisI.Collias主編，西鵬等譯.聚合物加工設(shè)計(jì)與原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社SeymourS.Schwartz,SidneyH.Goodman.PlasticsMaterialsandProcesses[M].NewYork:VanNostrandReinholdCo.Inc.周持興，俞煒.聚合物加工理論[M].北京：科學(xué)出版社三、課程教學(xué)內(nèi)容綱要緒論本章是對(duì)本門課程前期的基礎(chǔ)知識(shí)――專業(yè)基礎(chǔ)課《高分子化學(xué)》、《高分子物理》的概括和總結(jié)。要求重點(diǎn)掌握以下幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)和概念，拋磚引玉，促進(jìn)學(xué)生對(duì)本門課程的興趣，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的熱愛：掌握材料4個(gè)要素之間的關(guān)系――材料的加工制備、材料的結(jié)構(gòu)掌握材料的特點(diǎn)掌握高分子材料的內(nèi)涵掌握制備性能良好的高分子材料的三個(gè)關(guān)鍵因素：適宜的材料組成、正確的成型加工方法、合理的成型機(jī)械及模具掌握塑料、橡膠、纖維、高分子合金的概念，實(shí)例，四者之間的聯(lián)系與區(qū)別，熱塑性彈性體的特點(diǎn)掌握高分子化合物和高分子材料、熱塑性塑料和熱固性塑料的概念初步理解工藝性添加劑和功能性添加劑的分類和作用，重點(diǎn)掌握添加劑的基本選用原則通過(guò)學(xué)習(xí)高分子材料的制造過(guò)程，理解和掌握高分子材料的特征第一章高分子材料學(xué)通過(guò)學(xué)習(xí)本章，了解化學(xué)因素、物理因素、制造方法及組成對(duì)高分子材料性能的影響，理解和掌握構(gòu)成高分子化合物的分子結(jié)構(gòu)及其聚集狀態(tài)和組成該材料的各種成分之間的混合程度是高分子材料性質(zhì)的主要決定因素。一、影響高分子材料性能的化學(xué)因素掌握構(gòu)成元素的種類及其連接方式、立體規(guī)整性、共聚物的組成、端基、支化與交聯(lián)、結(jié)構(gòu)缺陷、基團(tuán)的空間位置是決定高分子材料性能的主要化學(xué)因素。二、影響高分子材料性能的物理因素重點(diǎn)掌握相對(duì)分子量及其分布、熔體粘度對(duì)制品的成型加工性能、成型加工方法、制品性能的影響。結(jié)晶性、粒徑與粒徑分布、成型過(guò)程中的取向?qū)Ω叻肿硬牧闲阅艿挠绊憽Ｈ?、制造方法及組成對(duì)高分子材料性能的影響了解和掌握高分子化合物的制造方法、工藝過(guò)程和材料的組成對(duì)高分子材料的形態(tài)和性能的影響，具體表現(xiàn)在：聚合方法、高分子化合物的反應(yīng)性、高分子合金化、高分子化合物/填充復(fù)合劑、低分子化合物。第二章添加劑實(shí)現(xiàn)高分子材料成型加工工藝過(guò)程，最大限度地發(fā)揮高分子材料制品的性能，以及賦予高分子材料某些特殊功能，添加劑是必不可少的輔助成分。因此，本章內(nèi)容在本門課中具有基礎(chǔ)性的重要地位，其內(nèi)容不僅對(duì)后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)起鋪墊作用，而且這些內(nèi)容本身在學(xué)習(xí)者以后的科研和生產(chǎn)實(shí)際工作中具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。因此，應(yīng)重點(diǎn)掌握各種添加劑的作用機(jī)理、分類和選用的注意事項(xiàng)，并能舉出幾種常見的品種名稱和代號(hào)。具體要求如下：穩(wěn)定劑1.1掌握PVC受熱降解的機(jī)理，熱穩(wěn)定劑的作用、分類、選用原則，能舉出幾種典型的熱穩(wěn)定劑。理解高分子材料的自動(dòng)氧化機(jī)理和特征，掌握抗氧劑的作用、分類、選用原則，能舉出幾種常見的抗氧劑。掌握可以被光降解的高分子化合物的結(jié)構(gòu)特征，理解和掌握聚烯烴的光氧化作用的影響因素。掌握光穩(wěn)定劑的作用機(jī)理、分類、選用注意事項(xiàng)，能舉出幾種常見的光穩(wěn)定劑。掌握生物抑制劑的品種及作用。增塑劑、潤(rùn)滑劑、交聯(lián)劑增塑劑、潤(rùn)滑劑、交聯(lián)劑的作用、分類、性質(zhì)、選用原則，能舉出幾種常見的相應(yīng)助劑。填充劑、其它添加劑掌握填充劑的作用、影響因素、常見品種，其它添加劑的種類和作用第三章高分子材料的配方設(shè)計(jì)研制新的高分子材料，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)產(chǎn)品的新價(jià)值，造福于人類，是高分子材料科學(xué)與技術(shù)工作者的職責(zé)。高分子材料的性能主要是由高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能、高分子材料的組成決定的。一個(gè)好的制品，決不僅僅局限于配方設(shè)計(jì)，它還涉及成型加工工藝設(shè)計(jì)及成型設(shè)備的選型，制品的外觀設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)等。配方設(shè)計(jì)是其核心部分。配方設(shè)計(jì)決不是各種原料之間簡(jiǎn)單的、經(jīng)驗(yàn)性的組合，而是在對(duì)高分子材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上綜合的結(jié)果。因此，配方設(shè)計(jì)是富于挑戰(zhàn)的、專業(yè)性很強(qiáng)的技術(shù)工作。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求了解高分子材料制品設(shè)計(jì)的一般原則和程序，掌握以下制品配方設(shè)計(jì)的要領(lǐng)：基本原則和步驟，能利用流程圖表示高分子材料制品設(shè)計(jì)的一般程序并加以簡(jiǎn)要說(shuō)明配方的幾種表示方法配方設(shè)計(jì)的方法，重點(diǎn)為正交設(shè)計(jì)法和單因素變量配方設(shè)計(jì)方法典型的正交表的表示方法第四章聚合物加工的流變學(xué)基礎(chǔ)因?yàn)楸菊率恰陡叻肿游锢怼泛汀毒酆衔锕不旄男栽怼返幕A(chǔ)理論，在這兩門課程中已經(jīng)作了詳細(xì)講解，為避免重復(fù)講授，在本門課程中僅安排自學(xué)或概要介紹第五章混合高分子材料的成型工藝和制品形狀雖然各不相同，但成型前的準(zhǔn)備工藝基本相同，都要進(jìn)行配料后才能成型加工，靠各組分相互混合來(lái)形成均勻的體系，才能生產(chǎn)出性能合格的制品。本章學(xué)習(xí)的具體要求如下：了解高分子材料的混合與分散理論，掌握混合涉及到三種擴(kuò)散的基本運(yùn)動(dòng)形式：分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散和體積擴(kuò)散，體積擴(kuò)散在聚合物加工的混合中占支配地位。掌握體積對(duì)流混合和層流對(duì)流混合的聯(lián)系和區(qū)別。掌握混合的機(jī)理：剪切、分流、合并、置換、擠壓、拉伸、集聚，它們的存在以及占有的支配地位是由混合的最終目的、物料的狀態(tài)、溫度、壓力、速度決定的。掌握判定混合狀態(tài)終點(diǎn)的方法。初步了解混合設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用過(guò)程。重點(diǎn)掌握橡膠塑煉與混煉的目的、機(jī)理和工藝，塑料混合與塑化的目的、機(jī)理和工藝，溫度對(duì)塑煉效果的影響原因。掌握開煉機(jī)塑煉和螺桿塑煉機(jī)塑煉的機(jī)理。了解配合劑表面性質(zhì)對(duì)分散效果的影響。掌握混煉膠的特點(diǎn)一一它是一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)特性的膠態(tài)分散體。掌握橡膠混煉時(shí)配合劑的加入順序。掌握塑料混合和塑化終點(diǎn)的判定方法。了解聚合物溶液和分散體的配制方法。了解聚合物共混的目的和方法，共混物的幾種形態(tài)結(jié)構(gòu)。第六章壓制成型壓制成型是高分子材料最重要的加工方法之一，在高分子材料成型加工中有最悠久的歷史，廣泛應(yīng)用于熱固性塑料和橡膠制品的成型加工。本章學(xué)習(xí)的具體要求如下：掌握壓制成型工藝的分類、適用范圍。掌握模壓成型的工藝過(guò)程、特點(diǎn)和使用品種，能畫出簡(jiǎn)單的工藝流程圖。掌握模壓成型的工藝性能及其內(nèi)在含義。了解模壓成型的設(shè)備和模具之類型、特點(diǎn)、主要設(shè)備參數(shù)。掌握熱固性塑料模壓成型時(shí)預(yù)壓和預(yù)熱工藝的作用機(jī)理和優(yōu)點(diǎn)，合理選擇合適的預(yù)壓和預(yù)熱條件。掌握模壓成型制品后處理機(jī)理和作用。掌握模壓成型的成型工藝條件一一壓力、溫度、時(shí)間的控制方法。掌握橡膠制品的基本生產(chǎn)工藝過(guò)程，制品硫化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)與性能的變化，理解并掌握硫化曲線。理解并掌握復(fù)合材料壓制成型和傳遞模塑的類型和工藝特點(diǎn)。第七章擠出成型擠出成型是高分子材料加工中適應(yīng)性最廣的成型加工方法，它用途廣泛、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性很強(qiáng)，適用于大部分高分子材料的成型加工。本章學(xué)習(xí)的具體要求如下：認(rèn)識(shí)單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)和壓出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及作用。初步了解擠出成型原理和擠出機(jī)生產(chǎn)效率的理論計(jì)算方法。掌握擠出成型工藝特點(diǎn)和過(guò)程，熱固性塑料擠出和反應(yīng)性擠出的特點(diǎn)和工藝控制要點(diǎn)4.4.理解和掌握合成纖維熔融紡絲的工藝條件。第八章注塑成型了解注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用，注射過(guò)程原理。掌握注射成型工藝及工藝條件。掌握橡膠注射成型、熱固性塑料注射成型、反應(yīng)注射成型的工藝過(guò)程和條件控制。了解氣體輔助注射成型的設(shè)備、特點(diǎn)和成型工藝。第九章壓延成型了解壓延成型的原理及設(shè)備。掌握壓延成型工藝及制品質(zhì)量的影響因素。掌握橡膠的壓延成型工藝和設(shè)備。四、教學(xué)方案簡(jiǎn)要說(shuō)明本門課程的教學(xué)，安排1個(gè)學(xué)期，約64學(xué)時(shí)。教師可根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際下達(dá)的教學(xué)時(shí)數(shù)適當(dāng)調(diào)整部分教學(xué)內(nèi)容。目前大部分采取多媒體教學(xué)，需用多媒體教室及設(shè)備。五、課程作業(yè)與考核評(píng)價(jià)的說(shuō)明本課程重視平時(shí)的復(fù)習(xí)與作業(yè)，平時(shí)有課堂考查和課后作業(yè)練習(xí)考核，大部分由學(xué)生完成作業(yè)后上交教師進(jìn)行批改，以筆試為主，進(jìn)行期末考試，綜合評(píng)分?？己朔绞椒譃閮煞N：閉卷考試和開卷考試。閉卷考試題目類型：1.概念或名詞解釋2.填空題3.選擇題4.簡(jiǎn)