三大合成材料的成型過程和原理簡介課件

5Chapter5第五章三大合成材料的成型過程和原理簡介TheBriefIntroductiontotheMoldingProcessandTheoryofthreesyntheticmaterials2．橡膠的成型過程和原理；3．纖維的成型過程和原理。本章教學(xué)內(nèi)容1．塑料的成型過程和原理；5.1塑料的成型過程和原理基本原料單體樹脂塑料塑料制品由基本原料到塑料制品的簡單生產(chǎn)流程合成加工成型一次成型塑料熔體的成型擠出成型注射成型壓制成型壓延成型塑料溶液或懸浮液的成型鑄塑成型流涎成膜涂覆成型其他的成型方法模壓燒結(jié)成型泡沫塑料成型二、熱固性塑料的成型過程與原理壓制成型壓制成型可分為模壓成型和層壓成型.，模壓成型多用于熱固性塑料、橡膠模壓和復(fù)合材料的成型.而層壓成型則主要用于復(fù)合材料的成型（不用模具）.模壓成型又稱壓縮模塑，這種方法是將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的塑料放入加熱的陰模中，合上陽模后加熱使其熔化，并在壓力的作用下，使物料充滿模腔，形成與模腔形狀一樣的模制品，再經(jīng)加熱或冷卻，脫模后即得制品。模壓成型的設(shè)備與模具上動式液壓機四柱上移式液壓機溢式塑模示意圖不溢式塑模示意圖半溢式塑模示意圖

模壓成型的工藝安放嵌件→預(yù)熱、預(yù)壓→加料→合?！艢?/p>

→加壓充?！袒四！筇幚砟撼尚偷目刂埔蛩販囟取猅↑，交聯(lián)反應(yīng)速度↑，固化時間↓，模壓周期↓?！鴾囟冗^高的缺點：a.固化太快易充模不足；b.易引起物料分解變色；c.外層固化較內(nèi)層快，內(nèi)層揮發(fā)份難以排除。不溢式塑模壓力與體積隨時間變化①陽模觸塑，壓力上升到規(guī)定值，體積縮小、密實。②保持壓力，體積受熱膨脹。松模排氣：數(shù)秒③保持壓力，固化反應(yīng)，體積收縮。④壓力解除，得制品，體積彈性恢復(fù)。⑤常壓、體積冷卻收縮帶有支撐面半溢式塑模①陽模觸料，壓力升，溢料下降。密實，縮小。②體積不變，熱漲增壓③化學(xué)收縮，體積不變，壓力降低。有可能因收縮卸壓（圖虛線）④壓力解除，彈性回復(fù)。如果化學(xué)收縮過大，則體積維持不變。⑤常壓冷卻，體積下降5.2橡膠的成型過程和原理橡膠成型是將從橡膠及其各種配合劑混合開始到制成橡膠制品的過程.典型的橡膠成型含混合混煉、成型和交聯(lián)三工序.混合混煉是指將膠料和各種配合劑制成適合成型和使用的混合膠；成型指的是通過壓延或壓出等手段將橡膠制成未硫化的半成品；交聯(lián)則是一個硫化定型的步驟.由于橡膠種類和制品不同，成型工藝有較大差異，一般都需要經(jīng)歷三個過程，但PU類鑄塑型彈性體無單獨成型過程；合成的熱塑性彈性體無交聯(lián)過程；模壓和注壓過程中交聯(lián)和成型則實際上是同時完成的.一、生膠的塑煉塑煉的目的1、降低彈性，增加可塑性，獲得流動性；2、混煉時易于和配合劑分散均勻，便于操作；3、使得生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致.6、低溫塑煉時氧氣的作用是促進塑煉作用；①氧氣與力降解產(chǎn)生的自由基反應(yīng)，防止偶合終止；②氧化反應(yīng)生成的過氧化物和環(huán)氧化物不穩(wěn)定，會進一步降解；③過氧化后自由基活性很大，會引發(fā)其他橡膠大分子產(chǎn)生自由基.7、低溫塑煉時溫度的作用此時溫度升高，粘度下降，剪切力下降，不利于塑煉.高溫塑煉1、主要以氧化裂解反應(yīng)為主，T，塑煉效果；2、由于以氧化反應(yīng)為主，所有分子鏈均能發(fā)生化學(xué)作用，并未出現(xiàn)分子量分布變窄的情況，分布曲線整體向低分子量部分移動；3、此時機械力起到增強混合的作用.高、低溫交界處塑煉效果最差.軟化劑和塑解劑作用1、主要通過物理或化學(xué)作用來提高塑煉效果；2、塑解劑可分為三類：①引發(fā)型、塑煉時自身能產(chǎn)生自由基，引發(fā)大分子鏈斷鏈，如BPO、AIBN，多用于高溫塑煉；②接受型、塑煉時可穩(wěn)定自由基，如苯醌等，多用于低溫塑煉；③混合型（鏈轉(zhuǎn)移型）、如硫醇類化合物.塑煉工藝生膠塑煉前，需經(jīng)過烘膠、切膠、選膠和破膠等準(zhǔn)備工序。烘膠是為了降低生膠的硬度，便于切割，同時還能解除生膠結(jié)晶。切膠是把從烘房內(nèi)取出的生膠用切膠機切成小塊，便于塑煉。破膠是在輥筒粗而短的破膠機中進行，以提高塑煉效率。在橡膠工業(yè)中，應(yīng)用最廣泛的塑煉方法是機械塑煉法，通常用于塑煉的機械有開煉機、密煉機、螺桿塑煉機等。二、生膠的混煉混煉的目的通過機械作用使得橡膠、配合劑混合均勻，提高使用性能，工藝性能，降低成本.密煉機混煉的功率曲線以炭黑與橡膠的混煉為例，混煉過程包括：①破碎和粉碎；②混合和混入；③分散；④單純混合；⑤粘度降低或塑化

炭黑補強機理——

橡膠大分子滑動學(xué)說

理論的核心是橡膠大分子能在炭黑表面上滑動，由此解釋了補強現(xiàn)象。炭黑粒子表面的活性不均一，有少量強的活性點以及一系列的能量不同的吸附點。吸附在炭黑表面上的橡膠鏈可以有各種不同的結(jié)合能量，有多數(shù)弱的范德華力的吸附以及少量的化學(xué)吸附。吸附的橡膠鏈段在應(yīng)力作用下會滑動伸長。1、表示膠料原始狀態(tài)，長短不等的橡膠分子鏈被吸附在炭黑粒子表面上。2、當(dāng)伸長時，這條最短的鏈不是斷裂而是沿炭黑表面滑動，這時應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈承擔(dān)，起應(yīng)力均勻作用，緩解應(yīng)力集中為補強的第一個重要因素。3、當(dāng)伸長再增大，鏈再滑動，使橡膠鏈高度取向，承擔(dān)大的應(yīng)力，有高的模量，為補強的第二個重要因素。由于滑動的摩擦使膠料有滯后損失。滯后損失會消耗一部分外力功，化為熱量，使橡膠不受破壞，為補強的第三個因素。4、是收縮后膠料的狀況，表明再伸長時的應(yīng)力軟化效應(yīng)，膠料回縮后炭黑粒子間橡膠鏈的長度差不多一樣，再伸長就不需要再滑動一次，所需應(yīng)力下降。三、橡膠的硫化硫化的作用1、交聯(lián)度，定伸強度和硬度；2、交聯(lián)度，斷裂強度；3、交聯(lián)度，彈性；4、交聯(lián)度，氣密性、耐熱性和耐溶劑性能。硫化四階段誘導(dǎo)期欠硫期正硫期過硫期5.2纖維的成型過程和原理將成纖聚合物的熔體或濃溶液，用紡絲泵(或稱計量泵)連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭(或噴絲板)的毛細孔中擠出，而成為液體細流，再在空氣、水或特定的凝固浴中固化成為初生纖維的過程稱為紡絲。這是化學(xué)纖維生產(chǎn)過程中的核心工序，調(diào)節(jié)紡絲工藝條件，可改變纖維結(jié)構(gòu)和物理機械性能?；瘜W(xué)纖維的紡絲主要分為熔體紡絲和溶液紡絲，后者又分為濕法紡絲和干法紡絲。其中以熔體紡絲最為重要。一、熔體紡絲整個熔體紡絲過程包括紡絲熔體的制備、熔體自噴絲孔擠出、熔體細流拉長變細、冷卻固化、絲條的上油和卷繞。1、屬于一元體系，紡絲過程中無傳質(zhì)過程。2、熔體紡絲的冷卻過程在空氣介質(zhì)中進行，傳熱，固化速率大，液流阻力小，紡絲速度較濕法快.二、濕法紡絲濕法紡絲適于不能熔融，且僅能溶于非揮發(fā)性和對熱不穩(wěn)定溶劑的聚合物。屬于三元體系。濕法紡絲可分為相分離法、液晶法和凍膠法三種方法.

三、干法紡絲紡絲細流經(jīng)噴絲頭后進入紡絲甬道，通過熱空氣使得溶劑揮發(fā)，發(fā)生濃縮和固化，在卷取作用下伸長變細成為纖維.屬于二元體系。1、聚合物的Tf＞TD，且在揮發(fā)性溶劑中可形成濃溶液時，可