成型加工 第二章

第一章高分子材料學(xué)概述一、塑料及其分類塑料制品塑料制品生產(chǎn)工藝二、橡膠及其分類橡膠制品橡膠制品生產(chǎn)工藝三、簡易鑒別法高分子材料的外觀高分子材料的用途燃燒試驗(yàn)一、塑料及其分類塑料--常溫下有一定形狀，強(qiáng)度較大，受力后能發(fā)生一定形變的高分子材料。按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：聚烯烴類、聚苯乙烯類、聚酯類、聚酰胺類、聚醚類、聚芳雜環(huán)類、含氟聚合物按結(jié)晶形態(tài)分：結(jié)晶性塑料無定性塑料以受熱行為分：熱塑性塑料熱固性塑料以塑料的使用特點(diǎn)分：通用塑料工程塑料特種塑料通用塑料

1特性熱塑性-具有可塑性且可逆熱固性-具有可塑性但不可逆PEPPPSPVCPF2物理特性體積密度：0.9-1.5g/cm3吸水及透氣性：0.01%--1.5%3機(jī)械特性

硬度：與其他材料相比較低，在使用時(shí)表面易劃傷。表面摩擦系數(shù)：較低，不同塑料差異大。彈性模量：(0.48-14)*103MPa軟弱性制品軟而韌性好制品硬而脆性制品硬而韌性好制品硬而強(qiáng)度好制品剛度與強(qiáng)度：20-50MPa4熱性能

脆化溫度Tc玻璃化溫度Tg流動(dòng)（粘流）溫度Tf晶性聚合物熔點(diǎn)溫度Tm分解溫度Td5電性能一般比玻璃、陶瓷好?介電常數(shù)及介質(zhì)損耗小可減少電能消耗?體積電阻及表面電阻大是理想絕緣材料?某些塑料不受頻率影響，用于雷達(dá)、電視等高頻技術(shù)中6穩(wěn)定性能

?耐化學(xué)腐蝕性：耐酸、堿、溶劑、油類?耐光化性：光、熱、射線等會使塑料老化變形，須加防老劑阻緩其老化?收縮性：收縮率絕對值較大且易波動(dòng)使用溫度熱塑50-90C°熱固100-200C°工程塑料PCPAPOMABSPET特性：①體積密度小，比強(qiáng)度大，耐磨、吸震、自潤滑性好，抗沖等②化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕③電絕緣性和耐熱性好④原料易得，取自石油、煤、天然氣⑤加工方便，生產(chǎn)效率高⑥與傳統(tǒng)材料相比，有明顯缺點(diǎn)應(yīng)用須注意的關(guān)鍵事項(xiàng)①了解零部件的使用及工作環(huán)境②設(shè)計(jì)塑件尺寸時(shí)要留有余地③考慮吸濕吸水性，加工前須干燥④工程塑料的疲勞極限⑤制成制品后的調(diào)濕及后處理特種工程塑料導(dǎo)電、導(dǎo)磁、感光、壓電等材料?共混型特種塑料合金

①塑料共混PE/PA-降低PA吸水性PE/PC-改善PC耐應(yīng)力開裂

②橡塑共混NR/PS-改善PS脆性NBR/PVC-改善耐油、耐熱及沖擊性

③塑料與其他材料共混：可制成導(dǎo)電、導(dǎo)磁、增強(qiáng)、耐熱耐磨、減震等材料?共混制特種塑料合金的目的

①提高塑料自身物理機(jī)械性能、電性能

②改善耐老化性及環(huán)境應(yīng)力開裂性能

③改善某些塑料的成型工藝性能

④廢物回用，防污染，降低成本塑料制品簡介薄膜類：農(nóng)地膜、工膜、包裝膜、大棚膜、收縮膜、復(fù)合膜等片、板材類：PET片、PP片材、PVC透明片材；冰箱內(nèi)襯板、汽車及飛機(jī)用內(nèi)飾板、家居裝飾板、鋪地材料等異性材：門窗型材、密封條及特殊截面形狀的型材管材、捧材：冷熱水管、護(hù)套管、波紋管、鋁塑管、玻璃鋼管、聚四氟乙烯棒材、酚醛絕緣棒等電線電纜：PE及PVC電纜料、絕緣或護(hù)套電線電纜、通信電纜中空容器：飲料瓶、水壺、油箱、進(jìn)油管、化學(xué)容器注射制件：保險(xiǎn)杠、替代金屬的結(jié)構(gòu)件、周轉(zhuǎn)箱、電氣插接件民用制品：整理箱、玩具、燈飾等泡沫塑料：PS泡沫、PU泡沫及其他泡沫塑料塑料制品應(yīng)用發(fā)展趨勢包裝：膜、容器、捆扎帶、托盤①適應(yīng)食品、飲料提高其保護(hù)功能，延長貨架壽命的高阻滲包裝和無菌包裝制品②適應(yīng)微波爐、電子灶的耐熱性包裝制品③適應(yīng)果蔬氣調(diào)環(huán)境的保鮮包裝制品④適應(yīng)糧食等貯運(yùn)、銷售的防霉、防蟲包裝⑤適應(yīng)農(nóng)副產(chǎn)品加工用的選擇滲透性包裝⑥適應(yīng)環(huán)保需要用后可自行分解的包裝制品交通運(yùn)輸①適應(yīng)汽車減重節(jié)能的需求②可設(shè)計(jì)強(qiáng)，易滿足汽車的外形及結(jié)構(gòu)要求③零部件一體化，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期④耐沖擊，適應(yīng)汽車提高安全性的要求⑤耐腐蝕性、耐化學(xué)藥品性，滿足汽車全天候的要求建筑業(yè)重視森林保護(hù)和能量效率滿足高性采光新型鋪地制品美化家居、辦公的塑料壁紙新型屋頂材料電子電氣復(fù)雜微型化薄壁插接件傳導(dǎo)、導(dǎo)電小型精密元件高阻燃電纜制品塑料光纖農(nóng)業(yè)有色地膜功能性薄膜塑料制品生產(chǎn)基本工藝制品構(gòu)成：塑料+助劑+支撐（骨架）材料原料單體樹脂塑料成型工藝塑料制品成型予處理機(jī)械加工修飾裝配預(yù)熱干燥預(yù)壓壓制擠出注射吹塑壓延層壓發(fā)泡熱成型鑄塑其他車削銑削鉆孔鋸削剪、沖切其他挫削磨削拋光涂飾印刷表面金屬化粘合焊接機(jī)械裝配其他加工二、橡膠及其分類橡膠-室溫下具有高彈性，即受到很小外力，形變可達(dá)10倍以上，去除外力后有能恢復(fù)原狀的高分子材料。天然橡膠：自然界植物中采集的一種高彈性物質(zhì)。煙片膠膠乳凝固壓片熏煙縐片膠分白縐片和褐縐片風(fēng)干膠片膠乳用酸凝固壓片風(fēng)干烘干顆粒膠或標(biāo)準(zhǔn)膠分級標(biāo)準(zhǔn)：雜質(zhì)含量、塑性保持率合成橡膠：通用橡膠SBR、CR、BR、IR、EPR、EPDM特種橡膠NBR、MQ、FPM、UR、CPE其它橡膠：粉末橡膠、液體橡膠、熱塑性橡膠橡膠制品輪胎類：實(shí)心輪胎-用于載重，慢速場合。充氣輪胎-用于高速運(yùn)行車輛。膠帶類：運(yùn)輸膠帶-承載和輸送物料。傳動(dòng)膠帶-傳遞動(dòng)力：平型帶、V帶、齒型同步帶膠管：輸送固、液、氣體的園斷面空心橡膠制品。膠鞋制品：分民用類、勞保鞋、文體用鞋類工業(yè)橡膠制品：俗稱橡膠雜品模型制品-采用模具進(jìn)行模壓硫化的制品。非模型制品-防護(hù)類膠布及其制品：墊布、潛水服等工業(yè)用膠布及其制品：橡皮船、救生筏等橡膠制品生產(chǎn)基本工藝制品構(gòu)成：生膠+配合劑+骨架材料生膠烘膠切膠塑煉配合劑予加工稱量配合混煉纖維織物浸膠、熱處理壓延擠出溶劑膠漿制造成型金屬材料表面處理硫化成品橡膠膠料半成品成品塑煉成型硫化三、簡易鑒別法高分子材料外觀①透明性：結(jié)晶、非晶、厚薄②顏色：無色（半）透明白色-ABS、POM顆粒其他顏色-常為黃棕色③制品外型：④手感和機(jī)械性能：高分子材料的用途：每種材料都有其特定應(yīng)用場合，可作為一種判據(jù)。燃燒試驗(yàn)受熱行為試驗(yàn)方法，在試樣燃燒時(shí)觀察以下現(xiàn)象：①試樣是否能點(diǎn)燃，是否能燃燒；②試樣是否能自熄，離火自熄；③火焰的顏色④試樣是否變形、龜裂，是否滴落，是否燒焦；⑤聲響⑥氣味影響高分子材料性能的主要因素化學(xué)因素物理因素制造方法結(jié)構(gòu)單元的特性分子量及其分布聚合方法立體規(guī)整性結(jié)晶性反應(yīng)擠出法共聚物組成粒徑與粒度分布聚合物的反應(yīng)性交聯(lián)成型時(shí)取向合金化技術(shù)端基粘度與成型性填充型復(fù)合物結(jié)構(gòu)缺陷低分子化合物支化程度第一節(jié)影響材料性能的化學(xué)因素一、聚合物分子構(gòu)成1共價(jià)鍵的形式鍵能主鏈斷裂的難易成型時(shí)的穩(wěn)定性使用時(shí)的耐候性氫鍵/范德華力對材料或制品性能有影響2元素：碳鏈高分子C-C雜鏈高分子C-O、C-S、C-N元素有機(jī)高分子3側(cè)基：影響材料的性能二、立構(gòu)規(guī)整性聚合物的空間構(gòu)型—等規(guī)立構(gòu)間規(guī)立構(gòu)無規(guī)立構(gòu)同一種單體，用不同的聚合方法可制得結(jié)晶或非結(jié)晶的高分子材料，雖然其化學(xué)結(jié)構(gòu)相同，但它們的物理機(jī)械性能卻有相當(dāng)大的差別。如PP等規(guī)立構(gòu)間規(guī)立構(gòu)無規(guī)立構(gòu)--不能結(jié)晶，室溫下是黏稠的液體，不能作塑料有較高的結(jié)晶度，具有一定的強(qiáng)度和硬度，都是很好的塑料。但兩者的規(guī)整性不同，性能上表現(xiàn)出一定的差異。見表1-4三、共聚物組成1單體比例：如丁腈橡膠（NBR）丁二烯丙烯腈153650100丁腈橡膠（NBR）聚丁二烯順丁橡膠彈性好低溫性好（BR）強(qiáng)度高硬度高耐溫性好聚丙烯腈腈綸纖維（PAN）2序列分布：無規(guī)/嵌段/接枝共聚物表1-6四、交聯(lián)1熱固性塑料的交聯(lián)：三維體型結(jié)構(gòu)工業(yè)上交聯(lián)一詞常用硬化、熟化等詞代替，但硬化度不同于交聯(lián)度。交聯(lián)度≤100%而硬化度>100%過熟<100%欠熟=100%最佳狀態(tài)（交聯(lián)很難進(jìn)行完全）2熱塑性塑料的交聯(lián)：提高性能如泡沫塑料應(yīng)用交聯(lián)工藝提高泡孔壁的強(qiáng)度3橡膠的硫化：二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)橡膠必須通過硫化，才能體現(xiàn)使用價(jià)值4影響交聯(lián)密度的因素：溫度/時(shí)間/用量/官能度五、基團(tuán)與端基1聚合物的活性基團(tuán)對加工和使用性能的影響對加工方法的影響：無活性基團(tuán)--熱塑性塑料，可反復(fù)多次成型。有活性基團(tuán)--橡膠和熱固性塑料，只能一次成型。對使用性能的影響：順丁膠氯丁膠CH2CH2CH2CH2CHCHCHnn()()CCI含氯，極性，雙鍵不易活動(dòng)。耐老化、耐油，但耐低溫性下降。2端基端基的產(chǎn)生：引發(fā)劑的殘基鏈終止方式鏈轉(zhuǎn)移未反應(yīng)的殘留官能團(tuán)端基對聚合物性能的影響：①熱性能-對熔點(diǎn)的影響②光熱穩(wěn)定性：PVC--不飽和端基引發(fā)脫HCIPOM--降解從端基開始③利用端基對聚合物改性和功能化PP-g-MAH與PA6的-NH2端基反應(yīng)第二節(jié)影響材料性能的物理因素一、分子量及其分布1分子量與Tg:MnTg2分子量與加工性能：MnMiη3分子量對加工性能的影響指標(biāo)分子量成型收縮率離模膨脹效應(yīng)加工效應(yīng)流動(dòng)性表觀粘度粘流溫度4分子量與制品性能指標(biāo)分子量拉伸強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度伸長率蠕變熱變形溫度如PE：拉伸強(qiáng)度<50MPa低分子量PE拉伸比≤30拉伸后強(qiáng)度1-1.5GPa超高分子量PE拉伸比>200拉伸后強(qiáng)度3GMaPE通過拉伸取向度接近100%，充分發(fā)揮了C-C主鏈的高結(jié)合強(qiáng)度，其性能超過了常用的Kevlar纖維和C纖維5分子量分布Mw/Mn≤5時(shí)，分子量分布窄Mw/Mn>5時(shí)，分子量分布寬對于塑料-分布窄，有利于制品性能均一，但加工較困難。分布太寬，易形成‘魚眼’。分布適當(dāng)，既利于加工，又可獲得良好性能。雙峰分布的樹脂比較理想對于纖維-分布窄，利于性能均一和提高。6反映分子量的指標(biāo)門尼黏度—橡膠熔融指數(shù)—樹脂（聚烯烴）聚合程度—熱固性樹脂（用滴點(diǎn)溫度和落球黏度測量）二、結(jié)晶性1結(jié)晶度fw=WcWcWa+*100%fv=VcVcVa+*100%①影響結(jié)晶性的因素：鏈的對稱性鏈的規(guī)整性側(cè)基及取代基柔韌性與分子間力③聚合方法對結(jié)晶度的影響：表1-21②結(jié)晶形態(tài):斜方、單斜、三斜晶型④結(jié)晶過程：在加工中熔體冷卻結(jié)晶通常生成球晶；而高應(yīng)力下熔體能生成纖維狀晶體。