聚合物成型加工与制品设计考点总结12306.pdf
第一章绪论 1.依据物理形态、用途和加工过程不同,聚合物材料分为五类：塑料，橡胶，合成纤维,涂料，胶粘剂。2.介绍热塑性塑料的成型方法，以及成型加工过程中影响产品质量和光量的因素是本课程 的主要争论内容。3.热塑性塑料成型特点：热塑性塑料成型简单，生产效率高且经济。4.热固性塑料成型特点：优点：耐热性好、尺寸稳定性好、价廉等；缺点：成型相对简单，成型效率低等。第二章与成型有关的性质 1.内在性质是材料的内因,是设计和生产制品时选材的主要依据。2.材料能否成型加工的性质工艺性、可加工性。3.要成型合格的产品，选择合适的材料和合理的加工方法是前提。内聚能：lmol分散体为克服分子间作用力汽化时所需要的.TTg的玻璃态聚合物，变形力量小，断裂伸长率一般在 0.01%0.1%范围；缘由？5.变形的可逆与否对成型有什么影响？6.聚合物分子的结构特点：长 柔 具有多重运动单元.由于高弹态下发生的变形是可回复的，因此，将制品快速冷却到 Tk 以下是确保制品外 形和尺寸稳定的关键。7.因次稳定性：在环境条件变化时，塑料制品保持其外形及尺寸稳定的力量。1.1 1是聚合物一次成型的最低温度.为了保证塑料成型制品的因次稳定性，在制定工艺参数时应设法增大总变形量中继超 变形的比例，而减小(高弹)变形的比例。可实行的措施有(提高)熔体温度，形隹低)冷却速度。11.可加工性包括可挤压性，可模塑性，可延长性和可纺性.可挤压性是指塑料通过挤压作用变形时获得和保持此外形的力量。12.塑料只有在熔体或浓溶液状态下才具有可挤压性。13.聚合物只有在合适的粘度下才具有良好的可挤压性。14.可挤压性的评价常用指标为矮体指数.熔体才旨数：也叫熔融指数(melt index(M)(g/min).是指在 ASTM(American Standard of Testing Materials)和 JIS(Japan Industrial Standard)规定的温度和压力下，从规定长度和 直径的小孔中 lOmin 挤压出热塑性塑料的克数。15.塑料的可模塑性是指塑料在温度、压力作用下产生变形并在模具中模制成型的力量。小具有可模塑性的材料可以通过注射、模压、传递模塑等方法制成各种外形的模塑制品。20.螺线流淌长度试验一般在恒定的剪切速率下进行.塑料的可延性是指非结晶或部分结晶塑料在一个或两个方向上受到压延或拉伸力作用 时产生变形的力量。21.可纺性是聚合物材料熔体通过成型制成瘦长而连续的固态纤维的力量。22.温度越高，高/粘比例越低？降温速率越大，即降温越快，高/粘形变比例越高？为什么？聚合物成型过程中考虑到制品的因次稳定性，总是盼望高/粘比例越低越好，因此，在 工艺上可以采纳诸如上升熔体温度、降低冷却速率等措施达到这一目的。23.聚合物在 小 7?区间内通过较大的外力和较长的作用时间产生的不行逆形变常称为“塑 性形变”，.内应力的检验在工厂中常采纳溶剂浸泡法 2a 24.热集中系数的定义 P.4.由于聚合物熔体的粘度大，热对流速率也很小。第三章塑料成型中的物理和化学变化 1.结晶、取向、降解、交联.影响结晶的成型条件 模具温度（过冷度）（冷却速度）通常在 TgTmax 之间 塑化温度和时间 应力作用.应力对结晶的影响 应力的大小和作用方式会明显转变聚合物的晶体结构和形态；应力的存在会增大聚合物的结晶速度,并降低最大结晶速度温度 Tmax；随着剪切或拉伸力的增大,聚合物的结晶度也增大；压应力的存在会提高聚合物熔体的结晶温度。2.二次结晶：指发生在初晶结构不完善或是发生在初始结晶残留下的非晶区内的结晶现 象。后结晶：在成型过程中将来得及结晶的区域在成型后发生的连续结晶过程.结晶对制品力学性能的影响 强度模量硬度脆性 抗冲击强度蠕变量应力松弛断裂伸长率.取向:聚合物的链段、分子链、结晶聚合物的晶片以及具有几何不对称性的纤维状填料,在外力作用下做某种形式和某种程度的平行排列称为取向。3.发生取向后的材料呈现明显的各向异性。8,取向是一种热力学的非平衡态,9,取向的分类：依据外力的作用方式不同，可将取向分为流淌取向和拉伸取向。依据取向的方式不同，取向可分为单轴取向和双轴取向（平面取向）。依据取向过程中聚合物的温度分布和变化状况，取向可分为等温取向和非等温取向。10.在进行塑料制品和模具设计时应尽量避开在成型过程中流道鲍的形成，.属于热力学非平衡态的取向在条件合适时会自动发生解取向，从而造成制品外形和尺 寸的不稳定。较典型的表现就是沿取向方向（直向）的热收缩率大于垂直取向方向（横 向）的热收缩率。11.剪切应力具有促使聚合物分子取向的作用,是聚合物分子取向的动力；而另一方面取向 是一种热力学非平衡状态，在分子无规热运动的影响下会自动发生解取向，所以，分子 热运动具有破坏取向的作用,而分子热运动的强弱取决于逼度的凹凸。12.制品中任一点最终的取向状态和结构都是剪切应力和温度这两个主要因素综合作用的 结果。13.纤维状填料的取向在塑料制品的使用过程中，一般不会由于聚合物分子的热运动而发 生解取向，.影响流淌取向的因素许多，在实际生产中，为削减和消退由流淌取向给制品性能带来的 不利影响，经常实行以下措施：L采纳较高的模具温度 2.采纳较低的流速 3.采纳较宽的流道 4.合理设计流淌模式 5.对成型制品进行热处理.拉伸取向：是将用各种方法成型出的薄膜、片材等形式的中间产品，在 Tg和 Tm间的 温度范围内，沿着一个或两个相互垂直方向拉伸至原来长度的几倍，使其中的聚合物链 段、分子链或微晶结构发生沿拉伸方向规整排列的过程。16.由于粘流形变在发生时间上总是滞后于高弹形变。所以在拉伸取向时合理掌握各种参 数，使总形变中粘流形变的比例较小，也就是说链段沿外力方向取向而造成的高弹形变 占据主导地位，则拉伸取向后的制品取向程度较高。17.基于以上争论可以得出如下关于无定形聚合物拉伸取向的规律：1 拉伸比（试样拉伸后的长度与原来长度之比）和拉伸速度相同的状况下，拉伸温度 越低（不低于玻璃化温度）取向程度越高；2在拉伸比,拉伸温度相同的状况下，拉伸速度越大，取向程度越高；3在拉伸速度和温度相同的状况下，拉伸比越大，取向程度越高；4在其他条件相同时，骤冷速率越大，制品的取向程度越高。解释缘由.拉伸取向不同于流淌取向，它往往是为改善制品性能而特意在制品中造成各向异性，是 对制品进行的一种物理改性方法。18.降解是指聚合物分子主链发生断裂引起聚合度降低，或在聚合度不变时，链发生分解的 过程。19.实际的交联反应很难使交联度达到 100%o第四章塑料成型材料的配置 1.目前常见的塑料成型材料的存在形态有四种：粉料、粒料、溶液和分散体。2,粉料和粒料在塑料制品的成型中应用较多，它们的区分不在组成，而在混合、塑化和细 分的程度不同。3.塑料添加剂：增塑剂、稳定剂、填充剂（填料）、着色剂（色料）、润滑剂、阻燃剂、防 静电剂、其他添加剂。4,分散混合：是指混合物中各组分发生诸如物料块崩溃而致尺寸变小等物理特性变化，以 及各组分向其它组分渗透后各组分匀称分布的过程。5.在配制物料时常将在粉状固态聚合物中加入相当数量的液态助剂（如增塑剂）的物料称 为润性物料；反之，则称为非润性物料。6.依据参加混合的物料性质和状态不同，可将塑料配制过程中的混合分为三种：王掺造 捏合、塑炼.塑炼：是指借助热和机械功的作用，使热塑性塑料在处于可塑的熔融状态下与其他组分 进一步混合匀称的过程。7.塑料成型材料的匀称混合是依靠三种作用完成的：集中、对流、剪切.剪切作用的结果：1.物料中两相邻次要组分间的距离减小；2.主要与次要组分间的接触面积增大；3.当剪切力足够大时。还有可能造成物料块的崩溃，从而进一步增大各组分间的接触面 积。8.剪切作用是塑性物料混合的一种特别重要的机制。9.影响剪切混合效果的因素包括：1.剪切力的大小；2.剪切力间的作用距离；3.物料温度的凹凸；4.剪切力方向不断转变也会显著提高混合速度和混合效果。一打三角包.通常用两个指标考察塑性物料混合的匀称程度：匀称程度和分散程度 10.物料的分散程度常用物料中同一添加剂间的平均距离来衡量。11.母料：是将配方中用量特殊小的原料（如颜料或其它助剂）与配方中用量较多的其它原 料（如树脂或其混合物）预先配制成的肯定浓度的混合物。12.为保证物料混合匀称，各组分密度和细度（又称粉末度，细末度，是指塑料颗粒直径的 大小，以毫米表示）应较接近。13.为了与以后粒料配制过程中的塑炼相区分，将粉料配制过程中的混合称为初混合，经初 混合制得的物料称为干混料。所谓初混合是指使用混合设施或捏合设施在不太高的温度 和不太大的剪切速率下把成型物料的各组分初步混合分散或混合浸渍的过程。14.转鼓式混合机适用于非润性物料的混合.开炼时，辑隙、辑筒转速、速比、辑温是比较重要的工艺参数,它们加上辑筒尺寸等因 素将直接影响物料的塑炼效果以及塑炼机的生产力量、生产周期和功率消耗等。15.与开炼机相比，密炼机具有如下几个显著优点：1.物料在密炼机中受到的剪切、挤压作用较开炼机更剧烈；2.物料在密炼机中受剪切作用的面积更大；3.物料在混合过程中受剪切作用的方向在不断转变；4.密炼机中物料混合时的对流作用更强；5.物料在密炼机中混合时虽然仍处于较高的温度，但由于基本与空气隔绝，所以，发生 热降解的可能性大大降低了。16.以聚合物溶液为原料进行成型的典型例子就是塑料薄膜的流延成型。17.成型用的分散体主要是颗粒微小的固态氯乙烯均聚物或共聚物与非水液体构成的悬浮 体系，通称为聚氯乙烯溶胶塑料或聚氯乙烯糊。18.依据分散体的组成和性质不同，常将其分为四类:塑性溶胶、有机溶胶、塑性凝胶、有 机凝胶。19.分散质：分散体系中呈微粒状态分布于主体物质中的一相。20.分散媒：微粒分布于其中的介质，称为分散媒。21.填充剂在作用上并无特殊之处，但有些特殊要求：（1）颗粒较细，直径约为 5-10微米；（2）易吸湿的填料不宜采纳；（3）填料的吸浊值对体系粘度有很大影响。22.填料的吸油值：填料在油中于规定温度下，浸泡规定时间后的重量增加百分率。第六章挤出成型.挤出成型依据塑化方式不同，分为干法挤出和湿法挤出。1.型材：指断面具有相同尺寸的中间塑料制品，广义地包括长丝、棒、管材、片材、薄膜 等，但一般特指角型材、T型材、U型材等异型材料。2.机头压缩比:是指分流器支架出口截面积与制品出口处截面积之比。3.螺杆直径 D标志着挤出机的生产力量。4.螺杆长径比 L/D直接影响挤出机的塑化力量。长径比 L/D在肯定意义上表示了螺杆的 塑化力量和塑化质量。5.螺杆的作用：1.输送物料：随着螺杆在料筒中的转动,物料不断被攫入螺杆，并向前输送；.塑化物料：依靠传自高温料筒的热、螺杆转动时所产生的摩擦及剪切热，物料在料筒 中被塑化为匀称的熔融体；2.对物料加压：由于螺杆存在压缩比，可使物料得到肯定程度的压缩，使裹在熔融物料 中的气体准时由加料口排出。6.按结构特点和作用不同，通常螺杆分为三个区段：加料段、压缩段和计量段。7.（获得压缩比的常见方法）等距不等深法 不宜产生较大的压缩比（底径过小影响强度）o 9.物料在加料段的运动受到物料与料筒、螺杆间摩擦力的掌握。10.冷却试验法：a将本色塑料与 3-5%的着色塑料的混合物进行挤出（便于识别固体与熔体界面和观 看物料的流淌状况），b当挤出过程达到稳定状态时，c停止螺杆转动，并快速冷却螺杆和料筒，以使物料快速凝固，d将螺杆与凝固于其上的物料一起从料筒中取出，再将物料从螺杆的螺槽中剥下。e沿螺槽侧壁法线方向作一系列断面剖切，观看切断面形态，并以此为依据分析物料的 熔融机理。11.通过观看和分析冷却试验结果，Maddock等人认为塑料在料筒内的熔融机理如下：物料在加料段被压实为固体床，进入压缩段后，在料筒与物料间摩擦热以及固体床与加 热的料筒表面接触处，温度渐渐上升，并开头熔融，形成一层熔膜，随着固体床的前移，熔膜厚度渐渐增大，当它超过螺杆与料筒的间隙时，即被旋转的螺纹刮落，并被强制积 存于螺槽的前侧，形成熔池，物料连续向前运动，则螺槽中的熔池宽度渐渐增大，固体 床宽度渐渐减小，大约在压缩段即将结束时，固体床全部消逝，螺槽完全为熔体所布满。12.熔体在该段的流淌共有四种形式，分别为正流、逆流、横流和漏流。13.螺杆特性线的意义在于：用给定的螺杆，挤出某一种类的塑料材料时，螺杆在单位时间 内挤出的熔融塑料量只与螺杆转速和计量段两端的压力差有关，而螺杆转速肯定时，挤 出量与压力差间的关系为直线关系。14.将螺杆特性线和口模特性线绘制在同一坐标系中所得到的图就叫做挤出机的工作图,.挤出机工作图的意义：螺杆和口模的选择和设计并不是孤立和互不关联的，两者必需协 调。15.单螺杆挤出机的局限性：1.由于输送物料主要靠摩擦作用，因而使加工物料的原始形态受到限制，如粉状料、加 有大量玻璃纤维或其它无机添加剂的物料，以及废旧回收的外形不规章的塑料在料筒中 输送困难；2排气效果差；3.物料在料筒内停留时间长，易造成分解。17.双螺杆挤出机的性能特点：1.加工物料的形态多样；2.物料在料筒中的停留时间短；(40%)3.排气性能好；4.混合塑化效果好；5.自洁性好；6.比功率消耗低。(50%).异向旋转双螺杆是正位移泵,即输送量正比于角位移的螺杆泵。18.塑料薄膜常采纳以下三种方法生产，压延法、流延法和挤出法。其中挤出法又分为平挤 法和吹塑法两种。19.与其它方法相比，吹塑法具有以下优势(1)设施紧凑，使得单位产率所需的投资少；(2)通过掌握泡状物中的空气容量和挤出机螺杆的转速可以较便利地实现对薄膜宽度 和厚度在肯定范围内的调整；(3)没有平挤法薄膜的边缘影响，免去了整边装置，削减了废料的损失；(4)薄膜在成 型过程中经受了双轴拉伸取向，因此，薄膜的强度较高。缺点(1)由于冷却速度一般偏低，制得薄膜的透亮度较差；(2)薄膜的厚薄偏差较大。20.二次成型：以塑料型材为原料,通过加热或加压使其成为所需外形和尺寸的制品的成型 过程。第七章注射成型.按注射装置的构造不同分为柱塞式注射机、预塑化式注射机和同轴往复螺杆式注射机。1.与柱塞式注射机相比，同轴往复螺杆式注射机具有如下优点：1.对物料塑化的匀称程度大大提高；.注射压力损失小，因而可采纳较低压力进行注射；2.物料在料筒内停留时间短，降低了热降解的可能性。缺点:在注射时逆流比例较大。3.注射机主要由注射装置、锁模装置、油压驱动装置和电气掌握装置组成。4.注射机的加料装置包括上料装置、料斗(容积约与注射机 l-2h的注射量相当)及加料 计量装置。5.加料计量装置的作用是保证每次由料斗进入料筒的物料量都相等，都与每次注射出的料 量接近或相等。加料计量装置分定重量和定体积两种计量方式。6.对于注射量相同的注射机，柱塞式注射机的料筒容积需要比螺杆式注射机的料筒容积大,为什么？7.分流梭又称鱼类体，是为改善柱塞式注射机对物料的塑化效果而安置在料筒内的金属元 件。8.分流梭的存在之所以能够改善塑化效果，主要缘由在于：1.分流梭置于料筒中以后，物料被迫只能从分流梭与料筒两者构成的间隙通过，与未设 分流梭时相比，料层厚度大大减小，热传导的导程明显缩短，这些均有利于物料的匀称 塑化；2.不但料筒可传热给物料，而且由于分流梭与料筒直接接触，温度较高，也可以向物料 传热，这样物料温度可较快而匀称地上升；3.物料在经过料筒与分流梭的间隙时，会产生较强的摩擦和剪切作用而获得热量，使温 度上升，并得到均化。9,实际生产中喷嘴的选择应依据成型塑料的流变性、热稳定性及成型制品的特点和用途等 打算。对于熔融粘度高、热稳定性差的塑料（如硬质 PVC）,宜选用流道阻力小，剪切作 用小的大口径直通式喷嘴；对熔融粘度低的塑料（如 PA）,为防止流涎现象的产生,宜 选用带自加热装置的锁闭式喷嘴；对外形简单的薄壁制品,宜选用喷孔尺寸小、射程远 的喷嘴，如远射程直通式喷嘴；对于厚壁制品,宜选用喷孔尺寸大、补缩作用强的喷嘴。10.喷嘴头部一般均设计成半球形,以便与模具主流道衬套的因球画保持良好接触。一般主 流道衬套凹下的球面半径应比喷嘴头球面半径 XJXmni，主流道进口直径比喷嘴出口 直径大_组里口这样主流道凝料也较易脱除。11.成型零件是指与塑料直接接触，并构成模具型腔的各种模具零部件;结构零件包括完成支承、导向、侧向抽芯、侧向分型、排气、模具温度调整等功能的部 件。12.典型的浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。13.影响塑件尺寸精度的因素主要有：1.模具成型零件的制造误差。试验证明，它约占塑件成型总误差的 1/3。2,模具成型零件的磨损，通常占塑件成型总误差的 1/6。3.制件毛边厚度的影响。4.成型工艺条件的掌握及操作技术也对塑件精度产生影响。5.塑料收缩率波动的影响。通常这一因素造成的误差约占成型总误差的 1/3。除此之外，模具的结构、模具成型零件的安装等也对塑件精度有影响。14.最大注射量/公称注射量 指注射机对空注射时，螺杆或柱塞作一次最大行程所能注出的塑料重量或体积。假如 最大注射量标注的是体积的 cn?数，则称为公称注射量。15.最大注射量反映了注射机的注射力量.模腔压力是注射压力经喷嘴、浇注系统充模消耗后残余的压力 16.完整的注射成型过程分加料、塑化、计量、注射充模、保压、冷却定型及脱模等几个主 要步骤。17.在（注射充模过程的引料入模）这一阶段发生的变化：a.熔体压力降低；b.熔体温度降低；c.熔体流速降低。18.必需避开喷射流产生的缘由：1.喷射流常以湍流或涡流形式向前运动，易使熔体中卷入空气，同时，喷射充模不利于 模腔中空气顺当排出，从而在制品中形成气泡或焦痕；2.由于喷射流包含的熔体量小、冷却快，不易与后进入模腔中的熔体充分熔合，会造成 制品消失熔合痕和低强度区;.喷射流流速快，剪切速率高，易消失熔体裂开等不稳定流淌。从而影响制品内在及外 观质量。19.依据料流前沿外形及运动特点，可将熔体的扩展流淌充模过程分为三个阶段，即料流前 沿呈辐射状的起始阶段,料流前沿呈圆弧状的过渡阶段,料流前沿呈直线状的匀速流淌 阶段。20.注射制品内应力的种类 1.取向内应力 2.体积温度内应力 3,脱模内应力 4.机械加工内应力.注射成型工艺五要素：温度、压力、时间、速度和位置。22.塑化压力定义：螺杆式注射机中，螺杆旋转后退时螺杆顶部物料所受到的压力，称为塑 化压力或背压。23.二次成型:以塑料型材为原料，使其通过加热和加压成为所需外形制品的一种成型方法。第八章压延成型 1.压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过两个以上相向旋转的南筒间隙，使其成为规定 尺寸的连续薄膜或片材的一种成型方法。2,压延成型的产品种类有毒 1、1材、人造革及其它涂层制品。3,薄膜和片材主要区分在厚度，两者以 0.30mm作为分界线。4,依据配方中增塑剂含量的不同，可将 PVC制品区分为硬质、半硬质和软质。通常增塑 剂含量在。在 PHR 的称为硬质制品；增塑剂含量在 6-25PHR 的称为半硬质制品；增塑 剂含量在25PHR以上的称为软质制品。5,压延成型的主要特点：1.加工力量大；.生产速度快，例如，压延薄膜的线速度通常为 60-100m/min,最快可达250m/min；（当 生产率不受上游物料混合和塑化力量限制时，压延生产线的生产率主要由产品尺寸、表 面质量要求以及聚合物的性能打算）2.产品质量好，厚度匀称，且表面平整、无皱折；3.制品的花色品种多；4.生产的自动化程度高；5.设施大，投资费用高，修理简单，制品幅宽受辐筒尺寸限制.按辐筒数目分类，压延机可分为二辑、三辑、四狷、五辐等类型压延机。6.四辑压延机是目前应用最广泛的压延成型机.依据辑筒的排列方式，压延机可分为 I型、L型、倒 L型、Z型等形式。排列辑筒的主要 原则是尽量避开各个辑筒在受力时彼此发生干扰，并充分考虑操作的要求和便利以及自 动供料的要求。目前应用较多的是 Z型（包括正 Z型、斜Z（S）型和变 Z型）和倒 L型压 延机。9,压延机的工作原理：具有肯定温度的两个相邻辑筒，在等速或有速比的状况下作相对旋 转，物料在摩擦力的作用下，被钳入辑筒间隙中，由于辑筒间隙的截面渐渐减小，物料 受到剧烈的挤压、剪切和混合塑化作用，最终完成压延成型过程。10.钳住区的界定 物料在两辑筒间受到辑筒挤压作用的区域命名为钳住区。物料开头受到挤压作用的点，称为始钳住点,记为 物料最终受到挤压作用的点称为终钳住点,记为 D；两辐筒轴心连线的中点称为中心钳住点,记为 C；.L钳住区的几个特征点的相对压力，始钳住点处，p=0;终钳住点处，P=0；最大压力点处，P=1;中心钳住点处，P=1/2O.辑筒的分别力定义：在压延过程中，辑筒对物料施加挤压力的同时也受到物料对其产生 的反作用力，这种力使辐筒趋向分别，称为辑筒的分别力，记为匕 11.压延机两相邻辑筒线速度之比称为速比。14,存在速比的缘由：1.为了使物料顺当传递；2.强化物料受到的剪切作用，提高物料的塑化效果；3.使薄膜得到肯定程度的延长和取向，从而使薄膜厚度降低，而纵向强度提高。15.压延效应定义：压延过程中，由于相邻辑筒间的辐速、温度以及表面粗糙度等的差异,物料在两辑间隙的钳住区中会受到很大的剪切和拉伸作用，压延物也因此产生沿其纵向 的分子取向，从而造成压延物在性能上表现出各向异性，这种现象在压延成型中称为压 延效应或取向效应。16.PVC人造革的主要成型加工工艺方法有压延法、涂覆法和层合法三种。17.依据生产过程中涂层材料与基材的复合方式不同，压延法生产人造革可分为贴胶法和擦 胶法两种。18.涂敷法分为直接涂覆和间接涂覆两种。19.直接涂覆法又分为刮刀法和辑涂法
