2022年青岛科技大学聚合物加工原理知识总结.docx

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1、精品_精品资料_第一章聚合物加工原理涉及到材料的性质 、加工工艺 和机械设备 之间的相互影响作用, 必需明白、熟悉并把握它们之间的和谐关系八大应用领域：生命科学与生物技术、信息科学与工程 、 材料科学与工程、新型能源科学、 环境科学 、海洋科学 、宇航科学 、安全科学聚合物加工的科学内涵：重要性 （材料转化为产品的 关键 ）、 科学性（为 供应 理论依据）、 工程性 （注意 工程实际 ）、 综合性 （涉及多学科,形成一门科学与工程紧密结合 的学科）聚合物的特别性质：成型性好、比重小、耐腐蚀、耐磨损、电绝缘性好、保温性好、隔音性好、简洁染色、透亮性好、防辐射、耐高温、变形小、弹性好、防蛀性好聚合

2、物加工两个显著特性：科学性 （涉及多种方法） 、综合性或技术的集成性（依靠于 多门学科学问的有机结合）其次章聚合物的成型加工要求：使聚合物 熔融或软化 ,出现 流淌性 与可塑性 .给予制品 肯定外形 . 对某些聚合物,以某些单体或低分子化合物开头,按肯定程序反应 ,制成所需材料或制品, 特别是热固性塑料.通过加工操作利用原材料的物理或化学变化 ,达到对物料 改性的目的.主要成型方法：挤出注塑压延压缩模塑热成型加工新技术：气辅注射微孔发泡多层成型多相成型反应成型低压成型主要成型设备：. 开放式炼胶机： 开炼机用来制备塑炼胶、混炼胶、进行热炼、出型加工,它是使用最早的塑炼方法.其加工塑炼胶料质量好

3、,收缩小,但生产效率低,劳动强度大、有污染.相宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂. 密炼机： 可进行塑炼、混炼（初炼、终炼） .与开炼机比,具有效率高、周期短、才能大、污染小等优点. 挤出机： 在旋转着的螺杆轴向力作用下,通过位于口模端一特定外形的通道,获得该通道所具有的截面外形,其成型连续、稳固.问题： 制品不匀称 ,挤出不稳固 , 挤出有胀大 , 能量损耗 .缘由：匀称性熔体破裂 （影响挤出速度稳固性）挤出物胀大特性能量耗散性. 注射成型机： 间歇周期成型 ,成型周期短,效率高,熔料模具磨损小,能成批量的成型外形复杂,表面、图案与标记清楚,尺寸精度高的塑件.主要问题：模腔充不满过充（称为飞边）

4、尺寸精度达不到各部分物料不匀称成型后各部分收缩不匀称影响因素： 流道截面及模腔截面外形、料筒温度、注射压力及速度、保压时间、模具温度、塑件厚度. 压延成型机： 连续的薄膜及片材成型方法,加工才能大,生产速度快,产品质量稳固,但设备巨大,投资高,宽度受压延辊长限制.主要问题： 薄膜宽度及厚度的掌握难于掌握）,杂质的去除（不易去除） .影响因素： 压延成型辊数目、排列方式,成型辊的温度、速度、过滤装置.聚合物加工主要步骤：混合、混炼成型后加工可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_按外形转变加工操作两个过程： 成型预备阶段成型阶段聚合物加工机械进展的推动因素：社会需求相关学科学问交叉、渗透

5、与融合主要设计思想：借用 （金属成型方法中借用）转化 （橡塑设备相互转化）进展第三章材料的三种性质：材料内在性质加工性质产品性质可加工性：可挤压性可模塑性可延展性（可拉伸性） 流淌机理：链段相继跃迁滞后效应：形变迟于外力的现象称为“滞后效应”或“弹性滞后 ”.挤出时胀大,注射时收缩巴拉斯效应（挤出胀大） ,措施：增加口模长度、提高口模温度韦森堡效应（包轴现象） ：开炼及压延过程中存在反流熔融破裂：高弹形变占的比例大,超过粘流形变时,产生熔体破裂.流淌类型： 1层流与紊流 2稳流与非稳流 3 等温流与非等温流4一维流、二维流及三维流5 拉伸流、剪切流 6拖曳流、压力流第四章牛顿流淌：黏度不随剪切

6、速率变化应变具有不行逆性质,即有纯粘性流体特点dvddrdt非牛顿流淌：剪应力与剪切速率不成正比, 粘度取决于剪切作用非牛顿性是粘性和弹性行为的综合,流淌过程中包含着不行逆形变和可逆形变两种成分nndvdnKKKdrdt影响聚合物流变行为（）因素 ： 1. 聚合物熔体内的自由体积2. 大分子长链之间的缠结详细影响： 温度、压力、剪切速率、结构组成、添加剂张量物理定义：一点处不同方向面上具有不同矢量值的物理量.张量不变量： 应力主轴在空间的取向和主应力的大小是坐标变换时的不变量.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_流变学基础方程：连续性方程： 封闭系统内的质量是肯定的.xyzDVVV

7、DttxyzDDt 也称为密度的随体导数,其意思是指密度随着流体质点一起运动所产生的变化率.等式右边第一项表示密度随时间的变化,称为 局部导数 ,它是由流淌场的不稳固性 引起的.其它三项表示密度随 空间位置 的变化,称为 迁移导数 ,它是由流淌场的不匀称性 引起的.动量守恒方程： 系统的动量变化率等于该系统上的全部作用力.rpDVrgDt左边第一项称为 惯性力项 ,它反映单位时间、单位体积流体的动量的增量 . 右边第哪一项 静压项 ,反映 压力梯度 对动量的影响.右边其次项是 粘性力项 ,反映 应力变化 对动量的影响.右边第三项是 重力项 （或重力重量）反映 重力 对动量的影响.可编辑资料 -

8、 - - 欢迎下载精品_精品资料_能量守恒方程DTrprr可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_CVqTV： VDtTp等式左边第哪一项内能项,它表示单位时间内某点的温度变化 右边第一项为热传导热流量,反映热传导引起的空间温度变化.右边其次项为由于温度变化引起的压缩或膨胀作功右边第三项为粘性耗散,表示粘性流体发热流变状态方程牛顿流体：dVz&yzyzdy可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_dV zdy,&yz是剪切速率（也是速度梯度）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_非牛顿流体：nKdVzK&nyzyzdyK 为稠度,它表示当切变速率为1 时,流体所受的剪切

9、应力.n 流淌指数.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第五章增压的目的及途径：目的： 定向流淌 提高传热效率 使制品密实 排气途径： 设备结构 聚合物熔体流变特性（粘度大）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_增压的分类 : rDVrDVPgvDt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Dt称为惯性项,产生的压力称为惯性增压,如：离心浇注、冷压的热挤出.P施加外力 产生压力（正机械位移） ,外（静）增压.如：注射过程的压力.全捏合异向回转双螺杆挤出机.齿轮泵挤出机.粘性动增压拖曳流.如：单螺杆挤出机、压延、辊式混炼机vg体积力增压如：压注模塑,没有流淌或容器壁面

10、不运动,与流体变形无关.是由于熔体流淌变形产生的压力,属动增压法 . 与熔体流淌（或变形）无关,属静增压 .平行平板流淌 （动粘增压） ：利用平板的移动,通过粘性流体的拖曳流淌,实现增压作用.两种分析方法 ：简化为一维流淌的近似方法、平面二维流淌分析方法Vx 和 Vz看作是 相互独立 的、彼此无关联的两个流淌速度假设其它条件同牛顿流体： 层流 等温、定常 壁面无滑移非牛顿流体忽视重力 全展流牛顿流体在平行平板间的净流率等于拖曳流p 与压力流 d 的线性叠加.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2aqpqqdHdPq = q + q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_qd

11、qda 称为截流比6 Vbdzdp可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_截流比 a：代表挤出机的操作状态反映了压力梯度的大小可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_非牛顿流体与牛顿流体的区分：（1） 对非牛顿流体 ,产量 不能分解 为独立的拖曳流和压力流速度也是如此 产量,而牛顿流体可以分解 为拖曳流和压力流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（2） 在给定的拖曳速度下,产量是无因次压力梯度G 和流变参数 s、 抖pz（3） 牛顿流体产量最大.非平行平板流淌（动粘增压） ：机理：（ 1）流体动压润滑机理（2）螺槽入口与出口容积不同,产出压缩比、 0 的函数.可编辑

12、资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_应用： 刀涂、辊涂、辊式混炼机、压延、双辊挤出、滑动轴承建立方程与平行平板之间的不同之处在于边界条件的不同.H = HdP=0*dz可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_列出二维雷诺方程, 再简化为一维流淌, 结果： P =f H 0、H1、LVb、qh可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_压力的建立取决于：几何参数、物性参数,物料粘性参数结论平行平板入口压力等于出口压力时, 没有增压 .

13、非平行平板入口压力等于出口压力时, 有增压6LV b可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H *最大压力显现在2H 010, dp/dz=0 处,PmaxP0*H 0 H可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_第六章挤出机主要功能： 固体输送、熔体输送、熔融、混合、压缩物料、排气.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_过程：1. 加料（筒外固体输送）塑料：物料多为粉状或粒状,简洁形成架桥,主要考虑物料的内摩擦,设计料斗的锥角.橡胶： 物料多为条状或片状,简洁形成打滑、 饥饿喂料或返胶, 主要考虑物料的粘性作用, 及喂料口的结构形式2. 输送（筒内固体输送） fb ,

14、 fs 温度、粗糙度、物料性质 物料间的摩擦系数 相对速度 螺杆重要几何参数3. 螺杆的压缩及设计考虑转变传热效率、增加熔融速率、增强排气作用螺槽几何尺寸沿轴向变化4. 熔融（塑化）过程塑料：压力上升、摩擦温度到熔点,形成熔膜熔池熔池加宽,固体床从宽到零橡胶：压力上升软化点,产生粘弹粘流态从外到内.5. 混合实现固体输送颗粒之间的混合程度取决于螺槽的布满程度.理论上混合作用产生于熔体流淌层流之间.混合使物料发生分散、 分布混合, 并产生热量混合.6. 排气实现条件：要有气体排出的通道, （限定的长度）有肯定压力.影响牵引角 的因素： 牵引角 影响挤诞生产率, 它取决于螺杆几何参数、摩擦系数及固

15、体输送段的压力增加情形.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_cosq =K sin q + Msin q =1 +K 2 -1 +M 2 -KM K 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_=0, M=1 Qs=0 要使 增加,使 K、M 尽可能减小 f b 增加,f s 减小.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_增大固体输送率关键是掌握摩擦系数, 影响摩擦系数的因素有 :(a) 降低螺杆表面粗糙度,降低摩擦系数(b) 提高机筒内表面的摩擦系数(c) 温度、压力及速度都对摩擦系数有影响.熔料在螺槽中流淌的四种类型：正流（拖曳流、顺流） ：机筒的相对摩擦拖曳作用

16、产生,有输送作用横流（环流） ：机筒的相对摩擦拖曳作用产生,有横向混合 作用倒流（压力倒流） ：机筒壁、口模等阻力元件,有纵向混合 作用漏流：剪切、混合作用第七章混合的实现：搀和研磨（碾压）撕裂捏合剪切分散按混合过程性质不同分为: 简洁混合（分布混合） ： 不减小组分粒子本身大小分散混合 ：减小组分粒子本身尺寸混合方法： （1）分布混合密炼机：无规律.静态流体混合：有规律（ 2）层流混合评定混合质量：分散度：组分粒子大小的度量分布匀称度：组分在系统内散布匀称程度详细指标： （1）总体匀称度（ 2）分别尺度（分别标量）分别强度（分别程度）越小混合得越好对于一混合物：量多的组分成为分散介质量少的组分成为分散相混合指数 I: 分布方差 2/ 测量方差 s2I=0 时,说明 s 打,浓度偏差大,未经混合I=1 时,说明 s , 浓度偏差小,混合好可编辑资料 - - - 欢迎下载