第七章 塑料的二次成型优秀课件.ppt
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1、第七章第七章 塑料的二次成塑料的二次成型型第1页,本讲稿共67页 1、什么是二次成型、什么是二次成型 在一定条件下,将板、片、棒等塑料型材通过再次在一定条件下,将板、片、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法。加工成型为制品的方法。第2页,本讲稿共67页 二次成型是相对于一次成型而言的。二次成型是相对于一次成型而言的。有些高分子材料制品由于技术上和经济上的原因,不能够或有些高分子材料制品由于技术上和经济上的原因,不能够或不适于经过不适于经过一次成型一次成型即取得制品的最终形状,因而需要以一次即取得制品的最终形状,因而需要以一次成型技术的产物为对象,经过再次成型来获得最终制品。成型技术的产物为
2、对象,经过再次成型来获得最终制品。第3页,本讲稿共67页 2、二次成型与一次成型的区别二次成型与一次成型的区别 一次成型一次成型主要是通过塑料的流动或塑性形变实现造型,主要是通过塑料的流动或塑性形变实现造型,成型过程中总伴随有聚合物的状态或相态转变。成型过程中总伴随有聚合物的状态或相态转变。第4页,本讲稿共67页 二次成型二次成型是在低于聚合物流动温度或熔融温度的是在低于聚合物流动温度或熔融温度的“半熔融半熔融”类橡胶态下进行的,一般是通过粘弹形变来类橡胶态下进行的,一般是通过粘弹形变来实现材料型材或坯件的再成型。实现材料型材或坯件的再成型。第5页,本讲稿共67页 在高分子材料中,在高分子材料
3、中,橡胶和热固性塑料橡胶和热固性塑料经一次成型以经一次成型以后,发生了交联反应,其分子结构变成网状或体型结构,后,发生了交联反应,其分子结构变成网状或体型结构,遇热不再熔融,也不溶于溶剂。如果加热温度过高,只能遇热不再熔融,也不溶于溶剂。如果加热温度过高,只能炭化。因此,炭化。因此,橡胶和热固性塑料橡胶和热固性塑料是不适于二次成型的。是不适于二次成型的。第6页,本讲稿共67页 热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融流动,冷却热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融流动,冷却后获得一定的形状,再加热又可再软化乃至熔融流动,所以后获得一定的形状,再加热又可再软化乃至熔融流动,所以二次成型二次成型仅适用于
4、仅适用于热塑性塑料热塑性塑料。第7页,本讲稿共67页 目前二次成型技术主要包括:目前二次成型技术主要包括:中空吹塑成型、薄膜的双向拉伸、热成型以及中空吹塑成型、薄膜的双向拉伸、热成型以及合成纤维的拉伸。合成纤维的拉伸。第8页,本讲稿共67页第一节第一节 二次成型的粘弹性原理二次成型的粘弹性原理第9页,本讲稿共67页一、聚合物的物理状态一、聚合物的物理状态 聚合物在不同的温度下分别表现为玻璃态聚合物在不同的温度下分别表现为玻璃态(或结晶态或结晶态)、高弹态和粘流态三种物理状态。在一定的相对分子质量高弹态和粘流态三种物理状态。在一定的相对分子质量范围内,温度和相对分子质量对非晶型和部分结晶型聚范围
5、内,温度和相对分子质量对非晶型和部分结晶型聚合物物理状态转变的关系如图所示合物物理状态转变的关系如图所示。第10页,本讲稿共67页温度对聚合物的物理状态的影响温度对聚合物的物理状态的影响第11页,本讲稿共67页 非晶型聚合物在玻璃化温度非晶型聚合物在玻璃化温度Tg以上呈类橡胶状,显示以上呈类橡胶状,显示出橡胶的高弹性,在粘流温度出橡胶的高弹性,在粘流温度Tf以上呈粘性液体状;以上呈粘性液体状;部分结晶型聚合物在部分结晶型聚合物在Tg以下呈硬性结晶状,在以下呈硬性结晶状,在Tg以上以上呈韧性结晶状,在接近熔点呈韧性结晶状,在接近熔点Tm转变为具有高弹性的类转变为具有高弹性的类橡胶状,高于橡胶状,
6、高于Tm则呈粘性液体状。则呈粘性液体状。第12页,本讲稿共67页 聚合物在聚合物在TgTf(m)间,既表现液体的性质又显示间,既表现液体的性质又显示固体的性质。塑料的二次成型加工就是在材料的类橡胶固体的性质。塑料的二次成型加工就是在材料的类橡胶态下进行的,因此在成型过程中塑料既具有粘性又具有态下进行的,因此在成型过程中塑料既具有粘性又具有弹性,在类橡胶态下,聚合物的模量要比玻璃态时低,形弹性,在类橡胶态下,聚合物的模量要比玻璃态时低,形变值大,但由于有弹性性质,聚合物仍具有抵抗形变和恢变值大,但由于有弹性性质,聚合物仍具有抵抗形变和恢复形变的能力,要产生不可逆形变必须有较大外力作用。复形变的能
7、力,要产生不可逆形变必须有较大外力作用。第13页,本讲稿共67页1、一次成型的温度区、一次成型的温度区 粘流温度粘流温度Tf或熔融温度或熔融温度Tm以上。以上。2、二次成型的温度区、二次成型的温度区 无定形高聚物无定形高聚物,熔融温度以下,玻璃化温度以上;,熔融温度以下,玻璃化温度以上;部分结晶部分结晶的高聚物,熔点附近。的高聚物,熔点附近。第14页,本讲稿共67页 3、适合二次成型的塑料、适合二次成型的塑料 适合于适合于Tg比室温高得多的聚合物。比室温高得多的聚合物。因为它们成型的制品要在室温下长期使用,这样才能因为它们成型的制品要在室温下长期使用,这样才能具有良好的尺寸稳定性。具有良好的尺
8、寸稳定性。第15页,本讲稿共67页 二、聚合物的粘弹性形变二、聚合物的粘弹性形变 根据经典的粘弹性理论,聚合物在加工过程中的根据经典的粘弹性理论,聚合物在加工过程中的总形变总形变是由普弹形变、推迟高弹形变和粘性形变三部分组成的。是由普弹形变、推迟高弹形变和粘性形变三部分组成的。第16页,本讲稿共67页 对于玻璃化温度对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚合物,二比室温高得多的无定形聚合物,二次成型加工是在次成型加工是在Tg以上,粘流温度以上,粘流温度Tf以下,受热软化,并受以下,受热软化,并受外力作用而产生形变,忽略瞬时普弹形变,而塑性形变又很外力作用而产生形变,忽略瞬时普弹形变,而塑性形变
9、又很小,此时发生的形变主要是小,此时发生的形变主要是推迟高弹形变推迟高弹形变。第17页,本讲稿共67页 对于对于Tg(或或Tm)比室温高得多的无定形比室温高得多的无定形(或结晶程度低的或结晶程度低的)聚合物,二次成型通常按下述方式进行:聚合物,二次成型通常按下述方式进行:将该类聚合物在将该类聚合物在Tg(或或Tm)以上的温度下加热,使之产生以上的温度下加热,使之产生形变并成型为一定的形状;形变并成型为一定的形状;形变完成后将其置于接近室温下冷却,使形变冻结并固定形变完成后将其置于接近室温下冷却,使形变冻结并固定其形状其形状(定型定型)。第18页,本讲稿共67页 对对结晶结晶聚合物形变过程则在接
10、近熔点聚合物形变过程则在接近熔点Tm的温度的温度下进行。下进行。冷却定型过程中产生结晶,不可能再产生热弹性的冷却定型过程中产生结晶,不可能再产生热弹性的回复,从而达到定型的目的。回复,从而达到定型的目的。第19页,本讲稿共67页 聚合物在高弹态下表现出弹性和粘性,在加工过程中聚合物在高弹态下表现出弹性和粘性,在加工过程中的形变是在外力和温度共同作用下,大分子形变和进行重的形变是在外力和温度共同作用下,大分子形变和进行重排的结果。排的结果。聚合物大分子在外力作用时与应力相适应的任何形变都聚合物大分子在外力作用时与应力相适应的任何形变都不可能不可能在瞬间完成。在瞬间完成。第20页,本讲稿共67页
11、把大分子的形变经过一系列的中间状态过渡到与外力把大分子的形变经过一系列的中间状态过渡到与外力相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程,这过程所相适应的平衡态的过程看成是一个松弛过程,这过程所需的时间称为需的时间称为松弛时间松弛时间。聚合物的聚合物的二次成型二次成型加工正是利用松弛过程对温度的这加工正是利用松弛过程对温度的这种依赖性,辅以适当外力,使聚合物在较高的温度下能种依赖性,辅以适当外力,使聚合物在较高的温度下能以较快的速度、在较短的时间内经过形变形成所需形状以较快的速度、在较短的时间内经过形变形成所需形状的制品。的制品。第21页,本讲稿共67页 第二节第二节 中空吹塑成型中空吹塑成型第22
12、页,本讲稿共67页 一、一、概概 述述中空吹塑是制造空心塑料制品的一种成型方法,它借鉴中空吹塑是制造空心塑料制品的一种成型方法,它借鉴于历史悠久的玻璃容器吹制工艺,至于历史悠久的玻璃容器吹制工艺,至20世纪世纪30年代开发出塑年代开发出塑料吹塑技术。料吹塑技术。1950年吹塑塑料瓶开始工业化应用,年吹塑塑料瓶开始工业化应用,1954年高年高密度聚乙烯问世以后,大大促进了吹塑成型中空薄壁容器和密度聚乙烯问世以后,大大促进了吹塑成型中空薄壁容器和其它制品的开发应用。其它制品的开发应用。第23页,本讲稿共67页 中空吹塑成型:中空吹塑成型:借助于气体的压力,把在闭合模具中呈热融状态的塑料借助于气体的
13、压力,把在闭合模具中呈热融状态的塑料型坯吹胀形成空心制品的工艺技术。型坯吹胀形成空心制品的工艺技术。第24页,本讲稿共67页 根据型坯的根据型坯的生产特征生产特征不同,可以分为:不同,可以分为:挤出挤出吹塑吹塑 注射注射吹塑吹塑 第25页,本讲稿共67页 挤出挤出吹塑吹塑 用挤出机制造管状型坯,并把它置于开启的两瓣模具用挤出机制造管状型坯,并把它置于开启的两瓣模具之间,然后闭合模具,封闭型坯的上端及底部,通入压缩之间,然后闭合模具,封闭型坯的上端及底部,通入压缩空气吹胀型坯,使其紧贴模腔,经冷却后开模即可获得中空气吹胀型坯,使其紧贴模腔,经冷却后开模即可获得中空制品;空制品;第26页,本讲稿共
14、67页 注射注射吹塑吹塑 用注射机先在模具内注射有底的型坯,然后开模将用注射机先在模具内注射有底的型坯,然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型,冷却开模脱出制品。型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型,冷却开模脱出制品。第27页,本讲稿共67页 在工业生产和日用生活中所使用的许多塑料容器和在工业生产和日用生活中所使用的许多塑料容器和中空制品,都可用中空吹塑方法制造,如贮存酸、碱的中空制品,都可用中空吹塑方法制造,如贮存酸、碱的大容器,各种各样的塑料瓶和大量用于农业、食品、饮料、大容器,各种各样的塑料瓶和大量用于农业、食品、饮料、化妆品、药品、洗涤产品的贮存容器以及儿童玩具等。化妆品、药品、洗涤产品的
15、贮存容器以及儿童玩具等。第28页,本讲稿共67页 用用 作中空吹塑的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、作中空吹塑的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚酰胺等,其中以聚乙烯使用最广泛。、聚碳酸酯、聚酰胺等,其中以聚乙烯使用最广泛。凡凡熔体指数熔体指数为为0.041.12(g/10min)范围内的塑料都是比较范围内的塑料都是比较优良的中空吹塑材料,大多用于制造包装药品的各种容器。优良的中空吹塑材料,大多用于制造包装药品的各种容器。第29页,本讲稿共67页 低密度聚乙烯低密度聚乙烯主
16、要用作食品包装容器,主要用作食品包装容器,高密度聚乙烯高密度聚乙烯混合料用于制造各种商品容器,混合料用于制造各种商品容器,超高分子聚乙烯超高分子聚乙烯则用于制造则用于制造大型桶等。大型桶等。第30页,本讲稿共67页 聚氯乙烯聚氯乙烯塑料因透明度和气密性都较好,人们用无毒塑料因透明度和气密性都较好,人们用无毒聚氯乙烯中空制品作食品包装,如包装食用油、矿泉水和聚氯乙烯中空制品作食品包装,如包装食用油、矿泉水和其它软饮料;其它软饮料;第31页,本讲稿共67页 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯因透明性好、韧性高、无毒,因透明性好、韧性高、无毒,已大量用于饮料瓶等。已大量用于饮料瓶等。近年来,已
17、有些国家正研究开发用改性聚丙烯或聚酯近年来,已有些国家正研究开发用改性聚丙烯或聚酯经中空吹塑法生产啤酒瓶以代替玻璃瓶,这样可以有效地经中空吹塑法生产啤酒瓶以代替玻璃瓶,这样可以有效地保障人身安全。保障人身安全。第32页,本讲稿共67页用作中空吹塑制品的材料一般应具有下列特性:用作中空吹塑制品的材料一般应具有下列特性:耐环境应力开裂性;耐环境应力开裂性;作为容器当与表面活性剂溶液接触时,在应力作用下,作为容器当与表面活性剂溶液接触时,在应力作用下,应具有防止龟裂的能力;应具有防止龟裂的能力;气密性;气密性;阻止氧气、二氧化碳、氮气及水蒸气等向容器内外阻止氧气、二氧化碳、氮气及水蒸气等向容器内外透
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