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高分子成型加工
定义：将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂 或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工 程技术。
基本任务： 1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 因素包括：a.聚合物本身的性质； b.各种加工条件参数； c.设备和模具的结构尺寸； d.各种添加剂、助剂； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。
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二、聚合物的可模塑性
★定义：聚合物在温度和压力作用下形变和在 模具中模制成型的能力。
可模塑性取决于聚合物的流变性、热性 质，模塑条件和模具的结构。
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★表征方法：螺旋流动试验
L 2 d
C
Pd T
2
H
C
Pd
H T
d
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三、聚合物的可纺性
★定义：聚合物材料通过加工形成连续的固态 纤维的能力。
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绪论
一、聚合物加工过程
首先，使原材料产生变形或流动取得所 需要的形状；然后，设法保持取得的形状 （即硬化）。
流动－硬化是加工过程的基本程序。
方法
方法
聚合物
可塑性状态
流动与变形
工艺条件
硬化定形
制品
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二、聚合物加工形式
★聚合物熔体的加工—挤出、注射、压延、模压 ★类橡胶状聚合物的加工—吹塑、拉幅薄膜 ★聚合物溶液的加工—流涎薄膜、湿或干法纺丝 ★低分子聚合物或预聚物的加工—浇铸 ★聚合物悬浮体的加工—胶乳、搪塑 ★聚合物的机械加工—车、铣、刨
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第一节 聚合物材料的加工性
一、聚合物的可挤压性
★定义：聚合物通过挤压作用形变时获得形状 和保持形状的能力。
粘流态才能挤压变形，受到剪切作用。 可挤压性与粘度、设备结构、压力有关。
★衡量指标：熔融指数[MI] ——给定剪切应力、定温下10分钟内聚合
物从出料孔挤出的重量（克）。[MI]表征流动 度的大小，是粘度的倒数。
高分子成型加工工艺与设备
1
课程介绍
高分子化学：单体 → 聚合物
高
（反应、反应速率）
分
子 高分子物理：结构 → 性能
科
（分子链运动、粘弹性、流变性 ）
学
高分子加工：原料 → 材料、产品
（转变方法、工艺参数）
工艺、设备、模具
2
3
塑料产品
4
塑料产品
5
汽车防尘罩
汽车密封条
空气软管
高压阻尼线
挡泥板
车灯橡胶件
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三、成型加工方法分类
根据聚合物在加工过程有否物理或化学变 化，分为三类：
1.主要发生物理变化的： 热塑性聚合物的挤出、注射、压延等 升温→流动 → 冷却→ 硬化
2.只发生化学变化的：铸塑
3.兼有物理和化学变化的： 热固性聚合物的模压、注射、传递模塑等
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按阶段分
一次成型 挤出、注射 二次成型 吹塑、热成型 二次加工（后加工）
连续成型 管、棒等的生产 按操作方式
间歇成型
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课后了解内容： 高分子材料成型工业的发展 我国的高分子材料工业
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第一篇 聚合物加工的理论基础
第一章 材料的加工性质
聚合物具有一些特有的加工性质，如可挤 压性、可模塑性、可纺性和可延性，为聚合 物提供了适于多种多样加工技术的可能性， 也是聚合物得到广泛应用的重要原因。
第三篇 高分子复合材料成型 12学时 原料、成型设备、方法
第四篇 实践课
4学时
常用高分子及复合材料制品设计
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课程要求
★闭卷考试，参考平时成绩（考勤、提问、 作业、工艺设计）。 ★结合实验课、生产实践，加深认识理解。 ★理解聚合物加工的理论基础。 ★基本掌握聚合物材料的成型加工方法（以 塑料为主）。
可纺性取决于熔体的粘度、强度以及热和 化学稳定性。
★衡量指标：能形成稳定细流，且有较高的熔
体强度。
熔体细流的稳定性表示为：
Lm ax d
36
v F
熔体强度与纺丝速度的稳定性和材料的内
聚能密度有关。 22
四、聚合物的可延性
★定义：无定型或半结晶聚合物在一个或两个 方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
长径比很大的产品，如纤维、薄膜。 可延性来自大分子的长链结构和柔性。
★定义：在动态力作用下，聚合物分子链由于 跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后 于应力作用速度的现象。
★原因：由于聚合物的长链结构和大分子运动 的逐步性，与应力相适应的任何形变不可能 在瞬间完成，需要一个松弛过程。
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高弹性变的松弛时间： t* 2 E2
滞后效应在聚合物加工成型中是普遍存在 的，影响制品的性能(变形、收缩、内应力)。 ★措施：在Tg~Tf范围对制品进行热处理。
Tg 玻璃化温度 Tf 粘流温度 TD 分解温度
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<Tg 玻璃态 键长键角微小变化 很小的普弹形变（与时间无关、可逆） 只能进行车、铣、削、刨等机械加工
Tg～Tf 高弹态 链段的形变和位移 大的高弹形变（时间依赖性、可逆） 可进行加压、弯曲、中空或真空成型
>Tf 粘流态 大分子链解缠和滑移 粘性形变 （时间依赖性、不可逆） 常进行纺丝、注射、挤出、吹塑、贴 合等成型加工
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★衡量指标：塑性形变的能力和应变硬化 形变能力与聚合物结构、温度有关，有冷拉
伸和热拉伸。 应变硬化与取向程度有关。
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第二节 聚合物在加工过程中的 粘弹行为
一、聚合物的聚集态及其加工性
聚合物可划分为玻璃态（结晶态）、高 弹态和粘流态等聚集态。聚合物聚集态的多 样性导致其成型加工的多样性。
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27
二、聚合物的粘弹形变与加工条件的关系
E
H
V
E1Biblioteka E21 E2
e 2
t
3
t
E 普弹形变 H 推迟高弹形变 V 粘性形变
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1.与加工温度T的关系 T↑ η2↓ η3↓ γH↑ γV↑，且γH增大趋
势大于γV。 当T>Tf（或Tm）时，以粘性形变为主，
但不是纯粘性的，也表现一定的弹性。 当T<Tf时，以高弹形变为主，粘性成分减
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教材：《高分子材料成型加工原理》
王贵恒 化学工业出版社
参考书：
《高分子材料成型加工》 周达飞 轻工版 《高分子材料加工原理》 沈新元 纺织出版社 《聚合物成型工艺学》 黄锐 轻工版
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内容简介
第一篇 聚合物加工的理论基础 16学时 流变性质、聚合物流动
第二篇 塑料的成型加工
24学时
挤出、注射、压制、压延、吹塑等
小，有效形变值减小。
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2.与作用力、作用时间的关系
当T<Tf时，σ↑ t↑ γV↑,可逆形变部分的 转变为不可逆形变。
塑性形变：固体聚合物在Tg~Tf范围，以较 大的外力和较长的作用时间下产生的不可逆形 变。其实质是高弹条件下大分子的强制性流动。
★比较塑性形变和粘性形变的异同点。
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三、粘弹性形变的滞后效应