聚合物成型加工总结

第二章成型加工有关的性质

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.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。

3.由于在T g＜T＜T f 发生的变形是可回复的，因此，将制品迅速冷却

到T g以下是确保制品形状和尺寸稳定的关键。

4.因次稳定性：在环境条件变化时，塑料制品保持其形状及尺寸稳

定的能力。

5.T f是聚合物一次成型的最低温度。

6.可挤压性：是指塑料通过挤压作用变形时获得和保持此形状的能

力。塑料只有在熔体或浓溶液状态下才具有可挤压性。

7.可挤压性评价的常用指标是熔体指数也叫熔融指数：在规定的温

度和压力下，从规定长度和直径的小孔中10min挤压出热塑性塑料的克数。

8.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

具中模制成型的能力。

9.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能力。

10.可纺性：是聚合物材料熔体通过成型制成细长而连续的固态纤维

的能力。

11.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，总是希望高/粘比例越高越好，因此，在工艺上可以采用诸

如升高熔体温度、降低冷却速度等措施达到这一目的。

12.聚合物在T g-T f区间内通过较大的外力和较长的作用时间产生的

不可逆形变常称为“塑性形变”。

13.内应力的检验在工厂中常采用溶剂浸泡法。

第三章成型过程中的物理及化学变化

1.最主要的变化可概括为：结晶，取向，降解，交联。

2.影响结晶的成型条件：模具温度、塑化温度和时间、应力作用。

3.应力对结晶的影响表现在如下的几个方面：

1)应力的大小和作用方式会明显改变聚合物的晶体结构和形态；

2)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

T max;

3)随着剪切或拉伸力的增大，聚合物的结晶度也增大；

4)压应力的存在会提高聚合物熔体的结晶温度。

4.二次结晶：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。

5.后结晶：在成型过程中未来得及结晶的区域在成型后发生的继续

结晶过程。

6.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。

7.发生取向后的材料呈现明显的各向异性性。取向是一种热力学的

非平衡态。

8.取向的分类：

1)根据外力的作用方式不同，可将取向分为流动取向和拉伸取向。

2)根据取向的方式不同，取向可分为单轴取向和双轴取向。

3)根据取向过程中聚合物的温度分布和变化情况，取向可分为等温

取向和非等温取向。

9.在进行塑料制品和模具设计时应尽量避免在成型过程中流动取向

的形成。

10.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

而造成制品形状和尺寸的不稳定。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温度的高低。

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。

14.为减少和消除由流动取向给制品性能带来的不利影响，常常采

取以下措施：

1)采用较高的模具温度

2)采用较低的流速

3)采用较宽的流道

4)合理设计流动模式

5)对成型制品进行热处理

15.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T g和T m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.因为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

向时合理控制各种参数，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.基于以上讨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

情况下，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、拉伸温度相同的情况下，拉伸速度越大，取向程度越

高；

3)在拉伸速度和温度相同的情况下，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。——

解释原因

18.拉伸取向不同于流动取向，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。

19.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。

20.实际的交联反应很难使交联度达到100%。

第四章成型材料的配制

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，它们的区别不在组成，

而在混合、塑化和细分的程度不同。

3.粉料和粒料组成中的添加剂种类：增塑剂、稳定剂、填充剂、着

色剂、润滑剂、阻燃剂、防静电剂。

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均匀分布的过程。

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.塑料配置过程中混合分为三种：干掺混、捏合、塑炼。

7.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均匀的过程。

8.塑料成型材料的均匀混合是依靠三种作用完成的：扩散，对流，

剪切。

9.剪切作用是塑性物料混合的一种非常重要的机制，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。

10.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)物料温度的高低；

4)剪切力方向不断改变也会显著提高混合速度和混合效果--打三角

包

11.混合效果的评价：均匀程度、分散程度。

12.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。

13.母料：是将配方中用量特别小的原料（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）预先配制成的一定浓度的混合物。

14.为保证物料混合均匀，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。

15.为了与以后粒料配制过程中的塑炼相区别，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备或捏合设备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。

16.初混合的设备：转鼓式混合机（适用于非润性物料的混合）、螺带

式混合机（适用于润性和非润性物料的混合）、捏合机（润性和非润性物料的混合）、高速捏合机（适用于润性和非润性物料，尤其适用于粉料）。

17.开炼时，辊隙、辊筒转速、速比、辊温是比较重要的工艺参数，

它们加上辊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能力、生产周期和功率消耗等。

18.密炼机的优点：

1)物料在密炼机中受到的剪切、挤压作用较开炼机更强烈；

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改变；

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，但因为基本与空

气隔绝，所以，发生热降解的可能性大大降低了。

19.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。

20.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。

21.按照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。

22.分散质：分散体系中呈微粒状态分布于主体物质中的一相。

23.分散媒：微粒分布于其中的介质，称为分散媒。

24.填料的吸油值对体系粘度有很大影响。

25.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

1.按照塑化方式不同，分为干法挤出和湿法挤出。

2.结拱或架桥现象

3.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。

4.螺杆直径D标志着挤出机的生产能力。

5.L/D直接影响挤出机的塑化能力。

6.螺杆的作用：输送物料、塑化物料、对物料加压。

7.螺杆直径D与长径比L/D

螺杆直径D标志着挤出机的生产能力。螺杆直径已成标准化和系列化。长径比L/D 在一定意义上表示了螺杆的塑化能力和塑化质量。国内

目前常见的L/D 值在25。

8.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。

1)加料段：

作用：从料斗攫取冷的物料，并将之输送到下一区段。在加料

段物料始终保持在固体状态。

结构特点：

A.螺纹等距等深

B.与其它两个区段相比，加料段螺槽深度h1最大。

C.此段的设计应设法增大物料与料筒间的摩擦而减小物料与

螺杆间的摩擦。

2)压缩段：

又称熔融段、塑化段等。在此区段物料由固态逐渐变为液态。因此，该段是固-液共存区。

结构特点：

是从该段开始到该段结束，螺槽容积不断减小，即螺杆存在压缩比。

螺杆压缩比：压缩段开始处一个螺槽容积与终止处一个螺槽容积之比。

获得压缩比的常用方法：等距不等深法不宜产生较大的压缩比。

3)计量段：

又称均化段、压出段，是连接压缩段的最后一个螺杆区段。

作用：将来自压缩段的已熔物料进一步均化，并定压定量地供给挤出机机头。

结构特点：螺纹等距等深，h3最小。

9.*挤出过程和挤出理论

10.物料在加料段的运动受到物料与料筒、螺杆间摩擦力的控制。

11.冷却试验和熔融机理：

冷却试验法：

1)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察物料的流动状况）。

2)当挤出过程达到稳定状态时。

3)停止螺杆转动，并迅速冷却螺杆和料筒，以使物料快速凝固。

4)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。

5)沿螺槽侧壁法线方向作一系列断面剖切，观察切断面形态，并

以此为依据分析物料的熔融机理。

12.熔体输送理论：

对计量段螺槽中熔体的受力情况进行分析可知，熔体在该段的流动共有四种形式，分别为正流、逆流、横流和漏流。

13.双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；

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。

14.塑料薄膜常采用以下三种方法生产，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。

15.二次成型：以塑料型材为原料，通过加热或加压使其成为所需形

状和尺寸的制品的成型过程。

16.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，两者必须协调。

第七章注射成型

1.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。

2.注射机主要由注射装置、锁模装置、油压驱动装置和电气控制装

置组成。

3.注射机的加料装置包括上料装置、料斗（容积约与注射机1-2h的

注射量相当）及加料计量装置。

4.加料计量装置分定重量和定体积两种计量方式。

5.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？

答：由于注射机螺杆对物料的剪切作用较挤出机弱，产生的剪切热量小，所以，除加料口下部为防止物料结拱而设的冷却装置外，料筒其它区段都不设冷却装置，靠自然冷却即可。

6.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。

7.分流梭的存在之所以能够改善塑化效果，主要原因在于：

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均匀塑化；

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均匀地升

高；

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，使温度升高，并得到均化。

8.实际生产中喷嘴的选择应根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决定。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；对形状复杂的薄壁制品，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。

9.一般主流道衬套凹下的球面半径应比喷嘴头球面半径大1-2mm，

主流道进口直径比喷嘴出口直径大0.5mm,这样主流道凝料也较易脱除。

10.模具由浇注系统、成型零件及结构零件组成。

11.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。

12.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。实验证明，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)成型工艺条件的控制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。

13.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：

1)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。如果最大注射量标注的是体积的cm3数，则

称为公称注射量。

2)最大注射量反映了注射机的注射能力。

15.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.引料入模阶段发生的变化：

a.熔体压力降低；

b.熔体温度降低；

c.熔体流速降低。

18.必须避免喷射流产生的原因：

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利排出，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，会造成制品出现熔合痕和低强度区;

3)喷射流流速快，剪切速率高，易出现熔体破裂等不稳定流动。

从而影响制品内在及外观质量。

19.按照料流前沿形状及运动特点，可将熔体的扩展流动充模过程

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动阶段。

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

21.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：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。

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

的辊筒间隙，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薄膜、片材、人造革及其它涂层制品。

3.薄膜和片材主要区别在厚度，两者以0.30mm作为分界线。

4.根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0-5PHR 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.压延成型的缺点：设备大，投资费用高，维修复杂，制品幅宽

受辊筒尺寸限制。

6.压延机的规格：

XY-d-L X-橡胶；Y-压延机；d-辊筒直径；L-辊筒长度。例如：XY-610-1730

SY(辊筒数目）（排列方式）-辊筒长度。例如：SY4S-1800 7.钳住区的几个特征点的相对压力：

1)始钳住点处，p’=0;

2)终钳住点处，P’=0；

3)最大压力点处，P’=1；

4)中心钳住点处，P’=1/2。

8.分离力：在压延过程中，辊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，这种力使辊筒趋向分离，称为辊筒的分离力，记为F。

9.压延机两相邻辊筒线速度之比称为速比。

10.存在速比的原因:

1)为了使物料顺利传递；

2)强化物料受到的剪切作用，提高物料的塑化效果；

3)使薄膜得到一定程度的延伸和取向，从而使薄膜厚度降低，

而纵向强度提高。

11.压延效应：压延过程中，由于相邻辊筒间的辊速、温度以及表

面粗糙度等的差异，物料在两辊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。

12.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。

13.根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。

14.根据塑性溶胶涂覆方式的不同，涂敷法分为直接涂覆和间接涂

覆两种。

15.直接涂覆法又分为刮刀法和辊涂法。