高分子加工工艺学最全复习资料

绪论：

1、现代材料科学的范围定义为研究材料性质、结构和组成、合成和加工、材料的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。材料的结构转变包括高分子的组成、组成方式、材料宏观与微观结构的变化等。

1、高分子材料：主要是指以有机高分子化合物（不包括无机高分子化合物）为主体组成的或加工而成的，具有实用性能的材料。

按照来源分类：天然高分子材料和合成高分子材料

按照用途分类：塑料、化学纤维、橡胶、胶粘剂、涂料和复合材料等。

按照材料学观点：高分子材料分为结构高分子材料和功能高分子材料。

2、纤维：聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝，形成纤维。

1）按原料分类分为再生纤维和合成纤维。再生纤维（又称人造纤维）是利用自然界的天然高分子化合物-纤维素或蛋白质作原料，经过一系列的化学处理与机械加工而制成类似棉花、羊毛、蚕丝，一样能够用来纺织的纤维。合成纤维：是用合成高聚物为原料纺制的纤维。

2）按纤维的长度分类分为长丝与短纤维两类。

单丝：一束长丝如果由单根或由6根以下单丝组合而成。

复丝：由数以十计的单丝组成的长丝。

棉型短纤维：仿棉花的短纤维粗度较小，长度一般为35～38mm 。

毛型短纤维：仿羊毛的短纤维粗度较大，长度一般为75～150mm

3、化学纤维及其工艺名

聚酯纤维（涤纶或称的确良）；聚酰胺纤维（锦纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶或称人造羊毛）、聚氨酯弹性纤维（氨纶或称莱卡）

4、塑料

（1）按照加工性能分类：热塑性塑料和热固性塑料。区别：前者可反复受热软化或熔化，可经过多次成型加工；后者经固化成型后，再受热则不能熔化，强热则分解。

（2）按照塑料使用特点分类：分为通用塑料、工程塑料。通用塑料产量大，用途广，价格相对较低，常见的通用塑料有5种：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS树脂。

5、合成高分子的发展方向：发展的重点仍在于对于现有材料品种的改性及其下游产品的开发以及复合材料和功能材料的开发；继续研究探索成型加工的新工艺、新技术和新设备。可能不会有新的塑料、合成纤维及合成橡胶的大品种商业化以取代现有的主要品种。

6、化学纤维的主要指标：

（1）线密度：线密度表征纤维的粗细程度，其法定计量单位为特（tex）或者分特（dtex）。1000m长纤维的重量克数称为“特”；1000m长纤维重量的分克数称为“分特”。1000m长纤维重量为1g，则该纤维的线密度为1tex或者10dtex。

（2）断裂强度：指纤维的抗拉强度。以纤维的单位线密度所受力的大小表示，则测定的断裂强度为“相对断裂强度”，法定计量单位为N/tex。

（3）断裂伸长率：表征纤维的延伸性，一般纺织纤维的断裂延伸度在10～30％。

（4）初始模量：指纤维受拉伸使其伸长大原长的1％时所需的负荷，其单位为N/Tex 。

（5）回弹性：指纤维受拉力而伸长，当外力撤除后伸长的可回复程度。纤维回弹性可用回弹率表征：%100-?=总伸长量

不可回复伸长量总伸长量回弹率 （6）耐疲劳性：是反映纤维对多次变形作用的稳定程度，通常是以耐双折挠次数表示。经受的次数越多，纤维的耐疲劳性能越好。

7、塑料的品质指标：

（1）物理性能指标：密度、吸水性、光学特性、热性能、电性能等

（2）力学性能指标：抗张、抗弯、抗压强度、模量，断裂伸长率，耐磨性、硬度等。

（3）稳定性能指标：耐老化性能，耐化学品性能、耐热性能、阻燃性能及耐生物作用性能等。

9、高分子材料加工过程，过程一般包括四个阶段：

（1）原材料准备：如高聚物和添加物的预处理、配料、混合等；

（2）使原材料产生变形或流动，并成为所需的形状；

（3）材料或制品的固化；

（4）后加工和处理，以改善材料或制品的外观、结构和性能。

10、化纤纺丝方法：

（1）溶液纺丝，是将固体高聚物溶解在溶剂中调配成一定浓度的溶液（常称为原液），然后再进行纺丝。根据纺丝时所使用的凝固介质不同，又分为湿法和干法两种。湿法纺丝的凝固介质是含有凝固剂的溶液（又称凝固浴）；干法纺丝的凝固介质是干气流。

（2）熔体纺丝条件：成纤高聚物必须是线型高聚物。其中，只有其分解温度（Td ）高于熔点（Tm ）或流动温度（Ts ）的线型高聚物才能采用熔体纺丝

11、塑料加工：

塑料的原料主要包括树脂和填料。塑料的添加剂又叫助剂，包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂及填料等，加工示意图如下：

12、橡胶成型加工：

橡胶及其制品的主要原料是生胶，同时还要加入各种配合剂，采用纤维材料和金属材料

作骨架。

第一章：聚酯纤维：

1、含聚对苯二甲酸乙二酯组分大于85％的合成纤维称为聚酯纤维，商品名为涤纶。

2、合成方法：

工业上是以对苯二甲酸双羟乙二酯（BHET）为原料，经缩聚反应脱除乙二醇（EG）来实现。所以PET的制备首先需得到BHET，目前生产BHET的方法有酯交换法和直接酯化法。

酯交换法此法是将对苯二甲酸（TPA）与甲醇反应生成粗对苯二甲酸二甲酯（DMT），经精制提纯后，再与EG进行酯交换反应，得到纯度较高的BHET。在催化剂存在下，EG 与DMT进行酯交换，生成BHET。被取代的甲氧基与EG的氢结合，生产甲醇，其反应式如下：

直接酯化法即将TPA与EG 直接进行酯化反应，一步制得BHET直接酯化体系为固相TPA与液相EG共存的多相体系，酯化反应只发生在已溶解于EG中的TPA和EG之间。

3、PET的空间构想：

①无定型PET为顺式：

②结晶PET为反式：

4、分子量及熔点：

纤维用PET树脂的分子量通常为15000～22000。PET的分子量直接影响其纺丝性能及纤维物理性能。

纯PET的熔点为267℃，工业生产的PET熔点略低，一般在255～264℃之间，

5、聚酯切片的干燥目的：

（1）除去水分，切片中水分的不良影响：①在纺丝温度下，水的存在使PET大分子的酯键水解，聚合度下降，纺丝困难，成品丝质量降低；②少量水分气化，往往造成纺丝断头，使生产难以正常进行。

（2）提高切片含水的均匀性

（3）提高结晶度及软化点

干燥机理：PET大分子缺少亲水性基团，吸湿能力差，其水分分为两部分：一是粘附在切片表面的非结合水，另一是与PET大分子上的羰基及少量的端羟基等以氢键结合的结合水。切片的含水率均随干燥时间延长而逐步降低。在干燥前期为恒速干燥阶段，这时除去的主要是切片中的非结合水。干燥后期为降速干燥阶段，主要去除结合水。

切片干燥过程中的结晶及温度：

聚酯在170-190℃时结晶速率最高，超过190℃，结晶速率反而随温度升高而下降。这是由于高温下晶核生成太少的缘故。因此，在170℃以下短时间干燥，由于切片表面温度高于内部温度，切片表面的结晶度高于内部；在190℃以上短时间干燥，则内部结晶度大于表面结晶度。

切片干燥设备：

聚酯切片干燥设备分为间歇式和连续式两大类。间歇式设备主要为真空转鼓干燥机；连续式多为多种形式组合而成的联合干燥装置。

6、聚酯纤维纺丝：（以纺丝速来划分纺丝技术路线类型）

（1）常规纺丝：纺丝速度1000～1500m/min，其卷绕丝为未拉伸丝，通称为UDY

（2）中速纺丝：纺丝速度1500～300m/min，其卷绕丝具有中等取向度，为中取向丝，通称为MOY

（3）高速纺丝；纺丝速度3000～6000m/min。纺丝速度4000m/min以下的卷绕丝具有较高的取向度，为预取向丝，通称为POY

（4）超高速纺丝：纺丝速度为6000～8000m/min。卷绕丝具有高取向和中等结晶结构，为全取向丝，通称为FOY

7、熔体制备：

聚酯切片的熔融纺丝广泛采用单螺杆挤出机。在纤维成形中，螺杆有输送、熔融、搅拌和计量等作用，其工作部分分为三段，即进料段、压缩段及计量段。

螺杆挤出机的特征主要集中在螺杆结构，其包括直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与套筒的间隙。①螺杆直径：指螺杆外径。直径增大，产量上升，但同时会引起传热变差、功率消耗大等问题②长径比：指螺杆工作长度与外径之比。长径比大，有利于物料的混合塑化、提高熔体压力和减少逆流和漏流损失。③压缩比：指加料段一个螺距的螺槽容积与计量段一个螺槽容积的比值，一般去压缩比为3～4。④螺距螺距t 决定于螺旋角Φ，。为便于制造螺杆，螺距取与螺杆直径相等，

8、纺丝机结构：

（一）纺丝箱头及纺丝头组件纺丝箱内部包括熔体分配管、计量泵和保温座等。

（二）计量泵作用是精确计量、连续输送成纤高聚物熔体或溶液，其属于高温齿轮泵类型。计量泵由一对相等齿数的齿轮、三块泵板、两根轴和一副联轴器构成。

（三）喷丝板喷丝板的主要作用是将高聚物熔体或溶液通过微孔转变成具有特定截面的细流，经风冷却或凝固浴固化而形成细条。喷丝孔通常由导孔和毛细孔构成。毛细孔都为圆柱形，导孔有圆通漏斗形、圆通平底形、圆锥形、双曲面形。为了加工方便和控制熔体流动的切变速率便获得较大压力差一般用圆形导孔。

（四）丝条冷却装置丝条冷却吹风形式有两种：侧吹风和环形吹风，而环吹风又分为外环吹风和内环吹风。采用侧吹风时，空气直接吹在纤维还未完全凝固的区域，并与纤维成垂直方向，故传热系数高、冷却效果好。但往往不够均匀，尤其是单纤维根数较多时，不同位置冷却条件差异大。在采用900～1000孔甚至更多纺丝孔的喷丝板生产短纤维时，环形吹风是一种简单有效的方法。

（五）卷绕装置为避免产生静电，进行正常卷绕前，必须先给湿和上油。因此，一般卷绕机由上油机构、导丝机构和卷绕机构三部分组成。

9、短纤维纺丝工艺：

纺丝时螺杆各区温度控制在290～300℃，纺丝箱体温度控制在285～260℃。高压纺丝压力在15MPa以上，其有利于降低纺丝箱体温度，避免热降解。环形吹风温度一般为30℃左右。纺丝速度一般在2000m/min以下，拉伸倍数为3.5～4。

长纤维纺丝工艺与短纤维生产相比，其工艺特点要求：1）原材料含水率低为不大于0.008％，而纺短纤维时切片含水率为0.02％；2）为保证纺丝的连续性和均一性，要求熔体温度波动不超过1℃，侧风风速差异小于0.1m/s；3）卷绕速度高为1000～6000m/min。

10、纺丝后加工：对纺丝成型的初生纤维（卷绕丝）进行加工，改善纤维结构，其包括拉伸、热定形、加捻、变形加工和成品包装等工序。①将纤维进行补充拉伸，使纤维中大分子取向、规整排列，提高纤维强度、降低伸长率；②将纤维进行热处理，使大分子在热作用下，消除拉伸时产生的内应力，降低纤维的收缩率、提高纤维的结晶度；③对纤维进行特殊加工，如将纤维卷曲或变形、加捻等，以提高纤维的摩擦系数、弹性、柔软性、蓬松性。

11、短纤维后加工工艺，主要包括集束、拉伸、卷曲、热定形及切断打包几个过程。

卷曲原因：棉、毛纤维外形有天然的卷曲，而聚酯纤维表面光滑、纤维间抱合力差，不易与其它纤维抱合在一起，对纺织后加工不利。卷曲原理：可以采用受压杆的弯曲理论来解释。丝束像一个细杆，两卷曲轮夹持丝束的点可以看作固定端，而气动压力阻止丝束走出卷曲箱，其对丝束产生的阻力可看成外力作用。

拉伸位置：在喂入辊和第一导丝盘间进行一段拉伸，在第一和第二拉伸盘进行二段拉伸。假捻定型原理：将丝条两端固定，以中间握持点回转，则从握持点分界获得正反方向的正负捻。丝条以一定速度输送时，则在握持点以前加捻，握持点以后解捻，经过程后纤维仍保留螺旋卷曲，故称为假捻变形法。

空气变形原理：以POY或FOY为原丝。通过喷嘴，在空气喷射作用下单丝弯曲形成圈状结构，形成具有高度蓬松度的环圈丝。

12、针对涤纶加捻丝（DT）、变形丝（DTY）、及空气变形丝（ATY）的特点及用途

DT与涤纶纤维特性类似，主要用于织造各种仿丝绸织物，也可与天然纤维或化学短纤维纱交织，也可与蚕丝或其他化纤长丝交织；DTY较高的蓬松性、大卷曲度、毛感强、柔软，且具有高度的弹性伸长率，用其织成的织物具有保暖性好、遮覆性和悬垂性优良，光泽柔和等特点，特别适合织造仿毛呢、哔叽等西装、大衣、外套面料及各种装饰织物如窗帘、台布、沙发面料；ATY和网络丝的抱合性、平滑性良好，可以筒丝形式直接用于喷水织机，适合织造仿真丝绸及薄型织物，也可织造中厚型织物。

13、针对易染色聚酯纤维、抗静电纤维和阻燃纤维各介绍其特点，并简单说明改进方法。

易染色聚酯纤维：能在较低温度（如70℃）下不用载体而用分散性染料进行涤纶直接染色，可用对苯二甲酸、乙二醇和取代琥珀酸（或酐）共聚制得改性聚酯，还可与间苯二甲酸、脂肪族聚酯或聚醚共聚制得。

抗静电纤维：在纺织加工时，使用专门的油剂或增加室内空气的湿度等措施，仅能减少纤维起电，纺织制品所要求的抗静电性必须能经受反复水洗和长期的服用。通常采用导电油剂涂覆在织物上，且在纤维表面聚合；也可将纤维与抗静电剂经共聚或共混方法制备抗静电聚酯纤维。

阻燃纤维：一般可采取加入磷-卤素化合物类阻燃剂，纺丝工艺简单、应用普遍；另一种是皮芯结构的阻燃复合纤维，在芯层加阻燃剂在皮层可不加，使阻燃性增加的同时对纤维性能影响较小。

第二章：聚酰胺纤维

1、聚酰胺合成工艺：

一类是由二元胺和二元酸缩聚而得；另一类为ω－氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得。聚酰胺树脂工业上主要方法包括：熔融缩聚、开环聚合、低温聚合。由于聚合体有适当的熔点，分解温度比熔点高，可以采用熔融缩聚，开环聚合条件：环状化合物能否变成聚合

物，是由热力学函数决定的。环状化合物的自由能F1大于聚合物的自由能F2，即满足，聚合反应才有可能进行。已内酰胺在热力学上能够开环聚合，还必须有活化剂水的存在，通常称为水解聚合。

2、聚酰胺结构：

聚酰胺的分子是通过酰胺键连接起来的线形长链分子，在晶体中呈完全伸展的平面锯齿形构形。晶态结构 X射线衍射分析表明;聚己内酰胺通常具有多种晶态结构，包括α型、β型及γ型。其中α型的晶体是最稳定的形式，其密度也最大。

3、每两个酰胺间与其配位的水分子有三个，其中一个分子产生强的氢键结合。所以聚酰胺有较好的吸湿性。聚酰胺耐碱性很好，但耐酸性差，通常可溶于有机酸和无机酸，也可溶于苯酚或一些醇类。

4、聚酰胺的纺丝成型：

聚酰胺纤维一般采用熔体纺丝成型，主要以切片熔融纺丝为主。聚酰胺纤维的结构与聚酯不同，为了避免卷绕丝在卷装上发生过多的松弛而变软，其相应纺丝速度必4200m/min～4500m/min。而且常规纺丝已逐步被高速纺丝取代。

与常规纺丝不同的是：①丝条冷却和上油方式高速纺丝，冷却停留时间短，因此需要加大风速和风窗的高度。而上油方式也不同与常规纺丝，其不在卷绕机板面而在纺丝窗下方的甬道入口处。②冷却条件一般选择侧吹风，使用20℃的露点风，送风速度一般为0.4～0.5m/s，相对湿度为75％～80％。③纺丝速度不同：常规纺丝速度不大于3000m/min，高速纺丝速度在4200m/min～4500m/min。④FDY工艺拉伸倍数一般为1.2～1.3倍。

5、PA纺丝后加工：

以高速纺的POY为原料，在同一机台上（拉伸加捻机）一步完成拉伸加捻作用。聚酰胺高弹丝后加工采用假捻变形法，通过拉伸使纤维根据用途不同而具有适当的物理力学性能和纺织性能。随着拉伸倍数的提高纤维取向度及结晶度会提高从而使纤维强度增大。拉伸温度一般大于玻璃化温度小于软化温度。

6、帘子线工艺（书P88)

帘子线是橡胶制品的骨架材料，广泛用于轮胎、胶管、运输带等领域。聚酰胺帘子线生产特点：①聚合由于帘子线的强度要求高于一般长丝，其必须要提高分子量。其聚酰胺6目前采用加压预缩聚－真空闪蒸－后缩聚工艺。②纺丝成型由于粘度高，一般采用高压纺丝法，避免高温，有利于产品质量的提高。③复捻和合股经拉伸加捻后的丝条，捻度较低，还需要进行复捻和合股。

第三章：聚丙烯腈纤维

1、丙烯腈的聚合

实际生产中丙烯腈多采用溶液聚合。根据所用溶剂的不同，可分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。均相溶液聚合所得的聚合溶液可直接用于纺丝，故称为腈纶生产一步法。溶剂典型为NaSCN，引发剂为偶氮类。通常转化率降低为50％～75％。非均相溶液聚合溶剂典型为水，采用氧化还原体系作为引发剂。转化率可达70～80％。聚丙烯腈纤维大多是以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其中丙烯腈占88％～95％，第二单体用量为4％～10％，第三单体用量为0.3％～2％。第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维

的机械强度、弹性和手感。第三单体作用是引入一定数量的亲染料基团，以增加纤维对染料的亲和力。

2、PAN结构

聚丙烯腈具有三种不同的聚集状态，即非晶相的低序态、非晶相中序态及准晶相高序态。熔融纺丝和溶液纺丝的不同：熔融纺丝就是将聚合物熔融并定量从喷丝孔挤出形成细流，经空气或水冷却固化，以一定的速度卷绕形成纤维。溶液纺丝是将高聚物浓溶液定量从喷丝孔挤出，溶液细流经凝固浴或热空气固化成纤维的方法。

3、二步纺丝原液制备：

水相沉淀聚合所得的聚丙烯腈首先需要溶解，并经过混合、脱泡、过滤等工序以制成符合纺丝要求的原液。①溶剂化分子：一般盐溶液的离子都是溶剂化的。但盐溶液浓度达到相当高时，无机盐可以完全转变成溶剂化分子。②当加入聚丙烯腈时，聚丙烯腈中的氰基参与溶剂化层的组成，在硫氰酸钠水溶液浓度达到43％～45％时，大分子处于溶剂系统的包围之中，使得固体的聚丙烯腈转化为大分子溶液

4、聚丙烯腈在加热下既不软化也不熔融，在280～300℃下分解，故一般不能采用熔融纺丝，而采用溶液纺丝法。一般采用丙烯腈在NaSCN溶液中聚合，并直接用聚合液进行纺丝。该法的优点是工艺过程简单、聚合速度快，NaSCN不易挥发、溶剂消耗较少。

纺丝原液（PAN含量12％～14％，NaSCN含量44％），凝固浴为9％～14％的NaSCN的水溶液，浴温10℃左右，纺丝速度5～10m/min。凝固浴的温度直接影响浴中凝固剂和溶剂的扩散速度，从而影响成型过程。所以凝固浴温度和凝固浴浓度一样。

腈纶的干法纺丝只使用DMF为溶剂

5、纺丝后加工：

湿法成型后加工主要包括拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲、热定形、上油及干燥打包等工序。拉伸一般分两步完成，即预热浴拉伸及沸水或蒸气拉伸；干燥致密化目的：提高透光率低、机械性能，去除纤维中的水分，使纤维中的微孔闭合；热定型采用加压饱和蒸气热定型效果最好，加压饱和蒸气提供了充足的热量；另一方面饱和蒸气中的水分起到增塑作用，使纤维溶胀，Tg下降，有利于定型效果的提高。

干法成型的腈纶的后加工主要包括水洗、拉伸、卷曲及干燥上油。

第四章：粘胶纤维

1、粘胶纤维是以天然纤维素（浆粕）为基本原料，进转化为纤维素磺酸酯溶液再纺制而成的再生纤维素纤维。

2、各种粘胶纤维基本生产过程包括四个过程：

（1）粘胶的制备：包括浆粕的准备、碱纤维素的制备及老成、纤维素磺酸酯的制备与溶解；（2）粘胶的纺前准备：包括混合、过滤和脱泡；

（3）粘胶的纺丝及纤维的拉伸；

（4）粘胶的后处理：包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥等。粘胶长丝还需要进行加捻、络丝分级包装等。

3、黏胶纤维原料：

①粘胶纤维用浆粕，按来源分主要为：木浆、棉浆、草浆。浆粕的主要成分是纤维素，工业上通常用α-纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度。浆粕浸渍在20℃、17.5％NaOH水溶液中，在45min内不溶解的部分称为α-纤维素，溶解部分为半纤维素。α-纤维素是纤维素的长链部分，半纤维素则是包括浆粕中的非纤维素碳水化合物和浆粕中的短链纤维素。

4、浸渍：根据纤维素的碱化通常需要碱化：浸渍的目的是制备碱纤维素，溶出浆粕中的半

纤维素和使浆粕膨润以提高其反应性能。

5、 磺化：碱纤维素在控制的条件下与二硫化碳反应，生成纤维素磺酸酯，这一反应过程称为磺化。磺化的目的是在纤维大分子上引入磺酸基团，一方面可以增大纤维素大分子间的距离；另一方面，磺酸基团具有去亲水性，与溶剂接触发生溶剂化作用，原来不能溶于常规碱溶剂中的碱纤维素称为可溶于水或稀碱中的纤维素磺酸酯。磺化反应属于放热反应，提高温度有利于提高反应速度。磺化时间取决于磺化温度、磺化体系压力、磺化方法及纤维素原料的性质，一般约为1.5～2h 。磺化浴比指磺化系统中固态物料的质量与液体物料（碱液、水、CS2）体积比值，通常为2.6～3.0。

6、凝固浴组成： 粘胶是以纤维素磺酸酯为溶质，以NaOH 水溶液为溶剂的高分子溶液；而凝固浴主要成为硫酸、硫酸钠及硫酸锌溶液，其主要为中和反应。凝固浴的作用是使粘胶细流完成凝固和纤维素磺酸酯的分解过程。其中硫酸作用是：参与化学反应 一是使纤维素磺酸酯分解，纤维素再生并析出；二是中和粘胶中的NaOH ，使粘胶凝固；三是使粘胶中的副产物分解。硫酸浓度太低，粘胶细流的凝固距离过长，容易引起单丝早起断裂；硫酸浓度过高，则由于粘胶细流凝固过剧，纤维脆硬，受拉伸容易断裂。

7、后加工：

经纺丝拉伸后的粘胶纤维，必须经过后处理，其目的是：

（1）除去纤维所粘附的杂质；

（2）进一步完善纤维的物理性能和纺织加工性能。其主要步骤包括：水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油及烘干等。水洗 可除去纤维上的硫酸、硫酸盐；脱硫 脱除纤维上少量的硫黄；漂白 为了提高纤维白度，以改善织物外观；酸洗 中和残存在纤维表面的碱性漂白剂或脱硫液；上油 调节纤维的表面摩擦力，使纤维具有柔软、平滑的手感和性能；干燥 粘胶纤维水分降至标准11％～13％。

第五章：塑料加工

1、热塑性塑料工艺特性：

①收缩率：宏观：材料的热胀冷缩行为 微观：分子间自由体积发生变化。②流动性：从分子量大小、熔融指数、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。③结晶性：即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。 结晶性料为不透明或半透明，无定形料为透明。④热敏性及水敏性：对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降聚，分解的倾向；即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解。⑤应力开裂及熔融破裂 ：成形时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象；在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔融破裂，⑥热性能及冷却速度：各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度，比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成形。 ⑦吸湿性 ：塑料中因有各种添加剂，使其对水分各有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种。

2、挤出成型过程及工艺参数：

挤出成型是高分子材料在挤出成型机中通过加热、加压而使塑料以流动状态通过口模成型的方法。

加热相变

挤出主机 塑料原料 塑料熔体 加压 挤出模具（机头） 初始形状的连续 定型 冷却（定型）装置 最终形状的连续体 切割 切割装置

一定规格的制品

①管材横截面积与螺杆的截面积之比0.25-0.40 ②口模直径比管材规定尺寸大5％左右，

3、挤出成型特点：

1、设备制造容易，成本低

2、可以连续化生产效率高、设备自动化程度高，劳动强度低

3、生产操作简单，工艺容易控制

4、挤出产品均匀密实，质量好

5、原料的适应性强几乎所有热塑性塑料都能用于挤出，用量最大的是PVC、FE、PP。

6、所生产的产品广泛，可一机多用

7、生产线占地面积小，生产环境清洁

8、不能生产具有三维尺寸制品

9、制品往往需要二次加工。

4、吹塑薄膜：

生产原理：从挤出机挤出的熔融物料经机头呈圆管形挤出，并从机头中心吹入压缩空气，将管坯吹为直径较大的管状薄膜，经牵引后卷取成制品。

吹塑薄膜特点：

（1）设备简单、投资少、见效快；

（2）薄膜经牵引、吹胀，力学性能有所提高；

（3）机台利用率高；

（4）成品是圆筒形，用于包装可省略焊接工序；

（5）操作简单、无废边，成本低；

（6）薄膜厚度均匀性差；

（7）冷却速度低薄膜透明度低；

（8）受冷却的限制，卷取线速度一般不超过10m/min，产量不高。

工艺控制因素：

吹胀比α是泡管直径与口模直径之比；牵引比β是指牵引速度与挤出筒坯的线速度之比；

牵引比和吹胀比控制薄膜纵横向定向（b为口模环隙宽度，δ为薄膜平均厚度）

5、冷冻线高度来判定所选择的冷却条件是否合适。冷冻线：在采用风环冷却工艺时，刚挤离口模的管状物是透明的，一旦冷却到适当温度而产生晶体时，透明与浑浊的交界线。冷冻线高度的影响因素：

冷却速率越大，挤出筒膜温度越低，吹胀比越大，牵引速度越低，冷冻线高度越低。反之则增大。

6、成型厚度分类：

板材挤出可以成型厚度0.02mm-20mm热塑性塑料平面型材。通常在1mm以上的为板材；0.25mm-1mm为片材；0.25mm以下为平膜。

第七章：注射成型

1、模具定义及作用：

利用本身特定形状，使塑料成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具称模具。

作用在于:在塑料的成型加工过程中，赋予塑料以形状，给予强度和性能，完成成型设备所不能完成的工作，使它成为有用的型材。

注射模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部分所组成。

浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前流道部分，包括主流道，分流道，浇口等;

成型零件系指构成制品形状的各种零件:包括动、定模型腔、型芯(排气孔等）; 结构零

件是指构成模具结构的各种零件:包括执行导向、脱模等动作的各种零件。

2、模具加热方式：

加热模具可用热油或热水等，但常常是直接用电热方法(电热圈、电热棒、电热板等)加热，可根据模具结构、制品、加热温度等而加以选择。

3、注射成型的工艺条件

在注射成型过程中，主要工艺因素是料温、模具温度、注射压力、注射周期和注射速度。

①物料的温度是由料筒控制的，料筒温度关系到物料的塑化质量，料筒末端的最高温度应高于Tf或Tm,但必须低于物料的分解温度Td。料筒温度应选择较低值，即比Tf稍高即可; ②模具温度实际上决定了塑料熔体的冷却速度，模具温度速常是由冷却介质控制的，影响塑料熔体充模时的流动行为，并影响塑料制品的性能。③注射压力推动塑料熔体向料简前端流动，并迫使物料充满模腔而成型，所以它是物料充模和成型的重要因素。压力的作用主要有三个方面：推动料筒中物料向前端移动；充模阶段注射压力应克服浇注系统和型腔对物料的流动阻力；保压阶段注射压力应能压实模腔中的物料。④完成一次注射成型所需的时间称注射周期或称总周期。⑤注射速度常用单位时间内柱塞(螺杆)移动的距离(cm/s)表示；有时也用质量或容积流率(g/a，或cm3/s)表示;通常随注射速度的增大，熔体在浇注系统和模腔中的流速会增加。一般先以低压慢速注射，然后根据制品的成型情况面调整注射速度。

4、注射成型制品出现问题分析及具体处理方法

注射成型的制件，在不良操作情况下，会出现不满、飞边、银纹、凹陷、熔接缝大、翘曲变形、尺寸变化等等缺陷。塑料制件的质量评价主要有三个方面：第一是外观质量，包括完整性、颜色、光泽等；第二是尺寸和相对位置间的准确件；第三是与用途相应的机械性能、化学性能、电性能等

（一）制件不满：

原因及方法：1．进料调节不当2.注射压力不妥3．料温过低 4．模具温度低或温度分布不合理 5、塑料流动性差 6．喷嘴配合不良，7．塑料熔块堵塞加料通道8．模具设计不合理

二、飞边

飞边又称溢边、披锋、毛刺等，大多发生在模具的分合位置上，飞边在很大程度上是由于模具缺陷或机台销模力失效造成。飞边一旦发生，即会在成型中起杠杆作用，使溢料进一步扩大化，从而压印模具形成局部陷塌，造成永久性损害。

1．棋具分型而精度差

(1)旧模因早先的飞边挤压，使型腔周边疲劳塌陷。

(2)分型而上沾有凸出之异物或模框周边带凸出的撬印毛刺。

(3)活动模板(如中板等)变形翘曲。

2．模具设计和入料配置不合理

流道应尽量安置在质量对称中心上，在制件厚实的部位入料。避免出现偏向性流动，使一边缺料而另一边带飞边；模具型腔的开设位置不应过偏；模具的设计制造精度更高。

3．机台真正的锁模力不足

这个锁模力必须高于注射成型制件纵向投影面积在注射时形成的张力，限定制件纵向投影面积。锁模力大约为模制件纵向投影面积(以cm2表示)的2500倍(以N表示)。

三：银纹

这是一种常见的毛病，是塑料在充模过程受到气体的干扰而出现在制件表面熔料流动方向上的缺陷。气体成分包括水汽、分解气、溶剂气以及空气，以水汽和分解气为多见。四：收缩凹陷

因塑料冷却硬化而造成收缩凹陷，简称收缩。(1)模具设计应使壁厚均匀，即尽量避免壁厚的变化。（2）及时将模内的热量移走，使各个部位都处于同一温度水平

五、熔接缝

提高注射压力、注射时间；调好注射速度；调好料筒(包括喷嘴)温度；调好料量；提高模具温度或有目的地提高熔接缝处的局部温度；延长模塑周期

第八章：热固性塑料第九章：第十章选择填空

热固性塑料以体型结构的聚合物为主要成分，与热塑性塑料不同，它受热不具有熔体流动性。热固性塑料的成型方法一般有:压缩模塑、传递模塑、注射成型。

压缩模塑过程：热固性塑料模压制品的完整过程，通常由物料准备、成型和制品后处理三个阶段组成。

加料方法可用重量法、容量法、计算法三种。

后处理是涂漆供烤与热处理。模压温度、压力、模压时间是影响制品质量的重要工艺因素。温度升高能加速树脂在模腔中的固化速率，缩短固化时间，因此高温有利于缩短模压周期。

将已经塑化的接近粘流温度的热塑性树脂通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度、宽度和表面光洁的薄片状制品的工艺过程称为压延。一般以0.3mm为分界线，薄者为薄膜，厚者为片材。

如果将一薄展热塑性树脂均匀涂复成型在基材(布或纸)上，即得到人造革制品，这种工艺称为涂层。

通常压延法生产人造革又可分为贴胶法和擦胶法两种。贴胶法是用转速比相同的三辊压延机，使预热的布和聚氯乙烯熔体相结合，聚氯乙烯仅粘贴于布的表面。擦胶法是三辊速比不相同，而要求中辊转速比下辊稍大，这样在聚氯乙烯与布接触的过程中，其速度比布的移动速度大，能使塑料部分擦人布缝中，因此塑料与布间的粘合较牢。

涂刮涂层主要包括刮涂、热处理、压花和冷却等步骤，工艺

发泡原理是利用机械、物理或化学的作用，使产生的气体分散在树脂中形成空隙，此时树脂受热熔化，或链段逐步增长而使聚合体达到某一适当粘度，或树脂交联到某一适当程度使气体不能逸出，形成体积膨胀的多孔结构，同时树脂适时固化，使多孔结构固定下来。

橡胶制品的成型加工系指以生胶及其配合剂为原料，经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。加工工序主要包括:生胶的塑炼、塑炼胶与各种配合剂的混炼、成型、胶料的硫化。在加热和加压条件下，胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使橡胶由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，使胶料的物理机械性能及其它性能有明显的改着，这个过程称为硫化，整个硫化过程分为四个阶段:硫化诱导阶段、预硫阶段、正硫阶段及过硫阶段。