高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆
高分子材料成型加工(考试重点及部分习题答案)
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆ppt课件
扭矩剪力 τ=Mk/Wp
Mk=97360ηNmax/nmax
Wp=πD3根﹝1-C4﹞/16 , C=d0/D根
自重弯曲应力 σ弯＝GL/2W
G=π﹝D2+ D2根﹞Lγ/8
W=πD3根﹝1-C4﹞/32 , C=d0/D根 塑料材料复合应力用第三强度理论
总 2 4 2
压 弯
T / nT
二、常规全螺纹三段螺杆的设计 1、螺杆型式的确定 ①渐变型螺杆 压缩段槽深为渐变的，传热好，剪切不剧烈，混炼 效果不好。适用于热敏性物料、非结晶性物料。 ②突变型螺杆 剪切剧烈，传热不太好。适用黏度小、具有突变熔点 的物料，如PA、PS、PP等 ，但PVC等黏度高的会 局部过热。已由在（1—2）D内发展到在（4—5）D 内完成相变。
二、几种新型螺杆
1、分离型螺杆 固液分离
原理： 在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一个螺纹所形成 的螺槽分为两个，将已熔物料和未熔物料尽早分离，促 进未熔料尽快熔融。
①BM螺杆 双螺纹 L/D=25-30 δ´=ns/（n-1） δ´=0.38—0.76㎜ 液相槽始终与均化段等深，均化段较深 ε=2 ②另外还有Barr螺杆、熔体槽螺杆及XLK螺杆。
L3=20～50% H3=﹝0.025～0.06﹞Ds
H 1 0 .5 D sD s 2 4h 3 D h 3
5、间隙δ 6、螺杆其他参数：螺纹升角φ，螺距S=DБайду номын сангаас
7、螺杆头部结构和螺纹断面形状 ①半圆、平、锥、尖、螺纹头
②螺棱断面：矩形（输送段）、锯齿形（压缩段 和均化段）
三、螺杆材料及强度计算
４．变流道型螺杆
通过改变塑料在螺杆中 流道截面形状或截面积大小， 来促进物料塑化和增强混炼 ①波状螺杆
挤出原理简介
挤出原理简介!1、什么是塑料：塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化的材料的总称，是以合成树脂为基本成份，再添加配合剂经捏合、造粒塑制成一定形状的材料。
塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料—线性结构、加热可重复软化。
如PVC、PE、PP等。
热固性塑料—立体网状结构、加热软化，冷却变硬，不可重复软化。
如XLPE等2、挤出机组的构成：放线装置、支撑架、校直或辅助牵引装置、主机（塑料挤出机）、冷却水槽、火花机、牵引机、计米器、收排线装置；机械传动部分；电器控制部分。
3、挤出机的构成：传动系统；加料装置及料斗、机筒、螺杆、加热装置、冷却装置、滤板、连接法兰、机头、模具；电器控制部分。
4、螺杆：4.1 螺杆的型式：螺杆是挤出机的心脏，主要有等距不等深型（45机用）、分离型（65、90机用）、销钉型、BM型等等。
4.2 螺杆的作用：螺杆的旋转产生剪切力使塑料破碎；螺杆的转动产生推动力使破碎的塑料连续前进并因此产生挤出压力；在挤出压力作用下，过滤板和压力所及的其它部位产生反作用力，造成塑料的迥流和搅拌，从而实现挤塑过程的全面均衡。
这一作用过程正是塑料实现均匀塑化的必要条件和充分条件。
4.3 螺杆的主要参数：压缩比、长径比；螺纹节距、螺峰宽度、螺旋角、圆弧角等4.3.1 压缩比：螺杆进出料端螺槽容积之比。
压缩比的存在是产生挤出压力的前提。
4.3.2 长径比：螺杆有效长度和其直径之比。
因为某一塑料的塑化温度是一个变化不大的温度区域，在一定温度下，决定塑化程度就是受热时间。
所以长径比大，可以有利于塑化、提高产量，但给制造、安装、使用都带来不便。
新型螺杆就是为了在满足塑料塑化的前提下，提高螺杆转速的。
5、过滤板：又叫筛板,往往与40目到80目的过滤网同时使用。
部件虽小，作用甚大：5.1 过滤作用：过滤掉含于塑料中的一切颗粒状杂质。
5.2 压力调节使用：产生挤出推力的反作用力，促使胶料产生迥流，而实现充分塑化。
第六章 高分子材料及加工工艺
第六章高分子材料及加工工艺思考题2.比较高分子材料与金属材料在性能、加工、应用等方面的区别和联系。
答：高分子材料和金属材料在性能、加工、应用方面有相同点也有不同点，下面我用一张表格来说明这个问题。
5.塑料制品的生产过程是什么？塑料制品成型加工的主要方法有哪些？简述塑料成型加工特点，归纳各类塑料成型方法的优缺点。
答：塑料制品的生产过程：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。
其生产原理就是将小分子经聚合反应得到高分子聚合物，然后将其切成粒状或粉末，送到聚合物成型加工工段，加入需要的添加剂，再经过相应的成型加工，生产出塑料制品。
塑料制品成型加工的主要方法、特点及优缺点：除此之外，塑料制品的加工方法还有压延成型，滚塑成型，搪塑成型，铸塑成型，蘸涂成型，流延成型，传递模塑成型和反应注塑成型。
7．分析塑料制品在设计中的特点以及塑料成型与工业设计的关系。
答：随着塑料产品设计和加工工艺的不断发展，在进行产品设计时，设计师和工程师需要考虑到塑料制品在设计中的特点，具体表现为：○1在满足使用要求和性能（如力学强度、电性能、耐化学腐蚀性、尺寸稳定性、耐热性、吸水性等）的前提下，力求塑料产品结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装和使用方便。
○2应尽量使结构合理，便于模具制造和成型工艺的事实，用最简单的工序和设备来完成产品的成型加工。
○3产品要求外形美观，既满足外观又要结构合理。
○4高效率、低消耗，尽量减少产品成型前后的辅助工作量，并避免成型后的二次机械加工。
随着塑料产品设计和加工工艺的不断发展，塑料成型与工业设计有着密不可分的关系。
现代工业产品的造型设计中越来越多地采用塑料材料，其主要原因是塑料可使产品的造型取得良好的艺术效果和经济效果。
《塑料挤出成型》课程标准
《塑料挤出成型》课程标准课程名称：塑料挤出成型课程类型：专业核心类适用专业：高分子材料加工技术课程学分：5.0 总学时：1401课程定位《塑料挤出成型》是本专业与珠三角相关企业共同开发的一门具有工学结合特色的专业核心课程。
通过本课程的学习，使学生掌握与塑料挤出成型岗位（群）相关的职业技术能力，得到社会能力和方法能力的训练，教学过程中培养学生的创新能力和可持续发展能力，为后续的顶岗实习和毕业设计打基础，以便适应高分子材料加工领域技术飞速发展的要求。
2课程目标培养塑料挤出成型加工的原料准备、工艺控制、设备维护、产品质量控制等方面的职业能力，其能力和知识要求达到塑料挤出中（高）级工职业技能鉴定标准的要求。
通过引入最新科研课题引导学生进行设计创新，训练学生通过获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评估反馈六步来完成任务的工作方法，使学生养成勤于思考、勇于创新的习惯，从而获得可持续发展能力。
通过项目教学，逐渐提高学生包括责任感、团结协作、交往技巧等社会能力。
2.1能力目标2.1.1能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线现场操作与维护；2.1.2生产原料鉴别及挤出产品质量控制能力；2.1.3能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线工艺设定和创新优化工艺；2.1.4能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线选型配置、工艺设定与故障排除；2.1.5针对具体的工作任务，能采用获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评估反馈的工作方法，能够采用看板、甘特图等进行管理项目进程。
2.2知识目标2.2.1掌握挤出机的基本结构和工作原理；2.2.2原料鉴别和挤出产品质量控制；2.2.3掌握不同典型产品的成型模具结构原理和调节方法；2.2.4掌握针对具体典型产品，不同设备配置情况下的生产线工艺设定原理与方法；2.3.I通过小组协同工作模式，锻炼学生的社会能力；2.3.2建立责任感、敬业精神，培养吃苦耐劳、一丝不苟的工作作风；2.3.3体验团队合作的乐趣，学会欣赏别人，与人相处；2.3.4与自己相处、情绪调适的能力；2. 3.5对新技术的敏感能力、项目分解能力、管理能力以及创新能力等。
高分子材料挤出成型工艺
高分子材料挤出成型工艺主要英文词汇：extrusion----挤出extrusion molding----挤出成型extruding----压出spinning----纺丝extruder----挤出机extrusion head----挤塑机头extruding die, extrusion die----挤塑模头screw----螺杆extrusion blow moulding----挤出吹塑extrusion blow moulding machine----挤出吹塑机（如瓶，有模具）extruded film----挤塑薄膜（制备薄膜）two screw extruder----双螺杆挤出机一、概述挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。
挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断向形状的连续型材。
挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。
塑料挤出成型亦称挤塑或挤出模塑，几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料，且可挤出的热固性塑料制品种类也很少。
塑料挤出的制品有管材、板材、捧材、片材、薄膜、单丝、线缆包裹层、各种异型材以及塑料与其他材料的复合物等。
目前约50%的热塑性塑料制品是挤出成型的。
此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹胀、拉伸等技术则发展为挤出--吹塑成型和挤出--拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。
可见挤出成型是塑料成型最重要的方法。
橡胶的挤出成型通常叫压出。
橡胶压出成型应用较早，设备和技术也比较成熟，压出是使胶料通过压出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程，广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胶管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，也可用于包胶操作，是橡胶工业生产中的一个重要工艺过程。
高分子材料成型加工课后答案
熔体破裂：聚合物熔体在导管中流动时，如剪切速率大于某一极限值，往住产生不稳定流动，挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变．以至支离、断裂，统称为熔体破裂塑化：通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体固化：固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂：指用以是高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延展性和加工性的物质1、高分子材料的定义和分类高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂）在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分类：橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂2 交联能影响高分子材料的哪些性能哪些材料或产品是经过交联的力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料 UF MF PE PVC PU 3、聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时的取向产生的原因及形式有哪几种取向对高分子材料制品的性能有何影响在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。
原因：①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式：非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、高分子材料添加助剂的目的：添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
高分子材料成型设备第六章挤出机熔体输送4
作业
1.简述熔体在均化段的流动形式及挤出量计 算方法? 2.影响挤出量的因素主要有哪些? 3.如何确定挤出机的工作点?
Go to chapter6熔体的流率与压力的关系。随着机头压力 的升高，挤出量降低，而降低的快慢决定于螺杆特 性线的斜率。
2）口模特性线
挤出机机头是挤出机的重要组成部分，是物料流经 并获得一定几何形状、必要尺寸精度和表面光洁度 的部件。对于熔体在机头内的流动规律的研究是非 常重要的。 假定熔体为牛顿流体，当其通过机头时，其流率方 程为：
上式分别对H和θ求导，即可求出H最佳 和θ最佳
这时，θ最佳=30°。
（由于是牛顿流体，所以与实际17º 40´有区别）
4）截流比a (忽略δf)： a=Qp/Qd称为截流比，它反映了挤出机的实际工作 状态。 因Q= Qd-Qp，所以有： Q/ Qd= (Qd –Qp) )/ Qd =1- Qp/ Qd=1-a 当a=1时， Q=0，Qd=Qp 代表机头完全关闭，完全截流状态。 当0<a<1时 Q=Qd-Qp 代表挤出机正常工作状态。 当a=0时， Q=Qd 代表机头完全打开的状态。
3 6 • 经验公式： Q D n 10
• 按挤出制品线速度计算：
Q 60vg
（3）熔体输送能力的分析：
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - QL，实际的流动形式为： 熔体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。 • 忽略QL，经计算熔体输送能力为：
Q Q Q
d 2 2
2
P P2 n 1 L f 3
其中
1 2 2 D H sin cos 2
DH sin