高分子材料加工成型原理-chap7塑料二次成型
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材料工程基础课件-第七章 高分子材料成形与加工
5吹塑成型动画
挤出吹塑成形
• 挤出中空吹塑成形设备包括挤出机、管状 形坯挤出机头、吹塑模具、合模机构、液 压系统、压缩空气系统、电气控制系统等 部分。
• 挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操 作容易，适于多种塑料的中空吹塑成形。 缺点是壁厚不易均匀，需去除飞边。
注射吹塑成形
• 首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成 管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心凸 模上，接着趁热移到吹塑内，然后从芯棒 的管道内通入压缩空气使型坯吹胀并贴于 模具的型腔壁上，最后经保压、冷却定型 后放出压缩空气，开模取出塑件。
1.5 塑料中空吹塑成形
• 中空成型形源于古老的玻璃吹瓶工艺，也称 吹塑成形。常用来成形包装容器（如各种瓶、 桶、箱）。
• 中空吹塑成型是把熔融状态的塑料型坯置于 模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使 吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同， 冷却定形后得到需要的产品。
• 根据成形方法的不同，可分为以下三种形式： 挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。
真空成形
阴模成形 阳模成形
压力成形
将裁成一定尺寸和形状的片材，夹在模 具的框架上，让其在高弹态的适宜温度加 热软化，片材一边受热、一边延伸，而后 凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面， 取得与型面相仿的形样，经冷却定型和修 整后即得制品。
压力成形
一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下 （温区：粘流温度Tf或熔融温度Tm以上），经过流 动、成型和冷却硬化(或交联固化)，而将塑料制成各 种形状的产品的方法； 如：挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型 二次成型：是将一次成型所得的片、管、板等塑料成 品，加热使其处于类橡胶状态(在材料的Tg～Tf或Tm 间)，通过外力作用使其形变而成型为各种较简单形 状．再经冷却定型而得产品。 如：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型
挤出吹塑成形
• 挤出中空吹塑成形设备包括挤出机、管状 形坯挤出机头、吹塑模具、合模机构、液 压系统、压缩空气系统、电气控制系统等 部分。
• 挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操 作容易，适于多种塑料的中空吹塑成形。 缺点是壁厚不易均匀，需去除飞边。
注射吹塑成形
• 首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成 管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心凸 模上，接着趁热移到吹塑内，然后从芯棒 的管道内通入压缩空气使型坯吹胀并贴于 模具的型腔壁上，最后经保压、冷却定型 后放出压缩空气，开模取出塑件。
1.5 塑料中空吹塑成形
• 中空成型形源于古老的玻璃吹瓶工艺，也称 吹塑成形。常用来成形包装容器（如各种瓶、 桶、箱）。
• 中空吹塑成型是把熔融状态的塑料型坯置于 模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使 吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同， 冷却定形后得到需要的产品。
• 根据成形方法的不同，可分为以下三种形式： 挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。
真空成形
阴模成形 阳模成形
压力成形
将裁成一定尺寸和形状的片材，夹在模 具的框架上，让其在高弹态的适宜温度加 热软化，片材一边受热、一边延伸，而后 凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面， 取得与型面相仿的形样，经冷却定型和修 整后即得制品。
压力成形
一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下 （温区：粘流温度Tf或熔融温度Tm以上），经过流 动、成型和冷却硬化(或交联固化)，而将塑料制成各 种形状的产品的方法； 如：挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型 二次成型：是将一次成型所得的片、管、板等塑料成 品，加热使其处于类橡胶状态(在材料的Tg～Tf或Tm 间)，通过外力作用使其形变而成型为各种较简单形 状．再经冷却定型而得产品。 如：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型
第七章 高分子材料的成型加工技术PPT课件
物料在压力推动下通过口模而成为连续 型材
b.挤出过程
熔融：外部加热和内部摩擦热作用下， 逐渐熔化成熔体
成型：通过口模时在压力下成为与口模 相似的连续体
定型：在外部冷却下连续体被凝固定型
图 18-2 单 螺 杆 挤 出 机 基 本 结构 示 意 图
c.特点及应用 生产效率高，可自动化连续生产；
酚醛树脂（PF） 环氧树脂（EP） 2.工程塑料的成型基础 成型性能：成型物料对各种成型工艺和模具结构
的适应能力 （1）塑料熔体的流变行为 流变 流动与变形 粘度 流变性的主要表现
粘度及其变化是塑料成型中最主要的参数 影响粘度的因素
a.聚合物分子量 分子量越大，粘度越大 不同成型方法对粘度要求不同 可通过添加低分子物质（如增塑剂）降低分子量 b.温度
（3）特点与应用 原料是已成型的片材或板材，属二次加工
适应性强，设备投资少，模具制造简便
要求板、片材在加工提哦案件下有较好的延展 性
主要适宜于热塑性塑料，如ABS、PMMA、 PVC、PP、PA、PC、PET等
（8）浇注成型
在室温或稍高温度下是液体的树脂，在加入固 化剂或催化剂与其它添加剂后，可在液态下浇 入模腔，通过化学反应硬化成形
（1）分类 按热行为：热塑性、热固性 按产量用途：通用塑料、工程塑料、功能塑料 （2）常用塑料 聚乙烯（PE） 聚氯乙烯（PVC） 聚丙烯（PP）
聚苯乙烯（PS） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 氟塑料 聚酰胺（PA） 尼龙 聚碳酸酯（PC）
ABS 聚脂树脂
不饱和聚脂（UP） 饱和聚脂：PET、PBT
第七章 高分子材料的成型加工技术
1.高分子材料：以高聚物为主并加入多种添加剂 形成的材料
按用途 ：塑料、橡胶、合成纤维 按热行为：热塑性、热固性 2.高分子材料生产过程
b.挤出过程
熔融：外部加热和内部摩擦热作用下， 逐渐熔化成熔体
成型：通过口模时在压力下成为与口模 相似的连续体
定型：在外部冷却下连续体被凝固定型
图 18-2 单 螺 杆 挤 出 机 基 本 结构 示 意 图
c.特点及应用 生产效率高，可自动化连续生产；
酚醛树脂（PF） 环氧树脂（EP） 2.工程塑料的成型基础 成型性能：成型物料对各种成型工艺和模具结构
的适应能力 （1）塑料熔体的流变行为 流变 流动与变形 粘度 流变性的主要表现
粘度及其变化是塑料成型中最主要的参数 影响粘度的因素
a.聚合物分子量 分子量越大，粘度越大 不同成型方法对粘度要求不同 可通过添加低分子物质（如增塑剂）降低分子量 b.温度
（3）特点与应用 原料是已成型的片材或板材，属二次加工
适应性强，设备投资少，模具制造简便
要求板、片材在加工提哦案件下有较好的延展 性
主要适宜于热塑性塑料，如ABS、PMMA、 PVC、PP、PA、PC、PET等
（8）浇注成型
在室温或稍高温度下是液体的树脂，在加入固 化剂或催化剂与其它添加剂后，可在液态下浇 入模腔，通过化学反应硬化成形
（1）分类 按热行为：热塑性、热固性 按产量用途：通用塑料、工程塑料、功能塑料 （2）常用塑料 聚乙烯（PE） 聚氯乙烯（PVC） 聚丙烯（PP）
聚苯乙烯（PS） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 氟塑料 聚酰胺（PA） 尼龙 聚碳酸酯（PC）
ABS 聚脂树脂
不饱和聚脂（UP） 饱和聚脂：PET、PBT
第七章 高分子材料的成型加工技术
1.高分子材料：以高聚物为主并加入多种添加剂 形成的材料
按用途 ：塑料、橡胶、合成纤维 按热行为：热塑性、热固性 2.高分子材料生产过程
二次成型原理
定型温度
• 定型温度下降，可恢复形变减少，残余形 变（有效形变）增加，所以定型温度低于 Tg最好。 • 相同的定型温度下，成型温度越高，得到 的残余形变量越大，制品的尺寸稳定性越 好；但制品的伸长率在此时有一最大值， 当成型温度过大，伸长率会出现不稳定现 象，会在高温低速作用下，因为受热变软、 分解等，导致制品出现龟裂等现象。
塑性形变和粘性形变
• 相似的性质：不可逆、都是大分子链的流 动
• 不同的性质：所处的温度不同、大分子链 的表现不同、塑性形变在一定温度下形变 可以回复。
二次加工的原理
• 对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚 合物，其二次成型加工是在Tg以上，粘流温 度Tf以下，受热软化，并受外力(σ)作用而产 生形变。在二次加工过程中聚合物的形变 省去了普弹形变和粘性形变。得：
二次成型的条件
成型温 度
成型速 度
定型温 度
二次 成型
成型温度
• 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率 最大的温度为宜。（消耗功最大处） • 此时温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始 运动，而体系的粘度很大，因此链段运动受到 的摩擦阻力比较大，高弹形变显著落后于应力 变化，内耗也大。 • 一般无定形热塑性塑料最宜成型温度比其Tg略 高，如硬聚氯乙烯(Tg=83℃)的最宜成型温度为 92~94℃，聚甲基丙烯酸甲酯(Tg=105℃)成型温 度为118℃。
二次成型区间，具有粘弹性
非晶型聚合 物
• 在玻璃化温度Tg以上呈类橡胶状， 显示橡胶的高弹性
• 在粘流温度Tf以上呈粘性液体状
部分结晶型 聚合物
• 在Tg以下呈硬性结晶状， • 在Tg以上呈韧性结晶状， • 在接近熔点Tm转变为具有高弹性 的类橡胶状 • 高于Tm则呈粘性液体状
高分子材料成型加工第十
第二节 中空吹塑成型
• 中空吹塑是制造空心塑料制品的成型方法， 是借助气体压力使闭合在模具型腔中的处 于类橡胶态的型坯吹胀成为中控制品的二 次成型技术。
• 注射吹塑：注射吹塑是用注射成型方法先 将塑料制成有底型坯，再把型坯移入吹塑 膜内进行吹塑成型。分为拉伸注坯吹塑和 注射-拉伸-吹塑两种方法。
• 拉伸注坯吹塑的优点是：
• 一、热成型的基本方法
• 1、差压成型制品的特点是：
• 制品结构比较鲜明，精细部位是与模具面 贴合的一面，而且光洁度也较高；
• 成型时，凡片材与模具面在贴合时间上愈 合的部位，其厚度越小；制品表面光泽好， 并不带任何瑕疵，材料原来的透明性在成 型后不发生变化。
• 2、覆盖成型：
• 与差压成型一样，与模面贴合的一面表面 质量较高，在结构上也比较鲜明和细致。
• 壁厚的最大部分在模具的顶部，而最薄的 部位则在模具侧面与底面的交界区。
• 制品侧面上常会出现牵伸和冷却的条纹。 • 3、柱塞助圧成型 • 差压成型的凹形制品底部偏薄，而覆压成
• 型的凹形制品侧壁偏薄，为了克服这些缺 陷，产生了柱塞助压成型的方法。分为真 空成型和助压气压成型。
• 回吸成型
• 分为真空回吸成型、气胀回吸成型、和推 气真空回吸成型。
第三节 拉幅薄膜成型
• 拉幅薄膜成型是在挤出成型的基础上发展 起来的一种塑料薄膜的成型方法。它是将 挤出成型所得的厚度为1~3mm的厚片或管 坯重新加热到材料的高弹态下进行大幅度 拉伸而成薄膜。拉幅成型使聚合物长链在 高弹态下受到外力作用沿拉伸作用力的方 向伸长和取向，取向后聚合物的物理机械 性能发生了变化出现各向异性强度增加。
三、成型条件的影响
• 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸 长率最大的温度为宜。二次成型产生的形 变具有恢复性，模具温度不能太高一般在 聚合物Tg以下，成型温度升高会导致材料 的弹性形变部分减少。制品在相同温度收 缩下，成型温度高比成型温度低具有更高 的残余形变，因此在较高温度下成型，可 获得性状稳定性较好的制品。
高分子加工高分子成型加工原理
* W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对固 体塞的摩擦力，推力；Fb — 料筒对固体塞的摩擦力，阻 力。Fbz — Fb 在Z轴方向上的分力。
高分子加工高分子成型加工原理
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
高分子加工高分子成型加工原理
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
塑料成型工艺6二次成型
t 3
加工温度＞Tf(m），粘流态，不 可逆粘流形变为主，制品稳定 性高。 Tg＜加工温度 ＜ Tf(m），高弹 态，弹性形变增加，为主，可 逆形变。 增加作用力或作用时间，则粘 性形变迅速增加，实质是高弹 态下大分子的强制性流动。
•聚合物的粘弹性总形变 =普弹形变 + 推迟高弹形变 + 粘性形变
Tg比室温高得多的聚合 物，在Tg~Tf间，受热软化， 受外力时产生形变，此时普 弹形变很小，可忽略；因粘 性很大，粘性形变可忽略； 由此，形变主要是高弹形变， 由于大分子链段形变和位移 的贡献，具有可逆性。
二次成型过程中， 聚合物的形变主 要是高弹形变。
高弹形变——松弛过程
受外力，聚合物产生形变，保持在t=t1时，形变近似r∞ 若时间t1时，除去外力，则经过一段时间，形变回复，可 逆性，曲线b，温度>Tg。 若形变至r∞后，快速冷却，则形变冻结在r∞，形状固定, 曲线c。温度=室温<<Tg
6.2.1 注射吹塑
注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型坯， 再把型坯移入吹塑模内进行吹塑成型。
一、无拉伸注坯吹塑
生产批量大的小型精制 容器和广口容器
通过注射成型，在芯棒上形成型坯，（棒一端可通气， 另一端有微孔）。然后将热型坯置于吹塑模具内，吹入压缩 空气，型坯胀大,脱离芯棒，贴于模壁上成型和冷却。
6.1 二次成型原理
一、聚合物的物理状态
聚合物在不同温度下分别表现为玻璃态(或结晶态)、高弹态和粘流态。 非晶型在Tg以上呈类橡胶状，显示出橡胶高弹性，在Tf以上呈粘性液体 状；部分结晶型在Tg以下呈硬性结晶状，在Tg以上呈韧性结晶状，在接 近Tm转变为具有高弹性的类橡胶状，高于Tm则呈粘性液体状。 在TgTf(m)间，聚合物既表现液体性质又显示固体性质。塑料的二次成 型加工在类橡胶态下进行，在成型过程中既具有粘性又具有弹性，在类 橡胶态下，聚合物模量要比玻璃态下时低，形变值大，但由于有弹性性 质，聚合物仍具有抵抗形变和恢复形变的能力，要产生不可逆形变必须 有较大外力作用。
7塑料的二次成型
2021/6/4
二、热成型的影响因素
（一）成型温度 1、对伸长率的影响
温度升高，延伸率有一峰值，热成型在最大延伸率温度 时加工成型
1-聚乙烯； 2-聚苯乙烯； 3-聚氯乙烯； 4-聚甲基丙烯酸甲酯； - - - -抗张强度 ——伸长率
2021/6/4
成型压力与抗张 强度要匹配
加热温度低，节省能源、缩短冷却时间 但制品外观轮廓不清晰
2、注射吹塑成型：飞边少、原材料损失少、口 部规整，尺寸精度高；但需两套模具，热量消耗大
2021/6/4
一、成型工艺
挤出-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-拉伸-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
二、工艺过程的影响因素
影响成型工艺和制品质量的因素主要有型坯的温 度、壁厚、空气压力、吹胀比、模温和冷却时间等 （一）型坯温度
一、薄膜取向的原理和方法 拉幅薄膜是大分子具有取向结构的一种材料。 单轴取向 双轴拉伸
薄膜的拉伸取向方法主要分为平膜法和管膜法两种 平膜法：单向拉伸和双向拉伸；双向拉伸又分为逐次拉伸 （先纵后横拉伸和先横后纵拉伸）和纵横同时拉伸 管膜法：双向同时拉伸（泡管法和平板式拉伸法）
2021/6/4
二、拉幅薄膜的成型工艺
2021/6/4
（三）成型压力
压力的作用是使片材产生形变，但材料有抵 抗形变的能力，其弹性模量随温度升高而降低
在成型温度下，只有当压力在材料中引起的 应力大于材料在该温度时的弹性模量时，才能使 材料产生形变
如果在某一温度下所施加的压力不足以使材 料产生足够的伸长时，只有提高压力或升高成型 温度才能顺利成型
（1）管坯经第一对夹辊折叠进入拉伸区 （2）从机头吹入压缩空气吹胀，坯体横向拉伸形成泡管 （3）泡管受到向下的牵引产生纵向拉伸达适当拉伸比 （4）拉伸后的泡管再经第二个夹辊折迭，进入热处理区 （5）继续保持压力，泡管在张紧下进行热处理定型 （6）冷却 2021/6/4 特点：设备简单，占地面积小
二、热成型的影响因素
（一）成型温度 1、对伸长率的影响
温度升高，延伸率有一峰值，热成型在最大延伸率温度 时加工成型
1-聚乙烯； 2-聚苯乙烯； 3-聚氯乙烯； 4-聚甲基丙烯酸甲酯； - - - -抗张强度 ——伸长率
2021/6/4
成型压力与抗张 强度要匹配
加热温度低，节省能源、缩短冷却时间 但制品外观轮廓不清晰
2、注射吹塑成型：飞边少、原材料损失少、口 部规整，尺寸精度高；但需两套模具，热量消耗大
2021/6/4
一、成型工艺
挤出-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
注射-拉伸-吹塑成型工艺原理示意图
2021/6/4
二、工艺过程的影响因素
影响成型工艺和制品质量的因素主要有型坯的温 度、壁厚、空气压力、吹胀比、模温和冷却时间等 （一）型坯温度
一、薄膜取向的原理和方法 拉幅薄膜是大分子具有取向结构的一种材料。 单轴取向 双轴拉伸
薄膜的拉伸取向方法主要分为平膜法和管膜法两种 平膜法：单向拉伸和双向拉伸；双向拉伸又分为逐次拉伸 （先纵后横拉伸和先横后纵拉伸）和纵横同时拉伸 管膜法：双向同时拉伸（泡管法和平板式拉伸法）
2021/6/4
二、拉幅薄膜的成型工艺
2021/6/4
（三）成型压力
压力的作用是使片材产生形变，但材料有抵 抗形变的能力，其弹性模量随温度升高而降低
在成型温度下，只有当压力在材料中引起的 应力大于材料在该温度时的弹性模量时，才能使 材料产生形变
如果在某一温度下所施加的压力不足以使材 料产生足够的伸长时，只有提高压力或升高成型 温度才能顺利成型
（1）管坯经第一对夹辊折叠进入拉伸区 （2）从机头吹入压缩空气吹胀，坯体横向拉伸形成泡管 （3）泡管受到向下的牵引产生纵向拉伸达适当拉伸比 （4）拉伸后的泡管再经第二个夹辊折迭，进入热处理区 （5）继续保持压力，泡管在张紧下进行热处理定型 （6）冷却 2021/6/4 特点：设备简单，占地面积小
高分子材料成型加工原理复习
❖什么是可延性？
可延性表示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。 ❖发生地点：压延或拉伸工艺 ❖聚合物力学状态：高弹态或玻璃态 ❖表征方法：拉伸试验
2021/4/4
12
第一节 聚合物材料的加工性质
可延性源于： ①大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团； 结晶高聚物：折叠链状； 细而长的长链结构和巨大的长径比；
2021/4/4
10
第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.3 聚合物的可纺性
❖什么是可纺性？
可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的 固态纤维的能力。 ❖发生地点：主要有熔融纺丝 ❖聚合物力学状态：粘流态 ❖表征方法：纺丝实验
2021/4/4
11
第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.4 聚合物的可延性
2021/4/4
9
第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.2 聚合物的可模塑性
1.什么是可模塑性？
可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。（熔体的充模能力）
❖发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等
❖聚合物力学状态：高弹态、粘流态
❖表征方法：螺旋流动试验
在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温 度、压力下熔体的流动长度来表示。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。 3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？
各适用于什么加工方法？
2021/4/4
18
4.聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（ ）， （ ），（ ）和（ ）。
5.（）是评价聚合物材料的可挤压性 这一加工性质的 一种简单而又实用的方法，而（ ）是评价聚合物 材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实 用的方法。
可延性表示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。 ❖发生地点：压延或拉伸工艺 ❖聚合物力学状态：高弹态或玻璃态 ❖表征方法：拉伸试验
2021/4/4
12
第一节 聚合物材料的加工性质
可延性源于： ①大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团； 结晶高聚物：折叠链状； 细而长的长链结构和巨大的长径比；
2021/4/4
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.3 聚合物的可纺性
❖什么是可纺性？
可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的 固态纤维的能力。 ❖发生地点：主要有熔融纺丝 ❖聚合物力学状态：粘流态 ❖表征方法：纺丝实验
2021/4/4
11
第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.4 聚合物的可延性
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.2 聚合物的可模塑性
1.什么是可模塑性？
可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。（熔体的充模能力）
❖发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等
❖聚合物力学状态：高弹态、粘流态
❖表征方法：螺旋流动试验
在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温 度、压力下熔体的流动长度来表示。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。 3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？
各适用于什么加工方法？
2021/4/4
18
4.聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的（ ）， （ ），（ ）和（ ）。
5.（）是评价聚合物材料的可挤压性 这一加工性质的 一种简单而又实用的方法，而（ ）是评价聚合物 材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实 用的方法。
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匡 唐
廓的清晰度和尺寸稳定性； 由于存在工序周转间隙，加热时尽可能采用较高
清
温度(分解温度以下)。
成型速度
成型温度低，应慢速成型，但不宜过慢，否则因
冷却成型困难且周期长
返回
适当提高加热温度的同时快速成型
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型的影响因素
加 工
成型压力
原
成型压力随聚合物品种、片材厚度和成型温度而
二次成型
加
在类橡胶状时聚
工 原
合物表现出粘性
理
和弹性
适用于Tg比室温
匡
高得多的热塑性
唐 清
聚合物
成型原理
类橡胶状时形变、
接近室温下冷却，
返回
冻结形变并定型
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
中空吹塑成型
加
工 原 挤塑/注塑
类橡胶状
管坯/型坯
模具
理
中空制件
常用塑料
压力气体
匡 唐
聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙
理
变化。分子刚性大、分子量高、存在极性基团的
聚合物需较高成型压力。
匡 唐
可成型性
清
伸长率对温度敏感的材料(如PS,PE)适合较大压力
缓慢成型，且在加热箱中加热模具中成型；
伸长率对温度不敏感的材料（如PVC,PMMA）适
合较小压力快速成型，夹持在模具中移动加热器
返回
加热；
高
分 子
第四节 拉幅薄膜的成型
清
烯PS、聚酰胺、纤维素、聚碳酸酯PC等
工艺分类
挤出-吹塑
注射-吹塑
返回
双向拉伸-吹塑
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
吹塑工艺
加 工
挤出-吹塑
原
管坯生产效率高，温度均匀，熔接缝少；
理
制品强度高；设备简单，投资少；
对制品形状、大小、壁厚允许范围大，适用性广。
匡 唐
工业生产应用较多。
高分子材料成型 加工原理
主讲：
2020/8/13
高
分 子
课程说明
材
料
成
型 加
课程名称
工
原 理
教材
匡 课程性质
唐 清
学时数
考核方式
返回
高分子材料及成型加工原理 《高分子材料成型加工原理》
王贵恒 主编 化学工业出版社
材料成型专业的专业基础课程
48 h
平时成绩＋期末作业
高
分 子
主要内容
材
料
成 型
绪论
片材
原
理
特点：
热压作用下贴合
模具
制件
制品壁厚不大，表面积很大，半壳形，深度有一定
匡 唐
限制
清
生产效率高，方法简单，设备投资少，能成型大面
积制品；原材成本高，制品后加工工序多
材料：
聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、ABS及热
返回
塑性共聚物等
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型工艺
加
工
真空成型
原
理
压力成型
匡 唐 清
返回
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型工艺
加
工 原
柱塞辅助成型
理
排气成型
匡 唐
对膜成型
清
返回
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型的影响因素
加
成型温度
工 原
使材料既有较大伸长率，又要保证一定的抗张强
理
度；
既要缩短冷却时间、节省热耗，又要保证制件轮
返回
苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、 聚乙烯醇等
高
分 子
第四节 拉幅薄膜的成型
材
料
成 型
拉幅薄膜取向原理与方法
加
单向拉伸
工 原 理
平膜法
逐向拉伸
双向拉伸
薄膜拉伸取向
同时拉伸
匡 唐
泡管法
双向同时拉伸
清
管膜法
平板式拉伸法
管膜法由于产品质量较差，多用来生产热收缩膜；
返回 平膜法薄膜质量较好，其中逐向拉伸平膜法应用最广，主要 用来生产高强度薄膜。
第五节 冷成型
返回
高
分 子
第一节 二次成型的粘弹性原理
材
料
成 型 加
二次成型
聚合物--△类橡胶状--较-大--外-力--作-用不可逆形变
工
原
无定形聚合物的类橡胶状
理
Tg-Tf，取接近Tg
匡
部分结晶的聚合物的类橡胶状
唐
Tm以下，接近Tm
清
返回
高
分 子
第一节 二次成型的粘弹性原理
材
料
成 型
加 第一篇 聚合物加工的理论基础
工
原 第二篇 塑料的成型加工
理
第三篇 橡胶加工
匡 第四篇 合成纤维的纺丝及加工
唐 清
第五篇 高分子复合材料及共混物的加工成型
返回
高
分 子
第七章 塑料的二次成型
材
料
成
型 加
第一节 二次成型的粘弹性原理
工
原 理
第二节 中空吹塑成型
第三节 热成型
匡
唐 清
第四节 拉幅薄膜的成型
清
注射-吹塑
油罐吹塑
制品无飞边、口部无需修整；
制品尺寸和壁厚精度较高，无需切断操作；
返回
型坯需重新加热，增大了能耗。
大瓶吹塑
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 型
吹塑工艺
加 工
双向拉伸吹塑——注-拉-吹
原
理
匡 唐 清
返回
特点：制品物理机械性能得到改善；对型坯的冷却、尺寸
精度、加热温度控制、容器底部融合、端部修整等要求较高，
材
料
成 型
拉幅薄膜的成型
加
加热到Tg-Tm
工
厚片/管坯（挤出）
薄膜
原 理
特点（相对未拉伸薄膜） 大幅度拉伸
强度增至3-5倍，透明度和表面光泽好，对气体和水
匡
汽的渗透性降低，制品使用价值提高；
唐
厚度减少，面积增大，成本降低；
清
耐热耐寒性改善，使用范围扩大。
材料
主要有聚对苯二甲酸乙二醇（PET）、聚丙烯、聚
高
分 子 材 料 成 型
第四节 拉幅薄膜的成型
拉幅薄膜成型工艺
Tg-Tf间热 处理，只允 许大分子链 段松弛，保
加
要求：生产过程中形成适度结晶与取向结留构其。他取向
工 原
无定型聚合物
理 匡 唐
厚片/管坯（非晶）消 构 续恒除，均加结利匀温热晶于取/到温结后向T梯g以拉上伸
多采用注射法生产。
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 工艺过程影响因素
型
加
型坯温度
工
原
使成型粘度保证型坯吹胀前的移动，并保持一定形
理
状，型坯具有较好的表面质量和均匀度。
一般控制在Tg-Tf间，并偏向Tf。
匡 唐
吹气压力和充气速度
清
低压：低粘度、易变形塑料，厚壁、小容积；
高压：高粘度、高模量，薄壁、大容积；
压力大小以能获得清晰外形、花纹、文字为宜；
返回
充气速度大些，可缩短吹胀时间，利于获得均匀厚 度和较好表面，但不宜过大。
高
分 子
第二节 中空吹塑成型
材
料
成 工艺过程影响因素
型
加
吹胀比
工 原
吹胀比大，省料，壁薄，成型困难，强度刚度低；
理
吹胀比小，耗料，壁厚，冷却时间长，成本高。
一般2-4倍，根据材料性质，制件型坯形状尺寸等定
匡 唐
模温和冷却时间
清
模温过低、冷却过早，形变困难，轮廓模糊；
模温过高、冷却过慢，周期变长；
Tg高，模温可高，否则尽可能降低模温；
返回
冷却时间可占成型周期1/3-2/3，冷却充分，防止弹 性回复而形变，具体视塑料品种和制品形状与壁厚
Байду номын сангаас而定。
高
分 子
第三节 热成型
材
料
成 型
热成型
加
工
挤/压延/浇注