高分子加工工艺Ⅱ复习文档

第一章 塑料的挤出成型 第一节 挤出成型制品：①管材 ②薄膜 ③异型材（截面非圆形、非环形） ④板材、片材 第二节PVC管材的挤出 一、PVC及其共聚物 1.PVC的合成 PVC是氯乙烯（VC）单体聚合而成的热塑性无定形聚合物，含5-10%的微晶体。 悬浮法为主，产量占PVC产量的80-85%，粒子小，工艺成熟，产品质量好，适用于多种用途。 乳液法，糊状，易连续生产，工艺复杂，用于生产糊制品(生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套)，树脂的稳定性和电绝缘性差。 本体法，粒子小，工艺简单，热量不易导出，难以控制聚合度，树脂纯度高，性能好。 溶液法，糊状，成本高，溶剂回收费用大，仅限于生产涂料。 2.PVC树脂的性能 ①外观：白色、淡黄色粉末，或透明粒状 ②根据结构分为 紧密型：呈乒乓球状，吸收增塑剂能力低，用于硬质制品 疏松型：呈棉花团状，可吸收大量增塑剂，用于软质制品 ③热稳定性差，Tg=87℃，Tm=160℃，纯PVC的分解温度为100℃，180℃加快分解 二、PVC成型性能及用途 PVC成型方法及用途 1.挤出成型 挤出薄膜-棚膜、地膜、包装容器 挤出管材管件-灌溉管、下水管、排污管、煤气管。电线电缆的套管等，易切割、焊接、粘接、可弯曲，即安装、使用非常方便 2.注塑成型-日用品、浴缸、架子、椅子、文件夹、人造革、鞋底、地板、泡沫材料等 3.压延成型 压延薄膜-农业、工业包装、人造革表面贴面等 压延片材-地板、唱片基材、传送带等 三、PVC管材的挤出流程 PVC及助剂→称量→捏合→挤出造粒→挤出成型→冷却定型→牵引→切割→热处理/后处理→检验→成品 四、PVC管挤出工艺要点 软、硬管的挤出工艺区别：软管不设定径装置，靠通入压缩空气维持一定形状，最后收卷绕至一定壁厚和长度的管材。 1.PVC硬管配方 热稳定剂-硫酸铅、硫酸锡、亚硫酸铅 硬脂酸钙，稳定剂兼润滑剂，无毒长期热稳定性好 聚乙烯蜡，无毒，润滑剂 钛白粉，较强的消色力遮盖力 轻质碳酸钙，补强、填充 2.PVC软管配方 增塑剂-磷酸三甲苯酯，邻苯二甲酸二辛酯，高分子量聚酯增塑剂，M-50，单油酸甘油酯，癸二酸二辛酯 热稳定剂-有机锡，硬脂酸钡，三碱式硫酸钡，硬脂酸镉 石蜡，润滑剂 环氧大豆油，无毒，长期热稳定性好 3.设备参数 ①螺杆长径比L/D=15-25，ε=2.0-3.0，螺杆转速10-35r/min D根据观景选择，管材截面积：螺杆直径的截面积=0.25-0.40 ②机头选择 机头口模的主要部件：过滤网/多孔板，分流器，口模，芯棒，机颈（机筒与机头连接处） 多孔板的作用是阻止杂质、未塑化物料通过 管机头根据物料在挤出机和机头流动方向的关系分为-直通式（物料在挤出机、机头中流动方向一致，结构简单、制造成本低、料流阻力小、适用于小口径管材）、直角式（管材挤出方向垂直于挤出机供料方向，机头芯棒一端支撑、无分流器支架、结构复杂，适用于PE、PP、PA管材）、偏心式（挤出机中的料流，先经过弯道再进入机头一侧，最后料流包芯棒后，流出。结构复杂，造价高，适用于大口径管材） ③定径装置的选择 由于熔体状态的物料，形状不能固定，所以需要进行冷却定型，分为外径定型和内径定型 外径定型法：内压定径法（管内压缩空气、管外冷却水/定径套）、真空定径法（冷却、抽真空）、顶出法（芯棒比口模长，螺杆推力把管材顶出机头，直接进入冷却水槽，管外壁冷却硬化、内壁套在芯棒上不能往里收缩而定型。适用于小口径管材） ④冷却水槽：管材离开定径套后，要继续冷却，排除管壁中的余热，防止变形。 ⑤牵引速度：比挤出速度大1-10%，对制品进行适度拉伸。 要求在较大范围内无级调速，牵引平稳、无跳动（常见问题：管子表面波纹，壁厚不均一） ⑥切割 硬管：口径＜30mm，剪刀切断；中等、大口径，自动切断（圆盘锯和自动行星锯） 软管缠绕在卷曲盘上。 ⑦热处理：温度范围Tg-Tf或Tm 后处理：调湿处理 4.工艺参数设定 PVC硬管成型温度比软管高（除加料段），各段递增。 第三节 PVC板材的挤出成型 一、概述 1.塑料薄膜/板材/片材区分主要在厚度尺寸，＜0.25mm薄膜，0.25-1mm片材，＞1mm板材 2.挤出板/片材的树脂：软、硬PVC、PE、PP、ABS、PS、PC 挤出板/片材用途： 结构材料 化工容器隔板、壁板、地板 包装材料 如无毒透明片材 食品和医药用 3.各种板材/片材成型方法比较 挤出-热塑性塑料-0.02-20mm厚-设备简单，成本低，板材冲击强度大-制品均匀性差 压延-PVC-0.09-0.8mm-产量大，制品均匀性好-设备庞大、板材冲击强度低 层压-PVC、热固性塑料-1.0-50mm-板材光洁度高-设备庞大，板材易分层 静态浇铸-PMMA、EP、Nylon-1.0-200mm-板材光滑平整、透明、抗冲击-间歇操作 流延-醋酸纤维素、聚乙烯醇、氯乙烯/醋酸乙烯共聚物-0.02-0.3mm-片材/薄膜的光学性能好，厚度均匀-设备庞大，产量低 二、PVC软板挤出工艺 耐磨、耐腐蚀、柔韧、弹性，应用于实验室、仪表室、车辆、旅馆铺地材料；防腐设备衬里 （一）PVC挤出软板配方:疏松型PVC树脂，轻质碳酸钙，增塑剂，铅系稳定剂 （二）PVC软板具体工艺流程： 熔融→挤出→冷却定型（三辊压光机）→充分冷却（排管冷却器：支撑防变形和充分冷却）→牵引（二辊牵引机：均匀牵引到切割装置，防堆料）→切割 （三）主要设备：挤出机、机头、三辊压光机、排管冷却器、二辊牵引机、切割装置 机头扁平以确定板材厚度，保证均匀和平整；压光机1/2辊施压厚匀，2压光使光洁度↑，3压光冷却牵引温度低；辊缝由上下辊活动调整，太小堆料多，料温↓，太大板材表面不光 （四）工艺要点 1.机头温度比机身高5-10℃，中间低两端高；机头较宽，使熔融物料在机头均匀分布 2.三辊压光机温度中间高，温度过低不贴辊/板材表面无光泽产生内应力翘曲变形，过高脱辊难/板材表面横向条纹 3.模唇开度≤板材厚度（物料离开机头，压力降低，离膜膨胀） 压光机1、2辊间隙≥板材厚度（板材的热收缩、适当存料） 三、PVC硬板挤出工艺 配方：铅稳定剂、润滑剂、增强剂、丙烯酸酯类加工助剂 PVC硬板应用：化工防腐设备、风道；装潢材料、广告牌匾；包装、机器设备视窗

第二章 塑料制品的注射成型 第一节 PP的注塑 一、PP的基本性能 一般PP指IPP（等规聚丙烯），半透明、白色蜡状物、无毒无味 ρ=0.90-0.91g/cm3,最轻塑料，耐热＞PE、PVC、PS，耐水、耐化学品，吸水率低，结晶度↓→透明度↑、冲击强度↑，流动性好易加工，无毒符合FDA卫生标准 缺点：耐光性差、易老化，必须加防老剂；低温发脆，＞-20℃使用，加入乙烯共聚改善；易燃有熔滴现象 二、PP周转箱的注射成型 1.用途：周转和贮存食品、饮料、果蔬、药品、化学品等 2.特点：质轻、强度高、便于搬运，HDPE或PP 3.PP周转箱的成型流程：成型前的准备→合模→注射充模→保压→冷却固化→开模→顶出脱模→后处理 成型前的准备：PP树脂预处理（外观检验、工艺性能测试），料筒清洗，嵌件预热（避免裂纹、收缩应力）。涂脱模剂（硬脂酸锌、液体石蜡、硅油） 成型工艺要素：温度、压力、成型周期/时间 ①料筒温度：高温加热→平衡→高压摩擦略升温→冷却 喷嘴温度＜料筒温度，防止熔体自动从喷嘴流出，产生“流涎”（“对空注射法”确定T） 模具温度：PP20-50，PS30-50，控制模具温度使型腔内温度均匀，避免内应力，将物料的热量迅速导出，缩短生产周期、提高生产率。 ②注射压力：制品大、复杂、流程长、壁厚→高压注射；塑料对压力敏感→↑注射压力（ABS），对温度敏感，↑料筒温度，↓注射压力（PP、PE）。料温高，压力↓，注射压力：柱塞式＞螺杆式 塑化压力：螺杆头部的熔料在螺杆后退时受到的压力，也叫螺杆背压。低，后退快物料不密实；高，物料密实、排除气体、改进塑化质量；过高，剪切热过高、发生热降解。螺杆转速↑→塑化能力↑ 保压压力：注射完毕，浇口冷凝封闭前，给模腔保持一定压力-50-65%充模时模腔最高压力 ③成型周期，大、厚制品时间稍长。 第二节 PS的注塑 PS基本性能： 无毒无色透明颗粒，透光率90%（水晶PS）；易燃，浓烟；Tg=100℃，Td=310℃，常温硬而脆；粘度受P、T影响，↑P、T→粘度↓；易着色 缺点：性脆，冲击强度低；线膨胀系数大，不宜带金属嵌件，易出现应力开裂；耐热性差，不耐沸水。

第三章 塑料制品的压延成型 第一节 软制PVC薄膜的压延成型 一、软制PVC薄膜的压延工艺 配料→捏合→开炼机塑炼、密炼机塑炼、挤出机塑炼→供料→金属探测→压延→引离→轧花→冷却→β测厚仪→卷曲切割 二、压延制品的质量影响因素 （一）压延机操作因素 1.辊温辊速：压延热量来源-加热辊筒供给，与辊筒摩擦、自身剪切作用；配方一定时，↑辊速→辊温↓。采用过高辊温，料温上升，流动性增加，出现脱辊或破裂现象，制品质量↓；过低时，料温过低，难以正常包辊，薄膜表面毛糙、不透明、出现气泡气孔。 辊温依次↑，便于贴辊。最后一辊略低，便于引离。 2.辊筒速比：相邻两辊筒线速度之比。速比过大不贴下辊，薄膜厚度不均、内应力过大；过小不贴辊，制品夹入空气、气泡。 3.辊距、辊隙间存料量： 调节辊距调节产品的厚度，改变存料量（存储、补充和进一步塑化）。辊距从1到4辊递减，最后一个辊距等于薄膜所需厚度。 存料过多，生料、易产生气泡和硬片中的冷疤；过小压力不足，薄膜表面毛糙，硬片中出现孔洞、边料断裂。 辊温太低，料温太低，辊距调节不当→存料旋转不佳。 4.剪切、拉伸： 压延效应：在压延机上，压延物纵向受剪切应力、拉伸应力。分子沿薄膜前进方向（压延方向）取向，薄膜的物理机械性能呈各向异性。表现在薄膜纵向强度和断裂延伸率高，薄膜加热时，解取向→纵向收缩，横向膨胀。 （二）原材料因素 1.树脂： M高、分布窄→物理机械能↑，但成型温度↑，设备承载能力↑；树脂灰分→薄膜的透明度↓；水分、挥发分→制品产生气泡；增塑剂等助剂不相容、粒径大→鱼眼。 2.其他组分： 增塑剂含量↑→物料粘度↓，可降低压延温度或者提高辊速； 稳定剂与树脂相容性差，压延时被挤出而包在辊筒表面→使辊筒表面蒙上一层蜡状物质，膜面不光、粘辊或在更换产品时发生困难（蜡状层）。避免蜡状层←选择正电性低的适当稳定剂，掺入含水氧化铝等吸收金属皂类更强的填料，加入硬脂酸等酸性润滑剂。 3.混合、塑炼：一般凭经验判断混合、塑炼终点。 混合：疏松、表面无油腻感、有一定弹性，用手拈料，无湿乎乎感觉，亦无一把干沙感觉。