高分子加工 高分子成型加工原理

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1、高分子成型加工原理第六章塑料的一次成型★<一次成型>：塑料原材→粘流态→流动→成型→定型（冷却<热塑>、交联固化<热固>）→后处理★<二次成型>：一次成型产品（片、管等）→高弹态→→成型→→定型、后处理★  一次成型工艺：①挤出（extrusion）；②注射（injection）；③模压（molding）；④压延（calendering）；⑤铸塑（casting）；⑥传递模（transfermolding）；⑦模压烧结（moldedsintering）；⑧泡沫塑料（foamplastic）Δ外力Δ6.1挤出成型（挤塑、挤压、模塑）

2、★定义：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。★种类：连续—螺杆挤出；间歇—柱塞挤出。★适用范围：原材料：热塑性、热固性（较少）产品：管材、片材、线缆包覆等。6.1.1连续法挤塑的工艺过程及主要设备★挤出过程：挤压→→熔化→→强行通过口模→得到一定形状的制品。（1）工艺及设备*工艺过程：原材料准备和干燥→→挤出成型→→定型→→牵引→→后处理*主要设备：挤出机定径套牵引机切割机冷却系统卷取装置等Δ挤压（2）挤出机*基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头

3、与口模。A.螺杆：→→经过滤网到机头加料段（75%固态）、压缩段（固/液共存区）、均化段*选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比（L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。①直径（D）：D↑，加工能力↑。挤出机生产率∝D2，D通常为45~150mm；但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为18~25；②长径比（L<工作部分有效长度>/D）：L/D↑，改善物料温度分布，有利于混合及塑化，生产能力↑；④螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：φ↑，生产

4、能力↑，对塑料的剪切作用和挤压力↓。通常φ=10~30o，若用等距螺杆，螺距=直径，则φ=17o41’；⑤螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑料（如PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。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↑；B.机头与口模：滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。★作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模给予塑料熔体所需的

5、形状。★组成：6.1.2挤出成型原理（1）固体输送（主要发生在加料段）*依靠力：压力流动拖曳流动*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。流动的基本条件：Fbz>FsQ=V·vaQ—单位时间内固体物料的流动体积；va—物料前进速度；V—螺槽截面积。当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动；Fbz

6、线角，Φ+θ=90o，l—螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影。，故，∴，故N↑，D↑，h↑，Q↑（2）熔化过程①整个熔化过程：②一个螺槽中固体物料的熔化过程：固体物料充满螺槽→→→→形成熔膜→→→→→→→→→→→→螺纹刮下熔体进入熔池→→因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池→→不断往复逐渐熔化。（δ—螺杆与料筒间隙）热传导当熔膜厚度>δ（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

7、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）A.若熔体为牛顿型：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）。Q=QD-（QP+QL）其中，，，*一般QL值不大，实际计算时常略去。若令，，用机头压力P代替ΔP，则有

8、：Q=AN-B(P/η)→螺杆特征曲线。对某一特定螺杆，A、B为常数。B.若熔体为非牛顿型：则式中，K—流动常数，m—常数。（4）螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的关系①螺杆特征曲线牛顿型熔体Q=AN-ΔP(B/η)非牛顿型熔体Q=AN-B’