1、緒論緒論高分子材料成型加工高分子材料成型加工前言前言 一、課程的設置與教材的選擇 開設課程名稱：高分子材料成型加工 課程內容：1. 聚合物加工基礎理論聚合物加工基礎理論 2. 塑料成型加工、橡膠加工、合成纖維的紡塑料成型加工、橡膠加工、合成纖維的紡 絲及加工等絲及加工等 選用教材：高分子材料成型加工原理 參考書：塑料成型工藝學黃銳 塑料成型模具申開智 二、聚合物加工的定義及任務 定義：聚合物加工是將聚合物（有時還包括加入的各種助劑、添加劑、或改性劑等材料）轉變成實用材料或制品的一種工程技術。 基本任務：要實現這種轉變就要采用適當的方法。研究這些方法及所獲得的產品質量與各種因素的關系，就是聚合物

2、加工這門技術的基本任務。 三、在高分子科學中的地位 高分子化學高分子物理高分子材料成型加工 基礎 橋梁 實用材料高分子材料測試技術手段第一節：第一節： 塑料成型加工及其重要性塑料成型加工及其重要性一、塑料的發展史一、塑料的發展史 人類社會的進步是與材料的使用密切相關的。從石器時人類社會的進步是與材料的使用密切相關的。從石器時代、銅器時代和鐵器時代發展到今天，材料有四大類：木材、代、銅器時代和鐵器時代發展到今天，材料有四大類：木材、水泥、鋼鐵、塑料（高分子材料）。水泥、鋼鐵、塑料（高分子材料）。2020世紀，塑料世紀，塑料（高分子（高分子材料）材料）成為一類迅速發展起來的新材料。成為一類迅速發展

3、起來的新材料。 早在早在1919世紀以前，人們就已經利用瀝青、松香、琥珀、世紀以前，人們就已經利用瀝青、松香、琥珀、蟲膠等天然樹脂。蟲膠等天然樹脂。 18681868年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界年將天然纖維素硝化，用樟腦作增塑劑制成了世界上第一個塑料品種，稱為賽璐珞，從此開始了人類使用塑料上第一個塑料品種，稱為賽璐珞，從此開始了人類使用塑料的歷史。的歷史。 19091909年出現了第一種用人工合成的塑料年出現了第一種用人工合成的塑料- -酚醛塑料。酚醛塑料。 19201920年又一種人工合成塑料年又一種人工合成塑料- -氨基塑料氨基塑料( (苯胺甲醛塑料苯胺甲醛塑料) )誕誕生

4、了。這兩種塑料當時為推動電氣工業和儀器制造工業的發展生了。這兩種塑料當時為推動電氣工業和儀器制造工業的發展起了積極作用。起了積極作用。 2020世紀世紀2020、3030年代，相繼出現了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙年代，相繼出現了醇酸樹脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。烯酸酯類、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。 從從4040年代至今，隨著科學技術和工業的發展，石油資源的年代至今，隨著科學技術和工業的發展，石油資源的廣泛開發利用，塑料工業獲得迅速發展。品種上又出現了聚乙廣泛開發利用，塑料工業獲得迅速發展。品種上又出現了聚乙烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環氧樹脂、聚甲醛、聚碳烯、聚丙烯、不飽和

5、聚酯、氟塑料、環氧樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等。酸酯、聚酰亞胺等等。 現在，全世界每年的塑料產量超過了現在，全世界每年的塑料產量超過了1 1億噸。美國每年塑億噸。美國每年塑料產量超過鋼、鋁和銅產量的總和。料產量超過鋼、鋁和銅產量的總和。二、塑料工業二、塑料工業塑料工業：塑料原料生產：樹脂、半成品塑料工業：塑料原料生產：樹脂、半成品 塑料制品生產：塑料成型加工塑料制品生產：塑料成型加工三、塑料工業生產過程三、塑料工業生產過程高分子化學內容高分子成型加工內容塑料制品生產系統是由成型、機械加工、修飾和裝配四個塑料制品生產系統是由成型、機械加工、修飾和裝配四個連續的生產過程所組成的。連續的生產

6、過程所組成的。塑料制品的生產 將各種形態的塑料（粉料、粒料、溶液或將各種形態的塑料（粉料、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或坯制的過程，分散體）制成所需形狀的制品或坯制的過程，是一切塑料制品或型材生產的必經過程。是一切塑料制品或型材生產的必經過程。四、塑料成型四、塑料成型第二節：第二節： 塑料成型工業的過去和未來塑料成型工業的過去和未來一、塑料成型工藝發展概況一、塑料成型工藝發展概況1 1、移植時期、移植時期1919世紀世紀7070年代開始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、片材熱成型年代開始，塑料澆鑄、壓縮模塑、壓延成型、片材熱成型等。等。2 2、改造時期、改造時期2020世紀世紀2020

7、年代，品種、生產技術、方法的改進和擴展，改造已有成年代，品種、生產技術、方法的改進和擴展，改造已有成型加工技術和傳統材料成型技術為主。型加工技術和傳統材料成型技術為主。3 3、創新時期、創新時期2020世紀世紀5050年代中期，大批高性能的塑料問世，尖端技術的發展年代中期，大批高性能的塑料問世，尖端技術的發展對塑料制品的性能、性能重現性和尺寸精度等提出了更高的要對塑料制品的性能、性能重現性和尺寸精度等提出了更高的要求。求。4 4、近期發展趨勢、近期發展趨勢由單一型技術向組合型技術發展，由向特殊條件下的成型技術發由單一型技術向組合型技術發展，由向特殊條件下的成型技術發展常規條件下的成型技術，由基

8、本上不改變塑料原有性能的保質展常規條件下的成型技術，由基本上不改變塑料原有性能的保質成型加工技術向賦予塑料新性能的變質型成型加工技術發展。成型加工技術向賦予塑料新性能的變質型成型加工技術發展。二、塑料和塑料制品生產的發展二、塑料和塑料制品生產的發展1 1、世界塑料生產的年增長率：、世界塑料生產的年增長率： 7070年代以前：年代以前：1215%1215% 70 70年代以后：年代以后：45%45% 80 80年代：有一定增長，發展中國家較快年代：有一定增長，發展中國家較快2 2、我國塑料年增長率：、我國塑料年增長率： 19831983年：年：1100kt1100kt 1993 1993年：年：

9、5200kt5200kt 2011 2011年：年：5800kt5800kt 從世界各國的第從世界各國的第12 12 位升至第位升至第5 5 位位 不完全是原有制品數量的單純增加，主要是應范圍的日益不完全是原有制品數量的單純增加，主要是應范圍的日益增大。增大。3 3、我國的塑料成型加工工業、我國的塑料成型加工工業在新中國成立之前幾乎是個空白。在新中國成立之前幾乎是個空白。5050年代我國塑料制品的產量，平均每年以年代我國塑料制品的產量，平均每年以7171的高速度遞的高速度遞增，但年產量低，制品的類別單一，應用范圍也比較窄。增，但年產量低，制品的類別單一，應用范圍也比較窄。5050年代末大批量聚

10、氯乙烯樹脂投產，進入年代末大批量聚氯乙烯樹脂投產，進入6060年代后，轉變年代后，轉變為以生產熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每年以為以生產熱塑性聚氯乙烯塑料制品為主。平均每年以18.618.6的速度遞增。的速度遞增。7070年代從國外引進了數套大型樹脂生產裝置，樹脂產量比年代從國外引進了數套大型樹脂生產裝置，樹脂產量比6060年代增長年代增長4 43 3倍，年平均增長率為倍，年平均增長率為14144 4，到，到19791979年年我國塑料制品的年產量已達百萬噸，產品的品種、結構也我國塑料制品的年產量已達百萬噸，產品的品種、結構也發生了較大變化。發生了較大變化。8080年代，仍以年平均年代，仍

11、以年平均1414的高速度遞增，速度快、產量大、的高速度遞增，速度快、產量大、品種多和應用廣。品種多和應用廣。三、塑料成型加工技術分類三、塑料成型加工技術分類1 1、按所屬成型加工階段劃分、按所屬成型加工階段劃分（1 1）一次成型技術）一次成型技術一次成型技術，是指能將塑料原材料轉變成有一定形狀和一次成型技術，是指能將塑料原材料轉變成有一定形狀和尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。目前生產上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和目前生產上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和涂覆等。涂覆等。（2 2）二次成型技術）二次成型技術二次成型技術，是指既能改變一次

12、成型所得塑料半制品二次成型技術，是指既能改變一次成型所得塑料半制品( (如型如型材和坯件等材和坯件等) )的形狀和尺寸，又不會使其整體性受到破壞的各的形狀和尺寸，又不會使其整體性受到破壞的各種工藝操作方法。種工藝操作方法。目前生產上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成目前生產上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成型等少數幾種二次成型技術。型等少數幾種二次成型技術。 （3 3）二次加工技術二次加工技術 這是一類在保持一次成型或二次成型產物硬固狀態不這是一類在保持一次成型或二次成型產物硬固狀態不變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質所進行的各變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質所

13、進行的各種工藝操作方法。也稱作種工藝操作方法。也稱作“后加工技術后加工技術”。大致可分為機械加工、連接加工和修飾加工三類方法。大致可分為機械加工、連接加工和修飾加工三類方法。2 2、按聚合物在成型加工過程中的變化劃分、按聚合物在成型加工過程中的變化劃分（1 1）以物理變化為主的成型加工技術）以物理變化為主的成型加工技術塑料的主要組分聚合物在這一類技術的成型加工過程中，塑料的主要組分聚合物在這一類技術的成型加工過程中，主要發生相態與物理狀態轉變、流動與變形和機械分離之主要發生相態與物理狀態轉變、流動與變形和機械分離之類物理變化。類物理變化。（2 2）以化學變化為主的成型加工技術）以化學變化為主的

14、成型加工技術 屬于這一類的技術，在其成型加工過程中聚合物或其屬于這一類的技術，在其成型加工過程中聚合物或其單體有明顯的交聯反應或聚合反應，而且這些化學反應進單體有明顯的交聯反應或聚合反應，而且這些化學反應進行的程度對制品的性能有決定性影響。行的程度對制品的性能有決定性影響。（3 3）物理和化學變化兼有的成型加工技術）物理和化學變化兼有的成型加工技術3 3、成型加工的操作方式劃分、成型加工的操作方式劃分（1 1）連續式成型加工技術）連續式成型加工技術 這類技術的共同持點是，其成型加工過程一旦開始，這類技術的共同持點是，其成型加工過程一旦開始，就可以不間斷地一直進行下去。塑料產品長度可不受限制，就

15、可以不間斷地一直進行下去。塑料產品長度可不受限制，管、棒、單絲、板、片、膜之類的型材。管、棒、單絲、板、片、膜之類的型材。如各種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、如各種型材的擠塑、薄膜和片材的壓延、薄膜的流延澆鑄、壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉印刷與真空蒸鍍壓延和涂覆人造革成型和薄膜的凹版輪轉印刷與真空蒸鍍金屬等。金屬等。（2 2）間歇式成型加工技術）間歇式成型加工技術 這類技術的共同持點是：成型加工過程的操作不能連這類技術的共同持點是：成型加工過程的操作不能連續進行，各個制品成型加工操作時間并不固定；有時具體續進行，各個制品成型加工操作時間并不固定；有時具體的操作步驟也不完

16、全相同。的操作步驟也不完全相同。用移動式模具的壓縮棋塑和傳遞摸塑、冷壓燒結成型、層用移動式模具的壓縮棋塑和傳遞摸塑、冷壓燒結成型、層壓成型、靜態澆鑄、滾型以及大多數二次加工技術均屬此壓成型、靜態澆鑄、滾型以及大多數二次加工技術均屬此類。類。（3 3）周期式成型加工技術）周期式成型加工技術 這一類技術在成型加工過程中，每個制品均以相同的這一類技術在成型加工過程中，每個制品均以相同的步驟、每個步驟均以相同的時間，以周期循環的方式完成步驟、每個步驟均以相同的時間，以周期循環的方式完成工藝操作，主要依靠成型設備預先設定的程序完成各個制工藝操作，主要依靠成型設備預先設定的程序完成各個制品的成型加工操作。

17、品的成型加工操作。如全自動式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動生產線上的如全自動式控制的注塑和注坯吹塑，以及自動生產線上的片材熱成型和蘸浸成型等。片材熱成型和蘸浸成型等。四、塑料制品應用的發展四、塑料制品應用的發展1、農牧、漁業、農牧、漁業2、包裝、包裝3、交通運輸、交通運輸4、電氣工業、電氣工業5、化學工業、化學工業6、儀表工業、儀表工業7、建筑工業、建筑工業8、航空工業、航空工業9、國防與尖端工業、國防與尖端工業10、家具、家具11、體育用品和日用百貨、體育用品和日用百貨 簡化生產流程、縮短生產周期；簡化生產流程、縮短生產周期； 加深對塑料在成型過程中所發生的物理化學變化的認識；加深對塑料在成

18、型過程中所發生的物理化學變化的認識； 改進生產技術、方法和設備；改進生產技術、方法和設備； 實現全面機械化和自動化；實現全面機械化和自動化； 設計更大更新的設備以適應對大型、微型、精密或新型塑設計更大更新的設備以適應對大型、微型、精密或新型塑料制品生產的需求。料制品生產的需求。五、塑料制品生產今后發展的方向五、塑料制品生產今后發展的方向第三節：第三節： 塑料制品的生產工序和組織塑料制品的生產工序和組織一、塑料制品的生產工序一、塑料制品的生產工序圖圖1-2 從原料到塑料制品的生產流程示意圖從原料到塑料制品的生產流程示意圖二、新制品生產過程二、新制品生產過程1、熟悉該種制品在物理、機械、熱、電及化學性能、熟悉該種制品在物理、機械、熱、電及化學性能 等方面所應具備的指標；等方面所應具備的指標；2、根據要求，選定合適的塑