聚合物加工简介

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1、 第十章第十章 聚合物加工简介聚合物加工简介 高分子导论高分子导论 聚合物的加工工艺过程一般分为聚合物的加工工艺过程一般分为混炼混炼、成型成型、后加工后加工三大部分。为三大部分。为了使制品具有要求的多方面性能，制作制品的高分子材料往往是由许多了使制品具有要求的多方面性能，制作制品的高分子材料往往是由许多种聚合物和种聚合物和各种添加剂各种添加剂组成，要使这些组分混合为一个均匀度和分散度组成，要使这些组分混合为一个均匀度和分散度高的整体，就要提供力场，如搅拌、剪切作用来完成，这就是聚合物加高的整体，就要提供力场，如搅拌、剪切作用来完成，这就是聚合物加工的第一步工的第一步- -混合与混炼混合与混炼。

2、 高聚手物加工第二步为高聚手物加工第二步为成型成型，即通过各种成型方法，使高分子材料形，即通过各种成型方法，使高分子材料形成一定的尺寸和形状。成一定的尺寸和形状。 聚合物加工中，制品成型或成型聚合物加工中，制品成型或成型- -硫化后，还要经过硫化后，还要经过后加工工序后加工工序方可方可作为成品出厂。如成型作为成品出厂。如成型- -硫化后的橡胶制品要经过修边、整形；塑料制硫化后的橡胶制品要经过修边、整形；塑料制品有时要经过修饰、机械加工、装配等后加工工序；纤维制品有时要经品有时要经过修饰、机械加工、装配等后加工工序；纤维制品有时要经过热伸张定型及表面处理等。过热伸张定型及表面处理等。 10.1.

3、 10.1.概概 述述 聚合物的加工聚合物的加工10.1.10.1.概概 述述 聚合物加工原理，是利用高分子化学及物理知识和以聚合物加工原理，是利用高分子化学及物理知识和以流体力学、塑性力学为基础建立起来的流变学理论论述流体力学、塑性力学为基础建立起来的流变学理论论述加工原理。同时为开发新的成型加工方法，设计新的机加工原理。同时为开发新的成型加工方法，设计新的机械提供理论依据。是械提供理论依据。是聚合物加工工程聚合物加工工程的核心部分。的核心部分。 为获得综合性能优异的聚合物材料，除继续研制合成为获得综合性能优异的聚合物材料，除继续研制合成新型聚合物外，通过混合、混炼方法对聚合物的共混改新型聚

4、合物外，通过混合、混炼方法对聚合物的共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径。聚合性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径。聚合物材料的共混改性有两方面，即各种聚合物材料的物材料的共混改性有两方面，即各种聚合物材料的共混共混改性改性和和填充补强改性填充补强改性。 聚合物加工原理聚合物加工原理10.2.1.1 10.2.1.1 共混方法共混方法 (1)(1)机械共混法机械共混法 (2)(2)液体共混法液体共混法 (3)(3)共聚共聚- -共混法共混法 (4)(4)互穿网络聚合物（互穿网络聚合物（IPNIPN）制备技术）制备技术10.2.1.2 10.2.1.2 聚合物共混改性的目的和效

5、果聚合物共混改性的目的和效果 (1)(1)高聚合物的使用性能高聚合物的使用性能 (2)(2)改善聚合物的加工工艺性能改善聚合物的加工工艺性能 (3)(3)降低成本降低成本10.2.1 10.2.1 混合与混炼原理混合与混炼原理10.2.10.2.混合与混炼混合与混炼10.2.1.3 10.2.1.3 聚合物共混物的形态结构聚合物共混物的形态结构 在聚物共混体系中，在聚物共混体系中，并不是任意两种聚合物进行共混就能制得并不是任意两种聚合物进行共混就能制得性能优良的共混材料性能优良的共混材料。若两种聚合物。若两种聚合物不相容不相容，则很难混合均匀，混，则很难混合均匀，混合物的性能很差；若两种聚合物

6、是合物的性能很差；若两种聚合物是分子水平相容分子水平相容、物理性能相近物理性能相近的的共混体系，它们虽然分散均匀，但共混物的性能并不得到改善。因共混体系，它们虽然分散均匀，但共混物的性能并不得到改善。因此，具有良好性能的聚合物共混物，要求它的组分之间物性差异较此，具有良好性能的聚合物共混物，要求它的组分之间物性差异较大，且能在一定程度上相互混溶，通过共混机械作用和相应的共混大，且能在一定程度上相互混溶，通过共混机械作用和相应的共混工艺条件，形成较佳的形态学特征，方可使每一组分以协调的方式工艺条件，形成较佳的形态学特征，方可使每一组分以协调的方式对整个物质提供新的宏观性能，并仍然可保持其大部分独

7、立特性，对整个物质提供新的宏观性能，并仍然可保持其大部分独立特性，即可得到类似即可得到类似“合金合金”的优异的优异协同效应协同效应。在共混体系中，具有相同在共混体系中，具有相同物理性质和化学性质的任何均匀部分称为相。共混物中，连续而不物理性质和化学性质的任何均匀部分称为相。共混物中，连续而不间断的相称连续相；间断而分散在连续相中的组分为散相。间断的相称连续相；间断而分散在连续相中的组分为散相。10.2. 10.2. 混合与混炼混合与混炼 (1) (1) 非结晶聚合物共混体的形态结构非结晶聚合物共混体的形态结构 10.2. 10.2. 混合与混炼混合与混炼 a. a. 单相连续结构单相连续结构

8、b.b.两相互锁或交错结构两相互锁或交错结构 10.2. 10.2. 混合与混炼混合与混炼b.b.两相均为结晶聚合物两相均为结晶聚合物c.c.两相连续结构两相连续结构(2)(2)含结晶聚合物共混物的形态结构含结晶聚合物共混物的形态结构a.a.某一组分为结晶聚合物某一组分为结晶聚合物10.2.1.4 10.2.1.4 共混原则共混原则(1)(1)聚合物间的共混原则聚合物间的共混原则 a.a.相容性相容性 b.b.流变学原则流变学原则 c.c.表面张力相近原则表面张力相近原则 d.d.分子扩散动力学原则分子扩散动力学原则(2)(2)聚合物与填充增强剂的共混原则聚合物与填充增强剂的共混原则 a. a

9、. 聚合物聚合物- -填充增强剂体系的相态结构填充增强剂体系的相态结构 b.b.填料与聚合物的相容性填料与聚合物的相容性 c.c.填充剂料径的影响填充剂料径的影响10.2. 10.2. 混合与混炼混合与混炼10.2.2 10.2.2 混合与混炼设备混合与混炼设备10.2.2.1 10.2.2.1 初混合设备初混合设备 a.a.转鼓式混合机转鼓式混合机 b.b.螺带混合机螺带混合机 c.Zc.Z型捏合机型捏合机 d.d.高速混合机高速混合机10.2.2.2 10.2.2.2 混炼设备混炼设备 a.a.开炼机开炼机 b.b.密炼机密炼机 c.c.双阶挤出机双阶挤出机 d.d.行星螺杆挤出机行星螺杆

10、挤出机 10.2. 10.2. 混合与混炼混合与混炼10.3.1 10.3.1 挤出成型挤出成型 10.3.1.1 10.3.1.1 概述概述 聚合物中的聚合物中的热塑性塑料热塑性塑料和和弹性体弹性体可在熔融状态或可在熔融状态或固态下挤出，如聚合物以固体状态喂入挤出机，当通固态下挤出，如聚合物以固体状态喂入挤出机，当通过挤出机螺杆从进料口输入到口模时物料被熔融，此过挤出机螺杆从进料口输入到口模时物料被熔融，此过程称为过程称为塑化挤出塑化挤出；聚合物以熔融状态喂入挤出机，；聚合物以熔融状态喂入挤出机，这个过程称为这个过程称为熔体喂料挤出熔体喂料挤出；聚合物在低于熔点的状；聚合物在低于熔点的状态被

11、挤出，称为态被挤出，称为固态挤出固态挤出。挤出成型过程又分为两种。挤出成型过程又分为两种基本类型，即基本类型，即连续式连续式和和非连续式非连续式。10.3. 10.3. 塑料成型工艺塑料成型工艺10.3.1.2 10.3.1.2 挤出成型的基本过程挤出成型的基本过程 聚合物熔融（挤出机）聚合物熔融（挤出机）- - 成型（口模）成型（口模）- - 定型定型（定型装置）（定型装置） - - 冷却（水或风冷装置）冷却（水或风冷装置） - - 牵引牵引（牵引机）（牵引机）- - 切割（切割机）切割（切割机）- - 堆放（堆放装置）。堆放（堆放装置）。10.3. 10.3. 塑料成型工艺塑料成型工艺下图