第一篇：高分子成型工艺学
压缩成型工艺教案
第三节
压缩成形工艺
一、 压缩成形原理及特点
压缩成形又称压塑成形、模压成形、压制成形等，将松散状(粉状、粒状、碎屑状或纤维状)的固态成形物料直接加入到成形温度下的模具型腔中，使其逐渐软化熔融，并在压力作用下使物料充满模腔，这时塑料中的高分子产生化学交联反应，最终经过固化转变成为塑料制件。
压缩成形的优点有可采用普通液压机，压缩模结构简单(无浇注系统)，生产过程较简单，压缩塑件内部取向组织少、性能均匀，塑件成形收缩率小等。其缺点是成形周期长，生产效率低，劳动强度大，生产操作多用手工而不易实现自动化生产;塑件经常带有溢料飞边，高度方向的尺寸精度难以控制;模具易磨损，因此使用寿命较短。
压缩成形主要用于热固性塑料，也可用于热塑性塑料(如聚四氟乙烯等)。其区别在于成形热塑性塑料时不存在交联反应，因此在充满型腔后，需将模具冷却使其凝固才能脱模而获得制件。典型的压缩制件有仪表壳、电闸板、电器开关、插座等。
二、 压缩成形工艺过程
压缩成形工艺过程一般包括压缩成形前的准备及压缩过程两个阶段。 (1)压缩成形前的准备
主要是指预压、预热和干燥等预处理工序。 a) 预压
利用预压模将物料在预压机上压成质量一定、形状相似的锭料。在成形时以一定数量的锭料放入压缩模内。锭料的形状一般以能十分紧凑地放大模具中便于预热为宜。通常使用的锭料形状多为圆片状，也有长条状、扁球状、空心体状或仿塑件形状。
b) 预热与干燥
成形前应对热固性塑料加热。加热的目的有两个:一是对塑料进行干燥，除去其中的水分和其他挥发物;二是提高料温，便于缩短成形周期，提高塑件内部固化的均匀性，从而改善塑件的物理力学性能。同时还能提高塑料熔体的流动性，降低成形压力，减少模具磨损。
生产中预热与干燥的常用设备是烘箱和红外线加热炉。
(2)压缩成形过程
模具装上压机后要进行预热。一般热固性塑料压缩过程可以分为加料、合模、排气、固化和脱模等几个阶段，在成形带有嵌件的塑料制件时，加料前应预热嵌件并将其安放定位于模内。 a) 加料
加料的关键是加料量。定量的方法有测重法、容量法和计数法三种。测重法比较准确，但操作麻烦;容积法虽然不及测重法准确，但操作方便;计数法只用于预压锭料的加料。物料加入型腔时，需要合理堆放，以免造成塑件局部疏松等现象。
b) 合模
加料后即进行合模。合模分为两步：当凸模尚末接触物料时，为缩短成形周期，避免塑料在合模之前发生化学反应，应加快加料速度;当凸模接触到塑料之后，为避免嵌件或模具成形零件的损坏，并使模腔内空气充分排除，应放慢合模速度，即所谓先快后慢的合模方式。 c) 排气
压缩热固性塑料时，在模具闭合后，有时还需卸压将凸模松动少许时间，以便排出其中的气体。通常排气的次数为一至两次，每次时间由几秒至几十秒。 d) 固化
压缩成形热固性塑料时，塑料依靠交联反应固化定型，生产中常将这一过程称为硬化。在这一过程中，呈黏流态的热固性塑料在模腔内与固化剂反应，形成交联结构，并在成形温度下保持一段时间，使其性能达到最佳状态。对固化速率不高的塑料，为提高生产率，有时不必将整个固化过程放在模具内完成(特别是一些硬化速度过慢的塑料)，只需塑件能完整脱模即可结束成形，然后采用后处理(后烘)的方法来完成固化。模内固化时间应适中，一般为30秒至数分钟不等。时间过短，热固性塑件的机械强度、耐蠕变性、耐热性、耐化学稳定性、电气绝缘性等性能均下降，热膨胀、后收缩增加，有时还会出现裂纹;时间过长，塑件机械强度不高、脆性大、表面出现密集小泡等。 e) 塑件脱模
制品脱模方法分为机动推出脱模和手动推出脱模。带有侧向型芯或嵌件时，必须先用专用工具将它们拧脱，才能取出塑件。
(3)压后处理
塑件脱模后，对模具应进行清理，有时对塑件要进行后处理。 a) 模具的清理
脱模后必要时需用铜刀或铜刷去除残留在模具内的塑料废边，然后用压缩空气吹净模具。如果塑料有黏膜现象，用上述方法不易清理时则用抛光剂拭删。
b) 后处理
为了进一步提高塑件的质量，热固性塑料制件脱模后常在较高的温度下保温一段时间。后处理能使塑料固化更趋完全，同时减少或消除塑件的内应力，减少水分及挥发物等，有利于提高塑件的电性能及强度。
三、 压缩成形工艺参数
压缩成形的工艺参数主要是指压缩成形压力、压缩成形温度和压缩时间。
(1)压缩成形压力
压缩成形压力是指压缩时压力机通过凸模对塑件熔体在充满型腔和固化时在分型面单位投影面积上施加的压力，简称成形压力。
施加成形压力的目的是促使物料流动充模，提高塑件的密度和内在质量，克服塑料树脂在成形过程中因化学变化释放的低分子物质及塑料中的水分等产生的胀模力，使模具闭合，保证塑件具有稳定的尺寸、形状，减少飞边，防止变形。但过大的成形压力会降低模具寿命。
压缩成形压力的大小与塑料种类、塑件结构以及模具温度等因素有关，一般情况下，塑料的流动性愈小，塑件愈厚以及形状愈复杂，塑料固化速度和压缩比愈大，所需的成形压力亦愈大。
(2)压缩成形温度
压缩成形温度是指压缩成形时所需的模具温度。它是使热固性塑料流动、充模并最后固化成形的主要工艺因素，决定了成形过程中聚合物交联反应的速度，从而影响塑件的最终性能。
压缩成形温度高低影响模内塑料熔料的充模是否顺利，也影响成形时的硬化速度，进而影响塑件质量。随着温度的升高，塑料固体粉末逐渐融化，黏度由大到小，开始交联反应，当其流动性随温度的升高而出现峰值时，迅速增大成形压力，使塑料在温度还不很高而流动性又较大时充满型腔的各部分。
在一定温度范围内，模具温度升高，成形周期缩短，生产效率提高。如果模具温度太高，将使树脂和有机物分解，塑件表面颜色就会暗淡。由于塑件外层首先硬化，影响物料的流动，将引起充模不满，特别是模压形状复杂、薄壁、深度大的塑件最为明显。同时，由于水分和挥发物难以排除，塑件内应力大，模件开启时塑件易发生肿胀、开裂、翘曲等;如果模具温度过低，硬化不足，塑件表面将会无光，其物理性能和力学性能下降。
(3)压缩时间
热固性塑料压缩成形时，要在一定温度和一定压力下保持一定时司，才能使其充分交联固化， 成为性能优良的塑件，这一时间称为压缩时间。压缩时间与塑料的种类(树脂种类、挥发物含量等)、塑件形状、压缩成形的其他工艺条件以及操作步骤(是否排气、预压、预热)等有关。
压缩成形温度升高，塑件固化速度加快，所需压缩时间减少，因而压缩周期随模具温度提高也会减少。对成形物料进行预热或预压以及采用较高成形压力时，压缩时间均可适当缩短，通常塑件厚度增加压缩时间会随之增加。
压缩时间的长短对塑件的性能影响很大。压缩时间过短，塑料硬化不足，将使塑件的外观性能变差，力学性能下降，易变形。适当增加压缩时间，可以减少塑件收缩率，提高其耐热性能和其他物理力学性能。但如果压缩时司过长，不仅降低生产率，而且会使树脂交联过度而使塑件收缩率增加，产生内应力，导致塑件力学性能下降，严重时会便塑件破裂。
第四节 压注成形工艺
一、 压注成形原理及特点
压注成形又称传递成形，它是热固性塑料的重要成形方法之一，是在压缩成形基础上发展起来的一种热固性塑料的成形方法。
成形原理：
先将固态成形物料(最好是预压成锭或经预热的物料)加入装在闭合的压注模具上的加料腔内，使其受热软化转变为黏流态，并在压力机柱塞压力作用下塑料熔体经过浇注系统充满型腔，塑料在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化定型，最后开模取出塑件。
压注成形和注射成形的相同之处是熔料均是通过浇注系统进人型腔，不同之处在于前者塑料是在模具加料腔内塑化，而后者则是在注射机的料筒内塑化。压注成形是在克服压缩成形缺点、吸收注射成形优点的基础上发展起来的。
主要优点有：
(1)压注成形前模具已经闭合，塑料在加热腔内加热和熔融，在压力机通过压注柱塞将其挤人型腔并经过狭窄分流道和浇口时，由于摩擦作用，塑料能很快均匀地热透和硬化。因此，制品性能均匀密实，质量好。
(2)压注成形时的溢料较压缩成形时少，而且飞边厚度薄，容易去除。因此，塑件的尺寸精度较高，特别是制件的高度尺寸精度较压缩制件高得多。 (3)由于成形物料在进大型腔前已经塑化，对型芯或嵌件所产生的挤压力小，因此能成形深腔薄壁塑件或带有深孔的塑件，也可成形形状较复杂以及带精细或易碎嵌件的塑件，还可成形难以用压缩法成形的塑件。
(4)由于成形物料在加料腔内已经受热熔融，因此，进人模腔时料温及吸热量均匀，所需的交联固化时司较短，致使成形周期较短，生产效率高。
缺点: 成形压力比压缩成形高;工艺条件比压缩成形要求更严格，操作比压缩成形难度大;压注模比压缩模结构复杂;成形后加料腔内 总留有一部分余料以及浇注系统申的凝料，由于不能回收将会增加生产中原材料消耗;存在取向问题，容易使塑件产生取向应力和各向异性，特别是成形纤维增强塑料时，塑料大分子的取向与纤维的取向结合在一起，更容易使塑件的各向异性程度提高。
二、 压注成形工艺过程
压注成形的工艺过程和压缩成形基本相似。它们的主要区别在于：压缩成形是先加料后闭模，而压注成形则一般要求先闭模后加料。
三、 压注成形工艺参数
压注成形主要工艺参数包括成形压力、成形温度和成形时间等，它们均与塑料品种、模具结构、塑料情况等多种因素有关。
(1)成形压力
成形压力是指压力机通过压注柱塞对加料腔内塑料熔体施加的压力。由于熔体通过浇注系统时有压力损失，故压注时的成形压力一般为压缩时的2~3倍。
(2)模具温度
压注成形的模具温度通常要比压缩成形的温度低一些，一般约为130°C~190°C，因为塑料通过浇注系统时能从摩擦中取得一部分热量。加料室和下模的温度要低一些，而中框的温度要高一些，这样可保证塑料迸人通畅而不会出现溢料现象，同时也可以避免塑件出现缺料、起泡、接缝等缺陷。
(3)成形时间
压注成形时间包括加料时间、充模时间、交联固化时间、脱模取塑件时间和清模时间等。压注成形时的充模时间通常为5~50s，而固化时间取决于塑料品种，塑件的大小、形状、壁厚，预热条件和模具结构等，通常为30~180s。
第二篇：高分子材料成型加工
第一章
1. 高分子材料的定义
以高分子材料为主要组分的材料
2. 高分子材料成型加工的定义
高分子材料是通过成型加工工艺得到具有实用性的材料或制品过程的工程技术
3. 高分子材料工程特征的含义
高分子材料制品的性能既与材料本身的性质有关，有很大程度上受成型加工过程所产生的附加性质的影响
第三章
2. 热稳定剂是一类能够防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂
分类： 铅盐类稳定剂，有机锡类稳定剂，有机锑类稳定剂，有机辅助稳定剂，复合稳定剂，稀土类稳定剂
用于食品： 有机锡类稳定剂，复合稳定剂，稀土类稳定剂
3. Pvc塑料
因为PVC是一种极现在高温下的加工成型。
??/、?性高分子，分子间的作用力很强，导致加工温度超过其分解温度，只有加入热稳定剂才能实
4. 抗氧剂是指可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。
抗臭氧剂是指可以阻止或延缓高分子材料发生臭氧破坏的化学物质。
不同：抗氧剂是抑制扩散到制品内部的氧，而抗臭氧只是在制品表面上发挥作用。
5. 光稳定剂是可有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类添加剂。
?/、?/ 8. 润滑剂是降低熔体与加工机械或成型模具之间以及熔体内部相互直接按的摩擦和黏附，改善加工流动性，提高生产能力和制品外观质量的一类添加剂。
因为其可以调节PVC树脂熔化速率和降低熔体黏度 9. ???
10. 硫化促进剂：提高硫化速度，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少了硫化剂用量，提高或改善硫化胶物理机械性能
硫化活性剂：提高胶料中硫化促进剂的活性，减少硫化促进剂的用量，缩短硫化时间 防焦剂：少量加入即可防止或延迟胶料在加工和贮存时产生焦烧 12. 着色剂，发泡剂，阻燃剂，抗静电剂，偶联剂，防霉剂
第四章
1. 高分子材料制品设计中，成型加工方法选择的依据是什么?
制品形状，产品尺寸，材料特征，公差精度，加工成本
2. ?? 3. ?? 4. 高分子材料进行配方设计的一般原则和依据各是什么?
制品的性能要求：抓住主要矛盾，用其所长，避其所短，必要时可共混或复合改性
成型加工性能的要求：各种成型加工方法的工艺和设备各有其特点，对材料的要求也不同，故需充分考虑。
原材料的要求：材料的主体成分-高分子化合物决定了材料的基本性能，添加剂对材料及其制品的性能有很大的影响
产品的经济成本要求：在满足使用性能的前提下，选用质量稳定可靠，价格低的原材料，调节配方，尽可能的减少成本
5. 配方有哪几种表示方法?各有何作用?相互关系是什么?
以质量份数表示的配方：以高分子化合物为100份，计量容易，应用广泛，适于工业生产
以质量百分数表示的配方：以混合料为100份，计算原材料消耗，定额指标等方便，便于财务的成本核算及定价
以体积百分数表示的配方：以混合体积为100份，便于计算体积成本及原材料仓储体积
生产配方：生产中实际使用的配方表示形式，便于直接计算，符合生产实际
相互关系：?/?、???
第六章
1.物料的混合有哪三种基本运动形式?聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主?为什么?
答：混合涉及到三种扩散的基本运动形式，即分子扩散、涡流扩散和体积扩散。
体积扩散，即对流混合。是指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位臵向另一空间位臵的运动，两种或多种组分在相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。在聚合物加工中，这种混合占支配地位。
2.什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”， 两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现? 答：非分散混合。在混合中仅增加粒子在混合物中分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。
这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的，可通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和臵换来达到。
分散混合。是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液满分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并均匀地分布到多组分中，这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂问题，这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。
3. 为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差异大小，而且还要考察混合料的分散程度? 答：衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。均匀程度指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。在取样分析组成时，若一次抽取的试样的量足够多，或者，一次取样量虽不多，但取样的次数足够多，虽然每次抽取的试样分析结果有所出入，但(取多个试样分析结果的平均值时，) 仍可得出混合情况相同的结论。然而从混合料中各组分的分散程度来看，则可能相差甚远。因此，在判定物料的混合状态时，还必须考虑各组分的分散程度。
4. 温度对生胶塑炼有何影响?为什么天然橡胶在110℃时塑炼效果最差? 答：低温下，氧和橡胶大分子的直接引发氧化作用很小，但是低温橡胶的粘度很高，机械剪切作用力大大提高，橡胶大分子链在机械力作用下的断裂破坏是主要的，其断裂生成的大分子游离基立即与周围的空气中的氧相结合，生成分子量较小的稳定大分子，自由基活性得到终止。高温时，氧和橡胶大分子的化学活泼性大大提高，氧可以直接引发大分子发生氧化裂解反应，随着温度的升高反应速度急剧加大，所以机械塑炼效果也随之加大。当天然橡胶在110摄氏度的时候，它的机械力作用是最小的时候，氧化裂解的作用也是最小的时候。 5.天然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何异同?
答：天然橡胶的低温机械塑炼的目的是提高天然橡胶的可塑性，便于配合剂在基体中的均匀分布，也有利于后续的成型加工;原理是在主要在机械力的作用下，使大分子链发生断链。
聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的是为了降低大分子链之间的作用下，提高链段的运动能力，使得玻璃化温度降低，最终制品的韧性增强，柔性增大。
6.何谓橡胶的混炼?用开炼机混炼时三阶段及配合剂的加入次序? 答：混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。 开炼机混炼经历包辊、吃粉、翻捣三个阶段。
配合剂加入顺序是混炼主要的工艺条件，为了能在较短的混炼时间里得到质量良好的混炼胶，应根据配合剂的作用、用量及其混炼特性来合理安排加入顺序。一般原则是;难分散的、量少的先加;易分散的、量多的后加;硫化剂和促进剂分开加，以免混在一起加入时因局部温度过高而使胶料焦烧;硫黄最后加。所以通常配合剂加入顺序为： 生胶一固体软化剂—促进剂、活性剂、防老剂一补强剂、填充剂一液体软化剂—硫黄及超促进剂。
7.何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶?
答：生胶在塑炼时橡胶大分子断链生成自由基，这种情况在混炼时同样会发生。在混炼过程中，橡胶分子断链生成大分子自由基可以与炭黑粒子表面的活性部位结合，也可以与发黑聚集体在混炼时被搓开所产生的具有较高活性的新生面结合，或者已与炭黑结合的橡胶又通过缠结或交联结合更多的橡胶，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物--结合橡胶。
8. 区分“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2-3例
答：简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如： PE、PP、PTFE。
复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC 9.成型用的塑料形态有哪几种?各种形态的塑料有什么不同的特点?它们的应用情况如何?
答：热塑性塑料：热塑性塑料分子结构都是线型结构，在受热时发生软化或熔化，可塑制成一定的形状，冷却后又变硬。在受热到一定程度又重新软化，冷却后又变硬，这种过程能够反复进行多次。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑性塑料成型过程简单，能够连续化生产，并且具有相当高的机械强度，因此发展很快。
热固性塑料：热固性塑料的分子结构是体型结构，在受热时也发生软化，可以塑制成一定的形态，但是受热到一定程度或加入少量固化剂后，就硬化定型，再加热也不会变软和改变形态了。热固性塑料加工成型后，受热不再软化，因此不能回收再用，如酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等都是属于此类塑料。热固性塑料成型工艺过程比较复杂，所以连续生产有一定的困难，但其耐热性好、不容易变形，而且价格比较低廉。
工程塑料：工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚砜聚酰亚胺等。工程塑料具有密度小、化学稳定性高、机械性能良好、电绝缘性优越、加工成型容易等特点，广泛应用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等工业，也应用于宇宙航行、火箭、导弹等方面。
通用塑料：是指产量大、价格低、应用范围广的塑料，主要包括聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品种。人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。 10.什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里?
答：这是物料的初混合，是一种简单混合，是在树脂的流动温度以下和较低剪切作用下进行的，在这一混合过程中，只是增加各组分微粒空间的无规则排列程度，而不减小粒子的尺寸。一般是一个间歇操作过程。
塑化物料在初混合基础上的再混合过程，是在高于树脂流动温度和较强剪切作用下进行的。塑化的目的是使物料在温度和剪切力的作用下熔融，获得剪切混合的作用，驱出其中的水分和挥发物，使各组分的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。 11.哪些机械通常用于塑料的初混合?哪些机械用于塑炼? 答：初混合：在大批量生产时，较多使用高速混合机，其适用于固态混合和固液混合。S型和Z型捏合机主要适用于固态和液态混合，对物料有较强的撕捏作用，另外还有转鼓式混合机和螺带式混合机。 塑化常用的设备主要是开放式塑炼机、密炼机和挤出机。 12. 塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同?
答：：塑化：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度(Tf或Tm)和较强烈的剪切速率下进行。混合后，塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。
塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、 成型等工艺操作;使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。(目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性;混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作;使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。)
13. 什么是“生胶的塑炼”，什么是“塑料的塑炼”，为什么要分别对生胶和塑料进行塑炼?两者分别可采取哪些措施，提高塑炼效果? 答：生胶的塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作;使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。(目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性;混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作;使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。)
塑料的塑炼：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度(Tf或Tm)和较强烈的剪切速率下进行。混合后塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。
14. 聚氯乙烯粒状塑料与酚醛压塑粉在配臵过程中的塑化工序、目的、作用原理有何不同?
答：聚氯乙烯粒状塑料：通过双键聚合而成，经过筛选、配料、混合、塑化成粒状。
酚醛压塑粉：过滤、配料、混合、塑化的粉状塑料。 目的：都是为了得到制品成型前的物料。
原理：使用的机械不同，他们的自身的物理化学性质不同，致使他们得到的物料不同。
15、何谓塑料溶液和溶胶塑料?
答：塑料溶液的主要组成是作为溶质的合成树脂及各种配合剂和作为溶剂的有机溶剂。溶剂的作用是为了分散溶解树脂，使得到的塑料溶液获得流动性。溶剂对制品是没有作用的，只是为了加工而加入的一种助剂，在成型过程中必须予以排出。
溶胶塑料又称糊塑料，是固体树脂稳定地悬浮在非水液体介质中形成的分散体(悬浮体)。在溶胶塑料中氯乙烯聚合物或共聚物应用最广，通常称聚氯乙烯糊。
溶胶塑料中的非水液体主要是在室温下对树脂溶剂化作用很小而在高温下又很易增塑树脂的增塑剂或溶剂，是分散剂。有时还可加入非溶剂性的稀释剂，甚至有些加入热因性树脂或其单体。除此之外，溶胶塑料还因不同的要求加入胶凝剂、填充剂、表面活性剂、稳定剂、着色剂等各种配合剂，因此，溶液塑料的组成是比较复杂的，其在室温下是非牛顿液体，具有一定流动性。 16.简述聚合物共混的目的及原则
答：1.利用各聚合物组分的性能，取长补短，消除各单一聚合物组分性能的缺点，保持各自的优点，得到综合性能优异的聚合物材料。 2. 少量的某一聚合物作为另一个聚合物的改性剂，获得显著的改性效果。
3. 通过共混改善聚合物的加工性能。
第七章
1.何谓热固性塑料的固化速度?固化速率太慢或太快对制品有何影响?
答：这是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能，它是衡量热固性塑料成型时化学反应的速度。它是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标难试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与试件的厚度的比值(s/mm厚度)来表示，此值愈小，固化速率愈大。
固化速率应当适中，过小则生产周期长，生产效率低，但过大则流动性下降，会发止塑料尚未充满模具型腔就已固化的现象，就不能适于成型薄壁和形状复杂的制品。
2.简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。
答：热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段组成。
1、计量;
2、预压;
3、预热;
4、嵌件安放;
5、加料;
6、闭模;
7、排气;8.保压固化;
9、脱模冷却;
10、制品后处理;
3.试分析模压温度的高低对模压成型工艺的影响。
答：模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔触、流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响。
在一定的温度范围内，模温升高、物料流动性提高，充模顺利，交联固化速度增加，模压周期缩短，生产效率高。但过高的模压温度会使塑料的交联反应过早开始和固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流动性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂和翘曲变形，而且内层固化完成时，制品表面可能已过热，引起树脂和有机填料等分解，会降低制品的机械性能。因此模压形状复杂、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温，但经过预热的塑料进行模压时，由于内外层温度较均匀，流动性好，可选用较高模温。
模压温度过低时，不仅物料流动性差，而且固化速度慢，交联反应难以充分进行，会造成制品强度低，无光泽，甚至制品表面出现肿胀，这是由于低温下固化不完全的表层承受不住内部低分子物挥发而产生的压力的缘故。
4. 在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利?为什么?
答：在热固性塑料模压成型中，提高模温一般应相应地升高模压压力才对模压成型工艺有利。在一定范围内模温提高能增加塑料的流动性，模压压力可降低;但模温提高也会使塑料的交联反应速度加速， 从而导致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模压压力。综合以 上因素，提高模温一般应相应地提高模压压力。
5. 热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响?为什么?
答：进行预热可以使物料熔化速度加快，黏度下降，流动性提高，模压压力降低;但如果预热温度过高会使塑料在预热过程中有部分固化，会抵消预热增大流动性效果，模压时需更高的压力来保证物料充满型腔。在预热时软化倾向>交联倾向，一般经过预热的物料可使用较低的模压压力。
6.在高分子材料成型加工中，哪些地方要求交联?交联能赋予高聚物制品哪些性能?
答：未硫化的橡胶Tg 在室温以下，常温下发黏，强度很低，基本无使用价值。通过硫化(交联)，才能使用。酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯等是具有活性官能团的低分子量的齐聚物，也只有通过交联，才能充分发挥它们的特性。在聚乙烯、
聚氯乙烯、聚氨酯等泡沫塑料生产中，交联也是极为重要的工艺技术， 交联有助于提高泡孔壁的强度。交联后的性能取决于交联密度。交联密度高，相邻交联点之间相对分子质量小，链段活动性受到限制， Tg 随之增高。交联改善了高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性能和使用性能。
7.试述天然橡胶以硫磺硫化后的制品大分子结构特征。
答：硫化后，橡胶大分子结构中各部位已程度不同地形成了网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制，在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。
8.试述橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。
答：天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但若继续硫化，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。这些现象都是线形大分子转变为网状结构的特征。
9.生胶和硫化胶在分子结构及性能上有何不同?
答：硫化前：结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力;
性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。
硫化后：结构：1)化学键;2)交联键的位臵;3)交联程度;
4)交联
性能：1)力学性能(定伸强度、硬度、拉伸强度、伸
长率、弹性);2)物理性能;3)化学稳定性 10. 橡胶的硫化历程分为几个阶段?各阶段的实质和意义是什么? 答：橡胶在硫化过程中，其各种性能随硫化时间增加而变化。将与橡胶交联程度成正比的某一些性能(如定伸强度)的变化与对应的硫化时间作曲线图，可得到硫化历程图。橡胶的硫化历程可分为四个阶段：焦烧阶段、预硫阶段、正硫化阶段和过硫阶段。
焦烧阶段。又称硫化诱导期，是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就发生焦烧，出现制品花纹不清，缺胶等缺陷。
预硫阶段。焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。在此阶段，随着交联反应的进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构，橡胶的物理机械性能逐渐上升，但尚未达到预期的水平，但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等却优于正硫化阶段时的胶料。预硫阶段的长短反映了橡胶硫化反应速度的快慢，主要取决于胶料的配方。
正硫化阶段。橡胶的交联反应达到一定的程度，此时的各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。此时交联键发生重排、裂解等反应，胶料的物理机械性能在这个阶段基本上保持恒定或变化很少.所以该阶段也称为平坦硫化阶段。
过硫阶段。正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段。交联反应和氧化及热断链反应贯穿于橡胶硫化过程的始终，只是在不同的阶段，这两种反应所占的地位不同，在过硫阶段中往往氧化及热断链反应占主导地位，因此胶料出现物理机械性能下降的现象。
11.橡胶制品生产过程中，剩余焦烧时间的长短与橡胶制品的类型有什么关系?
答：不同的硫化方法和制品，对焦烧时间的长短亦有不同要求。在硫化模压制品时，总是希望有较长的焦烧期，使胶料有充分时间在模型内进行流动，而不致使制品出现花纹不清晰或缺胶等缺陷。在非模型硫化中，则应要求硫化起步应尽可能早一些，因为胶料起步快而迅速变硬，有利于防止制品因受热变软而发生变形。不过在大多数情况下，仍希望有较长的焦烧时间以保证操作的安全性。 12. 何谓返原性胶料和非返原性胶料?
答：在过硫阶段中不同的橡胶出现的情况是不同的。天然橡胶、丁苯橡胶等主链为线型大分子结构，在过硫阶段断链多于交联而出现硫化返原现象;而对于大部分合成橡胶，如丁苯、丁腈橡胶，在过硫阶段中易产生氧化支化反应和环化结构，胶料的物理机械性能变化很小，甚至保持恒定，这种胶料称硫化非返原性胶料。
13. 何谓硫化三要素?对硫化三要素控制不当会造成什么后果? 答：硫化温度、硫化压力和硫化时间。
硫化温度是促进硫化反应的主要因素，提高硫化温度可以加快硫化速度，缩短硫化时间，提高生产效率。
硫化压力的选取主要根据胶料的性质、产品结构和其他工艺条件等决定的。对流动性较差的，产品形状结构复杂的，或者产品较厚、层数多的宜选用较大的硫化压力。硫化温度提高，硫化压力也应高一些。但过高压力对橡胶的性能也不利，高压会对橡胶分子链的热降解有加速作用;对于含纤维织物的胶料，高压会使织物材料的结构被破坏，导致耐屈挠性能下降。
橡胶在硫化过程中，性能在不断变化，所以选取恰当的硫化时间对保证制品质量十分重要。在一定的硫化温度和压力下，橡胶有一最宜的硫化时间，时间太长则过硫，时间太短则欠硫，对产品性能都不利。 14. 何谓正硫化和正硫化时间?正硫化时间的测定方法有哪几种?各有何特点?
答：正硫化是一个阶段，在正硫化阶段中，胶料的各项物理机械性能保持最高值，但橡胶的各项性能指标往往不会在同一时间达到最佳值。
橡胶处在正硫化时，其物理机械性能或综合性能达到最佳值，预硫或过硫阶段胶料性能均不好。达到正硫化所需的时间为正硫化时间。 测定正硫化点的方法很多，主要有物理机械性能法、化学法和专用仪器法。
(1)物理机械性能法。此法的缺点是麻烦，不经济。
(2)化学法。测定橡胶在硫化过程中游离硫的含量，以及用溶胀法测定硫化胶的网状结构的变化来确定正硫化点。此法误差较大，适应性不广，有一定限制。
(3)专用仪器法。这是用专门的测试仪器来测定橡胶硫化特性并确定正硫化点的方法。目前主要有门尼粘度计和各类硫化仪，其中转子旋转振荡式硫化仪用得最为广泛。
15.某一胶料的硫化温度系数为2，当硫化温度为137℃时，测出其硫化时间为80min，若将硫化温度提高到143℃，求该胶料达正硫化所需要的时间?上述胶料的硫化温度时间缩短到60min时，求所选取的硫化温度是多少?
t答：1Kt2802t214313710T2T110
t2=52min 80260T213710
1.249=0.3010(T2-137)
T2=141.2℃
16. 某胶料的硫化温度系数为2，在实验室中用试片测定，当硫化温度为143℃时，硫化平坦时间为20---80min，该胶料在140℃下于模型中硫化了70min,问是否达到正硫化?
解：由范特霍夫方程得 t1/t2=KT2-T1/10 得
t1/70=2140-143/10 解得 t1=56.9min ∵t1=56.9min在硫化平坦时间20---80min范围内
∴该胶料已达到正硫化
17.绘出增强热固性塑料层压板成型时热压过程五个时期的温度和压力与时间的关系曲线，并说明各时期的温度和压力在成型中的作用。 答：压制的温度控制一般分为五个阶段
预热阶段：板坯的温度由室温升至树脂开始交联反应的温度，使树脂开始熔化，并进一步渗入增强材料中，同时排出部分挥发物。此时的压力=最高压力的1/3～1/2。
中间保温阶段：树脂在较低的反应速度下进行交联固化反应，直至溢料不能拉成丝，然后开始升温升压。
升温阶段：将温度和压力升至最高，加快交联反应。(此时树脂的流动性已下降，高温高压不会造成胶料流失)
热压保温阶段：在规定的温度和压力下，保持一定时间，使树脂充分交联固化。
冷却阶段：树脂在充分交联后，使温度逐渐降低，进行降温冷却。
第八章
1.挤出机螺杆在结构上为何分段?分段的根据是什么?
答：根据物料在螺杆中的温度、压力、黏度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段、均化段三段。
2.挤出螺杆一般分为哪几段?每段各有什么作用?对于晶态塑料的挤出成型，应选择何种螺杆?其L2 的长度有何特征，为什么? 答：根据物料在螺杆中的温度、压力、粘度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段。
加料段：加料段的作用是对料斗送来的塑料进行加热，同时输送到压缩段。塑料在该段螺槽始终保持固体状态。 压缩段：又叫相迁移段，其作用是对加料段送来的料起挤压和剪切作用，同时使物料继续受热，由固体逐渐转变为熔融体，赶走塑料中的空气及其他挥发成分，增大塑料的密度，塑料通过压缩段后，应该成为完全塑化的粘流状态。
均化段：又叫计量段，其作用是将塑化均匀的物料在均化段螺槽和机头回压作用下进一步搅拌塑化均匀，并定量定压地通过机头口模挤出成型。
对于晶态塑料的挤出成型：挤出结晶型热塑性塑料的加料段要求较长，使塑料有足够的停留时间，慢慢软化，该段约占螺杆全长的60% 65%;结晶型塑料，熔融温度范围较窄，压缩段较短，为3 5Ds;为了稳定料流，均化段应有足够的长度，通常是螺杆全长的20% 25%。
其L2 的长度较短，因为其熔融温度范围较窄。
3.什么叫压缩比?挤出机螺杆设计中的压缩比根据什么来确定? 答：螺杆的压缩比A：指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。 A愈大，塑料受到挤压的作用也就愈大，排除物料中所含空气的能力就大。但A太大，螺杆本身的机械强度下降。压缩比一般在2 5之间。
压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时，压缩比应比挤出厚壁制品大。 压缩比的获得主要采用等距变深螺槽、等深度变距螺槽和变深变距螺槽等方法，其中等距变深螺槽是最常用的方法。
4.什么是挤出机螺杆的长径比?长径比的大小对塑料挤出成型有什么影响?长径比太大又会造成什么后果?
答：螺杆的长径比L/Ds：指螺杆工作部分的有效长度L与直径Ds之比，此值通常为15 25，但近年来发展的挤出机有达40的，甚至更大。
L/Ds大，能改善塑料的温度分布，混合更均匀，并可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。L/Ds过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状塑料或结晶型塑料要求塑化时间长，应选较大的L/Ds。L/Ds大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出。
但L/Ds大大，对热敏性塑料会因受热时间大长而易分解，同时螺杆的自重增加，制造和安装都困难，也增大了挤出机的功率消耗。目前，L/Ds以25居多。
5.渐变型和突变型螺杆有何区别?它们各适合哪类塑料的挤出?为什么?
答：等距变深螺杆按其螺槽深度变化的快慢(即压缩段的长短)又可分为等距渐变形螺杆和等距突变形螺杆。非晶型塑料宜选用渐变形螺杆，结晶型塑料宜选用突变形螺杆。
6.如欲提高挤出机加料段固体输送能力，应对设备采取什么措施?指出其理论依据。 答：固体塞的移动情况是旋转运动还是轴向运动占优势，主要决定于螺杆表面和料筒表面与物料之间的摩擦力的大小。只有物料与螺杆之间的摩擦力小于物料与料筒之间的摩擦力时，物料才沿轴向前进;否则物料将与螺杆一起转动，因此只要能正确控制物料与螺杆及物料与料筒之间的静摩擦因数，即可提高固体输送能力。
为了提高固体输送速率，应降低物料与螺杆的静摩擦因数，提高物料与料筒的径向静摩擦因数。要求螺杆表面有很高的光洁度，在螺杆中心通入冷却水，适当降低螺杆的表面温度，因为固体物料对金属的静摩擦因数是随温度的降低而减小的。
7.塑料在挤出机中的熔化长度的意义是什么?
答：挤出过程中，在加料段内是充满未熔融的固体粒子，在均化段内则充满着已熔化的物料，而在螺杆中间的压缩段内固体粒子与熔融物共存，物料的熔化过程就是在此区段内进行的，故压缩段又称为熔化区。在熔化区，物料的熔融过程是逐渐进行的，自熔化区始点A开始，固体床的宽度将逐渐减小，熔池的宽度逐渐增加，直到熔化区终点B，固体床的宽度下降到零，进入均化段，固体床消失，螺槽全部充满熔体。从熔化开始到固体床的宽度降到零为止的总长度，称为熔化长度。
8.塑料熔体在挤出机螺槽内有几种流动形式?造成这几种流动的主要原因是什么?
答：从压缩段送入均化段的物料是具有恒定密度的粘流态物料，在该段物料的流动已成为粘性流体的流动，物料不仅受到旋转螺杆的挤压作用，同时受到由于机头口模的阻力所造成的反压作用，物料的流动情况很复杂。
通常把物料在螺槽中的流动看成由下面四种类型的流动所组成： (1)正流：是物料沿螺槽方向向机头的流动，这是均化段熔体的主流，是由于螺杆旋转时螺棱的推挤作用所引起的，从理论分析上来说，这种流动是由物料在深槽中受机筒摩擦拖曳作用而产生的，故也称为拖曳流动，它起挤出物料的作用。
(2)逆流：沿螺槽与正流方向相反的流动，它是由机头口模、过滤网等对料流的阻碍所引起的反压流动，故又称压力流动，它将引起挤出生产能力的损失。
(3)横流：物料沿x轴和y轴两方向在螺槽内往复流动，也是螺杆旋转时螺棱的推挤作用和阻挡作用所造成的，仅限于在每个螺槽内的环流，对总的挤出生产率影响不大，但对于物料的热交换、混合和进一步的均匀塑化影响很大。
(4)漏流：物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向的流动，它也是由于机头和口模等对物料的阻力所产生的反压流功。 9. 分析挤出成型时，螺杆均化段末端黏流态物料的压力与哪些因素有关?
10.各种挤出成型制品的生产线由各自的主、辅机组成，请归纳它们的工艺过程，用框图表示
11.塑料薄膜挤出生产工艺方法有哪几种?简要分析各种方法的工艺特点。不同成型方法所得的塑料薄膜性能有何不同的特点及应用情况如何?
12.管材挤出的工艺过程是什么?挤出管材如何定径?
答：管材挤出的基本工艺是：由挤出机均化段出来的塑化均匀的塑料，经过过滤网、粗滤器而达分流器，并为分流器文架分为若干支流，离开分流器文架后再重新汇合起来，进入管芯口模间的环形通道，最后通过口模到挤出机外而成管子，接着经过定径套定径和初步冷却，再进入冷却水槽或具有喷淋装臵的冷却水箱，进一步冷却成为具有一定口径的管材，最后经由牵引装臵引出并根据规定的长度要求而切割得到所需的制品。
管材挤出装臵由挤出机、机头口模、定型装臵、冷却水槽、牵引及切割装臵等组成，其中挤出机的机头口模和定型装臵是管材挤出的关键部件。
管材挤出后，温度仍然很高，为了得到准确的尺寸和几何形状以及表面光洁的管子，应立即进行定径和冷却，以使其定型。
外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。
内压法进行外径定型的定径套如图所示。定型时，可通过分料筋的孔道通入一定压力的压缩空气(一般为0.05--0.3MPa表压)。并在挤出的管端或管内封塞。定径套的外壁为夹套，内通冷却水以冷却管子，经定径后的管子离开定径套时不再变形。
第九章
1. 何谓注射成型，它有何特点?请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。
答：塑料的注射成型又称注射模塑，或简称注塑，是塑料制品成型的重要方法。目前注射制品约占塑料制品总量的30%。在工程塑料中有80%是采用注射成型。
注射成型是间歇生产过程，除了很大的管、棒、板等型材不能用此法生产外，其他各种形状、尺寸的塑料制品都可以用这种方法生产。它不但常用于树脂的直接注射，也可用于复合材料、增强塑料及泡沫塑料的成型，也可同其他工艺结合起来，如与吹胀相互配合而组成注射—吹塑成型。
塑料的注射成型是将粒状成粉状塑料加入到注射机的料筒，经加热熔化呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下，从料简前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却(热塑性塑料)或加热(热固性塑料)固化后，开模得到与摸具型腔相应的制品。
2. 塑料挤出机的螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异同?
答：注射螺杆与挤出螺杆在结构上有如下区别： 1)注射螺杆的长径比较小，在10 15之间。 2)注射螺杆压缩比较小，在2 2.5之间。
3)注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。 4)注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好的吻合。
注射螺杆起预塑化和注射作用，是间歇操作过程，它对物料的塑化能力、稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆那么严格。
注射机的螺杆功能为加料、输送、塑化和注射;而挤出机的螺杆功能则是加料、输送、塑化和挤出。
注射机螺杆的运动方式为：旋转、轴向运动;而挤出机的螺杆运动方式为旋转。
注射机的螺杆头部为尖头;而挤出机的螺杆头部为圆头、平头。 3. 请从加热效率出发，分析柱塞式注射机上必须使用分流梭的原因 。
答：分流梭装在料筒前的中心部分，是两端锥形的金属圆锥体，形如鱼雷，因此也叫鱼雷头。 分流梭的作用是将料筒内流经该处的料成为薄层，使塑料流体产生分流和收敛流动，以缩短传热导程。既加快了热传导，也有利于减少或避免塑料过热而引起的热分解现象。同时，塑料熔体分流后，在分流梭与料简间隙中流速增加，剪切速度增大，从而产生较大的摩擦热，料温升高，粘度下降，使塑料得到进一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射机的生产率及制品质量。
柱塞式注射机必须采用分流梭，移动螺杆式注射机的塑化效果好，不采用分流梭。
4. 注射机的喷嘴有哪几种类型?各适合何种聚合物材料的注射成型?
答：在料筒的前部，是连接料筒和塑模的通道，其作用是引导塑化料从料筒进入棋具，并使有一定的射程。喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛，以便与模具紧密接触，由于喷嘴的内径不大，当塑料通过时，流速增大，剪切速度增加，能使塑料进一步塑化。 热塑性塑料的注射喷嘴类型很多，结构各异，使用最普遍的有如下三种形式：
1)通用式喷嘴：是最普遍的形式，制造方便，无加热装臵，注射压力损失小，常用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯及纤维素等的注射成型。 2)延伸式喷嘴：是通用式喷嘴的改进型，制造方便，有加热装臵，注射压力降较小，适用于有机玻璃、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯等高粘度树脂。
3)弹簧针阀式喷嘴：是一种自锁式喷嘴，结构较复杂，制造困难，流程较短，注射压力降较大，较适用于尼龙、涤纶等熔体粘度较低的塑料注射。
5. 以柱塞式注射机成型聚丙烯制品时，注射机料筒的加热效率为0.8，如果聚丙烯预热温度50℃，注射料温230℃，注射机的料筒最高温度应控制几度? 答：
TTOE,TO50℃,T230,E0.8,代入得TW275℃TwTO
6. 试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系，并绘制成型区域示意图。
答：在同一塑料的摩擦因数和熔融黏度是随料筒温度和模具温度而变动的，故注射压力与料温是相互制约的，料温高时，注射压力减小;反之，所需注射压力加大。
7. 保压在热塑性塑料注射成型过程中的作用是什么?保压应有多少时间?何谓凝封?
答：保压阶段。是熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间。在这段时间内，塑料熔体会因受到冷却而发生收缩，柱塞或螺杆需保持对塑料的压力，使模腔中的塑料进一步得到压实，同时料筒内的熔体会向模腔中继续流入以补足因塑料冷却收缩而留出的空隙。随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。 保压时间一般约20-100s，大型和厚制品可达2-5min。塑料注射充模保压时，浇注系统的熔体先行冷却硬化的现象叫“凝封”，凝封可防止模腔内尚未冷却的熔体向喷嘴方向倒流。 8. 试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。
答：料筒的温度的高低主要决定与塑料的性质，必须把塑料加热到黏流温度(Tf)或熔点以上，但必须低于其分解温度。?????不会 模具温度不但影响塑料充模时的流动行为，而且影响制品的物理机械性能和表观质量。实际上冷却速度的大小取决于塑料熔体温度(Tm)与冷却介质温度(Tc)的温差;当Tc
9.聚丙烯和聚苯乙烯注射成型时，考虑到产品的性能和生产效率，它们的模具温度应分别控制在哪个温度范围最适宜?为什么?(PP：Tg=-10℃左右，PS：Tg=80℃左右)
答：聚丙烯的结晶能力较强，提高模具温度有助于改善熔体在模内的流动性，减小内应力和分子的定向作用，增强制件的密度和结晶度甚至能够提前脱模;但制件的冷却时间、收缩率和脱模后的翘曲变形将增大。制品结晶度的增加，制件的表面粗糙度值也会随之减小。综合考虑PP 模具温度Tc>Tg，生产上常用温度为40-90℃
无定形塑料注射充模后无相转变，故模温高低主要影响充模时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。PS 熔融黏度较低，采用偏低的模温Tc
11.试分析注射成型过程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。
答：充模速度↑，物料受剪切↑，生热↑，T ↑，黏度下降，充模压力↑，充模顺利，能提高制品的熔接缝强度，生产周期缩短;但速度↑↑，料流为湍流，严重时引起喷射用，卷入空气，可引起塑料局部烧伤及分解，使制品不均匀，内应力较大表面常有裂纹。慢速充模时， 熔体以层流状态流动，顺利将模腔内的空气排出，制品质量较均匀;但充模过慢，会使熔体在流道中冷却降温，引起黏度提高，流动性下降，引起充模不全，并出现分层和结合不好的熔接痕，影响制品强度和表面质量。
12. 简述热固性塑料和橡胶的注射成型原理。 答：热固性塑料注射成型原理：其主要组分是线型或带有支链的低分子量聚合物，而且聚合物分子链上存在可反应的活性基团，因此，热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变化。加进料筒内的热固性塑料受热转变为黏流态，而成为具有一定流动性的熔体，但有可能因发生化学反应而使黏度升高，甚至交联硬化为固体。所以为了便于注射成型能顺利进行，要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态，注入高温模腔后继续加热，物料就通过自身反应基团或反应活性点与加入的固化剂作用，经一定时间的交联固化反应，使线性树脂逐渐变成体型结构。
橡胶的注射成型原理：橡胶注射成型是将胶料通过注射机进行加热，然后在压力作用下从机筒注入密闭的模型中，经热压硫化而成为制品的生产方法，其注射模具是直接装在注射机上，生产时将带状胶料喂入加料口，经预热、塑化后由注射机的螺杆或柱塞直接注入模型就地硫化。
第三篇：高分子材料加工成型原理作业
《高分子材料加工成型原理》主要习题
第二章 聚合物成型加工的理论基础
1、名词解释：牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、剪切粘度、滑移、端末效应、鲨鱼皮症。
牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现线性关系的流体，服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。
非牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现非线性关系的流体，凡不服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。
假塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低的流动特性的流体，常称为“剪切变稀的流体”。
胀塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高的流动特性的流体，常称为“剪切增稠的流体”。P13 拉伸粘度：用拉伸应力计算的粘度，称为拉伸粘度，表示流体对拉伸流动的阻力。
剪切粘度：在剪切流动时，流动产生的速度梯度的方向与流动方向垂直，此时流体的粘度称为剪切粘度。
滑移：是指塑料熔体在高剪切应力下流动时，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动。P31 端末效应：适当增加长径比聚合物熔体在进入喷丝孔喇叭口时，由于空间变小，熔体流速增大所损失的能量以弹性能贮存于体系之中，这种特征称为“入口效应”也称"端末效应"。
鲨鱼皮症：鲨鱼皮症是发生在挤出物表面上的一种缺陷，挤出物表面像鲨鱼皮那样,非常毛糙。如果用显微镜观察,制品表面是细纹状。它是不正常流动引起的不良现象,只有当挤出速度很大时才能看到。
6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为?为什么?P16 大多数聚合物熔体表现出假塑性流体的流动行为。 假塑性流体是非牛顿型流体中最常见的一种，聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其黏度随剪切速率的增加而下降。此外，高聚物的细长分子链，在流动方向的取向粘度下降。
7、剪切流动和拉伸流动有什么区别?
拉伸流动与剪切流动是根据流体内质点速度分布与流动方向的关系区分，拉伸流动是一个平面两个质点的距离拉长，剪切流动是一个平面在另一个平面的滑动。
8、影响粘度的因素有那些?是如何影响的?
剪切速率的影响：粘度随剪切速率的增加而下降; 温度的影响：随温度升高，粘度降低; 压力的影响：压力增加，粘度增加;
分子参数和结构的影响：相对分子质量大，粘度高;相对分子质量分布宽，粘度低;支化程度高，粘度高;
添加剂的影响：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的粘度;加入润滑剂，熔体的粘度降低;加入填料，粘度升高。
12、何谓熔体破裂?产生熔体破裂的原因是什么?如何避免?
高聚物熔体在挤出过程中，当挤压速率超过某一临界值时挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象称为熔体破裂。
原因：一种认为是由于熔体流动时，在口模壁上出现了滑移现象和熔体中弹性恢复所引起;另一种是认为在口模内由于熔体各处受应力作用的历史不尽相同，因而在离开口模后所出现的弹性恢复就不可能一致，如果弹性恢复力不为熔体强度所容忍，就会引起熔体破裂。
避免熔体破裂需注意：控制剪切应力与熔体温度;设计口模模唇时，提供一个合适的入口角，使用流线型的结构是防止聚合物熔体滞留并防止挤出物不稳定的有效方法。
第三章 成型用的物料及其配制
4、简述增塑剂的增塑机理，如何选用增塑剂?
增塑剂在加入聚合物大分子后，增塑剂的分子因溶剂化及偶极力等作用而“插入”聚合物分子之间并于聚合物分子的活性中心发生时解时结的联结点，由于有了增塑剂-聚合物的联结点，聚合物之间原有的联结点就会减少，从而使其分子间的力减弱，并导致聚合物一系列性能的改变。选用增塑剂要选择与树脂的相容性好、增速效率高、增塑效果持久、低温柔韧性好、电绝缘性好、耐老化性好、阻燃性好、毒性低等。
5、何谓稳定剂?简述热稳定剂的稳定机理。
凡在成型加工和使用期间为有助于材料性能保持原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质称为稳定剂。热稳定剂的作用机理归纳如下：(1)捕捉降解时放出的HCL。(2)置换不稳定的氯原子(3)钝化具有催化作用的金属氯化物(4)防止自动氧化(5)与共轭双键结构起加成作用(6)能与自由基起反应。
8、何谓润滑剂?为什么润滑剂有内、外之分?
为改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。
润滑剂中有一类与高聚物有一定的相容性，加入后可减少高聚物分子的内聚力，降低其熔融粘度，从而减弱高聚物分子间的内摩擦，此类润滑剂为内润滑剂。还有一类与高聚物仅有很小的相容性，它在加工机械的金属表面和高聚物表面的界面上形成一润滑层，以降低高聚物与加工设备之间的摩擦，此类润滑剂为外润滑剂。不同的相容性让润滑剂有了内外之分。
第五章 挤出成型
2、普通螺杆在结构上为何分段，分为几段?各段的作用如何?
螺杆的主要功能包括输送固体物料，压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够的压力以挤出熔融物料，所以根据物料在螺杆上运转的情况可将螺杆分为加料、压缩和计量三段。
加料段是自物料入口向前延伸约4~8D的一段，主要功能是卷取加料斗内物料并传送给压缩段，同时加热物料;压缩段(又称过渡段)是螺杆中部的一段，在这段中物料除受热和前移外，主要是由粒状固体逐渐被压实并软化为连续的熔体，同时还将夹带的空气排出;计量段是螺杆的最后一段，其长度约为6~10D，主要的功能是使熔体进一步塑化均匀，克服口模的阻力使物料定量、定压的由机头和口模流道中挤出，所以这一段也称为均化段。
3、根据固体输送率的基本公式，分析当螺杆的几何参数确定之后，提高固体输送率的途径及工业实施方法。
提高固体输送率可从挤出机结构和挤出机挤出工艺两个方面采取措施。从挤出机结构角度来考虑，可增加螺槽深度;其次，可降低塑料与螺杆的摩擦系数，这就需要提高螺杆的表面光洁度;再者，可增大塑料与料筒的摩擦系数，料筒内表面要尽量光洁。
从挤出工艺角度来考虑，关键是控制送料段料筒和螺杆的温度。
9、何谓螺杆压缩比?为什么要有压缩比?在螺杆结构上如何实现?
通常将加料段一个螺槽的溶剂与计量段一个螺槽容积之比称为螺杆的压缩比。
压缩比对塑料挤出成型工艺控制有重要影响。挤出不同的塑料，根据塑料的物理性能选择螺杆的压缩比。
实现压缩比的途径：变动螺纹的高度或导程;螺杆根径由小变大或外径由大变小;螺纹的头数由单头变成二头或三头。
13、 用方框图表示出挤出成型工艺，并注明各工艺环节所用的设备。
各工艺环节所用的设备：
原料的预处理和混合：烘箱或烘房; 挤出成型：挤出机、挤出机机头口模;
定性装置：真空定径(真空定径套、冷却水槽、真空泵等)和内压定径; 冷却装置：浸浴式冷却水箱或喷淋式冷却水箱; 牵引装置：滚轮式牵引机或履带式牵引机;
切割装置：圆盘锯切割机或自动星型锯切割机。
第六章 注射模塑
1、名词解释：塑化、塑化压力、注射压力
塑化是注射成型的准备过程，是指物料在料筒内受热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。
塑化压力：采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。
注射压力：是指柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力，由油路压力换算而来。
2、注射成型方法适合于何种制品的生产?为什么?请用框图形式表示一个完整的注 射成型工艺过程。
适合于热塑性塑料及多种热固性塑料制品的生产。
注射成型的成型周期短、生产效率高，能一次成型外形复杂、尺寸精准、带有嵌件的制品;生产热固性塑料时，不仅使其制品质量稳定、尺寸精准和性能提高，而且使成型周期大大缩短，劳动条件也得到改善。
6、与挤出机的螺杆相比，注射机的螺杆在结构上、运动上及功能上有何特点?
(1)注射螺杆在旋转时有轴向位移，因此螺杆的有效长度是变化的; (2)注射螺杆的长径比较小，一般为10-15之间; (3)注射螺杆的压缩比较小，一般为2-2.5之间;
(4)注射螺杆因有轴向位移，因此加料段应该长，约为螺杆长度的一半，而压缩段和计量段则各为螺杆长度的四分之一;注射螺杆的螺槽较深以提高生产率;
(5)注射螺杆在转动时只需要它能对物料进行塑化，不需要它提供稳定的压力，塑化中物料承受的压力是调整背压来实现的;
(6)为使注射时不致出现熔料积存或沿螺槽回流的现象，应考虑螺杆头部的结构。
13、为什么要保压?保压对制品性能有何影响?
熔体注入模腔后，由于模具的低温冷却作用，使模腔中的熔体产生收缩。为了保证注射制品的致密性、尺寸精度和强度，必须使注射系统对模具施加一定的压力(螺杆对熔体保持一定的压力)，对模腔塑件进行补缩，直到浇注系统的塑料冻结为止。
对制品的密度、克服制品表面缺陷、制品的致密性、尺寸精度和强度都有一定的影响。
第七章 压延成型
2 简述压延机的基本结构和工作原理。
各类压延机除辊筒数目及排列方式不同外，其基本结构大致相同，主要由机座、机架、辊筒、辊距调节装置、润滑系统、传动装置、紧急停车装置等部分组成。
压延成型主要依靠辊筒异向旋转，将熔融塑化的物料带入辊筒间隙，由于辊筒间速比的存在，辊隙间有速度梯度，使料层间产生相对运动。使熔料在辊筒间隙中受到辊筒挤压延展、拉伸而成为具有一定规格尺寸连续片(膜)状制品。
第四篇：ABS注塑成型工艺
目
录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
一、工艺特性„„„„„„„„„„„2
二、制品与模具特点„„„„„„3 2-1 ABS材料的制品及模具特点„„„„„„„„„„ „„ 3 2-1-1 制品厚度„„„„„„„„„„„„ 3 2-1-2 脱模斜度„„„„„„„„„„„„3
2-1-3
模具的浇注系统 „„„„„„„„„„„„„3 2-2 斯洛的两套ABS注塑模具特点„„„„„„„„4 2-2-1 1#模具的特点„„„„„„„„4 2-2-2 2#模具特点„„„„„„„„5
三、ABS成型工艺特点„„„„„„„„„„ „„ „„6 3-1 料筒温度和喷嘴温度„„„„„„„„„„6 3-2 模具温度„„„„„6
3-3 注塑压力和保压压力„„„„„„„„7 3-4 注射速度与储料时螺杆转速„„„„„„7 3-5 成型周期„„„„„„„7 3-6 制品的后处理„„„„„„„7 3-7 注意事项„„„„„„„„8
四、原材料的准备„„„„„„„„„„„„8
五、结合、斯洛特点，ABS注塑注塑成型工艺分析„„„„„„„„8 5-1 1#模具注塑成型分析„„„„„„„„„9 5-1-1 温度设置„„„„„„„„„9 5-1-2 1#模具射出参数设置„„„„„„„„„9 5-2 2#模具注塑成型分析„„„„„„„„„10 5-2-1 温度设置„„„„„„„„„10 5-2-2 2#模具射出参数设置„„„„„„„„„10 全文结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„ 11
ABS注塑成型工艺
目
录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
一、工艺特性„„„„„„„„„„„
二、产品造型与模具特点„„„„„„ 2-1 产品厚度„„„„„„„„„„ „„
2-2 脱模斜度„„„„„„„„„„„„
2-3 主流道„„„„„„„„„„„„
2-4 浇口 „„„„„„„„„„„„„
三、成型工艺„„„„„„„„„„ „„ „„ 3-2 成型温度„„„„„„„„„„
3-3 模具温度„„„„„
3-4 注塑压力„„„„„„„„ 3-5 注射速度与螺杆转速„„„„„„ 3-6 成型周期„„„„„„„ 3-7 制品的后处理„„„„„„„ 3-8 注意事项„„„„„„„„
四、原材料的准备„„„„„„„„„„„„
五、注塑成型工艺比较„„„„„„„„„„ „„„
4-1 参数与比较„„„„„„„„„
4-2 模具特点„„„„„„„„„
结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„
摘要: 本文以斯洛的两套模为例，结合模具特点，具体分析了ABS的注塑成型工艺以及缺陷和改进措施，发现对于ABS射出参数对制品质量影响很大。对于冷流道模具，1#模具通过调整射出参数来调整制品的飞边和欠注的缺陷;2#模具也是通过调整射出参数来调整制品的喷射流、料流痕、飞边和欠注等缺陷。射出参数一般采用中速高压一级注射充型，且注塑终止位置为0，采用时间转换保压方式，主要通过调整射出时间进行欠注缺陷调整。
关键词 ABS 模具 注塑成型 工艺特性 模具温度 注射压力 注射速度
缺陷分析 前言
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成[1]。ABS是丁二烯橡胶微粒分散在丙烯腈-苯乙烯树脂连续相中的“海岛型两相结构”，是树脂的刚性与橡胶的弹性相结合的一种广泛使用的工程塑料，它不仅具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能，而且耐化学药品性好、尺寸稳定性好、表面光泽度高，并且原料丰富。但耐大气老化性差。广泛用于机械、电器零件、办公用品、日用品等各个领域[2]。
在制作合成过程中，若改变三种单体的比例以及组合方式，或采用不同的聚合方法，可以得到性能变化大的各种产品，因此ABS塑料和品种及规格繁多，性能与用途不一，成型条件各异[3]。主要有高冲击、高耐热、阻燃、增强、防静电级、电镀级及透明等级别[4]。
一、
一、工艺特性
①ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯合成的三元共聚物，属于无定型聚合物，无明显熔点。ABS密度为1.05g/cm3,熔融温度为217～237℃，分解温度>270℃。注射用的ABS熔体指数范围为0.5～15。
②ABS熔体粘度高，流动性较差，但是流动性比PVC、PC好，熔体粘度比PE、PS、PA要大。熔体冷却固化速度也较快。ABS树脂的熔融粘度对温度的敏感性较低(与其它无定型树脂不同), 对剪切速率比较敏感，温度提高、注射压力提高以后，熔体表面粘度下降，流动性增加。一般加工温度在190-235℃为宜。
③ABS热稳定不太好，注射成型结束后应立即用机筒清洗剂清理料筒。由于丁二烯含有双键，所以ABS耐气候性差，尤其是紫外线可引起ABS变色[5]。
④ABS为极性大分子，有吸湿倾向。因此在成型时树脂含有水分，其制品上就会出现银纹、气泡等缺陷。加工前，务必进行干燥。 树脂水分控制在0.3%以下，一般用热风干燥法除去水分。树脂颗粒层厚度为10～30mm时，80～90℃，干燥2～3小时。树脂湿度大，制品结构又复杂时，干燥温度取70～80℃，干燥18～24小时，才能取得良好效果。
⑥ABS成型收缩率较低，一般介于0.4%～0.7%之间[6]。
二、产品造型制品与模具特点 2-1 ABS材料的制品及模具特点 2-1-1 制品厚度
ABS的流动长度与壁厚有关。但是与PE、HIPS比较，它的流动长度对壁厚依赖性是最小的，也就是说ABS壁厚对流动性的影响小。
ABS制品的壁厚通常是在1.5～4.5mm之间选取，其流动极限为190：1。当熔体温度高、注射压力大、模具温度高、注射速度快时，极限流动长度都会增大;制品厚度小，宽度增加时，极限流动长度则会下降。 在考虑制品厚度的同时，还应注意制品壁厚的均匀性。
2-1-2脱模斜度
ABS制品的脱模斜度可在10左右选取，模芯部分沿脱模方向为35’～10，模腔部分沿脱模方向为40’～1020’，对形状较复杂的制件脱模斜度还可适当增加。 2-1-3 模具的浇注系统
主流道的圆锥角为20～40。主流道的最小直径应比喷嘴孔大0.5～1mm。
主流道最小直径取决于塑料制品的重量，一般可按下表1数据选用： 表1 主流道最小直径选用表 塑料制品质量/g <10 10-20 20-40 40-150 150-300 300-500 500-1000 1000-5000 2.5-3.5 3.5-4.5 4.0-5.0 4.5-6.0 4.5-7.5 5.0-8.0 5.5-8.5 6.0-10.0 浇口长度应尽量短，浇口短，则充模压力损失就小。 2-2 斯洛的两套ABS注塑模具特点
现以斯洛的两套注塑模具为例(都是生产冰箱上的ABS部件的)，来说明注塑加工ABS材料的模具特点。 2-2-1 1#模具的特点
如图
1、2分别是1#模具的动模和定模，图3为其注塑成型的制品。通过下图可以发现，它们具有以下特点： 1.此模具为一模四腔，制品较薄，为了防止顶出痕迹太明显，模具上设计顶针数量较多。
2.模具的浇口设计为潜水顶针潜伏式浇口进胶，通常用此类浇口产品表面应该是沙纹或比较粗糙的外观所用。这主要是考虑潜伏式浇口可以设计在制品较隐蔽的地方，能有效避免在制品的外表面出现浇口痕迹或某些缺陷。
3.由于现此产品本制品正好是表面要求高度抛光要求，而要求表面质量要求很高很美观，但这样设计入水的话采用潜伏式浇口，在注塑中时容易在入水处浇口附近出现射纹，这是不允许出现的缺陷非常难清除解决，此种情况因此在注塑中时必须接将模温控制在80℃注塑是最好选择。
4.此产品有很多加强筋柱位和骨位，在用油温控制模温的条件下注射制品时，容易出现缩水的缺陷。1
主流道最小直径/mm 图1 1#模具的动模
图2 1#模具的定模
模具1的模具特点是：
图3 1#模具注塑成型的ABS制品 2-2-2 2#模具特点
图4 2#模具的动模
图5 2#模具的定模
图6 2#模具注塑成型的ABS制品
如图
4、5分别是2#模具的动模和定模，图6为其注塑成型的制品。通过上图可以发现，它们具有以下特点： 模具为一模两腔，制品厚度较厚，制品边缘离主流道较远，要求材料流程要长。 模具设计潜水牛角进胶模具浇注系统中浇口设计为潜伏式浇口。 模具的潜伏式浇口的高度较大，大于1.8mm。
模具的型腔在分型面上的投影面积大，需要的合模力较大，而产品又很受压力的情况下，模具必须设计撑头对准产品的边，所以在高压锁模时压力要设置较高，以防产品出现飞边。 <10 10-20 20-40 40-150 150-300 300-500 500-1000 1000-5000 2.5-3.5 3.5-4.5 4.0-5.0 4.5-6.0 4.5-7.5 5.0-8.0 5.5-8.5 6.0-10.0
三、ABS2-4 浇口
浇口长度应尽量短，浇口短，则充模压力损失就小。
三、成型工艺特点 3-13-1料筒温度和喷嘴温度
由于ABS中有丁二烯成分，使得其耐热性不高，机筒温度不宜太高，加热时间也不宜太长，否则ABS易变色。当注射温度高，取向的分子由于解取向，致使拉伸强度略有下降。因此，通常情况其料温和喷嘴温度能满足流动性要求情况下，尽可能设定较低。其设定温度如表2。 表2 成型温度
不同阶段 后 机筒温度/℃ 喷嘴温度/℃ 中 前
180-220
200 温度 150-170 165-180 3-2
3-2模具温度
模具温度对提高ABS制品表面的质量、减小内应力有着重要的作用。但是提高模温，制品收缩率增大，成型周期延长。 ABS 的模具温度一般设定为75～85 ℃,定模温度设置为70～80 ℃, 动模温度设置为50～60 ℃，这是为了防止粘前模(即定模)，此外，定模模温高使得ABS在浇注系统的流动性好，有利于充型;而动模模温低，有利于缩短冷却时间，而提高生产效率。在注射较大、结构复杂、薄壁的制件时, 应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿模腔内的冷却时间。 3-33-3注塑压力和保压压力
ABS 熔体的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高, 所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS 制件都要施用高压, 对小型、构造简单、厚度大的制件可以用较低的注射压力，可在70～100MPa范围内选择;而复杂、薄壁、长流程、小浇口制品，注射压力可提高到100～140MPa。注制过程中, 浇口封闭瞬间模腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及发生银丝状缺陷的程度。压力过小, 塑料收缩大, 与型腔表面脱离接触的机会大, 制品表面易雾化。压力过大,塑料与模腔表面摩擦作用强烈, 容易造成粘模和划伤。而且，压力太高，容易造成制品内应力过大。注射制品一般都存在两向异性，即流动方向与垂直流动方向性能不一，这是由于注塑过程中产生取向造成的。注射压力太高，必然导致两向性能差异的加大。 保压压力控制在60～70 MPa，就可以满足制品和成型的要求了。 3-43-4注射速度与储料时螺杆转速
注射速度对ABS熔体流动性有一定影响，但不太大。ABS 料采用中等注射速度效果较好。当注射速度过快时, 塑料易烧焦或分解, 从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发暗红等缺陷。但在生产薄壁及复杂制件时, 还是要保证有足够高的注射速度, 否则难以充满模腔。
储料时螺杆转速影响ABS的塑化质量，为了保证塑化良好，防止气体来不及从料斗排出或剪切严重造成降解，通常小于70r/min。可在30～40r/min之间选择。 3-53-5成型周期
ABS注塑成型的成型周期见表3.
表3 ABS成型周期 总周期/s 40-120 注射时间/s 高压时间/s 冷却时间/s 5-30 0-5 20-60 3-63-6制品的后处理
一般ABS制品不需后处理，只有电镀级制品需经烘烤(70-80℃，2-4小时)以钝化表面痕迹，并且需电镀的制品不能使用脱模剂，制品取出后要立即包装。
热处理终点的判断：视制品的内应力大小，可在冰醋酸中浸渍视其开裂情况而定。5～15s出现裂纹说明制品内应力大，2～5min不出现裂纹，制品内应力小，热处理达到终点。 3-73-7注意事项
(1)与有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理。
(2)如需解决夹水纹，需要解决材料的流动性，采取高料温，高模温，或者改变入水位等方法。
(3)如成型耐热级或阻燃级材料，生产3～7d(天)后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
(4)由于ABS的加工温度较高，对各种工艺因素的变化比较敏感，所以料筒前端和喷嘴的温度控制十分重要。实验证明，这两部分的微小变化都在制品上反映出来。温度变动过大，将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。
(5)阻燃级ABS在开机或停机过程中，为了防止阻燃剂分解，要求开机时，应先对料筒用通用级ABS清洗，然后在进行加工。对于需作20min以上的停机时，在停机前需一方面将料筒温度降低至100℃以下，另一方面排空料筒中的物料，并用通用级ABS清洗料筒后方可停机。
(6)在250℃温度下，物料在机筒内停留的时间最多不能超过5～6min，若温度为280℃，物料在机筒内停留不能超过2～3min，若生产过程中出现意外，应先把机筒温度调低至120℃。才可用一般ABS级来清理机筒，有些ABS制品在顶出时并无问题，但却可能会在储存期内产生褐色或黄色条纹，可能是由于机筒过热或滞留时间过长而引起[7]。
四、
四、原材料的准备
首先对材料的熔体指数进行测定，其加工性能通过熔体指数确定。
进行干燥处理，ABS加工允许含水量为0.2%。对于一般级别的ABS，加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小时或用干燥料斗以80℃烘1-2小时。对于含PC组份的耐热级ABS，烘干温度适当调高至100℃，具体烘干时间可用对空挤出来确定。
ABS染色性较好，根据需要可采用颜料浮染或者着色母料着色。着色母料的加入量为1%左右。原料中加入紫外线吸收剂和抗氧剂，以提高耐老化的能力[8]。
五
五、结合、斯洛模具特点，ABS注塑注塑成型工艺分析
我这次写的这里主要以上述的斯洛有两套模具为例，说明注塑工艺参数的设置以及缺陷分析，如前所述，这两套模具分别具有各自特点。根据其不同特点进行注塑工艺参数设置。 5-1 1#模具的注塑成型分析 5-1-1 温度设置
ABS注塑参数设定通常是料筒恒温200~260℃、模具温度：40～80℃。1#模具料筒温度第一段(喷嘴)设为235℃，第二段设为240℃，第三段设为245℃，第四段设为220℃，第五段(加料段)设为200℃，料筒温度这样设置有些偏高，这是因为1#模具较薄，为了保证物料注射到模具的流畅性，而且对熔接痕和注射不满有效的解决了。
而模具温度要根据不同的模具和不同的制品来决定的，前模接油温后面接水会比较好，防止粘前模，如果前后模都接水的话，成型周期是快了，但是产品的熔接痕和射纹会很严重。 5-1-2 1#模具射出参数设置
ABS的注射压力一般设置为90～150MPa(900～1500bar)。在整个注塑过程中，射出对制品的缺陷影响最大。在第一次设置参数时，注射压力设定的数据是130，注射速度是40，射胶时间是1S，结果出现飞边，然后把压力降低一些，注射压力是128，注射速度不变，射胶时间还是1S，注射出来的制品还有飞边，然后将注射压力调为120，注射速度不变，射胶时间改为0.5S，结果制品欠注，最后将注射压力再调为125，速度不变，射胶时间是0.7S，得出的表面质量最好的制品，从以上数据得出1#模具的合理射出参数如下表4，只设置一段充型。
从表4看出ABS是采用高压低速一级注射，终止位置设置为零，采用时间切换保压的方式，用射出时间来调整制品的缺陷。如果射出压力过大、射胶的时间过长，会导致制品严重飞边，压力大还会在浇口附近出现气痕。 表4 1#模具的射出参数 压力 速度 位置 射出 时间 125
除了射出压力不合理会导致缺陷外，保压设置不合理也会产生各种缺陷，ABS这套模具的保压时间设置较长，以防止制品发生缩水。保压压力通常是注射压力的50%-60%。所以设置保压压力为60，保压速度为20，一开始保压时间是2S，结果发现缩水严重，然后将保压时间加大到5S，制品表面还有轻微缩水，继续将保压时间调到7S，制品表面就不出现缩水现象了。由于制品较薄，冷却时间设置较短，这样成型效率就较高，不过要防止制品出现顶白现象，冷却时间也不能太短。将冷却时间调至18S，可以有效防止顶白缺陷。
如下表5为较佳的保压参数，只设置一段保压，保压时间设置较长。 保压压力 60 20 速度 时间 7S 40 0 0.7S 表5 1#模具保压参数
5-2 2#模具的注塑成型分析 5-2-1温度设置
ABS注塑参数设定通常是料筒恒温200~260℃、模具温度：40～80℃。2#模具料筒温度第一段(喷嘴温度)设为255℃，第二段设为255℃，第三段设为260℃，第四段设为240℃，第五段设为230℃。这是因为模具的边缘离主流道很远，要求熔体流程较长。料温设置偏高可以改善熔接痕和注射不满。 模具温度与1#模具一样，前模接油温后面接水会比较好，也是防止粘前模。如果前后模都接水的话，成型周期是快了，生产率也大了。但是产品的熔接痕和射纹会很严重。
5-2-2 2#模具射出参数设置
ABS这套模具分两段充型，一段为了充填模具的浇注系统，第二段进行模腔的高速充型。第一次设置参数时，注射压力第一段设为85，第二段设为130，注射速度第一段设为20，第二段设为40，位置不变，射胶时间设为4S，但是发现严重的欠注，并在浇口附近出现喷射流，且在制品表面出现料流痕，这可能是由于注射压力不够、注射第一段的速度过快，而第二段的速度较慢造成，所以两段注射压力都加大，注射第一段加到90，第二段加到135，第一段注射速度减少了到10，第二段加大到70，射胶时间改为6S，这样的数据明显改善了缺陷，但是浇口位置还有点喷射流的痕迹，所以再将注射速度第一段调为8，第二段为80，射出压力和时间都不变，这样的参数注出来的制品表面质量最好。
终止位置的设定是根据一段充填浇注系统、二段充型模腔的原则设定的。制品总储料量为175，第一段位置从175注射到155，共走胶20，基本上可将浇注系统充满;而第二段从155注射到0，将模腔注满。采用时间转换方式转保压，制品的欠注和飞边缺陷都是通过射出时间来调节。
综上分析和调试，2#模具的最佳射出参数设定如下表6：
表6 2#模具射出参数 压力 速度 终止位置 90 135
保压参数的调试中，起初保压压力设置偏低，出现了轻微缩水现象，后来把数据调大到：第一段压力60，第二段压力70，第三段压力75，速度不变，发现制品表面缩水现象消失，缺陷明显改善，保压参数的最佳设置见表7。
表7 2#模具保压参数 压力 速度 时间 60 70 75
从表7来看为了消除缩水现象ABS的保压时间一般要长。2#模具采用了多级保压，保压压力由低到高，要慢慢地一段一段地补充压力，这是因为随着时间推移，浇注系统的通道逐渐变小，充填阻力逐渐增大，分级保压能更有效防止缩水现象并尽可能降低制品的内应力。
六、全文结论：
1.ABS熔体粘度高，流动性较差，热稳定不太好，为极性大分子，有吸湿倾向，成型收缩率低。
2. ABS的流动长度与壁厚有关。两套模具的特点都是采用潜伏式浇口，对于冷流道模具，1#模具通过调整射出参数来调整制品的飞边和欠注的缺陷。
3. 2#模具通过调整射出参数来调整制品的喷射流、料流痕、飞边和欠注等缺陷。 4. ABS的注塑成型过程中，射出参数对制品表观的质量至关重要。
通过两套模具打出来的产品可以了解到，要打出好的产品除了工艺外，模具也是一个重要的原因，也了解到产品缺陷通过调节注射压力、速度、时间、位置，保压压力、速度、时间等可以把产品打的一点缺陷都没有，除了这些之外一些原因也很重要的，例如料没烘干等，这些原因在注塑过程中是不能忽略的，因这两套模具都存在一些问题所以要通过修改后才能打出没有缺陷的产品来，ABS的成型受注塑压力、保压压力、螺杆转速、注射速率、保压时间、模具温度及料筒温度等诸多因素的影响，其中保压压力、保压时间、射胶时间的影响最显著。 15 15 15 1S 2S 4S 8 80 155 0 6S 时间
参考文献：
1、[1]丁浩 塑料工业实用手册 北京：化工工业出版社，1995
2、[2]曾晓飞, 陈建峰, 王国全1 高分子学报, 2002 , (6) : 738
3、[3]Barthel H , Heinemann M, Stintz1 M, et al1 Chem Eng Technol ,1998 , 21 (9) : 745
4、Khavryutchenko V , Barthel H , Nikitina E1 Macromol Symp ,2001 , 169 : 7
5、杨国文,丁晓明1 高分子材料科学与工程,1987 ,3 (1) :54
6、[4]申屠宝卿等1 中国塑料,1997 ,11 (1) :31
7、[5]张宝根等1 工程塑料应用,1987 ,15 (2) :6 http:///info/detail/4-615.html http:///info/detail/4-615.html http:///Article/23.html 致谢!
姓名：陈天慧
班级：04精化2
学号：04470231
第五篇：塑胶产品注塑成型工艺
塑胶类零件制造过程，根据需要先要进行塑胶成型、加工成各类塑胶半成品或部件，注塑成型是塑胶零件主要的成型方法之一。注塑成型必须借助注塑机等成型设备和注塑模具才能完成，对于注塑原理与工艺流程以及注塑模具结构和原理等理论内容在其他有关资料中都有详尽的描述，在此不必重复。本章主要介绍在塑胶产品制造过程中常涉及的实际内容和问题。
2.1概述
塑胶产品制造过程中，塑胶件成型是其中十分重要内容之一。塑胶件成型是将各种形态(粉料、粒料、熔料和分散体)的塑料制成所需形状的制品或坯件的过程。塑胶件成型是以注塑、挤塑和压延三大成型工艺为主，塑胶产品制造又以注塑成型工艺最为常见。
所谓注塑成型(injectionmolding)是指将已加热熔融的材料喷射注入模具内，经冷却与固化后，得到成型品德方法。其具体过程是，将粒状或粉状塑料从注塑机的料斗送入加热的料筒中，经加热塑化成熔融状态，由螺杆施压而通过料筒端部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中经冷却硬化而保持模腔所赋予的形状，开模取出胶体后就完成了一个工作周期。
注塑成型是塑胶成型加工中普通采用的方法，它适用于全部热塑性塑料(热塑性塑料：在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料，如ABS、PP、PE、PC、PA、POM)和部分热固性塑料，塑胶塑胶产品的大部分零部件都是通过注塑成型制造的。注塑成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。
注塑成型又称注射模塑成型，它是一种注射兼模塑的成型方法。注塑成型方法的优点是生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，能成形状复杂的制件，注塑成型适用于大量生产与形状复杂产品等成型加工领域。不利的一面是模具成本高，且清理困难，所以小批量制品就不宜采用此法成型。用这种方法成型的制品有：电视机外壳、半导体收音机外壳、电器上的接插件、旋钮、线圈骨架、齿轮、汽车灯罩、茶杯、饭碗、皂盒、浴缸、凉鞋等。
一个完整的注塑生产过程还应包括一些辅助工序，如图2-1所示。
注塑生产过程中可划分如下几个步骤。
第一步，准备塑胶料。将从外购回的全新塑胶原料和回收的二次料按照合适的比例，通过混料机将两者进行充分混合，配置成用于生产的塑料原料。
第二步，配料着色。若根据塑胶产品设计要求，注塑件需要整体着色，则在进行注塑前通过在塑料原料内添加相应的着色剂，并与原料均匀、充分地混合，可使塑料在注塑成型过程中实现着色而获得有色的注塑件。
第三步，焗料干燥。根据注塑成型工艺要求，要保证塑料原料的充分干燥，不含水分，因此在进行注塑成型之前通过干燥机对原料进行干燥处理。
第四步，注塑成型。在对塑料原料进行前处理后，利用注塑模具在注塑机中进行加工生产。在成型加工之前，还要对模具进行试模，检查模具的质量和调试合适的工艺参数。
第五步，去水口。注塑加工完成后，要对注塑件上的水口料进行清除。在进行去除水口的过程中，要特别注意不能损伤注塑件。
第六步，检查和包装。去除水口后，要对注塑件进行质量检查，对合格品进行半成品包装和装箱，准备转到下一道工序;对不合格品进行收集回收。
第七步，回收废料。对在成型加工中产生水口料和经检查不合格的制品，不能随意丢弃，而是应该进行回收。经碎料机打料粉碎后，可以按一定比例与全新料混合用在后续的生产中。
实际注塑生产过程可采用半自动和全自动两种生产形式，而手动形式只是在调试机器时采用。
图2-1 注塑生产流程图
在塑胶产品企业进行注塑生产时，要获得优良的注塑制品需要具备以下五个主要先决条件：
①具备性能可靠的注塑机;
②满足使用要求的辅助设备(干燥机、冻水机、碎料机和混料机等);
③选择适用的塑料;
④优良的注塑模具;
⑤高素质的调机技术人员。
注塑机是注塑成型过程的核心设备，生产辅助设备主要指干燥机、冻水机、碎料机和混料机等，干燥机用来干燥塑料原料(由于塑料高分子大都含有亲水基因，易吸水导致成型产生银丝、气泡、水纹等缺陷);冻水机可以通过控制冷却水温度(一般为10℃左右)来控制模具的工作温度;碎料机将脱离的流道或报废塑料打碎成为水口料以回用于生产(打料时注意不同种类的料分开不能杂合，环境要保持干净，防收污染);混料机将按配比称量后的塑胶原料、水口料(若需要加入)及色粉/色种通过机械搅拌，混合均匀，以使成型塑件着色，强度一致。不同塑料其主要性能及注塑成型工艺特点不同，因此根据塑胶产品的不同性能与成本等要求选择相应的原料。塑胶模具是注塑成型生产中赋予塑料形状所用部件的组合体，塑胶模的结构视塑料性质、制作形状、结构以及注塑机的不同等因素而形式、大小差异很大，然而其基本结构大致相同，即主要由浇注系统、成型零件、结构零件三大部分组成，其中浇
注系统与成型零件是与塑料直接接触的部分，并随塑料制品而变化，它是模具中最重要、最复杂、变化最大、要求表面精度及光泽度最高的部分。高素质的调机技术人员可以保证获得优良的注塑工作条件和参数。
2.2 注塑成型设备
注塑成型是在注塑成型设备(简称注塑机，外观如图2-2所示)上完成全部工作过程的。注塑机可用于各种热塑性塑料(尼龙、ABS、聚丙烯、聚苯乙烯等)的成型加工，广泛用于汽车、仪表、电子、电信、塑胶产品、日用制品、文具等零件注塑成型。
图2-2震雄集团SUPERMASTER 二板大型卧式注塑机
2.2.1 注塑机基本组成与结构
一般情况下，通用型注塑机基本结构包括三大部分，即注射装置、合模装置(锁模与脱模装置)和液压传动与电气控制系统，如图2-3所示。
(1)注射装置
注射装置是注塑机的心脏部分，其作用是保证定时、定量地把物料加热塑化和熔融，然后以一定的压力和尽快的速度把相当于一次注射量的熔融塑料注入模具型腔内，注射完毕还要有一段保压时间以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料，使制品密实和防止模腔内物料反流。因此，注射装置必须保证塑料均匀塑化，并有足够的注射压力和保压压力。能满足这些要求的注射装置主要有柱塞式、柱塞-螺杆式、螺杆式等。注射装置主要有塑化装置(螺杆或柱塞、机筒、喷嘴和加热器等)、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注塑油缸和注塑座整体移动油缸等组成。
注射装置是将树脂予以加热融化后在射入模具内。此时，要旋转螺杆，并让投入到料斗的树脂停留在螺杆前端(称之为计量)，经过相当于所需树脂量的行程贮存后在进行射出。当树脂在模具内流动时，则控制螺杆的移动速度(射出速度)，并在填充树脂后用压力(保压力)进行控制。当达到一定的螺杆位置或一定射出压力时，则从速度控制切换成压力控制。
图2-3注塑机结构示意图
(2)合模装置
合模装置主要作用是固定模具，实现模具的开闭动作。在注塑和保压时保证模具可靠地合紧，以及执行脱模作业。合模装置主要由固定模具的前模板以及安装移模油缸或调模装置的后模板、移动模板、拉杆、合模油缸、移模油缸、连杆机构、调模机构、顶出机构和安全保护机构等组成。
(3)液压传动与电气控制系统
液压传动与电气控制系统的作用中保证注塑机按工艺过程预定的要求(压力、温度、速度和时间等)和动作程序准确而有效地工作。液压传动主要由各种液压元件、液压基本回路和其他附属装置所组成。电气控制系统主要由各种电器元件、仪表、电控系统(加热、测量)、微机控制系统等组成。液压传动与电气控制系统两者有机结合协调工作，对注塑机提供动力和现实动作控制。
2.2.2注塑机的基本参数
注塑机的性能通常采用一些参数加以表示，其基本参数有注射量、注射压力、注射速度、注射时间、塑化能力、锁模力、移模速度和合模装置基本尺寸等。这些参数能较好地反映出注塑件的大小、物料种类和品级范围，又是注塑模具设计和注塑机选用的依据。
(1)注射量
是指在对空注射条件下，注塑机螺杆或柱塞作一次最大注塑行程时，注塑系统所能达到的最大注出量。该参数表明注塑机的生产能力的重要标志，常用来表示注塑机的规格。注射量一般有两种表示方法：一种以熔料的容积表示(单位为cm);另3一种是用熔料的质量表示(单位为g)。
(2)注射压力
是指螺杆或柱塞端面处作用于熔料单位面积上的力。注射压力的大小与注塑机结构、制品形状、塑料性能、温度和模具等因素有关。在实际生产中，注塑压力应能在注塑机允许范围内调节，其大小要根据实际情况进行选用，若注射压力过大，制品可能出现飞边或脱模困难等问题;若注塑压力过小，则熔料不易成型等。(3)锁模力
是指注塑机合模机构施于模具上的最大夹紧力。在此力作用下，模具不应被熔体所顶开，在一定程度上反映出注塑机所能生产制品的大小，也是注塑机生产能力的又一个重要参数。锁模力的选取很重要，若选用注塑机锁模力不够，在成型时易使制品产生飞边，不能成型薄壁制品;若锁模力选用过大，容易压坏模具等。(4)合模装置基本尺寸
合模装置基本尺寸直接关系到所能加工制品的范围和模具的安装、定位等。主要包括模板尺寸与拉杆间距、模板间最大开距与动模板行程和模具厚度等。注塑机除了以上4个主要基本参数外，还有许多具体性能参数，见表2-1。
表2-1注塑机HDX88和HDX128的参数
参数/机型单位HDX88HDX128
注螺杆直径mm353840384043射螺杆长径比L/D21.7201921.12018.6
注射容积cm3144170188181201232装注射质量g131155171165183211置注射压力MPa194165149
177160138
合模力kN8801280
锁模板行程mm320360
模拉杆间距mm365×365410×410
装模具厚度mm150～360150～430
置顶出力kN3838
顶出行程mm100130
油泵压力MPa1616
电机功率kW1113
其加热功率kW6.39.7
他外形尺寸m4.4×1.3×1.74.8×1.3×1.8
机器质量t2.83.8
模具定位圈直径mm125125
喷嘴圆球半径mmSR10SR10
【高分子成型工艺学】相关文章：
高分子材料成型工艺学11-23
高分子材料成型加工研究论文04-28
塑料加工成型工艺学08-25
《高分子材料成型加工》课程教学改革探索10-13
复合材料成型工艺06-28
塑料成型的加工工艺08-25
材料成型工艺基础习题答案04-09
【技术】浅谈整体成型工艺04-19
钢筋笼成型生产工艺论文04-15