1、10 高分子制品的二次加工高分子制品的二次加工10.1 热成型热成型10.1.1概述概述n 热成型热成型利用热塑性塑料的片材作为原料来制利用热塑性塑料的片材作为原料来制造制品的一种方法。造制品的一种方法。n 热成型过程：将裁成一定尺寸和形状的片材夹在热成型过程：将裁成一定尺寸和形状的片材夹在模具的框架上，将其加热到模具的框架上，将其加热到TgTf(热弹态热弹态)，片，片材一边受热，一边延伸，然后凭借施加的压力，材一边受热，一边延伸，然后凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面，从而取得与型面相仿的型使其紧贴模具的型面，从而取得与型面相仿的型样，经冷却定型即得制品。样，经冷却定型即得制品。热弹态热弹态
2、 对无定形聚合物对无定形聚合物:高弹态高弹态 TgTf(较接近于较接近于Tg)对结晶聚合物对结晶聚合物:无高弹态无高弹态，有结晶态，有结晶态，在在TgTm(较接近于较接近于Tm)n 热弹态不是具体的物理或高分子物理的一个名词，热弹态不是具体的物理或高分子物理的一个名词，而是工程上为了方便而提出的一种说法。而是工程上为了方便而提出的一种说法。热成型工艺的特点热成型工艺的特点 成型压力较低，工艺简单，生产率高成型压力较低，工艺简单，生产率高n 优点优点 能制造面积较大的制品能制造面积较大的制品 设备投资少，自动化程度高设备投资少，自动化程度高 制品深度受到限制，厚度不均匀，易破制品深度受到限制，厚
3、度不均匀，易破n 缺点缺点 制品形状受到限制制品形状受到限制 制品的后加工较多制品的后加工较多 原料只能是片材，成本较高原料只能是片材，成本较高10.1.2 热成型设备和模具热成型设备和模具n 手动热成型时夹持、加热、抽空、冷却、脱模由手动热成型时夹持、加热、抽空、冷却、脱模由人工调整或完成。人工调整或完成。三段轮转机操作示意图三段轮转机操作示意图 模具：模具：阴模、阳模和对模阴模、阳模和对模模具材料：模具材料：硬木、石膏、铝硬木、石膏、铝 材、钢材及材、钢材及 特殊塑料等特殊塑料等 10.1.3 热成型的基本方法热成型的基本方法 n 分类分类 差压成型差压成型（真空、加压）（真空、加压）热热
4、 覆盖成型覆盖成型 成成 柱塞助压成型柱塞助压成型 柱塞助压真空成型柱塞助压真空成型 型型 柱塞助压气压成型柱塞助压气压成型 工工 回吸成型回吸成型 真空回吸成型真空回吸成型艺艺 气胀真空回吸成型气胀真空回吸成型 推气真空回吸成型推气真空回吸成型 对模成型对模成型 双片热成型双片热成型 n 差压成型差压成型（只有一个模具，阳模或阴模）（只有一个模具，阳模或阴模）图图5-158 真空成型真空成型加热片村加热片村 (b)抽真空成抽真空成型型n覆盖成型覆盖成型 制厚壁和深度大的制品制厚壁和深度大的制品 成型过程与真空成型成型过程与真空成型 相同相同 阳模阳模 借液压推力，将阳模顶入已借液压推力，将阳
5、模顶入已 加热的片材中，再抽真空加热的片材中，再抽真空 10.1.4 热成型工艺及控制热成型工艺及控制 n 热成型工艺过程包括片材的准备、夹持、成型、热成型工艺过程包括片材的准备、夹持、成型、加热、冷却、脱模和制品的后处理加热、冷却、脱模和制品的后处理n 加热加热 片材是在高弹态的温度范围内拉伸造型片材是在高弹态的温度范围内拉伸造型 n 成型成型 通过施力，使已预热的片材进行弯曲与拉伸变形通过施力，使已预热的片材进行弯曲与拉伸变形 壁厚尽可能均匀壁厚尽可能均匀 n 冷却脱模冷却脱模 制品必须冷却到变形温度以下才能脱模制品必须冷却到变形温度以下才能脱模 热成型应用热成型应用 （包装业如泡罩，快餐
6、业（包装业如泡罩，快餐业）10.2 机械加工机械加工n 高分子制品的机械加工是采用机械方法对高分子高分子制品的机械加工是采用机械方法对高分子制品进行加工的总称。制品进行加工的总称。n 类型类型:裁断、冲切、车削、钻削、铣削、磨削、裁断、冲切、车削、钻削、铣削、磨削、抛光、滚光、喷砂等抛光、滚光、喷砂等 10.2.1 高分子制品的机械加工性能高分子制品的机械加工性能n 塑料熔融温度、分解温度低（与金属相比），刀塑料熔融温度、分解温度低（与金属相比），刀具和工件之间相对运动速度不能太高。具和工件之间相对运动速度不能太高。n 塑料的弹性恢复大，进刀具太大影响加工精度，塑料的弹性恢复大，进刀具太大影响
7、加工精度，它比金属小一个数量级。它比金属小一个数量级。n 切削抗力小，对刀具的损坏小切削抗力小，对刀具的损坏小 10.2.2 高分子制品的机械加工方法高分子制品的机械加工方法n 切削切削 切削加工切削加工用切削工具将坯料或工件上的多用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除掉，以获得具有所需的几何形状、尺余材料切除掉，以获得具有所需的几何形状、尺寸和表面质量的机器零件寸和表面质量的机器零件n裁切裁切 锯切、剪切、铣切、砂轮切割、激光切割、电锯切、剪切、铣切、砂轮切割、激光切割、电热丝切割、超声波切割、高压水流热丝切割、超声波切割、高压水流(水刀水刀)切割等。切割等。对棒状或管状塑料的裁切，可使用车
8、床。对棒状或管状塑料的裁切，可使用车床。高分子制品的机械加工方法高分子制品的机械加工方法n 冲切冲切 塑料板材用冲切方法制成。冲切方法有冲裁、塑料板材用冲切方法制成。冲切方法有冲裁、冲孔、切口、剖切、修边、整修等，但用得最多冲孔、切口、剖切、修边、整修等，但用得最多的是冲裁和冲孔。的是冲裁和冲孔。n 钻削钻削 钻削目的就是钻孔，可在各种钻床上进行，也钻削目的就是钻孔，可在各种钻床上进行，也可在车床、铣床、镗床上进行，还可使用手钻。可在车床、铣床、镗床上进行，还可使用手钻。n 螺纹加工螺纹加工 螺纹加工可用车床、铣床上铣削，或砂轮加工，螺纹加工可用车床、铣床上铣削，或砂轮加工，也可用丝锥和螺纹板
9、牙手工进行。也可用丝锥和螺纹板牙手工进行。10.3 表面处理表面处理 10.3.1概述概述n 塑料优点：塑料优点：质轻、防潮、耐腐、价廉、易成型和质轻、防潮、耐腐、价廉、易成型和比强度高比强度高n 塑料缺点：塑料缺点：亲水性、染色性以及生物相容性较差；亲水性、染色性以及生物相容性较差；难粘接性、印刷易脱落难粘接性、印刷易脱落 塑料制品表面处理方法塑料制品表面处理方法n 表面物理处理方法：机械整饰（抛光、喷砂等）、表面物理处理方法：机械整饰（抛光、喷砂等）、涂饰、真空镀、电镀和喷射处理等涂饰、真空镀、电镀和喷射处理等n 表面化学处理方法：火焰处理、放电处理、辐射表面化学处理方法：火焰处理、放电处
10、理、辐射处理、溶液处理、接枝聚合处理、渗氮及化学气处理、溶液处理、接枝聚合处理、渗氮及化学气相沉积等。相沉积等。(1)火焰处理火焰处理(2)放电处理放电处理 塑料表面放电处理是在电磁能作用下，将空气、塑料表面放电处理是在电磁能作用下，将空气、惰性气体或可反应气体进行激发、离解和电离，惰性气体或可反应气体进行激发、离解和电离，使之与塑料表面发生化学作用，形成醚、醇、酮、使之与塑料表面发生化学作用，形成醚、醇、酮、醛、羧酸及羰基等极性基团，改善附着性能。醛、羧酸及羰基等极性基团，改善附着性能。电晕放电电晕放电 等离子体放电等离子体放电 等离子体放电处理等离子体放电处理n 等离子体为气体在真空状态下
11、的一种放电形式等离子体为气体在真空状态下的一种放电形式 n 当等离子体所含的活性粒子轰击高分子材料表面，如果活当等离子体所含的活性粒子轰击高分子材料表面，如果活性粒子的能量大于材料表面分子的键能，就能将材料表面性粒子的能量大于材料表面分子的键能，就能将材料表面分子间的化学键打开，生成自由基，或使分子键发生断裂、分子间的化学键打开，生成自由基，或使分子键发生断裂、分解，在塑料表面形成活性基团，如羟基、醚基、酯基、分解，在塑料表面形成活性基团，如羟基、醚基、酯基、羧基及羰基等，因而能显著提高无极性塑料材料表面的粘羧基及羰基等，因而能显著提高无极性塑料材料表面的粘接性、印刷性。接性、印刷性。(3)辐
12、射处理辐射处理利用各种射线的能量将塑料制品表面上聚合物的利用各种射线的能量将塑料制品表面上聚合物的非主链化学键切断，从而改变其原有性能结构，非主链化学键切断，从而改变其原有性能结构，提高表面附着性。提高表面附着性。辐射交联射线辐射能量辐射交联射线辐射能量表面处理辐射能量表面处理辐射能量射线有很多种，如紫外光、激光、电子束、射线有很多种，如紫外光、激光、电子束、X射射线、线、射线及电磁波等射线及电磁波等 紫外光辐射穿透力差，故接枝聚合可严格地限定紫外光辐射穿透力差，故接枝聚合可严格地限定在材料表面或亚表面进行在材料表面或亚表面进行(4)溶液处理溶液处理用一类可与塑料表面发生物理或化学作用而改变其
13、用一类可与塑料表面发生物理或化学作用而改变其性能的溶液进行处理的一类改性方法。性能的溶液进行处理的一类改性方法。氧化剂氧化法氧化剂氧化法(重铬酸重铬酸硫酸系硫酸系)溶液处理溶液处理 溶剂浸渍法溶剂浸渍法(相近相近,溶解、吸附溶解、吸附)脱脂剂处理法脱脂剂处理法(去油污去油污)硅酸处理法硅酸处理法(PTFE表面活化处理表面活化处理)(5)接枝聚合处理接枝聚合处理 在基体上接枝大分子链而对表面进行改性在基体上接枝大分子链而对表面进行改性优点：选择不同单体对同一聚合物进行改性而使优点：选择不同单体对同一聚合物进行改性而使表面具有截然不同的特性。表面具有截然不同的特性。eg.聚烯烃的表面接聚烯烃的表面
14、接枝改性制备多层膜、荧光材料及防雾材料等。枝改性制备多层膜、荧光材料及防雾材料等。按引发方式表面接枝处理分为按引发方式表面接枝处理分为:化学接枝化学接枝 等离子体引发接枝等离子体引发接枝 光引发接枝光引发接枝 高能辐射引发接枝高能辐射引发接枝 放电引发接枝放电引发接枝 超声处理接枝超声处理接枝 10.4 整饰整饰n 表面整饰包括：机械修饰、涂饰、烫印、上金表面整饰包括：机械修饰、涂饰、烫印、上金n 目的：美化制品表面或改变制品的表面性能目的：美化制品表面或改变制品的表面性能(1)机械修饰机械修饰锉削锉削(切削切削)磨削磨削(用砂带或砂轮磨用砂带或砂轮磨)抛光抛光(用表面有抛光膏的旋转布轮处理用
15、表面有抛光膏的旋转布轮处理)滚光滚光(磨料和制品同时加入转鼓。转鼓转动处理磨料和制品同时加入转鼓。转鼓转动处理)(2)表面涂饰表面涂饰n 溶浸增亮溶浸增亮 将制品放在可溶的有机溶剂中浸约将制品放在可溶的有机溶剂中浸约1min,再放在再放在不溶的液体内浸短时间，除去表面附着的溶剂及不溶的液体内浸短时间，除去表面附着的溶剂及制品表面上细小不规则物，如机械加工刀痕等。制品表面上细小不规则物，如机械加工刀痕等。n 涂料涂饰涂料涂饰 喷涂、辊涂、浸涂、淋涂、帘涂、刷涂等方法喷涂、辊涂、浸涂、淋涂、帘涂、刷涂等方法直接涂在制品的表面直接涂在制品的表面(3)表面彩饰表面彩饰n 彩饰：对表面添加彩色图案、花纹
16、或文字等彩饰：对表面添加彩色图案、花纹或文字等(4)表面上金表面上金n 上金上金:用电镀、真空电镀（淀积）、喷镀等方用电镀、真空电镀（淀积）、喷镀等方 法，在塑料表面上覆盖薄层金属的作业。法，在塑料表面上覆盖薄层金属的作业。n 上金工艺上金工艺 湿法湿法(化学浸镀、电镀、喷导电涂料化学浸镀、电镀、喷导电涂料)干法干法(真空蒸镀、熔融喷镀、真空喷真空蒸镀、熔融喷镀、真空喷 镀、阴极溅射、离子镀镀、阴极溅射、离子镀)10.5 焊接和粘接焊接和粘接（1）焊接）焊接n 采用加热和加压或其它方法，使热塑性塑料制品采用加热和加压或其它方法，使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法，称的两个或
17、多个表面熔合成为一个整体的方法，称为塑料焊接。为塑料焊接。n 加热方式不同：加热方式不同：热焊接热焊接 焊接焊接 摩擦（发热）焊接摩擦（发热）焊接 电磁（发热）焊接电磁（发热）焊接(2)粘接粘接n 使用粘合剂将两个或多个制件接合在一起的作业称使用粘合剂将两个或多个制件接合在一起的作业称为粘接。为粘接。n 界面的粘合作用，是以粘合力为基础，包括主价键界面的粘合作用，是以粘合力为基础，包括主价键力力(化学键力化学键力)、次价键力、静电力、机械力等。、次价键力、静电力、机械力等。n 粘合剂与固体表面之间，通常并不产生化学键。在粘合剂与固体表面之间，通常并不产生化学键。在粘接中起吸附作用的次价键力，尤其是范德华力，粘接中起吸附作用的次价键力，尤其是范德华力，是产生粘合的主要作用力。在次价键力中，除色散是产生粘合的主要作用力。在次价键力中，除色散力外，其它几种力需在特定条件时才能发生。力外，其它几种力需在特定条件时才能发生。10.6 机械连接机械连接n 借机械力使塑料部件之间或与其它材料（多数是借机械力使塑料部件之间或与其它材料（多数是金属）的部件连接的方法都称为机械连接。金属）的部件连接的方法都称为机械连接。n 压配、铆接、螺纹、铰链、机械紧固等连接方法压配、铆接、螺纹、铰链、机械紧固等连接方法
