1、第八章第八章 高分子材料成形高分子材料成形通常由聚合反应得到通常由聚合反应得到聚合物聚合物，但这种聚合物原料通常，但这种聚合物原料通常不是最终制品，必不是最终制品，必须要经过成型与加工才可以得到最终制品。须要经过成型与加工才可以得到最终制品。聚合物原料生 胶合成树脂天然胶 NR合成胶 CR热塑性热固性通用合成橡胶：SBR、BR、IR、CR特种合成橡胶：NBR、MQ、FPM高分子材料组成高分子材料组成高分子材料分类高分子材料分类高分子材料主要的类型有：塑料、橡胶、合成纤维这三大类，除此之外还有胶黏剂和涂料等高分子材料。由于材料本身结构及性能决定其成型工艺方法。我们分别研究塑料、橡胶、合成纤维的成
2、型工艺。各材料占高分子全球产量比例p 塑料塑料：塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，可以自由改变成分及形体样式，塑料的主要成分是树脂。树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。8.1 塑料成型加工塑料成型加工图 1 塑料制品和树脂 塑料（Plastics）是以合成或天然的高分子化合物为基本成分，在其制造或加工过程中的某阶段能流动成型或原位聚合而成型，而产品最后能固化成保持形状不变的材料。其成品状态为柔韧性或刚性固体。大多数塑料是以合成高分子化合物（树脂）为基本成分，它们的平均分子量一般都大于1万，有的甚至可以达到百万级。聚合物虽然是塑料的主要成分，但是单纯的聚合物性
3、能往往不能满足成型生产中的工艺要求和成型后的使用要求。克服这一缺陷，必须在聚合物中添加一定数量的助剂，并通过这些助剂来改善聚合物的性能。例如，添加增塑剂可以改善聚合物的流动性能和成型性能；深加增强剂可以提高聚合物的强度等。因此可以认为，塑料是由聚合物和某些助剂结合而成的。一、塑料的基本概念热行为热行为p 热塑性塑料：热塑性塑料：受热时软化或熔融，冷却后硬化，韧性好，可反复成型。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。p 热固性塑料：热固性塑料：加热、加压并经过一定时间后固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好的耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树
4、脂、有机硅树脂等。塑塑料的料的分类分类塑料由于应用范围广、种类多，可以从不同角度有不同的分类，我们一般从热行为和功能、用途热行为和功能、用途两个方向分类。p通用塑料：通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括PP、PVC、PS、PP、酚醛塑料氨基塑料等，产量占塑料总量的75%以上。p工程塑料工程塑料：具有较高的性能，能代替金属制造零件和工程构建的塑料。PA、ABS、POM、PFS、环氧树脂等。p功能塑料：功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料。功能和用途：功能和用途：树 脂：塑料的主要成分 填充剂：提高力学、加工性能或降低成本等 增塑剂：提高塑料的可塑和柔软性等 颜 料：赋予材料颜色 润滑剂
5、：提高塑料在加工过程中的流动性和脱模能力同时可使得制品光亮美观 固化剂：与树脂发生交联反应，使受热可塑的线性结构变成热稳定好的体型结构 其他：发泡剂、催化剂、阻燃剂等塑料的塑料的组成组成得到塑料原料后一般无法直接加工，塑料成形需要通过各种配合剂使之成为一整体，使其具有一定力学性能，并具有良好的加工性能，然后再进行进一步加工。p 塑料的生产在工业上分为两个阶段即塑料的生产和塑料制品的生产。塑料制品的生产主要是指塑料成形加工。p 塑料成形加工是将各种形态的塑料，根据其性能选择适当的成形方法制成所需形状和尺寸的制品。塑料成型一般包括原料的配制和准备、原料的配制和准备、成形及制品后加工成形及制品后加工
6、等几个过程。p 塑料成型方法有：挤出成形、注射成形、压制成形、传递成形、压延成形等。后加工包括机械加工、装配和修饰等。二、塑料的成形加工二、塑料的成形加工38097806711421.塑料挤出成形按照加压方式不同，挤出工艺可以分为连续和间歇两种。前一种所用设备为螺杆式挤出机，是借助于螺杆旋转产生剪切力和压力，使物料充分塑化和均匀混合，通过口模成形。使用一台机器就可以完成混合塑化和成形等一系类工序，进而继续生产。挤出成型是借助于螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力作用下连续通过模口，而成为具有恒定截面的连续型材的成形方法。大部分的热塑性塑料都能使用此法，热固性的塑料也有部分可用此法。特点
7、：生产过程连续，生产效率高，应用范围广。挤出成型方法分类：挤出成型方法分类：根据塑化方式的不同可分为干法（熔融法）和湿法（溶剂法）。挤出时多用干法。柱塞式挤出机是借助于柱塞压力，将事先塑化好的物料挤出口模而成形。机筒内物料挤完后，柱塞退回，待加入熔融物料后，再进行下一次操作。由于该法不连续，而且物料必须预先均匀塑化，故此法仅用于流动性较差的塑料，如硝酸纤维素成形。塑料挤出成形工艺过程挤出成型挤出成型热塑性塑料热塑性塑料颗粒状或粉状料颗粒状或粉状料预热与干燥预热与干燥开动螺杆开动螺杆挤出机加热挤出机加热调整调整卷取卷取(切割切割)牵引牵引冷却冷却定型定型加料加料后处理后处理挤出制品挤出制品成型前
8、准备成型过程挤出机：根据螺杆的数量挤出机可分为：柱塞式挤出机、单螺杆式挤出机、双螺杆式挤出机和多螺杆式挤出机；根据安装位置可分为：螺杆在空间呈水平安装的卧式挤出机和螺杆呈垂直水平安装的立式挤出机。单螺杆挤出机的规格一般用螺杆直径的大小来表示。单螺杆挤出机的基本结构包括;传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头与口模等五部分。挤出机结构简图(1)挤出成型设备：单螺杆挤出机结构示意图p 传动装置：带动螺杆转动的部分。p 加料斗：加料装置一般都采用锥形加料漏斗。加料斗内有切断料流、标定料流和卸除余料等装置。向挤出机料筒连续供料。p 机筒：挤出机的主要部件，塑料的塑化柔化、加压均在其中进行。挤出时压力可达
9、3050 MPa。温度一般为150300。有整体式和组装式两种，整体式优点在于有较高的精度，生产中使用较多。组装式可根据需要加长和缩短。筒外部有加热与冷却系统，分别用于塑化粒料和制品定型。单螺杆挤出机p 螺杆:挤出机的关键部件，由其转动带动塑料移动，得到增压和部分的热量。1渐变形（等距不等深）2渐变形（等深不等距）3突变形4鱼雷头螺杆 加料段；压缩段；均化段p 机头：是口模与机筒之间的过渡部分，其长度和形状取决于物料的种类、制品的形状、加热方式以及挤出机的大小、形式等。口模是制品横截面的成型部件，由螺栓或其他方法固定在机头上的。优点：单螺杆挤出机设计简单，价格便宜，因而应用广泛。缺点：(1)单
10、螺杆挤出机的物料输送主要靠摩擦，使其加料性能受到限制，粉料、糊状料、玻璃纤维及无机填料等较难加入。(2)当机头压力较高时，逆流增加，使生产率降低。(3)单螺杆排气挤出机物料在排气区的表面更新作用小，因而排气效果较差。(4)单螺杆挤出机不适于某些工艺过程，如聚合物着色、热固性粉料的加工等。单螺杆挤出机优缺点双螺杆挤出机的优点：由摩擦产生的热量小；物料受到比较均匀的剪切力；螺杆输送物料能力大，挤出量比较稳定，物料在机筒内停留时间较短；机筒可以自动清洗等。双螺杆挤出机双螺杆挤出机螺杆示意图与截面图p 价格方面：单螺杆挤出机结构简单，价格低；双螺杆结构复杂，价格高p 塑化能力方面：单螺杆适合聚合物的塑
11、化挤出，适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小，但物料在挤出机中停留时间长；双螺杆具有很好的混炼塑化能力，物料在挤出机中停留时间短，适合粉料加工。p 加工能力及能耗方面：双螺杆挤出机产量大，挤出速度快，单位产量耗能低，而单螺杆则较差。p 操作性方面：单螺杆操纵轻易，工艺控制简单；双螺杆操作相对复杂，工艺控制要求较高。双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比优缺点机头和口模通常为一体，习惯性上统称机头。p 机头：料筒和口模的连接体。p 口模：制品截面成型部件。挤出机头和口挤出机头和口模模机头口模结构图 机头是将处于旋转运动的塑料熔体变成直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并将熔体均匀而平稳的导入口模，同时
12、赋予必要的成形压力，使塑料易于成形和所得制品密实。口模具有一定的截面形状的通道，塑料熔体在口模中流动时取得所需形状，并被口模外的定型装置和冷却系统冷却硬化后成型机头口模模拟图 机头各部分机头各部分作用作用挤出过程一般包括熔融、成形、定形三个阶段。熔融阶段：将固态塑料通过螺杆转动向前输送，在外部机筒加热器和内部螺杆对物料剪切作用产生的摩擦热的作用下，逐渐融化，最后完全转变为熔体，并在压力下压实。成形阶段：熔体通过口模，在压力的作用下成为形状与口模横截面积形状相似的一个连续体。定形阶段：将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来，对其进行精整，从而获得更为精确的截面形状、尺寸和光滑的表面。通常采用冷却
13、和加压的方法达到这一目的。(2)挤出过程挤出过程挤出过程压力与温度变化螺杆转速：螺杆转速提升，剪切作用上升，物料的混合和塑化程度上升，物料压力上升会对物料的冷却定型有影响。挤出过程的影响因素温度：由于大量玻璃态塑料没有统一熔点，温度较低时熔体黏度上升，机头压力上升，流量下降，形状稳定性上升，但不利于物料的塑化导致物料塑化质量低，还会导致离模膨胀严重的现象。温度较高时，物料黏度上升，熔体流量上升，挤出稳定性下降，形状稳定性也会下降，且产品的定形性较差，有时甚至会出现制品发黄老化的情况存在。压力：压力会随时间发生周期性波动，这种波动对制品的质量同样有不利影响。压力会对流量产生影响；会使制品径向尺寸
14、变化不均；造成制品内部应力不均等。(3)典型挤出工艺挤出吹塑薄膜工艺：塑料薄膜是一种常见的塑料制品，它可由压延、挤出吹塑、直接挤出等方法生产。挤出吹塑薄膜是将塑料挤成薄膜管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，冷却定形后即可得薄膜制品。一般吹塑薄膜的规格是膜厚0.010.25mm，折径100500mm。在挤出吹塑薄膜成形过程中，根据挤出和牵引方向的不同，可分为平挤上吹法、平挤下吹法和平挤平吹法三种。p平挤上吹法使用直角机头，即机头出料方向与挤出方向垂直，挤出管坯向上，牵引至一定距离后由人字板夹拢，所挤管状物由底部引入的压缩空气将它吹胀成泡管，并以压缩空气压力大小来控制它的横向尺寸，以牵引速度控制纵向尺
15、寸。泡管经冷却就可得到吹塑薄膜。p平挤平吹法只适用于小口径薄膜的吹塑。p平挤下吹法适宜于粘度较小的原料及要求透明度高的塑料薄膜。管材及异型材挤出成形工艺：管材及异型材是塑料挤出成形的主要产品。挤管是将粒状或粉状塑料从料斗加入挤出机，经加热成熔融的料流，螺杆旋转的推动力使熔融料通过机头的环行通道，形成管状物，经冷却定形成为管材的生产过程。塑料异型材指除管材、板材外，纵向截面相同，横向断面不对称的由挤出法连续成形的塑料制品。尤其是中空异型材制品在建筑、家具、电器、土木等领域得到广泛应用。塑料管材、异型材可根据用途不，选用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等各种材料.板材及片材成形工艺：用挤出成形方法
16、可以生产厚度为0.258mm的片材和板材。通常厚度为0.251mm称片材，1mm以上称板材。挤出法是生产片材和板材最简单的方法，其它尚有压延法、层压法、流延法及浇铸法等。挤板（片）设备主要有挤出机、挤出机头、三辊压光机、牵引装置、切割装置组成。123 41片或板挤出；2辗平与冷却；3切边与牵引；4切断1-支管2-阻力调节块3-调节螺栓4-上模唇5-下模唇成型方法产品厚度/mm主要成型塑料主要优缺点挤出法聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等设备简单、成本低，板材冲击强度好，厚度均匀度差压延法聚氯乙烯产量大、厚度均匀设备庞大，维修复杂，产品冲击强度低层压法硬聚氯乙烯及热固性塑料板材光洁，表面平整，设
17、备庞大，价高，极易分层浇铸法甲基丙烯酸酯类及聚酰胺板材表面平整，透明度高，抗碎能力强，间歇生产，劳动强度大流延法醋酸纤维素片材光学性能好，厚度均匀，产量低，设备投资大片材成型方法比较2.塑料注射成形注射成形是将粒状或粉状塑料从注射成形机的料斗送入机筒内，加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被压缩并向前移动，通过机筒前端的喷嘴、以很快的速度注入闭合模具内，经过一定时间的冷却定形后，开启模具即得制品。注射成形特点：具有生产周期短、生产效率高、成形形状复杂、尺寸精确以及易于实现自动化等。是种间歇的操作过程。注射成形周期从几秒钟到几分钟不等，周期的长短取决于制品的壁厚，大小、形状、注射成形机的类型
18、以及所采用的塑料品种和工艺条件等。注射成形制品的质量从几克到几十公斤不等。注射成形是塑料制品的主要成形方法之一。注射成形制品约占塑料制品总质量的30以上。除极少数热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此法成形。注射成形也可加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等。(1)注射成型设备及模具注射成形机：注射成形机简称注射机，亦称注塑机。注射机类型很多按外形特征可分为立式、直角式、卧式等。其中立式和直角式大多用于次注射量在60 g以下的小形制品。卧式适用于大、中型制品。还有带旋转台的注射机，旋转台可安装多副模具。按塑化方式和注射方式，注射机可分为柱塞式和螺杆式，螺杆式注射机是目前产量最大、使用最广泛的注射
19、机。注射机的规格通常按注射量表示。注射机由注射系统、合模系统和液压与电器控制系统三部分组成，卧式螺杆式注射机的结构如图所示：13241合模装置；2注射装置；3 液压传动系统；4电器控制系统注射成型模具动 模定模注射成形模具主要由浇注系统、成形零件和结构零件三大部分组成、浇注系统是指塑件熔体从喷嘴进入前的流道部分，包括主流道、分流道、浇口等。成形零件是指构成零件形状的各种零件，包括动模和定模型腔、型芯等。结构零件是指构成模具结构的各种零件，包括导向、脱模、抽芯、分型等动作的各种零件，如图所示。完整的注射成型设备(2)注射成型工艺过程完整的注射成形工艺过程包括：成形前的准备，注射、制件的后处理等。
20、成形前的准备包括原料的检验、原料的预热及干燥、嵌件的预热和安放、试模等；注射过程包括加料、注射入模、保压冷却和脱模等几个步骤。注射成型工艺流程图模塑：从熔料进入模具开始，经过模腔注熔体在控制条件下冷却定形、直到制品从模具中脱出为止这一过程。后处理原因：塑料在机筒内塑化并不均匀，且在模腔内冷却速度不同。结晶、取向和收缩不均匀，致使制品内产生内应力。存在内应力的制件在储存和使用中常会出现力学性能的下降、光学性能下降、表面呈现凹痕，甚至内应力裂纹。后处理方法：是制品在定温加热液体介质或在热空气循环烘箱中静置一段时间。其实质是强迫冻结的分子链松弛，凝固的大分子链段转向无规则位置，消除这一部分内应力，同
21、时提高结晶度，稳定结晶结构，提高和改善制件性能。(3)其他注射成型气体辅助注射成形其工作原理是借助于气体的作用将熔融塑料注射进入模具型腔，利用受压气体在塑件内的膨胀，使塑件形成中空断面，而且保持完整的外形。由于靠近模具表面部分的塑料温度低、表面张力高，而处于模中心部位的熔体温度高、粘度低，致使气体易于在塑件较厚的部位形成空腔，而被气体所取代的熔融塑料被推向模具的未端。形成所要成形的塑件。适用范围气体辅助注射成形对厚壁和薄壁塑件均适用。基本所有用于注射成形的热塑性型料、一般工程塑料和部分热固性塑料都可用于气体辅助注射成形。该技术具有节省材料、消除缩痕、缩短冷却时间、降低制品内应力、提高表面质量等
22、显著优点。对于厚壁件。可减轻质量50以上，生产无内应力，表面光滑且无凹陷的大型塑件，减少冷却时间，缩短生产周期。对薄壁期件，可消除其加强筋部位的缩痕，降低成形压力，减少塑件残余应力及翘曲变形量。工艺优点反应注射成形是指注射成形过程中伴有化学反应的、一些热固性塑料和弹性体的加工方法。其工作原理是在高压下将两种液态组分分别从两个储罐中精确量取后注入液体混合室内，在一定的温度和压力下，借助于混合室内的螺旋翼的旋转而混合并相互作用，乘其尚在反应时，在一定的压力下将其注射进入模腔，而后在模具内发泡，即能成为表密度较高而内层密度较低的泡沫塑料制品。1原料槽（主要原料和硬化剂）；2旋转叶片；3泵；4模具5加
23、热器；6销模装置7喷嘴；8混合器；9清洗液；10真空泵；11马达；12阀门；13空压机反应注射主要用于成形聚氨酯、环氧树脂和聚酯等塑料制品，尤其是在生产聚氨酯泡沫塑科制品方面应用很多，如汽车坐、电器仪表外壳、装饰板等。适用对象反应注射成形使用液态塑料组分，并以很小的注射压力将它们向模具内注射，因而流动性较好，并能成形壁厚极薄的塑料制品。普通注射成型却要在高温条件下把具有一定粘度的塑料熔体注入模腔，故其成形难度要比前者大得多，成形性能和制品的复杂程度也将受到多方面的限制。反应注射成形与普通注射成形差别主要应用于热固性塑料制品的成形。该方法主要用于压制形状简单、尺寸精度要求不高的制件。与注射成型相
24、比，生产过程容易控制，使用的设备和模具简单，成形大件制品。但它的生产周期长、效率低，较难实现自动化，不易成型形状复杂的制件。3.压制成型将一定量粉状、粒状碎屑状或纤维状的塑料放入具有一定温度的闭合模内，经加热、加压并保温一定时间而固化成型。设备组成：液压机、模具液压机：上压式、下压式、层压式模具：敞开式、闭合式、半封闭式(1)压制成形设备组成上压式下压式模具：敞开式（溢式压缩模）、封闭式（不溢式压缩模）、半封闭式（半溢式压缩模）热固性塑料在压制成形过程中所表现出的状态变化要比热塑性塑料复杂，在整个成形过程中始终伴有化学反应发生。成形过程中主要包括流动、凝胶和硬化成形。加热初期塑料成低分子粘流态
25、，流动性好，随着反应进行，部分分子发生交联，此时物料的流动性变小，并开始产生一定的的弹性，此时物料处于凝胶状态。再继续加热，分子交联反应更趋于完善，交联度增大，树脂由凝胶状态变为玻璃状态，此时树脂呈体形结构，即将到达硬化状态，成形过程完成。特殊的压制成型层压成型：以片状材料作为填料通过压制成型获得层压材料。这种成形方式为层压成型(2)压制成形过程压延成型是将加热塑化的热塑性塑料通过一系列相向旋转的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，而成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。薄膜和片材制品，以0.25mm为分界线。主要成型对象：热塑性非晶塑料，如聚氯乙烯压延成型也可成型复合材料，如在成型塑料薄
26、膜时，将布（纸）随同塑料一起通过压延机的最后一对辊筒，薄膜会紧贴在布（纸）上，这种方法称为压延涂层法。压延成型的主要设备是压延机。压延机组成：机体、辊筒、辊筒轴承、辊筒调距装置、挡料装置、切边装置、传动系统、安全装置和加热冷却装置等组成。4.压延成型以数量分辊筒有三辊、六辊和多辊等以排列方式分有L型、倒L型、Z型、S型等多种。压延机分类压延成型工艺配料捏合机高速混合机塑化密炼机塑化与供料双转子混炼机塑化与供料引星式挤出机塑化挤出机塑化高速塑化机供料挤出机供料辊压机配料捏合机高速混合机 配料捏合机高速混合机 配料捏合机高速混合机 压延引离切割卷取冷却压花制品5.塑料中空吹塑中空吹塑是将挤出或注塑
27、的半熔融状态的管坯(型坯)，置于各种形状的模具之中，在管坯中通入压缩空气吹胀，使之紧贴在模腔壁上，再经冷却脱膜得到中空制品的成型方法。可成型容量不同的瓶壶桶等各种包装容器。吹塑工艺可分为：挤出吹塑、注塑吹塑和拉伸吹塑等，其中挤出吹塑为主要方法。(1)挤出吹塑挤出机挤出管坯吹塑模型吹气头闭模和吹塑吹塑瓶挤出吹塑成型尾料挤出吹塑中空成形的工艺过程是：首先通过挤出机将塑料熔融并成形管坯，再闭合模具管坯、插入吹塑头，通入压缩空气、在压缩空气的作用下型坯膨胀并附着在型腔壁上成形，成形后进行保压、冷却、定形并放出制品内的压缩空气、开模取出制品、切除尾料。(2)注射吹塑注射机注射成型型坯吹气孔吹气型芯压缩空
28、气入口旋转机构吹塑成型注射吹塑成型吹塑瓶注射吹塑工艺可分两个阶段：第一阶段，由注射机将熔体注入带吹气芯管的管坯模具中成形管坯、启模、管坯带着芯管转到吹塑模具中；第二阶段，闭合吹塑模具，压缩空气通入芯管吹胀管坯成形制品，当管坯转到吹塑模具中时下一管坯成形即开始。(3)拉伸吹塑拉伸吹塑工艺拉伸吹塑又称双向吹塑，管坯除了吹塑使其径向拉伸外，借助拉伸芯管使管坯轴向也产生拉伸，拉伸吹塑制品内聚合物分子链沿两个方向整齐排列，从而使制品的冲击强度、透明度、抗蠕变性及抗水气和蒸气的滲透性都有很大提高。拉伸吹塑加工塑料有：热塑性聚酯、聚丙悕等。6.塑料热成型热成型是各种热塑性塑料片材成型技术，如真空成型、压力成
29、型、对模成型及其组合的总称。所有这些成型技术都需要预制的热塑性塑料片材，这种片材经夹紧、加热，并在模具中或者模具上成形，热成形后，一般再经过修剪或二次加工即成制品。特点：热成形塑料制品壁薄、成形过程快速均匀，常用此方法成形的有聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)等。成型方式有阳模成型、阴模成型两种方式阴模成型阳模成型7.塑料传递成形将预热后的热固性塑料加入传递料筒中，传递料筒通过模内浇注系统与闭合的传递模腔相联，物料受热变为粘流态，利用专用柱塞在压力机滑块作用下对传递料筒中的物料加压，使其通过浇注系统进入闭合的模腔并进行流动充模，当熔体充满模腔时升高模具温度，使模腔中熔体发生交联
30、反应而固化成形。可制造形状复杂、尺寸精度高、带嵌件、有侧孔的制件。常用原料有酚醛，脲醛、和三聚氰胺等塑料。采用低压传递模塑工艺，被塑封的电子元件类似金属嵌件定位于塑封模具型腔中，塑料通过传递模塑方法注入型腔、加热、固化。为避免注入熔体损坏电子元件，模塑压力极低，塑封材料必须有极好的流动性和极低的熔体粘度。常用于塑封的塑料有：酚醛、聚酯、硅酮和环氧模塑料等。微电子塑封料筒下模具上模具引线框架浇道凝料塑封件传递压柱料饼(a)(d)(c)(b)微电子塑封工艺图软弹性：橡胶橡的弹性模量小，一般在10100 N/cm2。与能弹性不同，它是由于大分子链形状的改变，即源于构象的变化，故属熵弹性。所以，伸长变
31、形即使达100%，仍表现有可复原的特性，这就是橡胶状弹性。粘弹性：橡胶是粘弹性体，在外力作用下产生的形变等行为受时间、温度等条件的支配，表现明显的应力松弛和蠕变现象，在振动或交变应力等作用下，产生滞后。缓冲减震的作用：橡胶的柔软性、弹性、粘弹性等的结合，对声音及振动的传播有缓冲作用，可利用这点来防除噪音和振动公害。8.2 橡胶成型加工橡胶成型加工橡胶是高弹性的高分子材料，也称为弹性体。1.橡胶的性能温度依赖性大：橡胶因粘弹性显着受温度影响。比如，橡胶在低温时处于玻璃态并进而脆化，在高湿时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧。电绝缘性：橡胶是高分子电介质，是电绝缘材料，但是也可因加入某些助剂
32、降低绝缘性，制备导电橡校。老化现象：有老化现象如同金属之腐蚀，木材之腐朽，岩石之风化一样，橡胶也会因环境条件的变化而发生老化。配合剂：为提高橡胶材料的工程价值，一般都必须在橡胶中加入各种配合剂。此外，胶质软、硬度低、柔软性好，透气性整，可做气密性材料及防水性材料等，正是由于上述的性能，使得橡胶材料和橡胶制品的应用范围特别广泛。橡胶种类：天然橡胶、合成橡胶2.橡胶成形加工p 橡胶制品一般分为干胶和胶乳制品两大类。未经过加工的叫生胶，无论是天然还是合成的生胶，虽然有良好的弹性，但是没有足够的强度。由于有冷流现象，其尺寸稳定型不佳。橡胶加工素炼混炼成形硫化p 橡胶的加工就是由生胶制成干胶制品或由胶乳
33、制得胶乳制品的过程。p素炼：是降低生胶弹性，增加塑性。这一过程对天然橡胶是必不可少的，至于合成橡胶，则应视品种而定，有些合成橡胶的生胶本身具有一定程度的可塑性，因而可不必经过素炼而直接混炼。素炼通常在辊筒炼胶机上进行。炼胶机由两个以不同线速度相对旋转的辊筒组成。生胶在炼胶机中因受机械、热和化学的三种作用而相对分子质量下降，因而弹性降低，塑性增加。p混炼：通过机械的作用，使各种配合剂均匀的分散在胶料中。配合剂主要包括硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、增强剂、填充剂、着色剂等。凡能使橡胶由线型结构转变为体型结构，使之成为弹性体的物质均称为橡胶硫化剂。为了缩短硫化时间，需要添加使硫化剂活化的物质
34、，这就是硫化促进剂，它们大多是一些有机化合物。而几乎所有的有机促进剂又都需要助促进剂。凡能提高橡胶力学性能的物质称为增强剂，亦称活性填充剂，最常用的是炭黑。填充剂主要起增容作用以降低成本，常用的有碳酸钙、硫酸钡等。干胶制品的生产因生胶的化学结构和硫化剂而异。分子结构中含有C=C键的生胶一般用硫磺作硫化剂。硫化过程中，由于形成硫桥（单硫或多硫）而使大分子交联。对于饱和的二元乙丙橡胶，则需采用金属氧化物、过氧化物（如过氧化苯甲酰）等非硫硫化剂。分子中含有某些功能基的生胶，则可以根据功能基的性能，采用适当的化合物使之硫化。p成形：将混炼胶通过压延机制成一定厚度的胶片，或者通过螺旋压出机制成具有一定断
35、面的半成品，而后组合、硫化。p硫化：硫化是成形品在一定温度、压力下形成网络结构的过程，其结果是使制件失去塑性，获得高弹性。橡胶硫化机理：乳胶制品生产混合乳胶浓缩乳胶配合剂硫化胶（半硫化）浸渍压出注模干燥凝固凝固脱膜干燥硫化打泡注模脱膜压出制品硫化脱模硫化海绵制品凝固注模制品硫化浸渍制品天然胶乳和合成胶乳都可制造胶乳制品。其间也要加入各种配合剂，并要加分散剂、稳定剂等专用配合剂。橡胶的成形是使用成形模具，将混炼胶放入模具中，经过加热、加压处理而制成所需形状和尺寸的制品。根据模具结构和压制工艺的不同，大体上可将橡胶成形分为四大类：压制成形、传递成形、注压成形和压出成形。胶乳胶乳制品的简单生产制品的
36、简单生产过程过程3.橡胶成型方法(1)压制成型橡压制成形制成形是将混炼过的，经加工成一定形状和称量过的半成品胶料直接放入敞开的模具型腔中，而后将模具闭合。送入平板硫化机中加压、加热，胶料在加热和压力作用下硫化成形。压制成形模具结构简单，通用性强，实用性广，操作方便，在整个橡胶模具压制品的生产中占有较大的比例。(2)传递成型传递成形又称压铸成形，它是将混炼过的、形状简单的、限量的胶条或胶块半成品放入压铸模料腔中，通过压头的压力挤压胶料，并使胶料通过浇注系统进入模具型腔中硫化定形。传递成形适用于制作普通模圧法所不能压制的薄壁、细长易変的制品以及形状复杂难于加料的橡胶制品，所产生的制品致密性好，质量
37、优越。橡胶传递成型1压铸口；2浇口；3逃气缺口(3)注压成形注压成形又称注射成形。它是利用注压机的压力，将胶料直接由机筒注入模腔、完成成形并进行硫化的生产方法。注压成形的优点是硫化周期短，废边少，生产效率高，它把成形和硫化过程合为一体。这种方法工序简单，提高了机械化自动化程度减轻了劳动強度并大大提高了产品质量。注压模具已广泛用于生产橡胶密封圈，橡胶金属复合制品、减震制品及胶鞋等。橡胶注压成形1-定模；2-加热孔；3-橡胶制件；4-定板；5-动模；6-动板；7-顶出机构；8-绝热板(4)压出成型压出成形工艺是橡胶工业的基本工艺之一，它是利用压出机，使胶料在螺杆推动下，连不断地向前运动，然后借助于
38、口型压出各种所需形状半成品，以完成造形或其它作业的过程。具有连续、高效等特点。因此、日前广泛用来制造胎面、内胎、胶管、电线电缆和各种复杂断面形状的半成品以达到初步造形的目的，而后经过冷却定形输送到硫化罐内进行硫化或用作压制成形所需的预成形半成品胶料。除了上述列举的四大类橡胶模具外，还有蒸缸硫化模具、充气模具、浸胶模具以及与专机配套的橡胶模具等。它们使用于轮胎、蓄电池胶壳、玩具、胶鞋、乳胶制品等橡胶制品生产。纤维成型是将纺丝流体（聚合物熔体和溶液）以一定的流量从喷丝孔挤出，固化而成为纤维的过程。纤维成型也叫作纺丝。合成纤维纺丝主要方法有熔体纺丝和溶液纺丝，后者又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。工业上
39、熔体纺丝用得最多，其次是湿法纺丝。纺丝方法熔体纺丝溶液纺丝切片间接纺丝熔体直接纺丝湿法纺丝干法纺丝 8.3 纤维成型纺丝可以分为以下四个工序：原料制备：高分子化合物的合成或天然高分子化合物的化学、物理处理和机械加工。纺前准备：纺丝熔体或纺丝溶液的制备。纺丝：纤维的成型。后加工：纤维的后处理。1.纺丝方法与工序切片在螺杆挤压机中熔融后送至纺丝箱体中各纺丝部位，再经过纺丝泵定量送到纺丝组件，在组件中经过滤后，从喷丝板的毛细孔中压出而成为细流。这种熔体细流在纺丝甬道中被空气冷却成形，再被卷成一定的形状。(1)熔体纺丝2.纺丝合成工艺熔体细流在空气中冷却。传热速度和丝条固化速度快，而丝条运动所受阻力很
40、小，因此熔体纺丝的纺丝速度比湿法要高得多。熔体纺丝的一般纺速为10002000 m/min。高速纺丝时，可达30006000 m/min或更高。为加速冷却固化，一般熔体细流离开喷丝板后与丝条垂直方向进行冷却吹风。吹风形势有侧吹、环吹和中心辐射吹风等。(1)熔体纺丝纺丝溶液经过混合、过滤和脱泡等纺丝前准备后送至纺丝机，通过纺丝泵计量，经烛形过滤器、连接管（鹅颈管）进入喷丝头，从喷丝头毛细孔中挤出的溶液细流进入凝固浴，溶液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的凝固剂向细流内部扩散。于是聚合物在凝固浴中析出而形成初生纤维。湿法纺丝中的扩散和凝固不仅是一般的物理化学过程，对某些化学纤维如粘胶纤维还同时发生化
41、学变化。(2)湿法纺丝优点：此法可以腈纶、维纶和粘胶纤维等刚性高分子纤维材料的纺丝。缺点:必须配备凝固浴的配制、循环及回收设备，工艺流程复杂；纺丝速度低；成本高，对环境污染较重。干法纺丝时，从喷丝头毛细孔中挤出的原液细流进入有热空气流动的纺丝甬道中。通过甬道中热空气的作用，使溶液细流中的溶剂快速挥发，并发生浓缩和固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而成为初生纤维。(3)干法纺丝纺丝成形后得到的初生纤维其结构还不够完善，物理机械性能较差，如伸长大、强度低、尺寸稳定性差，还不能直接用于纺织加工，必须经过一系列的后加工。后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，其中主要工序是拉伸、上油和热定型。3.纺
42、丝后处理拉伸：通过使高分子链沿纤维取向排列，使纤维强度提高，延伸度降低，耐磨性和对各种不同形变的疲芳强度提高。拉伸方式按拉伸次数分，有一道拉伸和多道拉伸；按拉伸介质分，有干拉伸、蒸汽拉伸和湿拉伸，介质分别是空气、水蒸气和水浴、油浴或其他溶液；按拉伸温度又可分为冷拉伸和热拉伸。总拉伸倍数是各道拉伸倍数的乘积，一般熔纺纤维的总拉伸倍数为3.07.0倍；湿纺纤维可达812倍；生产高强度纤维时，拉伸倍数更高，达数十倍。热定型：目的是消除纤维的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，并且进一步改善其物理机械性能。热定型可以在张力下进行，也可在无张力下进行，前者称为紧张热定型，后者称为松弛热定型。热定型的方式和工艺
43、条件不同，所得纤维的结构和性能也不同。上油：在化学纤维生产中，无论是纺丝还是后工都需进行上油。上油的目的是提高纤维的平滑性，减少摩擦和静电的产生，改变化学纤维的纺织加工性能，上油形式有：油槽或油辊上油及喷油。不同品种和规格的纤维需采用不同的专用油剂。3.纺丝后处理在用溶液纺丝法生产纤维和用直接纺丝法生产锦纶的后处理过程中，都要有水洗工序，以除去附着在纤维上的凝固剂和溶剂，或混在纤维中的单体和齐聚物。在粘胶纤维的后处理工序中，还需设脱硫、漂白和酸洗工序。在生产短纤维时，要进行卷曲和切断；在生产长丝时，需要进行加捻和络筒，加捻的目的是使复丝中各单纤维紧密地抱合，避免在纺织加工时发生断头或亲乱现象，并使纤维的断裂强度提高。络筒是将丝筒形或丝饼退绕至锥纸管上，形成双斜面主塔形筒装，以便运输和纺织加工。生产弹力丝时，需进行变形加工。生产网络丝时，在长丝后加工设备上加装网络喷嘴，经喷射气流的作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点，网络加工可改进化纤长丝的极光效应和蜡状感，又可提高其纺织加工性能，免去上浆、退浆，代替加捻或并捻。为了赋于纤维某些特殊性能，还可在后加工过程中进行某些特殊处理，如提高纤维的抗皱性、时热水性、阻燃性等。其他后处理工艺
