塑料成型工艺6二次成型.ppt
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1、第六章 二次成型 P286 339 第一页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。v中中空空吹吹塑塑成成型型:将挤出或注射成型所得的半半熔熔融融态态管管坯坯(或或型型坯坯)置于模具中,然后闭合模具,在管坯中通入压缩空气将其吹吹胀胀,使之紧贴于模腔壁上,再经冷却脱模,得到一一定定形形态态中中空空制制品品的一种加工方法。中空吹塑成型中空吹塑成型挤出吹塑挤出吹塑注塑吹塑注塑吹塑拉伸吹塑拉伸吹塑第二页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。v二次成型定义:在一定条件下,将一次成型所得的高分子材料型材(型坯)再次成型加工,以获得制品的最终型样的技术。薄膜的双向拉伸薄膜的双向拉伸中空吹塑成型中空吹塑成型热成型热成
2、型合成纤维的拉伸合成纤维的拉伸 第三页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。二次成型特点(与一次成型比较)二次成型特点(与一次成型比较)p在在低低于于聚聚合合物物流流动动温温度度(或或熔熔融融温温度度)的的半半熔熔融类橡胶态下成型。融类橡胶态下成型。p通过通过粘弹形变粘弹形变来实现材料型坯的再成型。来实现材料型坯的再成型。p仅适用于热塑性塑料。仅适用于热塑性塑料。塑料物理状态:玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态第四页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。vTgTgTfTf(TmTm),v高弹态,适于热塑性塑料的二高弹态,适于热塑性塑料的二次成型加工。次成型加工。v在类橡胶态下,聚合物的模在类橡胶
3、态下,聚合物的模量高,外力作用下,形变值量高,外力作用下,形变值大;外力消除后,恢复形变大;外力消除后,恢复形变的能力较强。的能力较强。v产生不可逆的形变,须较产生不可逆的形变,须较大的外力作用。大的外力作用。玻璃化温度玻璃化温度Tg是塑料是塑料成型加工的下限成型加工的下限第五页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。v二次成型是相对于一次成型而言的。有些高分子材料制品由于技术上和经济上的原因,不能够或不适于经过一次成型即取得制品的最终形状,因而需要以一次成型技术的产物为对象,经过再次成型来获得最终制品。v二次成型技术与一次成型技术相比,除成型对象不同外,二者的主要区别在于:一次成型是通过材料的流
4、动或塑性形变而成型,成型过程中伴随着聚合物的状态或相态转变,而二次成型是在低子聚合物流动温度或熔融温度的“半熔融”类橡胶态下进行的,一般是通过粘弹形变来实现材料型材或坯件的再成型。v在高分子材料中,橡胶和热固性塑料经一次成型以后,发生了交联反应,其分子结构变成网状或体型结构,遇热不再熔融,也不溶于溶剂。如果加热温度过高,只能炭化。因此,橡胶和热固性塑料是不适于二次成型的。v热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融流动,冷却后获得一定的形状,其分子结构没有变化,再加热又可再软化乃至熔融流动,所以二次成型仅适用于热塑性塑料。第六页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。6.1 二次成型原理二次成型原理一、
5、聚合物的物理状态一、聚合物的物理状态v聚合物在不同温度下分别表现为玻璃态玻璃态(或结晶态或结晶态)、高弹态和粘流态、高弹态和粘流态。v非晶型在Tg以上呈类橡胶状,显示出橡胶高弹性,在Tf以上呈粘性液体状;部分结晶型在Tg以下呈硬性结晶状,在Tg以上呈韧性结晶状,在接近Tm转变为具有高弹性的类橡胶状,高于Tm则呈粘性液体状。v在在Tg Tf(m)间,间,聚合物既表现液体性质又显示固体性质。塑料的二次成型加工在类橡胶态下进行,在成型过程中既具有粘性又具有弹性,在类橡胶态下,聚合物模量要比玻璃态下时低,形变值大,但由于有弹性性质,聚合物仍具有抵抗形变和恢复形变的能力,要产生不可逆形变必须有较大外力作
6、用。第七页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。由于聚合物长链结构及分子链的柔顺性,一般情况下,如将其置于一定温度下,从受外力作用开始,大分子的形变经历一系列中间状态才过渡到与外力相适应的平衡状态,其形变随时间的变化为一个松驰过程:二、聚合物粘弹性形变二、聚合物粘弹性形变聚合物的粘弹性总形变 =普弹形变普弹形变+推迟高弹形变推迟高弹形变+粘性形变粘性形变第八页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。粘弹性总形变粘弹性总形变 =普弹形变普弹形变+推迟高弹形变推迟高弹形变+粘性形变粘性形变试样受外力,时间试样受外力,时间t t1 1时,产生普时,产生普弹形变,弹形变,abab段,变形量很小。段,变形量很
7、小。原因:外力使大分子键长、键原因:外力使大分子键长、键角或晶体中处于平衡状态的粒角或晶体中处于平衡状态的粒子间发生形变和位移;子间发生形变和位移;当时间当时间t t2 2-t-t1 1时,发生高弹形变和时,发生高弹形变和粘性形变,粘性形变,bcbc段。高弹形变是段。高弹形变是由于外力作用时间较长,大由于外力作用时间较长,大分子链段发生形变和位移,分子链段发生形变和位移,r rH H较大,可逆;较大,可逆;粘性形变为沿外力作用方向发粘性形变为沿外力作用方向发生大分子链之间的解缠和相对生大分子链之间的解缠和相对滑移,形变值大,不可逆,宏滑移,形变值大,不可逆,宏观流动。观流动。第九页,编辑于星期
8、六:二十一点 三十三分。聚合物的粘弹性总形变聚合物的粘弹性总形变 =普弹形变普弹形变+推迟高弹形变推迟高弹形变+粘性形变粘性形变p外力解除,外力解除,试样回复。试样回复。p普弹形变马上回复,普弹形变马上回复,cdcd段;段;p经一段时间,高弹形经一段时间,高弹形变完全恢复,变完全恢复,dede段;段;p而粘性形变作为永久变而粘性形变作为永久变形存在。形存在。第十页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。聚合物的粘弹性总形变聚合物的粘弹性总形变=普弹形变普弹形变+推迟高弹形变推迟高弹形变+粘性形变粘性形变加工温度加工温度T Tf(mf(m),粘流态,不可,粘流态,不可逆粘流形变为主,制品稳定性高。逆
9、粘流形变为主,制品稳定性高。TgTg加工温度加工温度 Tf(mTf(m),高弹态,),高弹态,弹性形变增加,为主,可弹性形变增加,为主,可逆形变。逆形变。增加作用力或作用时间,则粘性形增加作用力或作用时间,则粘性形变迅速增加,实质是高弹态下大分变迅速增加,实质是高弹态下大分子的强制性流动。子的强制性流动。第十一页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。聚合物的粘弹性总形变聚合物的粘弹性总形变=普弹形变+推迟高弹形变推迟高弹形变+粘性形变 Tg比室温高得多的聚合物,在TgTf间,受热软化,受外力时产生形变,此时普弹形变很小,可忽略;因粘性很大,粘性形变可忽略;由此,形变主要是高弹形变,由于大分子链段
10、形变和位移的贡献,具有可逆性。第十二页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。二次成型过程中,聚合物的形变主要是高弹形变。受外力,聚合物产生形变,保持在t=t1时,形变近似rp若时间t1时,除去外力,则经过一段时间,形变回复,可逆性,曲线b,温度Tg。p若形变至r后,快速冷却,则形变冻结在r,形状固定,曲线c。温度=室温Tg高弹形变高弹形变松弛过程松弛过程第十三页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。利利用用聚聚合合物物推推迟迟高高弹弹形形变变松松驰驰时时间间的的温温度度依依赖赖性性,在在TgTgT Tf f间间,将将聚聚合合物物半半成成品品(管管坯坯、片片材材等等)加加热热,使使之之产产生生变变形
11、形并并成成型型为为一一定定形形状状,在在较较短短时时间间内内冷冷却却到到接接近近室室温温,使使形形变变冻冻结结并并固固定定形形状状,而而得到制品。得到制品。第十四页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。v对于部分结晶的聚合物形变过程则是在接近熔点Tm的温度下进行,此时粘度很大,成型形变情况与上述无定形聚合物一样,但其后的冷却定型与无定形聚合物有本质的区别。v结晶聚合物在冷却定型过程中会产生结晶,分子链本身因成为结晶结构的一部分或与结晶区域相联系而被固定,不可能产生弹性回复,从而达到定型的目的。第十五页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。二次成型条件二次成型条件v成型温度:成型温度:能产生形变,且
12、伸长率最 大的温度为宜。无定形聚合物:无定形聚合物:成型温度略高Tg PVC Tg 83 成型温度9294 PMMA 105 118 PET PET Tg 69 成型温度100 Tm Tm 270290 第十六页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。v二次成型产生的形变具有回复性,实际获得的有效形变(即残余形变)与成型条件有关。v模具温度,可回复形变,有效形变,所以模具温度Tg最好。v成型温度高,可获得形状稳定性较好的制品,且具有较强的抵抗热弹性回复的能力。因为随成型温度升高,材料的弹性形变成分减少,当承受相同的收缩温度时,成型温度高的制品比成型温度低的制品具有更高的残余形变。v模具温度(冻结温
13、度)第十七页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。6.2 中空吹塑成型中空吹塑成型 将挤出或注射成型挤出或注射成型所得的类橡胶态的型坯置于模具中,然后闭合模具,在型坯中通入压缩空气将其吹胀,使之紧贴于模腔壁,再经冷却脱模,得到一定形态中空制品。第十八页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。吹塑制品的应用吹塑制品的应用v适用塑料:适用塑料:PE、PP、PVC、PET、PA、PC等。v吹吹塑塑制制品品的的要要求求:耐环境应力开裂、抗冲击性、阻透性、耐化学药品性、抗静电性、耐挤压性注射吹塑注射吹塑挤出吹塑挤出吹塑多层吹塑多层吹塑注射吹塑注射吹塑挤出吹塑挤出吹塑拉伸吹塑拉伸吹塑第十九页,编辑于星期六:二十
14、一点 三十三分。6.2.1 6.2.1 注射吹塑注射吹塑v注射吹塑是用注射成型法先将塑料制成有底型坯,再把型坯移入吹塑模内进行吹塑成型。第二十页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。一、无拉伸注坯吹塑一、无拉伸注坯吹塑 通过注射成型,在芯棒上形成型坯,(棒一端可通气,另通过注射成型,在芯棒上形成型坯,(棒一端可通气,另一端有微孔)。然后将热型坯置于吹塑模具内,吹入压缩空一端有微孔)。然后将热型坯置于吹塑模具内,吹入压缩空气,型坯胀大气,型坯胀大,脱离芯棒,贴于模壁上成型和冷却。脱离芯棒,贴于模壁上成型和冷却。v生产批量大的小型精制容器和广口容器第二十一页,编辑于星期六:二十一点 三十三分。型坯的
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