挤出模具口模怎么设计(塑料的成型与加工笔记)

Posted 2023-05-27

篇首语：但使书种多，会有岁稔时。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了挤出模具口模怎么设计(塑料的成型与加工笔记)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

挤出模具口模怎么设计(塑料的成型与加工笔记)

放在前面的话：

以下内容为大四学习时所做的笔记，部分资料来源于老师上课所讲PPT和高分子材料成型与加工原理王贵恒主编。如有文件的pdf等，请私信我。也欢迎学习方面的讨论。我是小渣，欢迎你的阅读。

[]聚合物的力学三态——可能max（与下面的图连一起考，注意反问）

聚合物的力学状态特点：

玻璃态（<Tg）：键长、键角可动，整链不能运动，链段也不能运动

变形难，加工难，链段能运动

高弹态（Tg-Tf）：整链不能运动，链段能运动，

易形变，但弹性大、保持形状难，可进行热成型和热拉伸

粘流态（>Tf）：整链能运动

易获得形变和易通过冷却保持形变，可进行挤出、注射和模压

[]热机械特性与加工关系——可能max（有图,你填空）

不重要

模塑温度面积图：

压力过高会引起溢料内应力增大；压力过低则充模不足造成缺料成型困难

温度过高会使制品收缩率增大，甚至引起聚合物的分解；

温度过低则物料粘度大流动困难，成型差

聚合物的可延性

[]不重要

[]聚合物拉伸时应力应变曲线——可能性max

试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而试样仍继续发生明显的塑性形变，称此现象为屈服，而产生屈服现象时最小应力值即为屈服点

材料因不能承受应力的作用而破坏，对应的应力称为抗张强度或极限强度

[]不重要

[]粘弹性形变

压延成型：一次成型——推迟高弹形变&黏性形变

中空吹塑：二次成型——高弹形变

重要

*牛顿流体：（PPT请抄在这里）——知识点画出来的图的题

[]非牛顿流体分类及其分别特点

[]解释剪切变稀和剪切增稠现象的原因。（作业题）

答：剪切变稀：随着剪切速率和剪切力的增大，随着流动方向分子取向，分子取向程度变大，分子缠结程度变小，缠结点少，粘度下降。剪切增稠：悬浮液在高剪切速率下，颗粒之间相互耦合进入闭合的轨迹，形成粒子簇。此时粒子簇的颗粒浓度较大，当体系受到剪切，消耗的能量增大从而导致粘度上升。（标准）

剪切变稀的原因:

①高分子链的严重不对称;

②流动单元不是单个分子，而是超分子群集体，剪切速率增加，尺寸变小，表观粘度减小

③大分子的缠结，形成大分子的物理交联点，受到破坏后使得表观粘度下降。

剪切增稠的原因:

静态时、流体勉强充满固体粒子之间的小空隙，当剪应力不大时，流体可在移动的固体粒子间充当润滑剂，表观粘度不高，但当剪应力增高时，固体粒子间的紧密堆砌就被破坏，整个体系显得有些膨胀，润滑作用受到限制，表观粘度就增大。如:聚氯乙烯糊及少数含有固体物质的聚合物熔体。

[]在宽广的剪切范围内聚合物流体的行为

第一牛顿区:低γ范围，零切粘度η。解释:①聚合物结构未改变，粘度为常数。②大分子热运动强烈，削弱了应变对应力的依赖性，粘度不改变。

非牛顿区:中等y范围(10~ 104秒-1)，表观粘度η。切力变稀一假塑性流体大分子解缠和滑移切力增稠膨胀性流体固体含量大的悬浮液

第二牛顿区:高γ范围，极限粘度η。解释:①形变达到极限，粘度已到最低值。②大分子构像来不及适应y的改变，粘度保持常数。

[]重要

[]简述温度、压力、剪切速率或剪切应力、聚合物结构和组成对聚合物粘度的影响（知识点）

决定聚合物熔体粘度的两个主要方面：链间缠结增加——粘度增大；自由体积增加——粘度减少（核心）

温度：在粘流温度以上，热塑性聚合物熔体的粘度随温度升高而呈指数关系降低。

压力：压力增高，材料流动性下降，粘度上升。

剪切速率：在通常加工条件下，大多数聚合物熔体都表现为假塑性流动。所以，加工条件下，剪切速率或剪应力对聚合物熔体粘度的影响主要表现为“剪切变稀”。

聚合物结构和组成：1.聚合物分子量增大，不同链段偶然位移相互抵消的机会增多，因而分子链重心移动减慢，要完成流动过程就需要更长的时间和更多的能量，聚合物的粘度随分子量增加而增大。2.与分子量相当的线型聚合物相比，支化聚合物的粘度要低些。3.填充补强材料加入到高分子材料后都使体系粘度上升，弹性下降，硬度和模量增大、流动性变差。4.软化增塑剂的作用则是减弱物料内大分子链间的相互牵制，使体系粘度下降，非牛顿性减弱，流动性得以改善。5.无机惰性填料，填充到高分子材料中主要起增容积作用以降低成本。它的加入使体系粘度增大，流动性下降，并且体系存在屈服现象。6.一般认为，软化增塑剂加入后，可增大分子链之间的间距，起到稀释作用和屏蔽大分子中极性基团，减少分子链间相互作用力。7.溶剂能削弱聚合物分子间的作用力，使分子间距增大，缠结减少，体系粘度降低，流动性增大。

①温度：温度增大，粘度减小（温度增大、分子热运动加快、分子增幅增大、自由体积增大）

②压力：压力增大，粘度增大（压力增大、自由体积减少）

③剪切力和剪切速率：假塑性流体：剪切速率增大，粘度减小

④聚合物结构和组成：链结构和链的柔性：柔性越大、缠结点越多、非牛顿性越强长支链支化使熔体粘度显著提高；分子量和分子量分布：分子量增大，粘度增大

流体的流动方式

外力分——压力流动、收敛流动、拖曳流动

[]牛顿液体在简单圆筒中的流动（感觉不考）

画图：

剪切力：（注意一下）

管中心处：管壁处：

流速：（注意一下）

管中心处：管壁处：

流动性形状：

牛顿流体——抛物线；膨胀流体——锥型；假塑性流体——柱塞型

宾汉流体——柱塞流动特征：原因：剪切力有梯度；宾汉流体大于屈服应力才能流动

PVC\\PP柱塞流动；PE无柱塞流动

[]重要

[]例子+流动（上课重点）

挤出线缆包覆：一维流动&拖曳流动

挤出机螺杆：二三维流动&压力流动+拖曳流动

收敛流动

①抑制性收敛流动（管变小）：

②非抑制性收敛流动（拉伸流动）：

影响因素：收敛角、拉伸应变速率、温度、压力、拉伸方式

[]弹性行为（重点max）

端末效应：管子进口与出口端这种与聚合物液体弹性行为有紧密联系的现象就称为端末效应，分别称为：入口效应和模口膨胀效应

入口效应：流体由大管进入小管内时，流动不再稳定，流体中各点速度在大小和方向上都随时发生变化，速度分布成一条直线，流体进入导管后必须经过一定距离，稳定流动才能形成，这种效应叫入口效应。

模口膨胀效应：在出口端，假塑性流体先收缩后有出现膨胀，而且膨胀至比导管直径还大，这种现象叫模口膨胀效应。

① 聚合物流体在入口段会产生压力降试分析造成压力将的原因。

入口端产生压力降的原因

（1）剪切速率的增大和流速增大造成： V小管↑→动能↑→△P↑

（2）拉伸形变引起：V小管↑→τ↑→形变↑→分子取向↑ →高弹形变↑ →能耗↑→ △P↑

② 简述离模膨胀机理及其影响因素。

（1）正应力（法向应力）差

剪应力相垂直的两直角坐标上的正应力存在差值，促使液体流出管口后发生垂直于流动方向的膨胀。

（2）大分子在流动过程中取向

大分子流动过程中的伸展取向而产生的剪切弹性应变，此高弹形变具有可逆性，离模后产生弹性回复。

液体流出管口时，液流的直径并不等于管了出口端直径，出现两种情况:对低粘度牛顿流体通常液流缩小变细;对粘弹性聚合物熔体，液流直径增大膨胀。后一种现象称为挤出物胀大。膨胀比Df/D (膨胀的最大直径与管子出口端直径之比)

离模膨胀效应的弹性行为原因

1）正应力(法向应力)差：剪应力相垂直的两直角坐标上的正应力存在差值，促使液体流出管口后发生垂直于流动方向的膨胀。

2）大分子在流动过程中取向：大分子流动过程中的伸展取向而产生的剪切弹性应变，此高弹形变具有可逆性，离模后产生弹性回复。

影响端末效应的原因：

Le和Df/D是关联的，一般来说Le越大，Df/D也越大，影响因素一-致。

1）分子量：Mn↑⇨Le或Df/D↑

2）分子量分布：分布窄⇨Le或Df/D↑

3）非牛顿性：n↓⇨Le或Df/D↑

4）弹性模量E或剪切模量：E或G↑⇨Le或Df/D↓

5）温度：T↑⇨Le或Df/D↓

6）剪切速率：τ↑⇨Le或Df/D↑

7）管道长径比：L/D↑⇨Le或Df/D↓

端末效应危害与预防

危害:注射、挤出、纺丝过程中，导致产品变形扭曲，降低制品尺寸稳定性，并注入内应力，降低产品机械性能。

预防:提高加工温度、适当减小剪切应力、增大L/D、对挤出物加以适当牵引

不怎么考区

[]稳定流动和熔体破裂现象

聚合物熔体在低剪切速率的流动条件下，各种因素引起的小的扰动容易受到抑制。

定义:聚合物熔体在高剪切速率时，液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏，这种现象称为“熔体破裂出现“熔体破裂”时的应力或剪切速率称为临界应力和临界剪切速率。

[]在成型加工过程中聚合物会发生一些物理化学变化，这些变化有时是有利的，有时是有善的，如：

结晶:定型，增强:内应力，翘曲

取向:增强;各向异性

降解:塑化;性能变差

交联:硫化，增强性能;有些不能再加工

[]温度对结晶的影响（可能性max）

T>Tm，热运动显著，难形成有序结构。不能结晶。VT<Tg,运动冻结，不能形成分子的重排，也不能结晶。结晶区为Tg<T<Tm.接近Tm，自由能高，晶孩不稳定，成核慢;接近Tg,链段冻结，生长慢。Vmax介于Tg~Tm间;

冷却速度的影响

缓冷过程：

骤冷： tc<tg，骤冷过程，冷却速度快

①链段重排困难——结晶度不高；结晶温度低——结晶不完善。

②骤冷甚至不结晶，体积松散，收缩性大。

③厚制品，各处冷却温度速度不同，微晶生成，内应力大。

如PP、PE、POM结晶能力强但Tg低，制品的尺寸稳定性不好。

缓冷：tc⇨tmax；

△t小，结晶速度缓慢，接近于静态结晶。温度高，晶粒大，制品发脆，力学性能差；同时冷却速度慢，生产周期长，冷却程度不均习，制品易变形。

中等冷却：tc略大于tg，t不很大，中等冷却程度

表层和内部都在Tg以上，结晶速度快，成核生长较快，结晶度高，结晶较完善，结构稳定;生产效率高。

最佳tc: tg~tmax

其他影响：自己写下

熔融温度

应力

低分子物、固体杂质和链结构

[]哪个地方取向度高，为什么（表层处、中心处）

聚合物在成型加工过程中不可避免地会有不同程度的取向作用，而一种是聚合物熔体或浓溶液中大分子、链段或其中几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿流动方向的流动取向;另一种是聚合物在受到外力拉伸时大分子链段或微晶等沿受力方向拉伸取向。如果取向只朝一个方向的就称为单轴职向，如果取向单元同时朝两个方向的就称为双轴取向。取向结构的分布规律

1.在垂直于流动方向上取向度有差异

在等温流动区域，由于管道截面积小，管壁附近剪切力大，故紧靠管壁附近的熔体中取向度高;

在非等温区域，模腔截面积大，熔体与温度很低的模壁接触而冷却冻结，故表层取向度稍低;次表层靠近冻结层. (表层)的熔体仍然流动，粘度高，流动速度梯度大，:取向度较大;中心模腔中的熔体速度梯度低，取向度低，又由于温度高，易解取向，最终取向度极低。

2.流动方向上职向度有差异

模腔中，熔体中的速度梯度沿流动方向降低，流动方向上分子的取向程度是逐渐减小的。

取向程度最大的不在浇口处，而在距浇口不远的位置上，因为熔体进入模腔后最先充满此处，有较长冷却时间，冻结层厚，分子在这里剪切作用最大，取向程度最高。因此挤出成型中，有效取向主要存在较早冷却的次表层。

[]加工过程中自由基链式降解&逐步降解的区别

类型	自由基式链式降解	逐步降解
条件	热、剪切力提供能量	高温条件下，H2O、酸碱等杂质
位置	c-c、c-o、c-h（易产生游离基）	c-n、c-o、c-s、c-si（键能弱）
机理	类似于自由基的反应	类似于缩聚过程
特点	反应速度快、中间产物不能分离，讲解速率与分子量无关	各步反应独立、中间产物稳定、断链机会随分子量增大而提高

分子量的影响

分子量大、抗张强度大、蠕变减少，抗弯曲强度减小，热变形温度增大，总的力学性能和热学性能增大

分子量增大，粘度增大，流动性减小，成品收缩率减小，加工性能下降

分子量分布的影响，宽：流动性好、易加工弊：影响配合的均匀性，出现“生料”

成型物料的配置和橡胶组成一起学

[] 增塑剂的作用

利处:增加塑料的柔韧性、耐寒性;使塑料的玻璃化温度、熔点、软化温度或流动温度降低;粘度减小，流动性增加，从而改善了塑料的加工性能。

坏处:抗张强度下降，硬度下降，模量下降

1、增塑剂的作用

利处:增加塑料的柔韧性、耐寒性;使塑料的玻璃化温度、熔点、软化温度或流动温度降低;粘度减小，流动性增加，从而改善了塑料的加工性能。

坏处:抗张强度下降，硬度下降，模量下降

增塑剂的作用机理外增塑作用:分子间距和分子间作用力

非极性增塑剂：主要作用是通过聚合物-增塑剂间的溶剂化作用，增大分子距离，从而削弱它们之间的作用力。

极性增塑剂：极性聚合物——极性增塑剂的增塑作用不是由于填充作用，而是增塑剂中极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用，代替了极性分子间的作用。同时，增塑剂的非极性基团把聚合物中极性基屏蔽起来，这也减弱了分子间的作用力

内增塑作用：如果用化学方法，在分子链.上引入其它取代基，或在分子链上或分子链中引入短的链段，从而降低了大分子间的吸引力，也可达到使刚性分子链变软和易于活动的目的，这种增塑称为内增塑。

[]混合的形式

混合过程有三类：混合、捏和、塑炼混合是指粉状固体物的混合

捏和是指液体和粉状(纤维状)固体物料的浸渍与混合

塑炼则指塑性物料与液体或固体物料的混合水混合过程一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的

[]橡胶配方体系（联系上面两个灰的复习下）（10分）

[]橡胶配方的体系普遍有哪些，简述每个体系在橡胶中的作用。

答：（1）生胶体系.天然橡胶、合成橡胶、再生胶，主要起到提供弹性的作用。（2）硫化体系. 硫化剂，在一定条件下使橡胶发生交联的物质。硫化促进剂，加快硫化速度、缩短硫化时间的物质，能起到减少硫化剂用量、降低硫化温度的作用。硫化活性剂，能够提高硫化促进剂活性的物质。（3）填充与增强体系. 提高橡胶力学性能，改善加工性能，降低成本。（4）软化增塑体系，降低橡胶分子间的作用力，使粉末状的配合剂能很好的与橡胶浸润，改善混炼性能.（5）防护体系，延缓橡胶老化，延长制品使用寿命

1、生胶体系；2、硫化体系；3、填充与增强体系；4、软化增塑体系；5、防护体系

生胶体系：（天然橡胶、合成橡胶、再生胶）提供弹性，连接物料

硫化体系：（硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂）

A硫化剂——在一定条件下使橡胶发生交联的物质——硫磺、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物等

B.硫化促进剂——加快硫化速度、缩短硫化时间的物质，能起到减少碗化剂用量、降低硫化温度的作用——医唑类、秋兰姆类、次磺酰胺类等:

C.硫化活性剂——能够提高硫化促进剂活性的物质——氧化锌等;

填充与增强体系：提高橡胶力学性能，改善加工性能，降低成本:——炭黑、白炭黑、矿物材料

软化增塑体系：降低橡胶分子间的作用力，使粉末状的配合剂能很好的与橡胶浸润，改善混炼性能

防护体系：延缓橡胶老化，延长制品使用寿命

[]采用何种措施提高丁苯橡胶的耐应力开裂性能？并阐述原理。

（自己手写上！！）

答：丁苯橡胶分子链由软缎和硬段构成。其中硬段是由丁二烯1，2加成聚合和苯乙烯聚合而成，侧基有乙烯基和苯基，导致分子链位阻效应大，分子链松弛速度降低,易使制品应力开裂。

[]塑化

①塑化：是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。

②决定塑化质量的因素：(1)物料的受热情况:料筒对塑料的加热；(2)所受到的剪切作用:机械力强化混合和塑化，摩擦热。

③对塑化的要求：(1)塑料熔体在进入模腔之前要充分塑化;既要达到规定的成型温度又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，使热分解物的含量达最小值。(2)提供上述质量的足够的熔融塑料以保证生产连续而顺利地进行。总之:与塑料的特性、工艺条件的控制、注射机塑化装置的结构有关。

[]塑料的一次成型与二次成型

1、一次成型:

塑料配料⇨加热(Tm或Tf以上)⇨粘流态流动、成型和冷却硬化(或交联固化)⇨所需形状

2、二次成型:

一次成型塑料成品⇨加热(Tg~Tm或Tf之间)类橡胶态⇨通过外力作用⇨形变⇨简单形状冷却定型⇨产品

[]超级重点

[]重点必考题：

①挤出成型概念：

也称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化(或溶解)的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。

应用范围:能成型所有热塑性塑料和某些热固性塑料。

※②螺杆——关键部件，直接关系到挤出机的应用范围和生产率

A、功用：螺杆的转动⇨挤压作用⇨塑料产生移动、增压、取得热量⇨混合和塑化⇨熔体在被压实而流经口模⇨取得所需形状。

B、螺杆的种类：因塑料品种繁多、性质各异而需不同种类螺杆。

③按加压方式分:

连续式：螺杆式挤出机单螺杆、双螺杆

原理:借助螺杆旋转产生压力和剪切力，使物料充分塑化和混合均匀，通过型腔(口模)而成型。

间歇式：柱塞式挤出机

原理:借助柱塞压力，将事先塑化好的物料挤)出口模而成型。

③一些概念

A、螺杆的直径(D)与长径比(L/D)：

①螺杆直径(D)：螺纹的公称直径，表示挤出机的大小规格，螺杆直径增大，加工能力提高。

②长径比(L/D)：螺杆工作部分有效长度与直径之比。长径比加大后，螺杆长度增加，物料相对停留时间增加，塑化更充分均匀，但加工效率降低，故应为求在较低长径比的条件下获得优质高产。

L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流，提高挤出机的生产能力。

L/D大，螺杆适应能力强，能用于多种塑料的挤出。

但L/D过大，使塑料受热时间增长而降解;

过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。

B、螺旋角(Φ)：螺纹与螺杆横断面的夹角

随Φ增大，挤出机的生产能力提高，但剪切作用和挤压力减小;

C、压缩比：螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。

内涵:表示塑料通过螺杆全长范围时被压缩的倍数。压缩比愈大，塑料受到的挤压作用愈大。

螺槽浅时，能对塑料产生较高的剪切速率，有利于料筒壁和物料间的传热，物料混合和塑化的效率高，但生产率降低。(粘度低、热稳定高的塑料适用，如PA料)

螺槽深时，情况相反。( 热敏性塑料适用，如PVC)

压缩比获得方法:①等距不等深②等深不等距③不等距不等深 ④复合型螺杆

※※ D、螺杆各段作用：

加料段：自物料入口向前延伸的一段称为加料段，在加料段中，物料依然是固体，主要作用是使物料受压受热前移，螺槽一般等距等深。

融化段：压缩段是指螺杆中部的一段，物料在这一段中受热前移并压实熔化，同时也能排气，压缩段的螺槽体积逐渐减小。

均化段：螺杆最后一段，均化段的作用是使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量，定压由机头流道均匀挤出，这段螺槽截画是恒等的，但螺槽深度较浅。

※※ E、螺杆各段的功能

①加(送)料段：将料斗供给的料送往压缩段。塑料在移动过程中，一般保持固体状态，由于受热而部分熔化。

要求:挤出结晶聚合物最长，硬性无定形聚合物次之，软性无定形聚合物最短。

螺槽容积可以保持不变。

②压缩段(迁移段、过渡段)

作用:压实物料，使物料由固体转为熔融体，排除物料中的空气。

要求:为适应将物料压实，将气体推回加料段和物料熔化时体积减小等特点，本段应对塑料产生较大的剪切作用和压缩，通常使螺槽容积逐渐缩减，缩减的程度由塑料的压缩率决定。

③均化段(计量段)：将地融的物料，定容(定量)定压地送入机头使其在口模中成型。

F、“鱼雷头”

鱼雷头具有搅拌和节制物料、消除流动脉冲现象的作用，并能增大物料的压力，降低料层厚度，改善加热状况，且能进一步提高螺杆塑化效率。

挤出成型，螺杆头；注射成型，锥型头，螺杆区别，压缩比，长径比，各功能段区别

G、机头和口模

机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并将培体均匀而平稳地导入口模，赋予必要的成型压力，使塑料易于成型和取得制品密实。

口模为具有一定截面形状的通道，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而成型。

H、熔体输送

正常状态下均化段的生产率就可代表挤出生产率，该段的功率消耗也作为整个挤出机功率消耗的计算基础。

如Q1以代表送料段的送料速率，Q2 代表压缩段的熔化速率，Q3 代表均化段的挤出速率，则有:

(1)当Q1<Q2<Q3时，挤出机供料不足，生产不正常，质量不符合要求

(2)当Q1>Q2>Q3 时，均化段就成为控制区域，操作平衡，质量也得到保证;

(3)三者之间不能相差太大，否则均化段压力太大，出现超负荷，操作也不正常

I、熔体在均化段的输送四种主要形式

①正流即沿着螺槽向机头方向的流动;它是螺杆族转时螺纹斜棱的推力在螺槽Z轴方向作用的结果，其流动也称拖电流动。

塑料的挤出就是这种流动产生，其体积流率(体积/单位时间) 用Q,表示。

②逆流方向正与流相反，它是由机头、口模、过滤网等对塑料反压所引起的反压流动，又称压力流动。

逆流的体积流率用Qp表示。正流和逆流在螺杆通道中所形成的净流动。

③横流沿X轴方向即与螺纹斜棱相垂直方向流动。（均化段，混合物料）

对塑料的混合、热交换和塑化影响很大，但对总的幸影响不大，一般都不予以考虑:其体积流率用,Qr表示，塑料沿X方向流动到达螺纹侧壁时受阻，而转向Y方向始动，以后又被料简阻挡，料流折向与X相反的方向，接著被螺纹另一侧壁挡住，被迫改变方向，这样便形成环流、

④漏流也是由于口模、机头、过滤网等对塑料的反压引起的，不过它是从螺杆与料筒的间隙，沿着螺杆轴向料斗方向的流动。其体积流率以QL表示。由于料筒间隙小，所以漏流很小。

J、螺杆特性曲线与挤出量和压力降的关系得出:

①挤出量随螺杆转数增加而增大,但随模具的力增大(即口模尺寸减小)而减小;

②螺杆螺槽深浅对物料的压力、挤出量和温房都有影响

K、深槽螺杆的挤出量对压力变化的敏感性大(6-17a);

深螺槽杆在模具阻力小时，挤出量随槽深增加而增大;但模具阻力增大时，压力降微小变化就会引起挤出量的迅速减少；相反，浅螺槽螺杆在模具阻力变化时，其挤出院量的波动较小

L、机头内熔体的压力能引起料温的变化(6-17b)

深螺槽螺杆对压力敏感性大，故物料温度容易出现较大的波动，以致影响挤出物的质量；浅螺槽螺杆在压力变化时，对料温的影响较小

M、均化段的长度对挤出量的影响

长度越大时受模具阻力的影响较小;即使因口横阻力变化而引起机会内压力较大的波动时，挤出量的变化也较小。

N、机头对物料流动的阻力与口模和机头的截面尺寸和长度有关，因而也影响挤出量。(图6- 19)

物料流动时受到的阻力，大体上与口模的截面积或长度成反比。口模截面尺寸愈大或口模平直部分愈短的机头阻力愈小，这时机头内压力的微小波动都会引!起挤出量很大的变化，并影响产品的质量。

挤出成型，螺杆头；注射成型，锥型头，螺杆区别，压缩比，长径比，各功能段区别

[]注射成型

注射成型就是将塑料(一般为粒料)在注型机的料简内加热融化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料简前端的喷嘴以很快速度注入温店进的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，较低开启模具即得样品。这种成型方法是一-种间歇操作过程。

以用注塑机“一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克”为标准。

压力降

1、注射系统

分流梭

作用:将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料产生分流和收敛流动，以缩短传热导程，加快热传递，提高塑化质量。

※※螺杆的结构与挤出机螺杆相似，但有如下区别:（？分）

①注射螺杆的长径比L/D较小，约在10~15之间，压缩比较小，约为2-2.5

②均化段长度较短，螺槽较深(约深为15%~25%)，加料段长度则较长;

③螺杆头部呈尖头形(挤出螺杆为圆头或鱼雷头形) ;

④只起预塑化和注射两个作用，对塑化能力公压力稳定以及操作连续性和稳定性等的要求没有挤出机螺杆那么严格;

⑤既可旋转又能前后移动，从而能完成对塑料的塑化、混合和注射作用。

※※为什么热稳定性差的塑料不宜采用细孔喷嘴高速注射充模

答：热稳定性差的塑料也称热敏性塑料，对热比较敏感，在高温下受热时间长，就会产生变色、降解倾向。如果热敏性塑料细孔喷嘴高速充模时，熔融塑料受到的剪切速率增大，致使塑料局部温度升高，就会促使部分塑料产生变色、降解，影响塑料制品的物理机械性能。

热稳定性差的塑料受热容易分解，细孔增加了提留时间，高速使受到的剪切力变大，局部温度升高，破坏塑料性能，影响产品质量

喷嘴：连接料简和模具的桥梁。其内径一般都是目进口逐渐向出口收敛的。

作用:注射时引导塑料从料简进入模具，并具有一定射程。

类型:

①通用式喷嘴：呈短管状，压力和热量损失小，不易产生滞料和分解，不用附设加热装置。

②延伸式喷嘴，需添设加热装置。适合加工高粘度塑料。

③自锁式喷嘴：可防止熔料的流涎或回缩，对喷嘴通道实行暂时封锁。

A.弹簧针阀式:依靠弹簧压合喷嘴体内的阀芯来实现封锁，

B.杠杆针阀式喷嘴:用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯。有效地杜绝流涎现象。

喷嘴的选择应根据加工的塑料性能及成型制品的特点来考虑。

注射压力

压力是塑料充满和成型的重要因素。

压力的作用:

(1)混合和塑化阶段推动料筒中塑料向前端移动，同时使塑料混合和塑化，柱塞(或螺杆)必须提供克服固体塑料粒子和熔体在料筒中流动所引起的阻力。

(2)充模阶段注射压力应克服浇注系统和型腔对塑料的流动阻力，并使塑料获得足够的充模速度及流动长度，使塑料冷却前能充满型腔。

(3)保压阶段注射压力应能压实模腔中的塑料，井对塑料因冷却而产生的收缩进行补料，使从不同的方向先后进入模腔中的塑料熔为一体，从而使制品保持精确的形状，获得所需的性能。

压力降产生的原因：聚合物流体在入口段会产生压力降试分析造成压力将的原因

塑料的塑化原理

以柱塞式注射机的塑化为例。塑料塑化所需的温度来自：料筒壁对物料的传热、物料内部的摩擦热

※※如何提高加热效率（重要）

答：A.延长塑料在料筒中的受热时间 B.增大塑料的热扩散速率 C.减小料筒中料层的厚度D.在允许的条件下（塑料不发生分解）提高料筒壁温等。

（T一定时，平均温度随温度分布的加宽而降低，E低，反之则高。实践证明: E值不应小于0. 8）

A、延长塑料在料筒中的受热时间

B、增大塑料的热扩散速率

C、减小料筒中料层的厚度

D、在允许的条件下(塑料不发生分解)提高料筒壁温等

不适当地延长塑料的加热时间，反会因过热而引起塑料降解，故一般料筒中的存量不超过3~8倍(柱塞式注塑机可多些，螺杆式注塑机可少些)

为何在柱塞式注塑机料筒前端要安置分流梭? ?

答：物料在柱塞式注射机机筒中受热主要靠机筒的加热，由于塑料是热不良导体，致使距离机筒壁位置不同，熔体温度也不一致。结构简单压力损失大，不适合热敏性塑料。而转动的螺杆渐渐将物料通过加热区，并会出现压力，将物料挤压得很紧密，螺杆的转动会造成强大的内摩擦力(即剪切力)而产生热，这种热与机筒外部加热共同作用下，使塑料的加热效果好，受热均匀性也得到了很大的保证。

很明显柱塞式注塑机的加热效率不如螺杆式注射机，塑化质量也比其差。所以对于柱塞式注塑机减少料筒中料层厚度，尤其必要，故一般在料筒前端安置分流梭

柱塞式注射机在料筒前端安置分流梭，以减小科层厚度的同时，还可以迫使塑料产生剪切和收敛流动，加强热扩散作用，另外料简传热给分流梭，在传给塑科，增大了热接触面积。

※※注射成型周期分几个阶段，每个阶段的喷嘴压力、模腔内压力随时间的变化规律

答：（1）柱塞空载期。物料在料筒中加热塑化，注射前柱塞或螺杆开始向前移动，但物料尚未进入模腔，柱塞处于空载期，而物料在高速流经喷嘴和浇口时，因剪切摩擦而引起温度上升，同时，因流动阻力引起柱塞和喷嘴处压力增加。（2）充模期。塑料熔体开始注入模腔，模具内压力迅速上升，至型腔被充满，模腔内压力达最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力增加。（3）保压期。塑料仍为熔体，柱塞需保持对塑料的压力，使模腔中的塑料得到压实和成型，并缓慢地向模腔中补压入少量塑料，以补充塑料冷却时的体积收缩。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。（4）返料期（返压期或倒流期）。柱塞开始逐渐后移过程中并向料筒前端输送新料（预塑），由于料筒、喷嘴和浇口处压力下降，而模腔内压力较高，尚未冻结的塑料熔体被模具内压返推向浇口和喷嘴，出现倒流现象。（5）凝封期。型腔中料温继续下降，至凝结硬化的温度时，浇口冻结，倒流停止，压力持续下降。（6）继冷期。浇口冻结后的冷却期，实际上型腔内塑料的冷却是从充模结束后开始的。继冷期是使型腔内的制品继续冷却到塑料的玻璃化温度附近，然后脱模。压力降至最低。

一)注射过程

(1)柱塞空载期

在时间t0-t1间，物料在料筒中加热塑化，注射前柱塞或螺杆开始向前移动，但物料尚未进入模腔，柱塞处于空载期，而物料在高速流轻喷嘴和浇口时，因剪切摩擦而引起温度上升、同时，因流动阻力引起往塞和喷嘴处压力增加。

(2)充模期

时间t1时塑料熔体开始注入模腔，模具内压力迅速上升，至时间t2时，型腔被充满，模腔内压力达最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力增加，

(3) 保压期

在t2~t3时间内塑料仍为熔体，柱塞需保持对墅料的压力，使模腔中的塑料得到压实和成型，并缓慢地向接腔中补压入少量塑料，以补充塑科冷动时的体积收缩。

随模户内科温下降，模内压力也因望科冷却收缩面开始下降。

(4)返料期(返压期或倒流期)

柱塞从t3开始逐渐后移过程中并向料筒前端输送新料(预塑)，由于料筒、喷嘴和浇口处压力下降，而模腔内压力较高，尚未冻结的塑料熔体被模具内压返推向浇口和喷嘴，出现倒流现象。

(5)凝封期

在t4~t5时间内，型腔中料温继续下降，至凝结硬化的温度时，浇口冻结，倒流停止，凝封时间是t4~t5间的某一时间。

(6)继冷期

浇口冻结后的冷却期，实际上型腔内如的冷却是从充模结束后(时间t2) 开始的继冷期是使型腔内的制品继续冷却到塑末玻璃化温度附近，然后脱模。

二)注射成型工艺中的主要因素的作用和相互关系

须把塑料加热到其粘流温度Tf (或熔点Tm)以上，才能使其流动和进行注射。

因此，料筒末端的最高温度应高于Tf或Tm,但必须低于塑料分解温度Td

即控制料筒末端温度在Tf (或Tm) ~Td之间。

A、Tf~Td间温度较窄的热敏性塑料，分子量较低和分子量分布较宽的塑料，料筒温度应选择较低值，比Tf稍高即可:

B、Tf~Td分布较宽，分子量较高，分子分布较窄的塑料，料筒温度可适当选取较高值;

C、同时考虑塑料在料筒中停留的时间。一般，料筒温度高，物料在料筒中的停留时间应缩短，如:聚甲醛、聚三氟氯乙烯、

聚氯乙烯更为重要。

※※简述柱塞式注射机和螺杆式注射机料筒中料温分布的不同

(2)注射机类型

A、螺杆式注射机

剪切作用大，有摩擦热产生，料层薄，熔体粘度低，热扩散速率大，温度分布均匀，加热效率高，混合和塑化好，因此料筒温度可低些。

B、柱塞式注射机

仅靠料筒壁和分流梭表面往内传热，料层厚，传热速率小，速率内外层受热不均，温差较大，塑化不均匀，故料筒温度应比螺杆式注射机约高10~ 20C。

实际生产中，应根据需要进行调整。

(3)制品和模具结构

薄壁制品，塑料流动阻力大，易冷却而失去流动能力，为顺利充模，料筒温度应高些;

厚壁制品，料筒温度应低一些;

形状复杂带嵌件的制品，料筒温度也应高一些。

(4)料筒的温度分布

一般是从料斗一侧(后端)起至喷嘴(前端)止，逐步升高，使塑料温度平稳上升，达到均匀塑化的目的。

中空吹塑

问题1：中空吹塑和注塑成型都可以生产塑料容器，如塑料瓶和塑料桶，下面图示的两种制品哪种是注射成型生产的哪种是中空吹塑成型的?

中空吹塑和注塑成型两种成型方式在设备、模县、工艺、制品结构特点及性能等方面的异同点

中空吹塑的基本工艺过程和分类两个基本工艺阶段：型坯的成型⇨型坯的吹胀

分类：根据型坯的成型方法不同分为：挤出吹塑和注射吹塑

根据型坯在吹胀之前是否受定向拉伸作用分为：拉伸吹塑：挤出一拉伸一吹塑(挤拉吹)，注射一拉伸一吹塑(注拉吹)；其它吹塑

中空吹塑的概念

中空吹塑是在气体压力的作用下，塑料型坯在闭合模具中被吹胀成中空形抚的制品的工艺过程;

挤出吹塑	注射吹塑
成型较大制品。特别是容积>=240cm3的制品	成型较小品
可加工具有一定熔体强度的树脂,特别适合加工聚氯乙烯	可以加工大部分树指尤其适合加工PP
对制品加性能的限制少。成型制品长和宽的比例范围大	无溢料、无截坯口边角料、制品不用修边
可成型双壁制品，有侧位脖颈的制品。如把手、异型制品等	注射成型的细颈产品成型精度高，制品的件重和厚度控制推确并具有可重复性。制品表面光洁

中空吹塑的机头主要有哪些类型。PS和PVC通常分别采用哪类机头？大型工业桶通常采用哪类机头？请阐述选择对应机头的原因。

答：转角机头。直通式机头。带储料缸的机头。PS转角机头，流道内压缩比较大，口模部分定型段较长。熔体在流道内易滞留，机头内熔体的性质存在差异，但操作方便。PVC直通式机头，与挤出机呈一字形布置。可防止熔体过热分解，适用于热敏性塑料。带储料缸的机头，大型中空制品（如啤酒桶、垃圾桶、化工原料桶）在生产时需要大的型坯，而且在吹胀后的冷却定型时间较长。为了克服大型坯易下坠和缩径，防止吹胀前温度和壁厚不均，需要快速提供大量的熔体，因而发展带贮料缸的机头这种机头提高了型坯的成型能力，缩短了成型周期，保证了制品的性能。

机头的主要类型：转角机头、直通式机头、带储料缸的机头转角机头应用最为广泛

A、转角机头

流道内压缩比较大，口模部分定型段较长

熔体在流道内易滞留，机头内熔体的性质存在差异

B、直通式机头

与挤出机呈一字形布置、可防止体过共分解，适用于热敏性塑料，如:硬质PVC透明瓶

C、带贮料缸的机头

大型中空制品(如啤酒瓶、垃级桶、化工原科桶)在生产时需要大的型坯，而且在吹胀后的冷却定型时间较长

为了克服大型坯易下坠和缩径，防止吹胀前温度和壁厚不均，需要快速提供大量的熔体，因而发展带贮料缸的机头

这种机头提高了型坯的成型能力，缩短了成型周期，保证了制品的性能

中空塑料容器普遍采用哪种成型方法？当采用顶吹法和底吹法时，它们分别具有哪些优点和缺点？（不考了吧）

答：采用中空吹塑法。顶吹法：模具顶部（即瓶口）朝上，型坯底部被夹住而顶部开口；成型瓶口的型芯直接进入顶部开口的型坯内，确定颈部内径，压缩空气由型芯内通道进入模腔而吹胀型坯。顶吹法优点：其结构比较简单；中空制品的瓶底较厚，保证了瓶的具有较高强度；瓶口的定位较准确，保证了瓶口的质量；在模具内部装入型坯切割器，可吹塑无颈制品；应用最为广泛。顶吹法缺点：瓶底的熔接强度不太好；如果是单工位的吹塑，压缩空气从机头型芯通过，影响机头温度，而且不合适带储料缸的机头，因此不适合大型容器的吹胀。

底吹法：模具顶部（即瓶口）朝下，挤出的型坯落到模具底部的型芯上，型坯上部被夹住而底部开口；压缩空气由位于底部的型芯内通道进入模腔而吹胀型坯。优点：可吹塑颈部开口偏离制品中心线的大型容器；可吹塑有异形开口或多个开口的容器；容器的底部熔接强度高。缺点：进气口选在型坯温度最低的部位，制品形状复杂时，可能会吹胀不充分

[]橡胶

塑炼：生胶塑炼是指根据生产工艺的需要，通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂(如塑解剂)等方法，使生胶的可塑皮提高到使于加工的塑性状态的过程。通过塑炼过程所得到的生胶称为塑炼胶。

生胶塑炼的目的

①便于旅胶与配合制在混练过程中混合、分散均匀

②使胶料易于溶入纤维或其他填料;

③提高胶料的粘着性和在溶剂中的溶解性;

④提高胶料在模具中的流动性，使制品有清晰的花纹轮廓;

⑤便于压延、压出和成型。

低温塑料和高温塑炼的特点有哪些，阐述产生这种特点的原因？

答：低温塑炼时：机械作用使应力集中于大分子链的中间部位；分子链越长越容易发生断裂；分子量分布变窄；塑炼出期分子量降低迅速，以后趋于平缓。

高温塑炼：与低温塑炼的机理不同；不会发生分子量分布过窄的情况；氧化对分子量最大和最小的部分都起作用。

当温度低时，以机械降解作用为主，氧起到稳定游离基的作用；橡胶的粘度高，施加到分子上的机械力大，分子链断裂的机会大，塑炼效果好。；当温度很高时，以自动氧化降解作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。橡胶的粘度变小，机械力引起分子链断链的机会也变小，即产生滑移，则塑炼效果差。但如果提供足够的能量，可以引起橡胶大分子的氧化裂解。

低温塑炼&高温塑炼:

低温塑炼时

1、机械作用使应力集中于大分子链的中间部位;

2、分子链越长越容易发生断裂;

3、分子量分布变窄;

4、塑炼出期分子量降低迅速，以后趋于平缓。

高温塑炼

1、与低温塑炼的机理不同;

2、不会发生分子量分布过窄的情况;

3、氧化对分子量最大和最小的部分都起作用。

低温:以机械降解作用为主，氧起到稳定游离基的作用;。

高温:以自动氧化降解作用为主，机械作用可强化橡胶与氧的接触。

机械力的塑炼作用随着温度的升高而降低，氧化裂解对塑炼的作用随着温度的升高面升高，所以必定存在着一个塑炼效果最差的温度区问。

混炼

混炼：通过机械作用将生胶与各种混合剂均匀混合的过程

混合过程：包辊（生胶软化阶段），吃粉（粉剂混合阶段），翻炼（生胶和配合剂达到均匀分散的阶段）

混炼：天然橡胶前辊温度高于后辊温度；合成橡胶前辊温度低于后辊温度

加料顺序：橡胶（再生胶或各种母炼胶）——固体软化剂——小料（促进剂、活性剂、防老剂）——补强剂、填充剂——液体软化剂——硫磺

用料少难分散先加，硫磺或临界温度较低、活性大的促进剂后加或冷却后加

哪些橡胶用哪些硫化剂

金属氧化物：

硫化差不多所有的橡胶（除丁基、异丁橡胶外）——过氧化物的硫化

极性橡胶如氯丁橡胶、聚硫橡胶、羧基橡胶、氯醇橡胶，可用金属氧化物作硫化剂，这是由于橡胶的活性基团与金属氧化物作用。——金属氧化物硫化

主要是酚醛树脂，硫化对象：不饱和橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯和羧基橡胶等。——树脂硫化

橡胶硫化分为哪几个阶段？根据理想的硫化曲线，阐述硫化过程中各个阶段的作用与意义。

答：焦烧期：混炼胶在储存和加工过程中产生早期硫化的现象。操作焦烧时间指橡胶在加工过程中由于混炼、压延、压出等工艺消耗掉的焦烧时间。剩余焦烧时间:指胶料在模腔中加热时保持流动性的时间。作用及意义：硫化诱导期适当，保证加工的安全性。

热硫化时期：硫化反应逐渐产生网络结构，使橡胶的弹性和拉伸强度急剧上升。斜率的大小代表硫化反应速度的快慢，主要与促进剂的品种、用量、硫化剂用量和硫化温度有关。作用和意义：硫化速度足够快，生产效率高。

平坦硫化期：硫化反应中网络形成的前期，交联反应基本完成，总的交联密度保持不变，扭矩曲线出现平坦区。硫化胶的性能保持最佳。作用和意义：平坦期够长，不易返原，保证质量的稳定性。

过硫化期：网构形成的后期，交联键断裂、重排及主链改性。作用和意义：硫化返原引起的曲线下降；平衡硫化体系曲线长时间保持平坦；结构化作用使曲线继续上升。

硫化曲线：胶料在硫化时，其性能随硫化时间变化而变化的曲线。分为四个阶段：

①硫化起步阶段（焦烧期）：焦烧期是指胶料开始变硬而且不发生流动以前的时期，即发生焦烧所需的时间。

焦烧期短，即硫化起步快，胶料还没有充滿模具就不再流动，产品性能、尺寸就很差，即操作不安全。

焦烧期较长，加工起来方便，可操作很安全。焦烧时间的长短主要取决于促进剂

焦烧期的长短由制品所决定：

模压制品：焦烧期长一些有利于充模；

非模型制品：焦烧期短胶料迅速硬，避免制品变热软化变形，但绝大多数是希望焦烧时间长一些

②欠硫阶段（预硫阶段）：硫化起步与正硫化之间的阶段称为欠硫阶段。

在此阶段，橡胶已经硫化，胶料不再具有流动性，但此阶段硫化程度低，橡胶制品性能还不好，橡胶还没有实用价值。特别是前期更是如此。对于后期，抗张强度、弹性、伸长率却未达到预想水平，故我们叫欠硫，即硫化不完全阶段。

特殊橡胶制品，可在欠硫阶段中止硫化，例如，撕裂强度、耐磨性、抗动态裂口性能要高的制品，可采用欠硫的办法达到目的。

③正硫阶段

橡胶制品已达到了适当的交联度，这一阶段叫正硫化。

只有适当的交联度，橡胶才有较高的物理机械性能。在此阶段，各项物理机械性能相继达到或接近最佳值。在此阶段，其综合性能最佳。

正硫化温度----正硫化阶段所取的温度正硫化时间----正硫化阶段所取的时间

确定正硫化时间要考虑两个因素：1、制品性能 2、制品的厚薄

抗撕裂制品：抗撕强度达到最高的硫化时间。耐磨制品：硫化时间是磨耗最小的硫化时间。厚制品：正硫化时间要考虑“后硫化”。制品取出后，由于传热慢，冷却慢，内部还在继续硫化。故正硫化时间应考虑这个因素。后硫化使抗张强度↑，硬度↑，但弹性↓，寿命↓

正硫化时间：抗张强度达到最大时为正硫化时间或抗张强度与伸长率的乘积最大为正硫化时间。

④过硫阶段

正硫阶段之后，继续硫化便进入过硫阶段。

前期：平坦期，硫化胶的物理机械性能基本保持稳定

后期：①NR、丁基橡胶由于断裂多于交联而变软

②其它合成橡胶，继续交联或环化，变硬。

我们一般希望平坦期长：①这样胶料稳定性好 ②硫化工艺好操作 ③导致制品性能质量好

低硫高效促进剂体系，平坦期较长

T↑→降解↑→返硫现象↑ 故高温硫化采用平坦期较长的促进剂，高效硫化体系则采用低温硫化，否则出现过硫现象。