高分子材料基本加工工藝

學習指南

1.掌握高分子材料的基本概念和基本特性。2.掌握高分子材料原料生產和制品生產的關系。3.了解高分子材料的過去、現在和將來。四“E”的內容EnergyEngineering：能源工程InformationEngineering：信息工程BiologyEngineering：生物工程MaterialEngineering：材料工程人們通常將材料分為“金屬材料”、“無機非金屬材料”和“有機高分子材料（簡稱“高分子材料”）”。高分子材料原料豐富、性能優良，在材料領域中所占的位置日益重要。

材料的分類

蛋白質天然高分子材料纖維素天然橡膠

橡膠：Rubber—R合成高分子材料塑料:Plastics—P纖維:Fiber—F高分子及高分子材料的概念

高分子：通常認為相對分子質量超過104的材料稱為高分子物。“高分子物”和“高分子材料”的主要區別：高分子物是一種物質，將高分子物經過工程技術處理后才能成為高分子材料；高分子材料再經過成型加工，才能進入實用領域，成為高分子制品或成品。研究高分子物、高分子材料及高分子制品的學科叫做高分子學科。

幾個比較含混的詞

高分子又有人稱為大分子，也有將高分子稱為高聚物或聚合物。作者認為：高分子或稱大分子應該包括“天然的較高相對分子質量的物質”（如天然橡膠、蛋白質等）和“人工合成的較高相對分子質量物質”。聚合物只是人工合成的較高相對分子質量物質的一部分，只指人工合成的由許多重復單元連接而成的較高相對分子質量物質[如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等]，而不包括人工合成胰島素等有機高分子物，也不包括人造水晶等無機高分子。

一、高分子材料及其成型加工

三大合成材料的概念：塑料是以樹脂（有時用單體在加工過程中直接聚合）為主要成份，一般含有添加劑、在加工過程中能流動成型的材料。橡膠是具有高彈性，能在外力作用下變形，除去外力后又恢復原來形狀的材料，橡膠是具有獨特的高彈性、優異的疲勞強度、極好的電絕緣性與耐磨性的材料。纖維在工業則是指柔韌、纖細的絲狀物，有相當的長度、強度和彈性。

高分子材料加工

高分子材料加工是將高分子材料轉變成所需形狀和性質的實用材料或制品的工程技術。培養工程技術人員，就應該讓學生盡早地接觸工程、認識工程、具有工程意識，具有工程師的思維模式。所涉及的內容是將塑料材料轉變為塑料制品的各種工藝和工程。將塑料材料轉變為塑料制品也就是增添其使用價值。在轉變的工藝過程中常會發生以下一種或幾種情況:化學變化、流動以及物理性能的改變。當然,橡膠的成型加工也有類似情形。

《高分子材料基本加工工藝》（簡稱“基本工藝”）的內容

兩大部分：第一部分是“基礎理論”，主要有這幾方面:①高分子材料的流變行為及其基本特性。

②在成型加工過程中能量的交換及其變化規律。如熱量的傳遞與定量計算，機械能、電能與熱能之間的相互轉化與定量計算。

③常用高分子材料及其基本特性?！陡叻肿硬牧匣炯庸すに嚒罚ê喎Q“基本工藝”）的內容第二部分：基本工藝①成型用物料的配制原理及工藝流程。②高分子材料的擠出成型的基本原理和工藝過程。③高分子材料的注射成型的基本原理和工藝過程。④高分子材料的壓延成型的基本原理和工藝過程。⑤泡沫塑料的工藝原理及工藝參數。⑥高分子材料的模壓工藝原理和工藝參數。⑦橡膠的硫化和塑料的交聯的基本原理和工藝參數。⑧其它工藝方法的基本原理和工藝參數?！痘竟に嚒氛n程的特點

通過本課程的學習，使學生對高分子材料加工概況有個總體的了解。如果我們將高分子材料加工行業看成一個“公園”，而《基本工藝》這門課程就是這個公園的一張“導游圖”。當你畢業后工作時，你必然在這個公園的某個“景點”（即某一個高分子材料加工工種）進行深入細致的研究；這時你就可能發現：用同一材料加工成同一產品時,有時會有兩種或兩種以上的工藝路線；這時,工業生產中就有最優化的問題需要解決。用何種工藝路線能達到產品質量好,生產效率高,設備投資少,制品成本低。當你走到這一層次時，你就深深地感受到《基本工藝》對你成才的早期影響和貢獻。

轉變的內容和實質

形狀轉變往往是為滿足使材料轉化為制品這一過程而進行的。大多數情況下是使高分子材料流動或變形來實現形狀的轉變。要使高分子材料流動,往往采用加熱,而使流動狀態的材料定型又必需將熱量散發出來。高分子材料結構的轉變包括高分子材料的組成、組成方式、微觀和宏觀結構的變化等,也包括高分子材料結晶和取向所引起材料聚集態的變化。這種轉變主要是為滿足對成品內在質量的要求而進行的,一般通過配方設計(即材料按適當的比例混合),采用先進的工藝流程和適宜工藝參數來實現。二、高分子材料成型加工特性

特性：質輕、電氣絕緣性好、隔熱性能好等力學強度低、耐老化性能差、易燃燒等

優良的加工特性：能便宜而廉價地加工,采用簡單操作就能生產出幾何形狀相當復雜的制品,加工成本很少超過材料的成本。加工特性的表現可擠壓性(Extrudability)

——指聚合物通過擠壓作用形變時獲得形狀和保持形狀的能力。

可模塑性(Mouldabilitily)

——指材料在溫度和壓力作用下形變和在模具中模塑成型的能力。

可延性(Stretchability)

——無定形或半結晶固體聚合物在一方向或二個方向上受到壓延或拉伸應力時變形的能力。

可紡性(Spinnability)

——指高分子材料通過成型加工形成連續固態纖維的能力。三、《基本工藝》在高分子材料成型加工中的作用

原料生產和制品生產的關系：

若沒有原材料的生產(或原材料生產滯后),則制品的生產就成了無源之水；當然,沒有制品生產（即加工工業）,那么再多再好的原材料也不能進入使用領域,不會成為生產或生活資料。

基本工藝在制品生產中的作用：

制品生產系統中的“靈魂”（即理論依據）。

基本工藝的主要內容：“擠出成型”、“注射成型”、“壓延成型”、“模壓成型”“橡膠的硫化工藝”及“其它工藝”。四、高分子材料加工工業的發展概況

塑料加工工業：第一個階段為萌芽期：1872年起

第二個階段為發展期：1930年起第三個階段為