第二章成型用物料及其配制 概述 ●塑料成型时常用的物料形态有四种:粉料 粒料、溶液和分散体,其中粉料用的最多。 ●本章主要介绍热塑性塑料中各组分的工作 原理、配制方法及成型工艺性能
概述 ⚫塑料成型时常用的物料形态有四种：粉料、 粒料、溶液和分散体，其中粉料用的最多。 ⚫本章主要介绍热塑性塑料中各组分的工作 原理、配制方法及成型工艺性能。 第二章 成型用物料及其配制
第一节粉料及粒料的制备 粉料及粒料的组成 合物,要求为均一连续相,还要考虑其相对分子量大小及 分布,颗粒大小结构,与填料作用的难易等 助剂,增塑剂、稳定剂、填充剂、增强剂等。P45自学(作 用、特点及种类) 二制备过程 粒料制备过程 预处理、称量、输送、初混和、塑炼、造粒 粉料制备过程
第一节 粉料及粒料的制备 一.粉料及粒料的组成 聚合物,要求为均一连续相，还要考虑其相对分子量大小及 分布，颗粒大小结构，与填料作用的难易等 助剂,增塑剂、稳定剂、填充剂、增强剂等。P45自学（作 用、特点及种类） 二.制备过程
1.预处理 方式:过筛(如做薄膜用的PVC粒子);吸磁;预热;制 浆料;三辊磨研磨等 2混合的含义 工业上的混合有两方面的含义:简单混合和分散混合 ①.简单混合:具有两种以上组分的物料,无论在其任何部 位的组成比例均相同的操作,只使各组分做空间无规分 布 ②.分散混合:除增加各组分空间无规分布外,还要求组分 聚集体尺寸减小,除增加粒子的无规程度,还有粒子尺 寸的减小 实际进行的混合多是在简单混合和分散混合并存情况下 完成的
1.预处理 方式：过筛（如做薄膜用的PVC粒子）；吸磁；预热；制 浆料；三辊磨研磨等 2.混合的含义 工业上的混合有两方面的含义：简单混合和分散混合 ①．简单混合：具有两种以上组分的物料，无论在其任何部 位的组成比例均相同的操作，只使各组分做空间无规分 布 ②．分散混合：除增加各组分空间无规分布外，还要求组分 聚集体尺寸减小，除增加粒子的无规程度，还有粒子尺 寸的减小。 实际进行的混合多是在简单混合和分散混合并存情况下 完成的
三混合的基本原理 ●润性物料:配制物料时常在粉状固态聚合物中加入相 数量液态助剂的物料叫润性物料,反之叫非润性物料。 1.几种常见的混合方式 ①混合:固态组分间,如粉状组分与小颗粒状组分的混合, 可用于非润性物料的混合。 ②捏合:液态与固性物料的混合,在捏合机中借助强剪切 作用充分混合,可用做润性或非润性物料,一般固态料多 或固液差不多时的混合 ③塑炼(混炼):用于塑性与固性或塑性料间的混合, 借助热或杋械功,在熔融状态下与其它组分均匀混合
三.混合的基本原理 ⚫ 润性物料：配制物料时常在粉状固态聚合物中加入相当 数量液态助剂的物料叫润性物料，反之叫非润性物料。 1.几种常见的混合方式 ① 混合：固态组分间，如粉状组分与小颗粒状组分的混合， 可用于非润性物料的混合。 ② 捏合：液态与固性物料的混合，在捏合机中借助强剪切 作用充分混合，可用做润性或非润性物料，一般固态料多 或固液差不多时的混合 ③ 塑炼（混炼）：用于塑性与固性或塑性料间的混合， 借助热或机械功，在熔融状态下与其它组分均匀混合
2.混合机理 物料间的均匀混合要借助三种力的作用:剪切、对流 扩散 (1).扩散:靠各组分间浓度差推动微粒从浓度高向浓度低的 区域迁移。(对固、液态物料,这种作用不明显) (2)对流:靠各组分在外界因素下向其它组分所占空间流动, 达到各组分在空间上的均匀分布(主要手段为机械搅拌) (3)剪切:机械作用产生剪切力使物料各组分的物料块形变 甚至分离崩溃,达到均一混合的目的(物料初混以对流 为主,塑炼主要靠剪切作用)
2. 混合机理 ⚫ 物料间的均匀混合要借助三种力的作用:剪切、对流 、 扩散 (1).扩散：靠各组分间浓度差推动微粒从浓度高向浓度低的 区域迁移。（对固、液态物料，这种作用不明显） (2).对流：靠各组分在外界因素下向其它组分所占空间流动， 达到各组分在空间上的均匀分布（主要手段为机械搅拌） (3).剪切：机械作用产生剪切力使物料各组分的物料块形变 甚至分离崩溃，达到均一混合的目的（物料初混以对流 为主，塑炼主要靠剪切作用）
3.混合程度的评价:P61 液态物料:各组分比例与平均比例相似相等为混匀 固态物料:一方面是组成的均匀程度:从混合物中随机取样分析测定, 所得某二组分的 量与理论或总体頁分含量的差值;另一方面是 看柏邻同一组分 离,越小分散得越好。 四初混和过程 1.非润性物料:以树脂、稳定剂、色料、填充剂、润滑剂的顺序加入混 合设备 2润性物料:树脂、增塑剂、稳定剂、其它助剂投料 3常用初混合设备 ①.转鼓式混合机,靠混合室的转动来完成。用于非润性物料的混合 ②.螺带式混合机,多用在高速捏合后物料的冷却上,也叫冷混合机 ③.捏合机,混合时间长,均匀性差,效率较前两者高 ④.高速捏合机
3.混合程度的评价：P61 ⚫ 液态物料：各组分比例与平均比例相似相等为混匀 ⚫ 固态物料：一方面是组成的均匀程度：从混合物中随机取样分析测定， 所得某一组分的百分含量与理论或总体百分含量的差值；另一方面是 看相邻同一组分间的距离，越小分散得越好。 四.初混和过程 1.非润性物料：以树脂、稳定剂、色料、填充剂、润滑剂的顺序加入混 合设备； 2.润性物料：树脂、增塑剂、稳定剂、其它助剂投料 3.常用初混合设备 ①．转鼓式混合机，靠混合室的转动来完成。用于非润性物料的混合 ②．螺带式混合机，多用在高速捏合后物料的冷却上，也叫冷混合机 ③．捏合机，混合时间长，均匀性差，效率较前两者高 ④．高速捏合机
五初混物的塑炼 1.选用粒料的原因:混匀程度高;提高物料的塑性;缩短成型时的塑化 时间;成型工艺性能得以提高。 2.塑炼的目的:借助加热和剪切力使聚合物在熔化、剪切、混合等作用 下驱出其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组分,同时具有相当 的塑性。 3.塑炼前初混的原因:①先使原料获得一定的均匀性(塑炼条件苛刻, 设备承载能力低)②不初混,塑炼时间过长物料易降解(为混匀要加 长时间,温度上升,易使物料降解) 4.要控制的工艺条件:塑炼时间、温度、剪切力、用双辊塑炼机的翻转 次数 5塑炼终点的判断:可用撕力机测定材料的撕力来判断,生产中一般依 经验确定,即用刀切开塑炼料,截面上不显毛粒,并且颜色和质量均 齐匀即可
五.初混物的塑炼 1.选用粒料的原因：混匀程度高；提高物料的塑性；缩短成型时的塑化 时间；成型工艺性能得以提高。 2. 塑炼的目的：借助加热和剪切力使聚合物在熔化、剪切、混合等作用 下驱出其中的挥发物并进一步分散其中的不均匀组分，同时具有相当 的塑性。 3. 塑炼前初混的原因：①先使原料获得一定的均匀性（塑炼条件苛刻， 设备承载能力低）②不初混，塑炼时间过长物料易降解（为混匀要加 长时间，温度上升，易使物料降解） 4.要控制的工艺条件：塑炼时间、温度、剪切力、用双辊塑炼机的翻转 次数 5.塑炼终点的判断：可用撕力机测定材料的撕力来判断，生产中一般依 经验确定，即用刀切开塑炼料，截面上不显毛粒，并且颜色和质量均 齐匀即可
5.设备 ①.双辊机(开炼机) ②.密炼机 ③.挤出机 六造粒或粉碎 目的均为减小固体尺寸,基本的作用有:压缩、冲击、磨擦和 切割所用的设备有挤出机、造粒机、粉碎机等 热切平板切粒机颗粒较均匀 树脂 双辊机 增塑剂捏 冷切粉碎枧颗粒大小不 稳定剂 填充剂合爸状冷切切碎机}颗粒均匀度差 着色剂 出机热切机头造粒颗粒均匀 电线包覆用PVC配制到造粒工艺流程
5. 设备 ①. 双辊机（开炼机） ②. 密炼机 ③. 挤出机 六.造粒或粉碎 目的均为减小固体尺寸，基本的作用有：压缩、冲击、磨擦和 切割,所用的设备有挤出机、造粒机、粉碎机等
七.热固性材料(多用粉料)制备:初混、塑炼、粉碎、研磨、过筛 八粉料和粒料的工艺性能 1.热固性塑料 (1).收缩性:成型塑料制品尺寸或体积小于型腔相应尺寸或体积的现象 ①.收缩率L0为模具尺寸L:制品尺寸P77 ②.原因:a.固化收缩;b.弹性回复;c.塑性变形;d.热收缩 ③.降低收缩率的措施:适当提高注射压力、注射速度、增大浇口和流道 增加浇口数目;制品退火处理;预热;严格遵守工艺规程和采用 不溢式模具等。 (2).流动性:热固性材料因受热、受压软化而移动的性能,会影响材料 的充模能力。 ①.三种测定方法:测流程、流动时间、流程时间(流动速度)法 (第一种方法最简单,我国通用拉西格法P72图3-12。将7.5~10g热固性 塑料粉置于型腔直径为28mm的冷压模中,在(502)MPa压力下压成 冷坯,放入(150)℃的拉西格模具加料室中,以8.5mms的速度压至 规定压力(30MPa)或在20内使压力达到(301)MPa,保压1-3min开模测 定成型物光滑部分长度(mm计)
七. 热固性材料（多用粉料）制备：初混、塑炼、粉碎、研磨、过筛 八.粉料和粒料的工艺性能 1.热固性塑料 ⑴．收缩性：成型塑料制品尺寸或体积小于型腔相应尺寸或体积的现象。 ①．收缩率 L0为模具尺寸 L：制品尺寸 P77 ②．原因：a.固化收缩；b.弹性回复；c.塑性变形；d.热收缩 ③．降低收缩率的措施：适当提高注射压力、注射速度、增大浇口和流道 尺寸，增加浇口数目；制品退火处理；预热；严格遵守工艺规程和采用 不溢式模具等。 （2）.流动性：热固性材料因受热、受压软化而移动的性能，会影响材料 的充模能力。 ①．三种测定方法：测流程、流动时间、流程时间（流动速度）法 （第一种方法最简单，我国通用拉西格法P72图3－12。将7.5~10g热固性 塑料粉置于型腔直径为28mm的冷压模中，在（502）MPa压力下压成 冷坯，放入（150）℃的拉西格模具加料室中，以8.5mm/s的速度压至 规定压力(30MPa)或在20s内使压力达到(301)MPa,保压1~3min开模,测 定成型物光滑部分长度(mm计)）
②影响流动性的因素 ○材料本身 ○模具及成型工艺 (3)水分及挥发分含量,测定方法:将约59料放入温度为100~105°℃烘箱中 半小时,取出称重,烘后重量损失百分率即为水分及挥发分含量。 (4)细度和均匀度 ○细度又称粉末度、细末度,指塑料颗粒直径的大小,用mm表示。(颗粒小, 可提高制品外观质量,但太小,压制时包入的空气不易排出,脱模后会起泡) ○均匀度:塑料颗粒直径大小的差异程度或称分散程度 通常通过筛分析衡量,先过粗筛,再过细筛,将颗粒分级,区别选用。 (5)压缩率为塑料表观密度 压缩率κ越大,所需模具装料室越大,耗模材还不利于压制时加热,带入的空 气增加,不利于成型,降低K的方法:预压 (6)硬化速率:用塑料压制标准试样(直径100mm,厚02mm的圆片)时使制 品物理,化学性能达到最佳值时的速率s/mm厚,该值小,硬化速率越大 ○测定方法:绘制标准试样的性能/压制时间曲线,从曲线上确定最好的硬化时 间图3-13。 2.热塑性塑料(除硬化速率外,其它与热固性塑料相同)
②.影响流动性的因素 材料本身 模具及成型工艺 （3）.水分及挥发分含量，测定方法：将约5g料放入温度为100～105℃烘箱中 半小时，取出称重，烘后重量损失百分率即为水分及挥发分含量。 （4）.细度和均匀度 细度又称粉末度、细末度，指塑料颗粒直径的大小，用mm表示。（颗粒小， 可提高制品外观质量，但太小，压制时包入的空气不易排出，脱模后会起泡） 均匀度：塑料颗粒直径大小的差异程度或称分散程度 通常通过筛分析衡量，先过粗筛，再过细筛，将颗粒分级，区别选用。 （5）.压缩率 为塑料表观密度 压缩率K越大，所需模具装料室越大，耗模材还不利于压制时加热，带入的空 气增加，不利于成型，降低K的方法：预压 （6）.硬化速率：用塑料压制标准试样（直径100mm,厚0.2mm的圆片）时使制 品物理，化学性能达到最佳值时的速率s/mm厚，该值小，硬化速率越大 测定方法：绘制标准试样的性能/压制时间曲线，从曲线上确定最好的硬化时 间图3－13。 2．热塑性塑料（除硬化速率外，其它与热固性塑料相同）