第三章挤出理论.ppt

5 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 1、挤出成型基本热机械历程 聚合物成型热机械历程 固体（制品） 固体（原料） 熔体（液体） ? 6 2、挤出过程的物态变化 ?热塑性塑料的三态变化 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ?热塑性塑料在恒定压力、 不同温度下存在着三种物 理状态：玻璃态、高弹态、 粘流态 当温度升高到 高分子材料 的分解温度Td时，材料开 始分解或降解，故不存在 气态 7 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 （1）玻璃态（glassy state）:TTg ?在此状态下，高聚物呈较刚硬的固体，在外力 作用下，变形量很小，而且形变为普弹形变， 因为在此状态的变形只限于塑料内部分子键角、 键长的变化 ?在此状态的塑料成型，一般只采用一些机械加 工的方法，如车、铣、刨等，但机械加工精度 很差。 ?玻璃化温度：Tg 8 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 （2）高弹态（elastic state)：TgTTf ?在此状态的高聚物为柔软而具有弹性的固体，在此 状态下高聚物的形变可达原长的5～10倍，这是因为 卷曲的形态转化为延伸的形态， 但分子与分子结构 上总的排列依然不变。 ?若要将高弹的塑料加工 成制品，可采用热压、热弯、 热拉伸和真空吸塑 、气压成型等加工方法，一些化 工企业用塑料管道、塔器、贮藏的外壳一般均采用 加热至 高弹态的成型的方法，冰箱内胆、塑料天花 板、包装盒（快餐盒、食品盒）也是采用这种方法 ?粘流温度 Tf 9 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 （3）粘流态（viscous flow state）TTf ? 聚合物发生了相态变化，有固态变成液体，处于 黏流态的高聚物在外力作用下，发生的形变为不 可恢复的永久形变，而且形变大小随时间的变化 而增大。一个很小的外力，只要足够长的时间就可 以达到任意的形变。 ? 主要因为在此状态下，外力作用时，材料的分子 间可以发生相对运动，同时同一分子链又有分子 链段的运动，分子之间的相对位移是一种永久的 形变，即粘性形变。而分子链的运动是一种既有 粘性形变，又有弹性形变的粘弹性运动 10 d ： 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ? 在此状态，可采用注射成型、挤出成型、压延成 型、吹塑成型、压制成型等加工方法，绝大多数 的塑料制品都是在黏流态流动成型的 ? 结晶型塑料的高弹态并不明显，没有明确的黏流 温度，而是当温度高于熔融温度Tm时，则开始融 化，完全熔化时则进入黏流态 ? Tm （或Tf ）～T 高分子材料的成型加工温度范 围越宽，成型加工越容易 ? 严格的温度转变点是不存在的，均是有一个范 围，而且与应力的大小、作用时间和速度有关 11 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ?挤出过程的物料的形态变化 ? 物料在挤出过程中，根据其运动和状态变化可分 为三个区域： 固体输送区： 物料呈固态，物料 在向前运动中被压实。 ? 熔融区： 物料开始熔融至完全熔融。? 熔体输送区 已熔物料的混合、搅拌、并定压、定量输送 ? 借助可视化研究，朱复华等提出了三段七区理论 12 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ?挤出螺杆的分段及基本参数 ?为了适应挤出过程中物态的变化，通常把挤出螺 杆也划分并加工成三段，分别为加料段、压缩段 和计量段，三段参数各不相同。课—三段式螺杆 ?螺杆的基本参数 品 13 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ?挤出螺杆的分段及基本参数 14 15 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ? 在挤出成型加工中，我们希望，物料变化的三个区 域与螺杆的三段一一对应、完全吻合，这样能达到 最大的产量和最佳的质量 16 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 ? 在实际生产中，往往这三个区和这三个段不能完全 吻合 ? 要对挤出过程的机理进行研究 ?找出物料性质、工艺参数、设备参数与三个区 域长度的关系 ?从而使物料的三区与螺杆的三段吻合 17 第二节 单螺杆挤出成型基本原理 3、加料段固体输送理论 ?固体输送理论的研究内容 ?主要是研