成型用的物料及配料

下图是一篇关于成型用的物料及配料的导图笔记，讲述了塑料的常见四种形态、粉料的配置、粒料的配置、溶液及其制备。

成型用的物料及配料

• 6、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。 Sl=【（L0-L）/L0】*100％ 收缩率Sl，L0为模具尺寸，L：制品尺寸
      • 原因：a、固化收缩；b、弹性恢复；c、塑性形变；d、热收缩
    • （2）流动性
      • 热固性材料因受热、受压软化而移动的性能，会影响材料的冲模能力。
      • 影响流动性的因素：材料本身、模具、成型工艺。
      • 流动性对制品的影响：太大，填塞不紧，分头聚集、制品质量下降。 太小，充不满模腔，废品率增加。
    • （3）水分及挥发分含量
      • 测定方法：将约5g料放入100~105℃烘箱中半小时，取出称量，烘后重量损失百分率即为水分及挥发分含量。
      • 太多：流动性，成型周期，收缩率，多孔易出现翘曲、表面带波纹和闷光电性能和力学性能下降。
      • 太少：流动性，难预压与压制。
    • (4)细度和均匀度
      • 细度又称粉末度：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；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，颗粒直径小，能提高外观，提高介电和物理机械性能；太小，有气孔或延长成型周期。、
    • （5）压缩率
      • 压缩率=（制品的相对密度）/（塑料的表现相对密度）=（塑料的表现比容积）/（制品的比容积） 压缩率越大，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。 降低压缩率的方法：预压
    • （6）硬化速率
      • 用塑料压制标准试样（直径100mm，厚5±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，硬化速率较大。 硬化速率小：生长周期长；大，不宜制作大型或复杂的制品。 测定方法：绘制标准试样的性能/压制时间min曲线，从曲线上确定最好的硬化时间图
    • 收缩率大的制品会发生翘曲、变形、开裂。可采用预热、严格遵守工艺规程和采用不溢式的模具等。
  • 2、热塑性塑料
    • 收缩率
      • 温度与压力&热收缩和弹性恢复时间（收缩在时间上滞后的原因）
    • 硬化速率
      • 物理过程的冷却
    • 流动性--熔体流动速率（MFR）
      • 在标准的试验条件下（温度和压力），塑料熔体10分钟流经标准口模的热塑性物料的量。 质量熔体流动速率（g/10min）和体积熔体流动速率。
• 7、溶液及其制备
  • 成型中所用到的聚合物溶液，有些是在合成聚合物时特意制成的，如酚醛树脂和聚酯等的溶液。而另一些则需要在使用时配制，如乙酸纤维素和氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的溶液等。
  • 配置设备
    • 带有强力搅拌和加热夹套的反应釜
  • 溶液制备方法
    • a、慢加快搅法
      • 配制时，先将选定的溶剂在溶解釜内加热至一定温度，然后在快速搅拌和定温下，缓缓加入粉状或片状的聚合物，直至投完应加的量为止。投料的速率应以不出现结块现象为度。
      • 缓慢加料：聚合物完全分散之前不致结块
      • 快速搅拌：既有加速分散和扩散作用，又借搅拌桨叶与挡板间的剪应力来撕裂可能产生的团块。
    • b、低温分散法
      • 先将溶剂在溶解釜内进行降温，直到它对聚合物失去活性的温度为止，然后将应加的聚合物粉状物或片状物一次投入釜中，并使它很好地分散在溶剂中，最后再不断搅拌 将混合物逐渐升温。这样当溶剂升温而恢复活性时，就能使已经分散的聚合物很快溶解。
  • 溶液配制一般需要经过滤，脱泡后方能使用。
• 8 、分散学
  • 分散体又称塑料糊，它是常温下可以流动的固态混合物，主要应用于人造革、地板革、铸塑、滚塑、搪塑。
  • （1）组成
    • 树脂、分散剂、稀释剂、凝胶剂、填充剂、表面活化剂等
  • （2）分类
    • 溶胶和凝胶——前者为假塑性流体，后者为宾汉流体
    • 塑性胶和有机溶胶——前者为软产品，后者为硬产品
      • 子主题
• 5、配置设备
  • 粉料配置
    • 转鼓式混合机，靠混合室的转动来完成。用于非润性物料（配方体系中不含或含有少量液体添加剂的混合物）的混合。
    • 螺带式混合机，多用在高速捏合后物料的冷却过程，也叫冷混合机。
    • 捏合机，主要用于液态和固态物料间的混合。混合时间长，均匀性差，效率较前两者高。
    • 高速混合机，兼有润性和非润性物料，而更适合配置粉料。
  • 粒料塑炼
    • 双辊筒炼胶机-开炼机
      • 主要借助热和（或）机械功作用，使热塑性塑料在处于熔融状态下与其它组分间在开放空间进一步混合均匀的过程。
    • 密炼机
      • 主要借助热和（或）机械功作用，使热塑性塑料在处于熔融状态下与其它组分间在密闭空间进一步混合均匀的过程。
    • 挤出机
      • 挤出机与双辊相比：连续作业能耗低，在占地面积、劳动强度上都比较小。
• 4、粒料的配置
  • 粒料和粉料在组成上是一致的，区别在于混合程度和形状不同。
  • 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。
  • 1、粉料的塑炼
    • 初混物：简单混合制成粉料的过程为初混合；而将由此取得的粉料为初混物。
    • 塑炼的目的：
      • （1）使各组分的混合更趋均匀，分散程度提高。
      • （2）使物料达到一定的柔软度和可塑性。
      • （3）驱除一些低分子挥发份（树脂单体、催化剂单体、水分）
      • （4）改变物料的性能。
    • 塑炼物的切粒或造粒
      • 将塑炼物加工成一定规格尺寸塑料粒子的过程
        • 冷却法：先将片状或条状塑炼物冷却后，放入切粒机中切割。冷却法可分为空冷冷切和水冷冷切。
        • 热切法：将挤出条状的塑炼物切割成粒后，再冷却。热切法可分为干热切、空中热切和水下热切法。
      • 一般为PP、PE采用水冷的冷切法、水下热切法；PC、PA、ABS采用空冷的冷切法（因易吸水）；PVC采用干热切法，或空中干热切法。
• 3、粉料配置
  • 1）原料的准备：树脂的干燥；称量；输送等。
  • 2）原料的混合：搅拌、振动、翻滚、研磨、空气流态化等。（工厂以温度来控制终点。）
    • 混合工艺：注意初混合的加料顺序
      • 非润性材料：以树脂、稳定剂、色料、填充剂、润滑剂的顺序加入混合设备；
      • 润性材料：树脂、增塑剂、稳定剂、其它助剂投料。
• 2、粉料的配置
  • • 混合与分散：混合与分散主要通过扩散、对流（置换）和剪切三种作用来完成的。
    • 混合原理
      • 扩散：利用各组分间的浓度差，使浓度大的组分自发向浓度小组分的空间迁移，以达到组成均匀。对于固体之间扩散作用可以忽略，只有固体/液体、液体/液体之间的扩散作用才较大。
      • 对流（置换）：两种或多种组分向对方所占有的空间进行流动，以期达到组分均一。物料的流动，主要靠机械力的搅拌，对流作用是必不可少的方法。
      • 剪切：依靠机械作用（塑炼）产生的剪切力，促使物料达到均一的混合过程。
        • 注：特别适用于粘度大和流动性差的塑料，靠剪切变形、断裂可使物料达到很好的混合、分散，如PVC的混合。
        • 影响因素：剪切速率的大小；剪切方向是否连续变化。
    • 混合效果评价：混合均匀，达到预期的质量要求，涉及到混合效果，衡量混合效果的方法随物料状态而不同。
      • 1、均匀程度：均匀程度是指物料的实际组分比率与理论组分比率之间的差异，是混合效果的度量。
      • 2、分散程度：分散程度是指被分散物质的破碎程度，用平均粒径大小来表示。破碎程度高，粒径小，分散程度就高。
• 1、塑料常见四种形态
  • 粉料：主要用于双螺旋杆挤出机的挤出成型，压延成型，滚塑。
  • 粒料：主要用于单螺旋杆挤出机的挤出成型和注塑成型。
  • 分散体：主要用于涂覆成型，搪塑。
  • 溶液：主要用于流涎成型，浇铸成型。
• 学习目的及要求：了解配置设备