热成型工艺与设备.pptx

概述热成型过程(定义) 将热塑性塑料片材（坯件）在一定温度下加热到高弹态，然后施加压力(抽真空、压缩空气、机械力)使坯件弯曲、延伸，使其紧贴模具的型面，取得于型面相仿的形样，经冷却定型和修整后即得制品。 概述聚合物的热－机械曲线 概述Ⅰ 玻璃态：当温度很低时(TTg)，此时聚合物分子运动能量很低，不足以克服分子链单键内旋转所需克服的位垒。整个分子链和链段运动的松弛时间非常大，难以在有限的时间内察觉，处于“冻结”状态，只有小运动单元（链节、侧基等）才能运动，聚合物呈现玻璃态。在外力作用下，聚合物形变很小，形变与外力大小成正比，外力除去，形变立即回复，符合虎克定律，呈现理想固体的虎克弹性，又称普弹性。此时聚合物的力学性能表现得与玻璃相似，故称这种力学状态为玻璃态。Ⅱ 高弹态：随着温度的升高，分子热运动能量逐渐增加，当到达某一温度时，分子的热运动能足以克服内旋转的势垒，可进行链段运动。它可以绕主链中单键内旋转而不断的改变构象，但是整个分子链仍处于被“冻结”的状态。这样在宏观上表现为受力时形变很大（100％～1000％），去掉力后可回复，模量很低，只有105～107Pa。该形变与时间有关，具有松弛特性，表现为可逆高弹形变，这种具有高弹性的力学状态称为高弹态。 高弹态是高聚物特有的力学状态，高弹形变实质就是分子链伸直和卷曲过程的宏观表现。Ⅲ 粘流态：当温度继续升高，由于链段的剧烈运动，整个大分子重心发生相对位移(即大分子与大分子之间产生了相对滑移)，这时高聚物在外力作用下，呈现粘性流动，这种流动形变是不可逆的，这种具有粘性(或塑性)的力学状态称为粘流态。热塑性塑料化学组成和结构：● 热塑性塑料是由分子链长度达到10-3mm 的大分子（聚合物）组成的。这些大分子可以是线性的，比如说HDPE ，也可以是支化的，如LDPE 。大分子完全无序排列（如图2-1a ) ，我们称之为无定形热塑性塑料。均匀结构的大分子，比如线型聚乙烯或聚甲醛，能形成部分的规则排列，大分子按一定规则部分结晶，我们称之为部分结晶热塑性 塑料（如图2-lb ）。 图2-1 热塑性塑料结构示意a 无定形的；b 部分结晶的 热塑性塑料化学组成和结构：● 无定形和部分结晶热塑性塑料的区别： 无定形热塑性塑料：由于其不对称结构或大侧基，是不结晶的，在不进行改性和着色的情况下均是透明的；无定形热塑性塑料的使用温度应低于其玻璃化转变温度Tg， 见图2-2a 。 部分结晶塑料：含有分子链规则排列的区域，称之为结晶区。因为结晶作用，部分结晶的热塑性塑料通常是不透明的，并且透明度会随着结晶度的增加而减小。部分结晶热塑性塑料的使用温度在Tg和熔点Tm 之间。如果HDPE 的片材被加热到晶体熔点以上，晶体将会熔融，片材将会全部变成无定形，进而透明起来。在冷却过程中，晶体会再次形成。对于许多部分结晶的热塑性塑料而言， 结晶作用可以通过将成型的片材和模塑制品快速冷却而得到抑制，最终得到透明的制品（如PET 瓶，透明的PET 片材和透明的无规聚丙烯片材）。 透明的热塑性塑料是无定形的，但并非所有无定形的热塑性塑料都是透明的，比如说进行了着色和改性的无定形塑料就是如此。由于分子链部分有序排 列，部分结晶热塑性塑料不再透明，根据结晶度不同，其透明程度也会不同。 热塑性塑料化学组成和结构： 图2-2 热塑性塑料状态区示意图a 无定形的；b 部分结晶的 1～2-工作温度；2～3-软化区（玻璃化转变温度Tg）; 3～4-成型温度区；11～12-无定形部分的软化区（Tg）; 12～13-工作温度区；13～14-结晶区的熔程（晶体熔融温度Tm ) ; 14～15-成型温度区；E-弹性模量，σ-强度；ε-热变形率 重要的无定形和部分结晶热塑性塑料 特点：热成型的特点：●热成型所用的材料厚度一般是0.05~15mm，制品的厚度总比这一数值小。但制品的表面积可以很大，而且都属于半壳形（内凹外凸）；● 只能生产结构简单的半壳型制品，且制品壁厚应比较均匀（一般倒角处较薄），不能制得壁厚相差悬殊的塑料制品。 ●热成型制品深度受到一定限制，一般情况下容器的深度直径比（H/D）不超过1。 制件的成型精度不高，相对误差一般在1%以上。 热成型所用的原料需预成型为片材或板材，制品后加工较多，材料利用率较低。热成型制品厚度分布热成型产品热成型的工艺类型差压成型覆盖成型柱塞助压成型凹凸模对压成型无模气压成型双片热成型1、差压成型■ 采用适当的方法使片材两面具有不同的气压，在气压差的作用下使加热至软化的片材紧贴模具，冷却后得到制品。■ 差压成型：真空成型和加压成型，或两者兼用真空热成型加压热成型1、差压成型真空-气压复合成型与模具面贴合面，结构上比较鲜明和精细，而且光洁度较高。坯料片材与模面贴合得越晚的部位，其厚度越小。2、覆