本书是国家级一流本科课程“高分子成型加工理论”的配套教材,系统介绍高分子材料成型加工基本原理和技术,旨在使学生掌握扎实的理论基础和实践技能,以便在今后的工作和研究中能够熟练应用高分子成型加工技术。本书主要包括高分子材料基础、高分子材料的成型加工性质及加工过程、高分子材料的加工流动与流变行为、高分子材料成型配方设计与组分、模压成型工艺、挤出成型工艺、注塑成型工艺、压延成型工艺等内容,以及各种成型机械的结构、成型设备工作原理、物料的混合与分散、成型方法和工艺、成型产品后处理等内容。
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上海交通大学 机械工程系 本科、硕士、博士
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 高分子材料的性质与分类 1
1.2 高分子材料成型加工特点及工程应用 4
1.2.1 高分子材料成型加工定义 4
1.2.2 高分子材料特征 5
1.2.3 高分子材料的工程特征 6
1.2.4 高分子材料及制品性能 7
1.3 高分子材料成型加工的发展 7
1.3.1 高分子材料成型加工的过程和主要方法 7
1.3.2 高分子材料成型加工的发展概况 8
1.4 高分子材料成型制品在交通领域中的应用 9
1.4.1 塑料及其复合材料制品在交通领域中的应用 9
1.4.2 橡胶制品在交通领域中的应用 14
第2章 高分子材料的成型加工性质及加工过程 17
2.1 高分子材料的成型加工性质 17
2.1.1 高分子材料的可挤压性 17
2.1.2 高分子材料的可模塑性 19
2.1.3 高分子材料的可纺性 20
2.1.4 高分子材料的可延性 21
2.2 高分子材料成型加工方法与聚集态关系 22
2.2.1 高分子材料的聚集态及其转变过程 22
2.2.2 高分子材料在加工过程中的黏弹行为 24
2.3 高分子制品的力学性质 27
2.3.1 分子量及其分布 27
2.3.2 分子量及其分布对成型加工的影响 28
2.4 高分子制品的热性质 31
2.5 高分子制品的结晶性能 33
2.5.1 聚合物的结晶及其影响因素 33
2.5.2 成型过程中影响结晶的因素 34
2.6 高分子制品加工流动缺陷 35
2.6.1 高分子流体的弹性原理 35
2.6.2 包轴效应 35
2.6.3 端口效应 36
2.6.4 离模膨胀 38
2.6.5 熔体破裂 41
2.6.6 鲨鱼皮症 44
第3章 高分子材料的加工流动与流变行为 46
3.1 聚合物熔体流动的基本概念 46
3.1.1 高分子流体的流动类型 46
3.1.2 剪切速率和速度梯度 48
3.2 聚合物熔体的流变行为 50
3.2.1 牛顿流体及其流变行为 50
3.2.2 非牛顿流体及其流变行为 51
3.2.3 热塑性和热固性高分子流体的流变行为的不同 59
3.3 聚合物熔体的主要影响因素 60
3.3.1 剪切的影响 60
3.3.2 温度的影响 62
3.3.3 压力的影响 64
3.3.4 高分子结构因素和组成的影响 65
3.4 聚合物熔体在圆管和狭缝中的流动 71
3.4.1 牛顿流体在圆管中的压力流动 71
3.4.2 非牛顿流体在圆管中的压力流动 74
3.4.3 圆管中的非等温流动 78
3.4.4 高分子流体在狭缝通道内的等温流动 79
3.4.5 高分子流体在环隙通道内的轴向拖曳流动 80
第4章 高分子材料成型配方设计与组分 82
4.1 高分子材料成型加工配方设计原则 82
4.1.1 配方设计的依据 82
4.1.2 配方设计的原则和步骤 83
4.1.3 配方的设计方法 83
4.2 物料的混合与分散 87
4.2.1 混合设备 87
4.2.2 混合机理 97
4.2.3 混合的分类 102
4.2.4 混合状态(或效果)的表征 104
第5章 模压成型工艺 109
5.1 热固性塑料的模压成型 109
5.1.1 概述 109
5.1.2 热固性模塑料的成型工艺性能 109
5.2 模压成型设备及基本结构 111
5.2.1 压机 111
5.2.2 模具 112
5.3 模压成型工艺特点及流程 114
5.4 模压成型工艺及控制 116
5.4.1 模压压力 117
5.4.2 模压温度 118
5.4.3 模压时间 118
5.5 模压成型工艺设计及实例 120
5.5.1 橡胶制品的模型硫化 120
5.5.2 模压成型实例 127
第6章 挤出成型工艺 131
6.1 挤出成型设备及基本结构 131
6.1.1 单螺杆挤出机 131
6.1.2 双螺杆挤出机 136
6.1.3 挤出成型原理 139
6.2 挤出成型特点及流程 148
6.2.1 挤出成型特点 148
6.2.2 典型塑料制品的挤出成型 148
6.2.3 其他类型的挤出 154
6.2.4 挤出成型的工艺流程 155
6.3 挤出成型工艺及控制 156
6.3.1 挤管工艺 156
6.3.2 挤出成型过程的主要工艺参数控制 157
6.3.3 化学纤维的熔体纺丝 158
6.3.4 橡胶挤出 160
6.4 挤出成型工艺设计及实例 162
第7章 注塑成型工艺 164
7.1 注塑成型设备及基本结构 164
7.1.1 注射机的分类 164
7.1.2 注射机的基本结构 165
7.1.3 注射机的规格型号及基本参数 170
7.2 注塑成型特点及流程 173
7.2.1 塑化过程 173
7.2.2 注射充模过程 178
7.3 注塑成型工艺及控制 178
7.3.1 注塑成型工艺过程 178
7.3.2 注塑成型工艺条件的控制 181
7.4 注塑成型工艺设计及实例 184
7.4.1 热塑性塑料的注塑成型工艺过程 185
7.4.2 橡胶的注塑成型工艺过程 190
第8章 压延成型工艺 196
8.1 压延成型设备及基本结构 196
8.2 压延成型特点及流程 198
8.2.1 压延成型的特点 198
8.2.2 压延成型流程 198
8.3 压延成型工艺及控制 199
8.3.1 制品厚度调整机构 199
8.3.2 传动机构与辅助装置 200
8.3.3 压延成型原理 200
8.3.4 物料在压延过程中压缩和延伸变形 203
8.3.5 物料在压延辊筒间隙的流速分布 204
8.3.6 压延工艺的控制 206
8.4 压延成型工艺设计及实例 207
参考文献 210