《高分子材料成型加工》课程教学大纲

 

课程名称：高分子材料成型加工

英文名称：Polymer Processing

适用专业：材料化学与应用化学专业

课程类型：专业必修课

课程性质：专业基础课

制定单位：材料化学教研室

制定时间：2012年3月

 

一 、使用说明：

1、课程性质、目的及任务

    高分子材料成型加工课程是材料化学专业的一门重要课程，它是在学过高等数学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理等课程的基础上，所必选的一门专业课程，是将高分子化学，高分子物理等专业知识应用于橡胶及塑料成型加工的桥梁。高分子材料成型加工的主要内容是研究橡胶及塑料加工所依据的原理，生产控制因素以及成型加工过程中物料所发生的变化及其对制品性能的影响，通过课堂教学，学生ppt报告和讨论等环节加深学生对橡胶及塑料加工理论及成型工艺的认识，增强理论与实际结合的能力，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。
2、课程学时、学分、主要教学环节

（1）每周2学时，共计17周（两学期），34学时

（2）学分：3分

（3）主要教学环节

A．课堂讲授，辅导。24学时。突出教学内容的工程性特点，密切联系工厂生产的实际，培养学生分析问题和解决问题的能力，并能锻炼学生表达能力。

B．学生ppt报告：学生通过ppt用5-8分钟讲授第一章（材化）和第二章（应化）的内容，学生讨论，教师总结和补充。10学时。

3、课程与其它课程的联系

    有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理为本课程的先修课程。这些课程为本工程性课程打下了理论基础。它综合了一些前面所学的专业基础课知识，并与高分子材料加工工程相结合，形成了对高分子材料加工深入研究的，理论与实践相验证的，具有较强实用性的工科课程。

4、教材

《高分子材料成型加工》，中国轻工业出版社，周达飞、唐颂超主编

5、主要参考书

《塑料成型工艺学》，中国轻工业出版社，黄锐主编。

《橡胶及塑料加工工艺》，化学工业出版社，张海编。

《橡胶工业手册》，第一、二、三、四、五分册，化学工业出版社。

6、考核方式

ppt报告、平时成绩、期终闭卷考试成绩，分别占10%、20%、70%。

二、课程内容

（一）、课程教学的要求

    课程目标是通过本门课程的教学使学生掌握高分子材料成型加工的主要原理以及一些重要的成型加工方法，熟悉高分子材料加工过程中的工艺调节以及高分子制品的质量控制等，为学生以后的就业和生产、科研工作打下坚实基础。

    基本要求是掌握注塑成型、挤出造粒、中空吹塑、压延、模压等生产工艺的原理和基本操作方法。

 

（二）、教学安排：

　绪论（2学时）

　　

教学目的：

    通过讲授让同学对高分子材料及工程历史、现状和未来发展由较为清楚的了解，更加深入了解高分子材料在国民经济发展、国防建设以及人们日常生活中的重要作用，以及未来巨大的发展空间。同时，能够基本清楚本课程的主要内容、讲授形式和考试方法，从而可以提前有意识第作一些预习和准备工作。

基本要求：

    通过本章的教学能够进一步激发对高分子学科的热爱，提高同学对本课程的学习积极性。

重点：

    高分子材料及工程发展的各个过程。

    高分子材料及工程发展现状，研究热点。

基本内容：

    介绍高分子学科形成的历史过程，重点人物，重要事件；

    高分子材料及工程发展的各个过程；

    高分子材料及工程发展现状，研究热点；

    高分子未来发展趋势；

本课程的主要内容、讲授方法、考试形式。

第一章　高分子材料学（6学时）

 

教学目的：

    以工程的角度，利用高分子化学与高分子物理的基础知识来审视高分子材料，掌握影响高分子材料性能的各种因素。

基本要求：

1、学习掌握影响高分子材料性能的化学因素。

2、掌握影响高分子材料性能的物理因素.

3、掌握制造方法及组成对高分子材料性能的影响.

重点:

    影响高分子材料性能的化学因素以及物理因素。

难点:

    影响高分子性能的物理因素：相对分子质量分布，结晶性，熔体粘度与成型性。

基本内容:

一、影响高分子材料性能的化学因素

1、构成的元素种类及其连接方式　2、立体规整性　　3、共聚物组成 4、交联 5、端基 6、结构缺陷 7、支链

二、影响高分子材料性能的物理因素

1、相对分子质量及其分布2、结晶性　3、粒径与粒度分布 4、成型过程中的取向 5、熔体粘度与成型性

三、制造方法及组成对高分子材料性能的影响

1、聚合方法的影响　2、高分子化合物反应性的影响　　3、高分子合金化的影响 4、高分子化合物/填充剂复合物的影响5、低分子化合物的影响

 

第二章：添加剂（4学时）

 

教学目的：

    首先强调添加剂在高分子材料加工中的重要性，即使用添加剂的原因。接着，对加工中最常见的添加剂进行分别介绍。

基本要求：

    各种主要添加剂的性能和作用。

重点：

    稳定剂、增塑剂以及交联剂的性能与应用。

难点：

    各种添加剂的作用原理。

基本内容：

一、稳定剂

1、热稳定剂 2、抗氧剂 3、光稳定剂 4、生物抑制剂

二、增塑剂

1、增塑作用及增塑剂分类 2、增塑剂的性质 3、增塑剂的主要品种4、增塑剂的选用原则

三、润滑剂

1、润滑剂的作用、分类 2、润滑剂的主要品种 3、润滑剂的选用原则

四、交联剂及相关添加剂

1、交联作用及交联剂 2、交联用其他添加剂 3、交联剂及其相关添加剂的选用原则

五、填充剂

1、填充剂的作用 2、影响补强剂补强作用的因素 3、常用的填充剂

六、其它添加剂

 

第三章　高分子材料的配方设计（2学时）

教学目的：

1、掌握高分子材料制品配方设计的一般原则和程序。

2、了解高分子材料的配方设计方法。

基本要求：

1、 对一些简单的配方能够识别各种添加剂的作用。

2、 掌握材料配方的表示方法。

难点：高分子材料配方设计方法。

基本内容：

一、高分子材料制品设计的一般原则和程序

二、高分子材料配方设计

1、制品对材料性能的要求 2、配方设计 3、材料配方的表示方法

三、高分子材料的配方设计方法

1、配方设计时考虑的因素 2、配方设计方法

四、 高分子材料配方实例

 

 

第四章：聚合物流变学基础（2学时）

 

教学目的和要求：

    掌握聚合物流变学的基本原理；

    能分析聚合物流变特性对其最终制品性能的影响

重点：聚合物熔体剪切粘度的影响因素

难点：聚合物熔体剪切流动中的弹性表现

基本内容：

一、聚合物熔体的流动

二、聚合物熔体剪切粘度的影响因素

1、剪切速率的影响 2、温度的影响 3、压力的影响 4、分子结构的影响 5、添加剂的影响

三、流变测定

四、聚合物熔体剪切流动中的弹性表现

1、入口效应 2、离模膨胀 3、熔体破裂

 

第五章　高分子材料混合与制备（4学时）

 

目的及要求：

1、 了解开炼机及密炼机的结构及工作原理

2、 掌握开炼机及密炼机的塑炼原理及工艺

3、 掌握开炼机及密炼机的混炼原理及工艺

4、 了解塑料的混合与塑化工艺

重点：

    开炼机及密炼机的塑炼、混炼原理及工艺

难点：

    开炼机及密炼机的塑炼、混炼原理

基本内容：

一、混合与分散 1、混合机理 2、混合的类型 3、混合状态的判定

二、混合设备

1、混合设备的分类

2、间歇混合设备

3、连续混合设备

三、橡胶的塑炼与混炼

1、生胶的塑炼 2、胶料的混炼

四、塑料的混合与塑化

1、原料的准备 2、混合 3、塑化 4、粉碎与粒化

 

第六章　压制成型（4学时）

 

目的及要求：

1、让学生初步了解高分子材料压制成型的过程和影响制品质量的主要因素。

2、压制的工艺过程、设备、控制条件。

重点：

1、热固性塑料的模压成型

2、橡胶制品的模型硫化

难点：

    橡胶制品的模型硫化工艺及硫化条件

基本内容

一、热固性塑料的模压成型

1、热固性模塑料的成型工艺性能

2、模压成型的设备和模具

3、模压成型工艺

4、模压成型工艺条件及控制

二、橡胶制品的模型硫化

1、橡胶制品及生产工艺

2、橡胶制品的硫化

3、模型硫化工艺及硫化条件

 

 

第七章：挤出成型（4学时）

 

目的及要求：

1、介绍挤出成型的基本概念及方法、螺杆挤出机的基本结构。

2、了掌握单螺杆挤出机的基本结构、螺杆各段的作用、机头和口模的作用、双螺杆挤出机的组成。

3、了解挤出装备中其他各部件的功能和作用

4、掌握挤出成型的原理、工艺和过程

重点：

    单螺杆挤出机的螺杆各段的作用、机头和口模的作用

难点：

    挤出成型原理

基本内容：

一、 单螺杆挤出机基本结构及作用

1、加料装置

2、料筒

3、螺杆

4、机头和口模

二、基础成型原理

1、挤出过程和螺杆各段的职能

2、挤出理论

3、挤出机的生产率

4、螺杆和机头的特性曲线

5、影响挤出机生产率的因素

三、挤出成型工艺

1、挤出工艺流程

2、典型挤出制品成型工艺

四、双螺杆挤出

1、双螺杆挤出机的结构与分类

2、双螺杆挤出机的工作原理

3、双螺杆挤出机和单螺杆挤出机比较

4、双螺杆挤出机的应用

七、橡胶的压出

1、压出机

2、压出工艺

3、压出成型的影响因素

 

 

第八章：注射成型（4学时）

 

目的及要求：

1、了解注射成型的设备

2、掌握注射过程原理

3、掌握注射成型工艺及工艺条件

重点：

    理解高分子材料的注射成型过程和实质。

难点：

    注射成型设备情况

基本内容：

一、注射机的结构与作用

1、注射机分类

2、注射机的基本结构

3、注射机的工作过程

二、注射过程原理

1、塑化过程

2、注射与充模过程

3、增密与保压过程

4、倒流与冷却定型过程

三、注射成型工艺及工艺条件

1、注射成型工艺流程

2、注射成型工艺条件的选择

 

 

第九章　压延成型（2学时）

目的和要求：

1、 了解压延机的结构及工作原理

2、 了解压延原理

3、 掌握胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺

重点：

    压延原理，胶片压延、纺织物卦胶及钢丝帘布的压延工艺

难点：

    压延原理

基本内容：

一、压延设备

1、压延机的分类

2、压延机的基本结构

二、压延成型原理

1、物料在压延辊筒间隙的压力分布

2、物料在压延过程中压缩和延伸变形

3、物料在压延辊筒间隙的流速分布

三、压延成型工艺

1、供料阶段

2、压延阶段

3、压延操作条件

四、影响压延制品质量的因素

1、压延效应

2、影响制品表面质量的因素

3、影响制品厚度的因素