《聚合物成型原理与工艺》课程教学大纲 Polymer Processing Theory & Technology

课程名称：聚合物成型原理与工艺/PolymerProcessingTheory&Technology学时/学分：50/3先修课程：高分子化学、高分子物理、聚合物流变学适用专业：高分子材料与工程开课学院（部）、系（教研室）：材料学院高分子材料与工程系一、课程的性质与任务本课程为专业基础课。本课程主要讲述聚合物加工的基础理论、塑料的成型加工原理与工艺、橡胶的成型加工原理与工艺以及合成纤维的纺丝与加工。重点讲述塑料与橡胶的成型加工。结合聚合物的加工性能、流变性能、加工过程中的物理与化学变化，讲述聚合物制品的性能、组成、结构、成型方法及工艺条件的关系，为高分子材料制品的设计、成型、加工方法选用及工艺条件的选择打下较坚实的基础。通过本课程的学习，要求学生能够掌握聚合物的加工流变性质，加工过程中聚合物的物理与化学变化，重要的成型方法的原理、工艺及设备，能够根据制品的性能进行配方设计。二、课程的教学内容、基本要求及学时分配（一）教学内容绪论1.材料的加工性质聚合物材料的可加工性：聚合物的可挤压性、聚合物的可模塑性、聚合物的可纺性、聚合物的可延性。聚合物在加工过程中的粘弹行为：聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系、粘弹性形变的滞后效应。2.聚合物的流变性质聚合物熔体的流变行为：牛顿流体及其流变方程、非牛顿流体及其流变行为、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较。影响聚合物流变行为的主要因素：温度对粘度的影响、压力对粘度的影响、粘度对剪切速率或剪应力的依赖性、聚合物结构因素和组成对粘度的影响。3.聚合物液体在管和槽中的流动在简单几何形状管道内聚合物液体的流动：聚合物液体在圆管中的流动、聚合物液体在狭缝通道中的等温流动，聚合物的拖电流动和收敛流动。聚合物液体流动过程的弹性行为：端未效应、不稳定流动和熔体破裂现象

课程名称 ：聚合物成型原理与工艺/Polymer Processing Theory & Technology 学时/学分：50/3 先修课程 ：高分子化学、高分子物理、聚合物流变学 适用专业 ：高分子材料与工程 开课学院（部）、系(教研室)：材料学院高分子材料与工程系 一、课程的性质与任务 本课程为专业基础课。本课程主要讲述聚合物加工的基础理论、塑料的成型加工原理与工艺、 橡胶的成型加工原理与工艺以及合成纤维的纺丝与加工。重点讲述塑料与橡胶的成型加工。结合聚 合物的加工性能、流变性能、加工过程中的物理与化学变化，讲述聚合物制品的性能、组成、结 构、成型方法及工艺条件的关系，为高分子材料制品的设计、成型、加工方法选用及工艺条件的选 择打下较坚实的基础。 通过本课程的学习，要求学生能够掌握聚合物的加工流变性质，加工过程中聚合物的物理与化 学变化，重要的成型方法的原理、工艺及设备，能够根据制品的性能进行配方设计。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （一）教学内容 绪论 1.材料的加工性质 聚合物材料的可加工性：聚合物的可挤压性、聚合物的可模塑性、聚合物的可纺性、聚合物的 可延性。 聚合物在加工过程中的粘弹行为：聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系、粘弹性形变的滞后 效应。 2.聚合物的流变性质 聚合物熔体的流变行为：牛顿流体及其流变方程、非牛顿流体及其流变行为、热塑性和热固性 聚合物流变行为的比较。 影响聚合物流变行为的主要因素：温度对粘度的影响、压力对粘度的影响、粘度对剪切速率或 剪应力的依赖性、 聚合物结构因素和组成对粘度的影响。 3.聚合物液体在管和槽中的流动 在简单几何形状管道内聚合物液体的流动：聚合物液体在圆管中的流动、聚合物液体在狭缝通 道中的等温流动，聚合物的拖曳流动和收敛流动。 聚合物液体流动过程的弹性行为： 端末效应、不稳定流动和熔体破裂现象

聚合物液体流动性测量方法简介：毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计4.聚合物加工过程的物理和化学变化成型加工过程中聚合物的结晶：聚合物球晶的形成和结晶速度、加工成型过程中影响结晶的因素、聚合物结晶对制件性能的影响。成型加工过程中聚合物的取向：聚合物及其固体添加物的流动取向、聚合物的拉伸取向、影响聚合物取向的因素、取向对聚合物性能的影响。加工过程中聚合物的降解：加工过程中聚合物降解的机理、加工过程中各种因素对降解的影响，加工过程对降解作用的利用与避免。加工过程中聚合物的交联：聚合物交联反应的机理、影响聚合物大分子交联的因素。5.成型物料的配制物料的组成和添加剂的作用：聚合物、增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂物料的混合和分散机理：混合的基本原理、混合效果的评定、混合设备配料工艺简介：粉料和粒料的配制、溶液的配制、糊的配制和性质6.塑料的一次成型挤出成型：单螺杆挤出机的基本结构、挤出成型原理、挤出成型工艺与过程注射成型：注塑机的基本结构、注射成型的工艺过程、注射成型工艺的影响因素。压制成型：模压成型的工艺过程、模压成型的工艺特性和影响因素压延成型：压延原理、压延设备、压延工艺过程其它成型方法：铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、泡沫塑料的成型7.塑料的二次成型中空吹塑成型：成型工艺、工艺过程的影响因素热成型：热成型方法、热成型的影响因素拉幅薄膜的成型：薄膜取向的原理和方法、拉幅薄膜的成型工艺8.胶料的组成及配合天然胶，合成胶；硫化剂，硫化促进剂，防老剂，增塑剂，填充剂；配方设计基本概念，配方种类、配方设计的原则、配方设计的程序。9.胶料的加工粘度、弹性记忆、胶料的断裂特性；塑炼的目的、塑炼机理、塑炼工艺、各种橡胶的塑炼特性；混炼的目的、混炼理论、混炼时胶料的包辊特性、混炼工艺，儿种橡胶的混炼特性：胶片压延、压型、纺织物的贴胶和擦胶、几种橡胶的压延特性；压出的特点、影响压出的因素。10.硫化硫化对橡胶性能的影响：定伸强度、硬度、抗张强度、伸长率和永久变形、弹性

聚合物液体流动性测量方法简介：毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计 4.聚合物加工过程的物理和化学变化 成型加工过程中聚合物的结晶：聚合物球晶的形成和结晶速度、加工成型过程中影响结晶的因 素、聚合物结晶对制件性能的影响。 成型加工过程中聚合物的取向：聚合物及其固体添加物的流动取向、聚合物的拉伸取向、影响 聚合物取向的因素、取向对聚合物性能的影响。 加工过程中聚合物的降解：加工过程中聚合物降解的机理、加工过程中各种因素对降解的影 响，加工过程对降解作用的利用与避免。 加工过程中聚合物的交联：聚合物交联反应的机理、影响聚合物大分子交联的因素。 5.成型物料的配制 物料的组成和添加剂的作用：聚合物、增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂 物料的混合和分散机理：混合的基本原理、混合效果的评定、混合设备 配料工艺简介：粉料和粒料的配制、溶液的配制、糊的配制和性质 6.塑料的一次成型 挤出成型：单螺杆挤出机的基本结构、挤出成型原理、挤出成型工艺与过程 注射成型：注塑机的基本结构、注射成型的工艺过程、注射成型工艺的影响因素。 压制成型：模压成型的工艺过程、模压成型的工艺特性和影响因素 压延成型：压延原理、压延设备、压延工艺过程 其它成型方法：铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、泡沫塑料的成型 7.塑料的二次成型 中空吹塑成型：成型工艺、工艺过程的影响因素 热成型 ：热成型方法、热成型的影响因素 拉幅薄膜的成型：薄膜取向的原理和方法、拉幅薄膜的成型工艺 8.胶料的组成及配合 天然胶，合成胶；硫化剂，硫化促进剂，防老剂，增塑剂，填充剂；配方设计基本概念，配方 种类、配方设计的原则、配方设计的程序。 9.胶料的加工 粘度、弹性记忆、胶料的断裂特性；塑炼的目的、塑炼机理、塑炼工艺、各种橡胶的塑炼特 性；混炼的目的、混炼理论、混炼时胶料的包辊特性、混炼工艺， 几种橡胶的混炼特性；胶片压 延、压型、纺织物的贴胶和擦胶、几种橡胶的压延特性；压出的特点、影响压出的因素。 10.硫化 硫化对橡胶性能的影响：定伸强度、硬度、抗张强度、伸长率和永久变形、弹性

硫化过程的四个阶段：硫化起步阶段（又称焦烧期或硫化诱导期）、欠硫阶段（又称预硫阶段）、正硫阶段、过硫阶段。用硫化仪测定硫化程度：硫化仪的测定原理、硫化曲线的分析、硫化参数的确定。硫化反应机理：硫黄硫化、非硫黄硫化，硫化工艺，硫化条件、硫化方法11.纤维成形原理及方法纤维纺丝成形方法的一般特性：熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝纺丝溶液细流的形成：纺丝液体在喷丝头孔道中的流动、纺丝细流的形成过程、纺丝细流的稳定性、纺丝熔体的破裂纺丝细流的冷却及固化过程：纺丝细流与周围介质的热交换、纺丝成形的传质过程、熔法纺丝的冷却固化过程、干法纺丝的传质过程、湿法纺丝的传质过程。纺丝过程中纤维的力学行为：纺丝过程中的拉伸作用、纺丝过程中纤维的受力分析。（二）基本要求1.正确理解下列术语并进行分析聚合物加工、可模压性、可挤出性、可纺性、可延性、熔融指数；压力流动、收敛流动、拖电流动、柱塞流动、时间依赖性液体、触变性液体、震凝性液体、切力变稀、切力增稠、表观粘度、表观剪切速率、拉伸粘度、拉伸流动；端未效应、不稳定流动；内润滑剂、塑炼、混炼；挤出成型、熔池、固体床、正流、逆流、环流、漏流、螺杆特征曲线、机头特征曲线、注射成型、主流道、分流道、浇口、欠熟、过熟、压延成型；中空吹塑成型、真空成型、热成型、凝封、注射周期；捆包胶、通用合成橡胶、特种合成橡胶、硫化、焦烧、化学增塑剂、贴胶、擦胶、定伸强度、焦烧时间、正流化时间、欠硫、过硫、薄通、捣胶、喷硫、喷霜；熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝、散流、无因次温度、无因次浓度、比欧准数。2.正确理解聚合物加工中的理论：聚合物材料的可加工性，聚合物在加工过程中的粘弹行为；聚合物熔体的流变行为，影响聚合物流变行为的因素；聚合物液体在简单几何形状管道内聚合物液体的流动，聚合物液体流动过程的弹性行为，聚合物液体流动性测量方法；成型加工过程中聚合物的结晶、取向、降解、交联以及对制品性能的影响。3.全面掌握塑料和橡胶成型工艺与过程，成型工艺条件对对制品性能的影响塑料成型物料的配制，物料的混合和分散机理，配料工艺；塑料的挤出成型、注射成型、压制成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、泡沫塑料的成型工艺与原理；塑料的中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜的成型的原理及影响因素；胶料的组成及配合、加工，硫化对橡胶性能的影响、硫化过程，硫化反应机理。4.了解纤维的成型过程与工艺

硫化过程的四个阶段：硫化起步阶段（又称焦烧期或硫化诱导期）、欠硫阶段（又称预硫阶 段）、正硫阶段、过硫阶段。 用硫化仪测定硫化程度：硫化仪的测定原理、硫化曲线的分析、硫化参数的确定。 硫化反应机理：硫黄硫化、非硫黄硫化，硫化工艺 ，硫化条件、硫化方法 11.纤维成形原理及方法 纤维纺丝成形方法的一般特性：熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝 纺丝溶液细流的形成：纺丝液体在喷丝头孔道中的流动、纺丝细流的形成过程、纺丝细流的稳 定性、纺丝熔体的破裂 纺丝细流的冷却及固化过程：纺丝细流与周围介质的热交换、纺丝成形的传质过程、熔法纺丝 的冷却固化过程、干法纺丝的传质过程、湿法纺丝的传质过程。 纺丝过程中纤维的力学行为：纺丝过程中的拉伸作用、纺丝过程中纤维的受力分析。 （二）基本要求 1.正确理解下列术语并进行分析 聚合物加工、可模压性、可挤出性、可纺性、可延性、熔融指数；压力流动、收敛流动、拖曳 流动、柱塞流动、时间依赖性液体、触变性液体、震凝性液体、切力变稀、切力增稠、表观粘度、 表观剪切速率、拉伸粘度、拉伸流动；端末效应、不稳定流动；内润滑剂、塑炼、混炼；挤出成 型、熔池、固体床、正流、逆流、环流、漏流、螺杆特征曲线、机头特征曲线、注射成型、主流 道、分流道、浇口、欠熟、过熟、压延成型；中空吹塑成型、真空成型、热成型、凝封、注射周 期；捆包胶、通用合成橡胶、特种合成橡胶、硫化、焦烧、化学增塑剂、贴胶、擦胶、定伸强度、 焦烧时间、正流化时间、欠硫、过硫、薄通、捣胶、喷硫、喷霜；熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺 丝、散流、无因次温度、无因次浓度、比欧准数。 2.正确理解聚合物加工中的理论： 聚合物材料的可加工性，聚合物在加工过程中的粘弹行为；聚合物熔体的流变行为，影响聚合 物流变行为的因素；聚合物液体在简单几何形状管道内聚合物液体的流动，聚合物液体流动过程的 弹性行为，聚合物液体流动性测量方法；成型加工过程中聚合物的结晶、取向、降解、交联以及对 制品性能的影响。 3.全面掌握塑料和橡胶成型工艺与过程，成型工艺条件对对制品性能的影响 塑料成型物料的配制，物料的混合和分散机理，配料工艺；塑料的挤出成型、注射成型、压制 成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递模塑、泡沫塑料的成型工艺与原理；塑料的中空 吹塑成型、热成型、拉幅薄膜的成型的原理及影响因素；胶料的组成及配合、加工，硫化对橡胶性 能的影响、硫化过程，硫化反应机理。 4.了解纤维的成型过程与工艺

纤维纺丝成形方法的特性，纺丝溶液细流的形成，纺丝细流的冷却及固化过程，纺丝过程中纤维的力学行为。（三）学时分配本课程的教学时数为32学时，课内学时分配如下表：教学环节课时绪论13材料的加工性质2聚合物的流变性质6聚合物液体在管和槽中的流动4聚合物加工过程的物理和化学变化3成型物料的配制8塑料的一次成型4塑料的二次成型3胶料的组成及配合8胶料的加工6硫化2纤维成形原理及方法50合计（四）课程内容的重点、难点1.聚合物的流变性质重点：温度对粘度的影响、压力对粘度的影响、粘度对剪切速率或剪应力的依赖性、聚合物结构因素和组成对粘度的影响。2.聚合物液体在管和槽中的流动重点：聚合物液体在圆管中的流动、聚合物液体在狭缝通道中的等温流动。难点：聚合物的拖流动和收敛流动3.聚合物加工过程的物理和化学变化重点：成型加工过程中聚合物的结晶和成型加工过程中聚合物的取向难点：聚合物及其固体添加物的流动取向、聚合物的拉伸取向4.成型物料的配制

纤维纺丝成形方法的特性，纺丝溶液细流的形成，纺丝细流的冷却及固化过程，纺丝过程中纤 维的力学行为。 （三）学时分配 本课程的教学时数为32学时，课内学时分配如下表： 教学环节 课时 绪论 1 材料的加工性质 3 聚合物的流变性质 2 聚合物液体在管和槽中的流动 6 聚合物加工过程的物理和化学变化 4 成型物料的配制 3 塑料的一次成型 8 塑料的二次成型 4 胶料的组成及配合 3 胶料的加工 8 硫化 6 纤维成形原理及方法 2 合计 50 （四）课程内容的重点、难点 1.聚合物的流变性质 重点：温度对粘度的影响、压力对粘度的影响、粘度对剪切速率或剪应力的依赖性、聚合物结 构因素和组成对粘度的影响。 2.聚合物液体在管和槽中的流动 重点：聚合物液体在圆管中的流动、聚合物液体在狭缝通道中的等温流动。 难点：聚合物的拖曳流动和收敛流动。 3.聚合物加工过程的物理和化学变化 重点：成型加工过程中聚合物的结晶和成型加工过程中聚合物的取向 难点：聚合物及其固体添加物的流动取向、聚合物的拉伸取向 4.成型物料的配制

重点：增塑剂、防老剂的作用机理，物料的混合和分散机理，配料工艺5.塑料的一次成型重点：挤出成型工艺与过程、模压成型的工艺过程、模压成型的工艺特性和影响，因素压延工艺过程难点：挤出成型原理，注射成型的工艺过程及影响因素6.塑料的二次成型重点：中空吹塑成型、热成型的工艺过程及影响因素难点：拉幅薄膜的成型工艺7.胶料的加工重点：塑炼的目的、塑炼工艺：混炼的目的、混炼工艺；胶片压延、压型、纺织物的贴胶和擦胶；压出的特点、影响压出的因素。难点：塑炼机理、混炼理论、混炼时胶料的包辊特性。8.硫化重点：硫化对橡胶性能的影响，硫化过程的四个阶段，硫化仪的测定原理、硫化曲线的分析、硫化参数的确定。难点：硫黄硫化、非硫黄硫化的硫化反应机理。三、课程改革与特色本课程使用多媒体教学和网络教学。在课程中利用网络对教学内容适时更新，做到教学与科研的互动；课程中增加虚拟实验，对关键难点与实验采用动画模拟，使学生增加难点的感性认识；在课程中的适当章节增加学生讨论环节，提高学生的学习兴趣。该课程采用闭卷考试和平时成绩相结合的方式进行考核。其中闭卷考试70%，平时成绩30%

重点：增塑剂、防老剂的作用机理，物料的混合和分散机理，配料工艺 5.塑料的一次成型 重点：挤出成型工艺与过程、模压成型的工艺过程、模压成型的工艺特性和影响，因素压延工 艺过程 难点：挤出成型原理，注射成型的工艺过程及影响因素 6.塑料的二次成型 重点：中空吹塑成型、热成型的工艺过程及影响因素 难点：拉幅薄膜的成型工艺 7.胶料的加工 重点：塑炼的目的、塑炼工艺；混炼的目的、混炼工艺；胶片压延、压型、纺织物的贴胶和擦 胶；压出的特点、影响压出的因素。 难点：塑炼机理、混炼理论、混炼时胶料的包辊特性。 8.硫化 重点：硫化对橡胶性能的影响，硫化过程的四个阶段，硫化仪的测定原理、硫化曲线的分析、 硫化参数的确定。 难点：硫黄硫化、非硫黄硫化的硫化反应机理。 三、课程改革与特色 本课程使用多媒体教学和网络教学。在课程中利用网络对教学内容适时更新，做到教学与科研 的互动；课程中增加虚拟实验，对关键难点与实验采用动画模拟，使学生增加难点的感性认识；在 课程中的适当章节增加学生讨论环节，提高学生的学习兴趣。 该课程采用闭卷考试和平时成绩相结合的方式进行考核。其中闭卷考试70%，平时成绩30%