高分子材料成型工藝學(常州大學提供的慕課)

高分子材料成型工藝學課程是常州大學於2017年09月04日首次在中國大學MOOC開設的慕課、國家精品線上開放課程。該課程授課教師是鄒國享、趙彩霞、楊榮、馬文中、張洪文、李寧。據2021年3月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課8次。

高分子材料成型工藝學課程共有八章，包括注射成型原理、注射工藝過程及控制因素、擠出吹塑工藝、塑膠成型的理論基礎、模壓成型概述、泡沫塑膠成型及工藝等內容。

基本介紹

• 中文名：高分子材料成型工藝學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 類 別：慕課、國家精品線上開放課程
• 提供院校：常州大學
• 開課時間：2017年09月04日（首次）
• 授課教師：鄒國享、趙彩霞、楊榮、馬文中、張洪文、李寧

課程性質

課程背景

生活離不開材料，而材料則因成型而被賦予生命。兒童玩具、汽車配件、醫療器械等等日常生活的塑膠製品的製備都離不開高分子材料成型工藝學。在此背景下，常州大學開設了高分子材料成型工藝學課程。

課程定位

高分子材料成型工藝學課程是高分子材料與工程本科專業的專業核心課程。

開課信息

開課次數	開課時間	學時安排	授課教師	參與人數
第1次開課	2017年09月04日~2017年11月18日	5小時每周	鄒國享、趙彩霞、楊榮、馬文中、張洪文	1155
第2次開課	2018年03月05日~2018年05月20日	待定	鄒國享、趙彩霞、楊榮、張洪文	1412
第3次開課	2018年09月01日~2018年12月30日	5小時每周	鄒國享、趙彩霞、楊榮、馬文中、張洪文	1161
第4次開課	2019年03月05日~2019年06月30日	3~5小時每周		970
第5次開課	2019年08月26日~2019年12月21日	4小時每周		1329
第6次開課	2020年02月24日~2020年07月20日		鄒國享、趙彩霞、張洪文、李寧	2699
第7次開課	2020年09月14日~2020年12月30日	5小時每周	鄒國享、趙彩霞、楊榮、馬文中、張洪文	697
第8次開課	2021年02月28日~2021年06月30日	4小時每周	鄒國享、趙彩霞	待定

（表格內容參考資料）

課程簡介

高分子材料成型工藝學課程的授課內容主要有兩塊，一個是高分子材料加工的基礎知識，另一塊是高分子材料成型加工方法及工藝，可分為高分子材料成型的理論基礎、高分子材料成型物料及其配製、模壓成型、擠出成型、注射成型和中空吹塑。

課程大綱

第1次開課課程大綱

第一章 緒論 塑膠加工工程概況，成型加工的分類，塑膠的分類，成型加工的三個發展時期及目前成型加工研究進展 第二章 塑膠成型的理論基礎 1、評價高分子熔體流動性的兩種方法，熔體流動速率（MRF）與表觀粘度的關係；流體的流動行為的分類方法及特點，聚合物熔體或是溶液的流變特徵及其原因； 2、聚合物熔體擠出過程中的兩種常見現象，即擠出脹大和熔體破裂；導致擠出脹大和熔體破裂的原因，以及影響擠出脹大程度的因素； 3、聚合物加工、存貯和使用過程中的各種降解及其本質。 4、聚合物成型加工過程中的結晶與取向；影響結晶與取向的因素；結晶與取向對最終製品性能的影響； 5、高分子製品的應力開裂現象，影響內應力大小的因素，消除內應力的常用方法。 第三章 成型用的物料及其配製 1、五種常用的通用塑膠（PE、PP、PVC、PS和ABS）的基本特性， 2、五種常用的工程塑膠（PA、PC、PET/PBT、POM和PPO）的基本特性； 3、其它常用高分子材料的基本特性，如熱固性塑膠、橡膠和熱塑性彈性體等； 4、塑膠成型過程中所需加入的各種助劑，如增塑劑、穩定劑、阻燃劑、潤滑劑和抗靜電劑等；5、配方的設計步驟，各種助劑的作用，物料混合的原理及混合設備。 第四章 模壓成型 1、熱固性塑膠的模壓成型，主要介紹模壓成型的設備和工藝過程以及工藝參數對成型過程的影響。 2、複合材料的層壓成型材；橡膠成型過程和工藝。要求一般了解模壓成型的定義、一般工藝，掌握層壓成型的控制因素。 第五章 擠出成型 1、擠出成型過程和擠出成型原理，實現擠出過程所需

的設備，包括擠出機、口模和各種輔機設備； 2、擠出理論和螺桿特性等基礎知識，包括擠出過程中按三段的原理分解成的固體輸送理論、熔融理論和熔融輸送理論； 3、各工藝參數對擠出製品性能的影響。主要參數包括料筒溫度、機頭溫度、螺桿轉速以及輔機的牽引速度等； 4、三種典型擠出製品（管材、板材和薄膜）的擠出成型工藝，以及導致常見擠出擠出製品缺陷的原因和解決辦法。 第六章 注射成型 1、講授注射成型原理和注塑機的結構，注塑機的主要參數，並分別介紹注射系統和鎖模系統，以及各種常見的噴嘴； 2、講授塑膠注射成型過程中常用模具的結構及其工作原理，重點是常用的開模機構和鎖模機構的區別； 3、講授注射工藝對製品性能的影響。如溫度參數包括料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度；壓力參數包括注射壓力、保壓壓力和背壓； 4、講解注射製品的常見缺陷形成的原因及其處理方法，主要缺陷包括欠注、凹陷及縮痕、熔接線和熔合痕、射流痕、表面斑痕和表面流痕等； 5、講授常用塑膠的注射成型工藝。結合第三章的內容，根據常見的各個塑膠的特點，分析不同的塑膠所用的注射工藝特點； 6、講授熱固性塑膠的注射成型原理和注射成型工藝，重點講授熱固性塑膠的注射成型過程與熱塑性塑膠的注射成型過程的區別，以及熱固性塑膠成型過的控制要素； 7、氣體輔助成型（GIM）的概念及優點，成型設備及工藝過程。解反應注射成型的定義，成型工藝及特點，RIM技術適用的材料及製品，RIM製品及模具設計應注意的問題。 第七章 中空吹塑成型 講授中空吹塑的設備和原理，重點說明擠出-吹塑和注塑-吹塑的區別，以及吹塑工藝對吹塑過程的影響。

（註：課程大綱排版從左到右列）

第2~8次開課課程大綱

第一章 緒論 第一節 緒論 第二章 塑膠成型的理論基礎 第一節 塑膠成型過程中的流變現象 第二節 塑膠成型過程中的結晶與取向 第二章 單元測驗 第二章 單元作業 第三章 成型用的物料及其配製 第一節 影響製品性能的因素 第二節 常用的通用塑膠 第三節 常用的工程塑膠 第四節　成型用助劑及配方設計 第三章 成型用物料及其配製單元測驗 第三單元 單元作業 第四章 模壓成型 第一節 模壓成型概述 第二節 模壓成型工藝 第三節 層壓成型 模壓成型單元測驗 第四章 模壓成型作業 第五章 擠出成型 第一節 擠出成型的原理和設備 第二節 擠出成型工藝

第三節 典型製品的擠出成型 第五章 擠出成型 單元測驗 第五章 擠出成型 單元作業 第六章 注射成型 第一節 注射成型原理 第二節 注射成型設備 第三節 注射工藝過程及控制因素 第四節 注射製品的常見缺陷 第五節 氣輔注射成型及工藝 第六節 熱固性塑膠的注射成型 第六章 單元測驗 第六章 單元測驗（二） 第七章 中空吹塑成型 第一節 擠出吹塑工藝 第二節 擠出吹塑工藝 第三節 注射吹塑成型 單元測驗 作業 第八章 章 泡沫塑膠成型及工藝 第一節 泡沫塑膠成型原理和發泡劑 第二節 常見泡沫塑膠的成型工藝 第八章單元測驗 預備知識

（註：課程大綱排版從左到右列）

教學要點

章節	要求
第一章	掌握高分子材料成型加工領域的基本概念。
第二章	掌握熔體流動速率（MRF）與表觀粘度的關係，理解剪下稀化的原因；了解擠出脹大和熔體破裂現象；理解導致擠出脹大和熔體破裂的原因，能通過工藝的設計來控制擠出脹大程度；掌握聚合物加工、存貯和使用過程中的各種降解及其本質。 了解聚合物成型加工過程中的結晶與取向；理解外界因素如何影響聚合物的結晶與取向；理解結晶與取向如何最終製品性能的影響；了解高分子製品的應力開裂現象，理解內應力是如何產生的，能通過最佳化工藝來減弱或消除內應力。
第三章	掌握五種常用的通用塑膠和五種常用工程塑膠的基本特性，在設計高分子材料產品時能根據這十種塑膠的性能差異提出基礎原料的方案；能掌握熱塑性塑膠與熱固性塑膠之間的異同點，熱固性塑膠中要能清楚知道酚醛樹脂、環氧樹脂和氨基樹脂的性能特點及主要套用；掌握塑膠、橡膠和熱塑性彈性體三者之間的區別，重點掌握SBS、EVA以及共混型熱塑性彈性體（PP/EPDM）的性能特點。
第四章	掌握模壓成型的原理，具備分析模壓參數對製品性能影響的能力，並能根據模壓製品的要求來改進模壓成型工藝；具備分析成型過程對層壓製品性能影響的能力。
第五章	掌握擠出成型原理，能指出擠出生產線中各種設備在擠出成型中的作用與功能，並具備維護擠出生產生的基本能力；理解並掌握塑膠擠出理論，具備分析擠出過程對塑膠狀態的影響的能力，能計算擠出機的螺桿特性，為將來擠出機的選型打下基礎；理解擠出機各段溫度設備的基本依據，具備分析擠出工藝參數對製品性能影響的能力，能根據生產的要求最佳化擠出溫度和螺桿轉速；掌握三種典型擠出製品（管材、板材和薄膜）的擠出成型工藝，結合以前的高分子材料知識與本章的擠出成型知識來理解不同材料在不同擠出製品(管、材、膜)時的工藝要求，能發現擠出製品的缺陷，並能通過調整工藝來解決問題。
第六章	掌握注射成型原理，具備選用合適的注塑機的能力；掌握模具的基本結構，能根據樣品結構，選用適當的模具結構；理解注射成型工藝對製品性能的影響，能通過最佳化注射工藝來改善製品的性能；能分析導致製品缺陷的原因，並具備通過調整工藝解決注塑過程中常見缺陷的能力；掌握常用塑膠的成型特點，具備為不同的塑膠設定不同的工藝參數的能力；掌握熱固性塑膠的注射成型過程與熱塑性塑膠的注射成型過程的區別，並具備分析熱固性塑膠注塑成型過程的能力；了解GIM和RIM技術的特性以及它們的優缺點，理解GIM和RIM的基本原理。
第七章	理解中空吹塑的原理，具備分析吹塑參數對製品性能影響的能力。

（註：表格內容參考資料）

課前預備

預備知識

在學習該課程前，學習者應該掌握高分子化學和高分子物理知識，特別與流變行為、結晶行為和取向行為相關的高分子物理知識。建議學習者有較好的高分子助劑或是配方設計方面的知識，會對該課程的學習有幫助。

學習資料

書名	作者	出版時間	出版社
《高分子物理（第三版）》	何曼君	2007年	復旦大學出版社
《塑膠成型工藝學（第三版）》	楊鳴波	2014年	中國輕工業出版社
《高分子材料成型加工（第一版）》	周達飛	2006年	中國輕工業出版社

（註：表格內容參考資料）

授課目標

通過該課程的學習，學習者將掌握常見的高分子材料的特性以及常見的塑膠成型工藝控制。

所獲榮譽

2019年1月8日，該課程被中華人民共和國教育部認定為“2018年國家精品線上開放課程”。

教師簡介

李寧，常州大學材料科學與工程學院，博士，講師。

鄒國享，常州大學副教授。

趙彩霞，常州大學副教授。

楊榮，常州大學副教授。

馬文中，常州大學副教授。

張洪文，常州大學教授。