武汉工程大学聚合物加工原理

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1、聚合物加工原理材料是一切技术发展的物质基础，是技术进步的核心内容。材料发展阶段第一代材料：天然材料如石材、木材等；第二代材料：人造材料如钢材、陶瓷、水泥等；第三代材料：合成材料如塑料、橡胶等。材料按化学组成可分为三大类：金属材料无机非金属材料有机高分子材料材料的制备（加工）、材料的结构、材料的性能、材料的使用性能。一、高分子材料定义：一定配合的高分子化合物，经成型加工成一定形状的材料制品。高分子材料分类：塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等。塑料和橡胶制品的区别：玻璃化温度。塑料：热塑性塑料、热固性塑料。通用塑

2、料：PE、PP、PVC、PS等；工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PET、PBT等。橡胶：通用橡胶：NR、SBR、BR、IR、IIR、EPDM、CR；特种橡胶：NBR、MQ、FPM、UR等。热塑性弹性体：SBS、SIS等。二添加剂添加剂（助剂）：改善高分子材料加工性能和制品的使用性能的辅助材料。分类：稳定剂（防老剂）——抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂等增塑剂（软化剂）填充剂（补强剂）润滑剂交联体系（硫化体系）其他：发泡剂、阻燃剂、防静电剂等。选用原则：相容性、耐久性、制品性能的制约性、经济性等。三、高分子材

3、料的制造1高分子材料的特征以塑料为例优点：比强度高；电绝缘性、绝热性、耐腐蚀性优良；减震、消音性能良好；着色性好，成型加工性优良；某些塑料还有耐磨性好、透光性好及其他特殊性能。缺点：模量低、易产生蠕变、疲劳等现象，热膨胀系数大，耐热性较差、易燃。2高分子材料的制造（1）高分子化合物的制造Ø聚合反应：自由基聚合、离子与配位聚合、缩聚、逐步加成聚合等；Ø高分子反应：交联、氯化、氯磺化、酯化、硝化、加氢、醚化等；Ø复合化：高分子合金、高分子化合物/填充剂复合物等。（2）成型加工Ø配合：高分子化合物与添加剂混合；塑

4、料——混合、塑化、造粒橡胶——塑炼、混炼Ø成型：通常在Tf（或Tm）以上或附近进行；一次成型：挤出、注射、压延、模压、吹塑等；二次成型：热成型；Ø加工：机械加工、装饰、装配。四、高分子材料工业的历史与未来1高分子材料工业的初创时期20世纪30年代以前2高分子材料工业的发展期20世纪30年代到70年代高分子合成工业飞速发展3高分子材料全面发展时期高分子合金、功能高分子、聚合物/无机物复合技术、新型的成型加工技术。4我国的高分子材料工业第一章高分子材料学高分子材料学：研究高分子化合物及其制品的特性、结构与性能之

5、间的关系。第一节影响高分子材料性能的化学因素一、构成的元素种类及其连接方式按主链的构成元素，可将高分子化合物分为三类：Ø碳链高分子通用热塑性塑料、通用橡胶。Ø杂链高分子C—O、C—N、C—S等，链刚性大、耐热性和力学性能好，可用作工程塑料如PET、PA、POM、PSF及特种橡胶。Ø元素有机高分子主链中含硅、磷、硼等元素，如有机硅高分子化合物。耐热性高。侧基对高分子化合物性质也有很大影响。二、立体规整性高分子空间构型：等规（全同）间规无规PPPS顺式反式NR天然橡胶呈皮革状、质地坚硬BR通用橡胶呈树脂状三、共

6、聚物组成四、交联改善高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性和使用性能等。Ø橡胶：生胶使用价值很低，硫化可提高强度、弹性等；Ø热固性塑料：PF、UF、EP、UP；Ø泡沫塑料：PE、PVC、PU。五、端基1、热性能分子量较低时，使熔点↓。2、光热稳定性PVC、POM、PC，端基使稳定性↓。3、成型时的熔体粘度PA、PET，熔体粘度↑；封端。4、利用端基可使高分子化合物改性和功能化等扩链、制造相容剂等。六、结构缺陷ØPE：不饱和双键；ØPVC：头-头结构七、支链PE：LDPE——支链多，长、短支链；高压HDP

7、E——支链少；LLDPE——由共聚单体引入短支链；支链数目增加，结晶度下降，密度下降，强度、硬度、软化温度、耐化学腐蚀性等性能下降，断裂伸长率、冲击韧性、透明性等增加。第二节影响高分子材料性能的物理因素一相对分子质量及其分布1Tg随分子量增加而提高。2熔体粘度随分子量增加而增加，流动性下降，成型困难。3成型方法注塑、挤出、吹塑对分子量要求不同4强度、热变形温度等性能随分子量增加而增加。二、结晶性1高分子化合物链结构与结晶性简单、规整、对称、少或无支链、刚柔性适中，易结晶。如PE、PP、PA、PET、POM、

8、PTFE等。NR、BR、IIR、CR是结晶性橡胶（低温或拉伸）。3后处理方法与结晶性二次结晶、后结晶、后收缩，退火：使结晶完善；淬火（骤冷）：使结晶度降低。4成核剂与结晶性成核剂可提高结晶速度，促进微晶生成，提高透明性。5结晶性和物性结晶使强度、模量、耐热性、耐化学药品性等提高，透明性下降、成型收缩率较高。三、粒径与粒度分布影响粉状聚合物的加工性能及应用。PVC：悬浮法，紧密型、疏松型。本体法，粒度较规整，表面不