高分子材料成型原理

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1、高分子材料成型原理主　讲：沈新元办公室：材料大楼c474室电子信箱:shenxy@dhu.edu.cn第三章混合在实际应用中，高分子材料中一般有各种添加剂或其它种类的聚合物。聚合物共混和添加改性的目的是为了改善聚合物的加工性，改进制品的使用性能或降低成本。聚合物共混和添加改性的一个重要环节是混合。知识园地:常用添加剂的种类1.热稳定剂聚合物加工过程中为阻止热降解反应所加的添加剂。eg:铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类、稀土类、复合稳定剂等.应用实例:PVC2.抗氧剂可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度、延长其使用寿命的物质。(1)链终止型

2、：通过与动力学链相结合(与自由基R•、ROO反应)中断自动氧化的链增长并消灭自由基。(2)预防型：可尽量少形成自由基以抑制或减缓引发反应。3.抗臭氧剂可以阻止或延缓高分子材料发生臭氧破坏的化学物质。eg:喹啉类衍生物，醛胺、酮胺的缩合物、对苯二胺衍生物等。4.光稳定剂有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类化合物。(1)光屏蔽剂(能反射和吸收紫外光的物质)(2)紫外线吸收剂(能强烈地选择性吸收高能量的紫外线，并进行能量转换，以热能形式或无害的低能辐射将能量释放的一类物质).(3)猝灭剂(能通过分子间的能量转移迅速将激发态分子猝灭并转变成热能、

3、荧光或磷光形式经辐射散失后回到基态的一类物质)。(4)自由基捕捉剂(含氢过氧化物分解剂）(能通过捕获自由基、分解过氧化物等途径赋予高分子材料高度光稳定性的一类化合物).5.生物抑制剂(防霉剂、杀菌剂、抑菌剂)保护材料免受微生物不利影响的物质。eg:酚类、有机硅季铵盐、双胍类、苯胺类、有机锡化合物、无机类•••DC5700:3-（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基季铵氯化物6.抗静电剂能有效地阻止材料物质。加工或使用过程中发生静电荷积累的一类物质。eg:阴离子型：硫酸衍生物磷酸衍生物聚丙烯酸盐等阳离子型：季铵盐、胺盐等两性离子型：季胺内盐、烷

4、基氨基酸类等非离子型：多元醇(醇酯)、胺类衍生物等炭黑7.阻燃剂能提高可燃性材料耐燃性的物质。eg:添加型：磷酸酯及其它磷化物有机卤化物无机化合物(Sb2O3、Al(OH)3等含卤有机硅和有机锑化合物等反应型：卤代酸酑含磷多元醇其它极限氧指数LOILOI↑阻燃性↑8.增塑剂用以使高分子材料制品塑性增加，改进其柔软性、延伸性和加工性的物质。eg:苯二甲酸酯类（DOP等）水9.化学剂(交联剂及交联用添加剂)能使高分子材料发生某些化学反应以改变其性质的物质。eg:有机过氧化物硫化剂典型实例：橡胶的硫化10.发泡剂可使一定粘度范围内的液态或塑性状态

5、的高分子化合物形成微孔结构的物质。eg:物理发泡剂化学发泡剂11.着色剂能赋予高分子材料某种颜色的物质。eg:有机染料颜料(有机、无机)12.填充剂(填料)能使高分子化合物的用量减少或(并)能改善制品某些机械性能的固体物质。增量填充剂(增量剂、非增强填料)eg:CaCO3、硫酸盐类、含硅化合物补强性填充剂(补强剂、增强剂、增强填料)eg:炭黑、纤维类、金属晶须13.润滑剂为降低聚合物熔体与加工机械之间及熔体内部相互间的摩擦和粘附、改善流动性、促进加工成型、提高制品外观质量等的一类添加剂。内润滑剂：eg:脂肪醇(酸)外润滑剂：eg:石蜡14.

6、其他添加剂eg:偶联剂、橡胶软化剂、增粘剂、抗冲击改性剂一.混合的定义混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作，是系统内各组分在其基本单元没有本质变化的情况下，在系统全部体积内的细化和分布的过程。第一节混合的基本概念和原理二.混合机理按照Brodkey混合理论,混合涉及到扩散的三种基本运动形式。(一)分子扩散在浓度梯度驱使下，各组分自发地由浓度较大的区域迁移到浓度较小的区域从而达到各处组分均化的一种扩散形式。分子扩散在气体和低粘度液体中占支配地位。(二)涡旋扩散(涡流或紊流扩散)由系统内产生的紊流而实现的一种扩散形式。在聚合物加工中，很少发

7、生涡旋扩散。(三)体积扩散(对流混合)指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置向另一空间位置的运动；或指两种或多种组分在相互占有的空间内发生运动，以期达到各组分的均匀分布。在聚合物加工中，这种混合占支配地位.(1)体积对流混合通过塞流使物料不需要连续变形便发生简单的体积重排和置换来达到混合。1.对流混合的机理(2)层流对流混合(层流混合)通过层流(层状流动)使物料受到剪切、拉伸或挤压等作用而变形来达到混合。图：混炼三要素P-压缩S-剪切D-置换2.层流混合的种类(1)流变性均匀流体的层流混合各组分流变性均匀，即少组分的粘度与多组分的粘

8、度相同.两种粘性液体间的界面会增加，界面作为层流混合过程的定量度量。在这种流动中界面面积的增加并不是最大的，因此混合效果不是最好。(2)流变性非均匀流体的层流混合各组分流变性不均