第二章塑料成型的理论基础

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1、第二章塑料成型的理论基础聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础2.1概述为了更好地认识塑料成型方法依据的原理，即工艺条件、设备、模具间的相互关系，这就有必要把共同的部分加以分析讲解。这一章我们要重点讨论聚合物——塑料在成型过程中的流变行为、热行为和物理化学行为。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础1、流变行为流变学是研究介于流体与固体之间的特殊物体——粘弹体的流动与变形关系的科学，它既有流动，又有弹性变形和粘性变形。我们用流变学来研究塑料在成型中的流变行为。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础2、热行为加热可以使塑料具有流动性和可塑性，在加热和冷

2、却过程中其特性参数将发生什么变化，这称为热行为。如端末效应、剪切影响等。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础3、物理化学行为物理行为指加热成型过程中：粘度、弹性、结晶过程以及结晶定向问题。化学行为指加热成型过程中：空气、光、压力、剪切等外界条件的作用下所发生的化学变化。有些是分解、降解、交联。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础聚合物成型加工时不仅仅是形状的改变，而且聚合物材料本身的结构也会发生变化，材料的性质也随同一起改变。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础一、聚合物分子链结构及聚集态结构聚合物结构的主要特点1、高分子链是由很大数目的结构单

3、元组成，数量达到103～105，通过共价键连成不同的结构。如：聚乙烯[-CH2-CH2-]n聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础聚合物分子结构有：线形、枝化、星形、接枝、梯形、交联等。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础2、一般高分子聚合物的主链都有一定的内旋转自由度，可以弯曲，这使高分子长链具有柔性。3、高分子链间一旦发生交联反应，则聚合物表现为不溶、不熔。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础4、高分子聚合物结构单元之间的范德华力对高分子聚合物的力学性能有着重要影响。5、高分子聚合物的分子聚集态结构存在有晶态和非晶态。聚合物成型原理及工艺第二

4、章塑料成型的理论基础高分子聚合物的聚集态结构1、高分子聚合物的聚集态及转变（1）高分子聚合物的聚集态低分子聚集态：气态、液态、固态高分子聚集态：玻璃态、高弹态、粘流态聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础线性聚合物的热力学曲线1－非结晶性聚合物；2－结晶性聚合物聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础（2）高分子聚合物聚集态的转变1）加热或冷却冷却冷却玻璃态——高弹态——粘流态加热加热聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础加热能使玻璃态高分子聚合物软化为似橡胶类的高分子聚合物，此软化温度称为玻璃化温度以Tg表示。继续升高温度高弹态逐渐转变为高粘性的流体

5、，此时的转变温度称为粘流温度Tf。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础2）制成溶液或去除溶剂在恒定温度下，加入或去除溶剂（或蒸发）而制备高分子聚合物溶液的过程。在这个过程中将发生着聚集态的转变，该转变也能可逆进行。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础3）改变聚合度随着聚合度的变化，高分子聚合物也会出现上述的三种聚集状态的变化。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础高分子聚合物的玻璃化转变1、玻璃化转变的特征当玻璃态加热时可转变为粘流态（液态），反之冷却降温可使液态（粘流态）成为固态（玻璃态）。当液体冷却固化时有两种情况：聚合物成型原理及工艺第二章

6、塑料成型的理论基础一种情况是：分子按一定晶格重排成有规则结构，形成结晶。这个过程就称为结晶化作用，此转化温度称为熔点Tm，聚合物结晶化过程是产生相变，有明显的熔点、比容和比热等性质发生突变。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础另一种情况是：聚合物液体（熔体）冷却时分子或结构单元来不及重排，而粘度已变得很大，以至液体结构被固定下来，而成液相固体，无定型态，这就是玻璃态或冷却液体，这种过程称为玻璃化，此过程中的比热、比容等性质是连续变化的，无突变现象。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础2、影响玻璃化温度的结构因素玻璃化温度可以进一步理解为这样一个温度，在

7、这个温度下，其动能足以克服链段间的吸力而内旋，可见，凡是影响柔性和分子间吸力的因素就是影响玻璃化温度的因素。在这些因素中尤以极性基团和位置较大的基团的影响最为明显。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础（1）玻璃化温度与结构的关系非极性大分子内旋容易，柔性大，分子间吸力小，因此玻璃化温度低。聚合物成型原理及工艺第二章塑料成型的理论基础（2）分子量对玻璃化温度的影响当分子量不太高时，玻璃化温度随分子量增加而不断增高。当分子量高达某一数量时，继续增加分子量时，玻璃化温度已不再继续升高，而趋向定值，当玻璃化温度达到定值时，相应的分子量称为临界分子量。