聚合物成型加工原理课件

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1、第二章聚合物成型的理论基础22.1聚合物的加工性质2.2聚合物的流动与流变行为2.3聚合物的加热与冷却2.4聚合物的结晶2.5成型过程中的定向作用2.6聚合物的降解2.7加工过程中聚合物的交联7/26/202112.1聚合物的加工性质性质包括：可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性利用这些性质，使加工各种各样的制品成为可能，聚合物得以广泛应用。7/26/20212根据力学性质和分子热运动的特征，把聚合物分为：玻璃态、高弹态、粘流态线性聚合物聚集态的重要性质：聚集态间可转变且可逆2.1.1聚集态（力学状态）与加工方法的关系1

2、.成型加工对聚集态转变的依赖性聚集态的特点：a.长链结构，相互贯穿、重叠、缠结；b.内聚能较大，吸引力大（分子内，分子间）。7/26/20213可逆性的转变对成型加工的重要性：a.使聚合物材料的加工性更多样化；b.成型加工是一种“转变”技术。7/26/202142.聚合物处于不同聚集态时与加工方法的关系1）无定形聚合物处于不同聚集态与加工方法的关系7/26/20215在A区，玻璃态，坚硬的固体，链段处于冻结状态，普弹形变。聚合物在A区的特点：a.模量高，形变小；b.形变与外力大小成正比；c.在极限应力范围内，形变具有可

3、逆性；d.形变与回复均在瞬间完成，可以认为形变和回复与时间无关。7/26/20216加工方法：适合机械加工、固相成型（小形变加工）7/26/20217特点：a.模量低，形变值大；b.形变仍具可逆性；c.达到高弹形变的平衡值和完全恢复形变不是瞬间完成的，形变与恢复具有时间依赖性；d.靠近Tf附近，聚合物粘度很大。（2）在B区,高弹态。加工方法：压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作。7/26/20218注意：在高弹态下进行加工时，关键问题是：在保持外力作用下，把制品的温度迅速冷却到Tg以下。也就是说要充分考虑到加工中的可逆形

4、变，否则就得不到符合形状尺寸要求的制品。7/26/20219（3）在C区，粘流态。大分子除了链段运动以外，整个大分子链在外力作用下也产生滑移。特点：a.粘度小；b.形变具有不可逆性；c.形变与时间有关。7/26/202110加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、熔融纺丝、热贴合等。成型加工优点：a.易于成型；b.制品稳定性好。7/26/202111（4）在Tb以下，材料使用的下限。破碎加工。破碎加工的特点：a.回收利用废品；b.粉状物料的制备。如EVA粉料的制备。7/26/202112

5、TfTf----TD破碎加工机械加工固相成型压力、吹塑、热成型，纤维、薄膜的拉伸注射、挤出、压延、热贴合、熔融纺丝、生胶和塑料的塑炼小结：7/26/2021132）结晶聚合物处于不同聚集态时与加工的关系：1）A是轻度结晶聚合物曲线，形状与无定形聚合物的曲线形状基本类似；2）B是结晶度较高的聚合物的曲线，但分子量相对较低，因此Tf<=Tm;3)C是分子量较大的结晶型聚合物。Tf>Tm，当聚合物温度达到熔点后，还会出现高弹态，因此，只有连续提高加工温度才能使聚合物转变为粘流态。7/26/202114加工方法：a.Tg以下，

6、　机械加工；b.Tg-Tm间，当外力大于材料的屈服强度时，可进行薄膜和纤维的拉伸操作；c.Tm以上，主要进行熔体加工。注意：成型加工中，聚合物的温度达到熔点后不一定意味着进入粘流态。7/26/2021152.1.2聚合物的加工性一.聚合物的可挤压性1.定义：可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。具有这种性质的聚合物可以生产各种棒材、管材、薄膜、片材。7/26/2021162.影响可挤压性的因素：a.与粘度有关：主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度。粘度很低，流动性好，保持形状能力差，如PS。粘度

7、很高，流动性差，成型困难，如PVC。b.与流变性有关：流变性是指剪切应力、剪切速率与粘度的关系。假塑性流体的行为。c.流动速率：均匀d.与模具、设备结构有关7/26/2021173.可挤压性的评价：熔体指数：MI指聚合物熔体在一定温度、一定压力下，10min内通过标准毛细管的质量值，g/10min。MI大，流动性好，即粘度小；MI小，流动性差，即粘度大；7/26/202118加工方法产品所需材料的MI值a.挤出成型管材〈0.1片材.瓶，薄壁管0.1~0.5电线电缆0.1~1.0薄片、单丝0.5~1.0多股丝或纤维≈1瓶

8、（高光泽）1.0~2.0胶片9.0~15.0b.注塑成型厚壁制件1.0~2.0薄壁制件3.0~6.0c.涂布涂敷纸9.0~15.0d.真空成型制件0.2~0.57/26/202119二、聚合物的可模塑性1.定义：聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。具有这种性质的聚合物可以通过注射、模压、挤出等成型方法制造各种形状