材料成型工艺基础 教学课件 作者 刘建华 6-10第6章.ppt

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1、第6章　高分子材料及其成型6.1工程塑料6.2工程塑料成型工艺6.3塑料制品的结构工艺性6.4塑料的加工与表面处理技术6.5橡胶制品及其成型方法6.1工程塑料塑料是以天然或人工合成树脂为基本成分加入各种添加剂而组成的高分子材料。在塑料中凡能用来制作机械零件或工程结构的塑料称为工程塑料。塑料由于具有原料广泛、易于加工成型、价廉物美和优良的物理、化学及力学性能等优点，不仅广泛地应用于人们的生活之中，还应用于电子、仪器仪表、家用电器、工业、农业、医药、化工和国防等领域。6.1.1高分子化合物1.高分子化合物的基本概念高分子化合物（简

2、称高分子，又称高聚物或聚合物）是由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的分子量特别大的有机化合物的总称。其分子比低分子化合物的分子要大很多，通常低分子有机化合物的相对分子质量在1000以下，而高分子化合物的相对分子质量在10000以上，有的高达上千万。例如，聚氯乙烯的平均相对分子质量为5×104~1.5×105，天然橡胶的相对分子质量为4×105~1×107。高分子化合物分为天然化合物和人工合成化合物（合成材料）两种。天然化合物包括天然橡胶、松香、纤维素、蛋白质等；人工合成化合物包括塑料、合成橡胶、合成纤维等。　　高分子化合物

3、的相对分子质量虽然很大，但其化学组成一般却比较简单，它们的分子往往都是由特定的结构单元通过共价键多次重复结合形成高分子链。例如聚氯乙烯的分子是由许多聚乙烯结合而成的，即表6－1几种常见高分子化合物的单体和链节2.高分子化合物的结构高分子化合物能够作为材料使用并表现出各种优异的性能，是因为它具有不同于低分子化合物的结构。因此，了解高聚物的结构特征以及认识结构与性能的内在联系，都具有重要的指导意义。　　高分子化合物的结构可分为两种基本类型，即均聚物和共聚物。均聚物只含有一种单体链节，若干个链节用共价键按一定方式重复连接起来形成均

4、聚物；共聚物是由两种以上不同的单体链节聚合而成的高聚物。　　均聚物的结构有四种形式：线型（伸直）、线型（蜷曲）、支链型和网型，如图6－1所示。图6－1均聚物结构示意图（a）线型（伸直）；（b）线型（蜷曲）；（c）支链型；（d）网型线型均聚物的特点是可溶、可熔，即它可以溶解于一些有机溶剂，加热可以熔化。基于这一特点，线型均聚物易于加工，可反复使用，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。　　支链型均聚物的性能与线型基本相同。　　网型均聚物是在两根长链之间由若干个支链把它们交联起来，构成一个网似的形状。如果这种网状的支链向空间发展的话，便得

5、到体型高聚物结构。这种高聚物的特点是在任何情况下都不熔化，也不溶解。成型加工只能在形成网状结构之前进行，一经形成网状结构，就不能再改变其形状。这种高聚物具有形状稳定、耐热和耐溶剂作用的优点，如热固性塑料酚醛、脲醛等。图6－2共聚物结构示意图共聚物的高分子排列形式可分为无规则型、交替型、嵌段型和接枝型，如图6－2所示（图中将两种不同结构的单体分别以有斜线和空白的圆圈表示）。共聚物能把两种或多种不同特性的单体综合到一种聚合物中来，使共聚物在实际应用上具有十分重要的意义。人们常把共聚物称为非金属的合金，例如汽车用的有机玻璃——聚甲苯

6、丙烯酸甲脂，使用温度为100℃左右，同10%~15%的甲基丙酸共聚后，使用温度可提高到160℃。又如ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物，它具有强度高、耐热、耐冲击、耐油、耐腐蚀及易加工的综合性能。3.高分子化合物的聚集态高分子化合物的性能不仅与高分子的相对分子质量和分子结构有关，也和分子链在空间的堆砌状态即聚集态有关。高分子化合物的聚集态结构是指高分子材料本身内部高分子链之间的几何排列和堆砌结构，也称为超分子结构。按照大分子排列是否有序，高分子化合物的聚集态分为结晶态和非结晶态两类。结晶态聚合物分子排列规则有序，非结

7、晶态聚合物分子排列杂乱不规则。4.高分子化合物的力学性能1）线型非结晶态高分子化合物的力学性能　　线型非结晶态高分子化合物没有一定的熔点，随温度的变化，会呈现出三种物理形态：玻璃态、高弹态和黏流态，如图6－3所示。图6－3线性非结晶态高分子化合物的温度－形变关系曲线（1）玻璃态。当温度较低时，由于分子热运动的能量很低，尚不足以使分子链节或整个分子链产生运动，此时高聚物呈现如玻璃体状的固态，称为玻璃态。常温下的塑料一般处于玻璃态。在这一区段，由于温度低，受到外力时只能使高分子的链段和链节作轻微的伸缩与震动，导致了较小变形的产生

8、。这种变形是可逆的，当外力去除后，变形即可消失而恢复原状。这种可逆变形称为普弹性变形。一般将常温下处于玻璃态的高分子材料称为塑料。（2）高弹态。当温度升高到一定程度时，链节可以较自由地旋转，但高聚物的整个分子链还是不能移动。此时在不大的外力作用下，可产生相当大的可逆性形变，当