聚合物加工原理ppt.ppt

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1、聚合物加工原理橡塑机械工程研究中心谢林生第一章绪论一、何谓聚合物材料（高分子材料）：是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚合物或高聚物。高分子化合物的分子量一般>104。高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子材料主要是人工合成的。绪论一、何谓高分子材料：定义：简写成nCH2=CH2→。[CH2–CH2]n由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙烯:CH2=CH2+CH2=CH2+→-C

2、H2-CH2-CH2-CH2-,绪论一、何谓高分子材料：高分子化合物的组成组成聚合物的低分子化合物称为单体。聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。[CH2–CH2]n大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中)称为链节。聚乙烯分子链绪论一、何谓高分子材料：按用途分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。按聚合物反应类型分为加聚物和缩聚物。按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和热固性聚合物。按主链上的化学组成分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。绪论一、何谓高分子材料：高分子材料的分类二、高分子材料的

3、结构大分子链的柔顺性柔顺性与单键内旋转的难易程度有关绪论大分子链的结构由于主链共价键有一定键长和键角，保持键长和键角不变时单键可任意旋转，称单键的内旋转。内旋转使大分子链卷曲成各种不同形状，对外力有很大的适应性，这种特性称为大分子链的柔顺性。线型结构：弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。支链型结构：近于线型结构。体型结构：硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。二、高分子材料的结构绪论大分子链的形状大分子链的结构晶态为分子链排列规则的部分，非晶态为排列不规则的部分。一个大分子链可以穿过几个晶区

4、和非晶区。晶区熔点、密度、强度、硬度、刚性、耐热性、化学稳定性高，而弹性、塑性、冲击强度下降。二、高分子材料的结构绪论高分子的聚集态结构——晶态与非晶态三、高分子材料的力学状态玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用下，只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。高聚物呈玻璃态的最高温度称玻璃化温度，用Tg表示。处于该状态的材料有塑料和纤维。线型非晶态高聚物的温度-变形曲线绪论线型非晶态高分子材料的力学状态高弹态：温度高于Tg，分子活动能力增加，受力时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡胶。

5、粘流态：由于温度高，分子活动能力很大，在外力作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高分子材料的加工时所呈现的状态；大分子链开始发生粘性流动的温度称粘流温度，用Tf表示。线型非晶态高聚物的温度-变形曲线三、高分子材料的力学状态绪论分为一般分子量和很大分子量两种情况。线型晶态高聚物的温度-变形曲线线型晶态高分子材料的力学状态三、高分子材料的力学状态绪论一般分子量的高聚物在低温时，链段不能活动，变形小，在Tm以下与非晶态的玻璃相似，高于Tm则进入粘流态。分子量很大的高聚物存在高弹态。部分结晶高聚物在非晶

6、区Tg与晶区Tm间,非晶区柔性好,晶区刚性好,处于韧性状态,即皮革态。线型部分结晶高分子材料的力学状态三、高分子材料的力学状态绪论聚合物的表观粘度随所受到的剪切的增加而减小。剪切变稀现象四、高分子材料的流动特性绪论NP下泄速度基本恒定快——慢Waissenberg效应和法向应力四、高分子材料的流动特性绪论(N)(P)Waissenberg效应和法向应力四、高分子材料的流动特性绪论法向应力挤出机挤出胀大现象（barus效应）四、高分子材料的流动特性绪论当聚合物熔体从小孔、毛细管或窄缝中挤出时，挤出物

7、的直径或厚度会明显大于孔道的实际尺寸。不稳定流动与熔体破裂现象四、高分子材料的流动特性绪论聚合物挤出时，当挤出速率过高，超过某一临界剪切速率时，会出现弹性湍流，导致流动不稳定，挤出物的表面变粗糙。随着挤出速率的进一步增加，先后将出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形等畸变，最终导致完全无规则的挤出物断裂。第二章常用的高分子材料高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂等。一、塑料塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。塑料是以树脂为主要成分，加入

8、各种添加剂。树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。塑料制品常用的高分子材料填料主要起增强作用；增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性；固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命；润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上,使制品光亮；着色剂用于塑料制品着色。其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。一、塑料常用的高分子材料添加剂的作用改善塑料某些性能。按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑