塑料成型工艺与模具设计第1章.ppt

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1、第一章塑料概论第一节高聚物的分子结构与特性第二节高聚物的热力学性能及在成型过程中的变化第三节塑料的组成及分类第四节塑料的工艺性能第五节常用塑料第六节塑料的改性第一节高聚物的分子结构与特性一、树脂与塑料的概念树脂包括天然树脂和合成树脂。天然树脂是指从树木、动物、石油中分泌出的脂物，如松香是从松树分泌出鲍乳液状松脂中分离出来的；虫胶是从热带昆虫的分泌物中提取的；而沥青是从石油中得到的。这些天然树脂无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解于有机溶剂，不溶解于水等。随着生产的发展，天然树脂不仅在数量上而且在质量上都远远不能满足需要，于是人们根据天然树脂的分子结构和特性，应用人工方法制造

2、出了合成树脂。例如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯等都属于合成树脂。塑料是以树脂为主要成分，添加一定数量和一定类型的添加剂，在加工过程中能够形成流动的成型材料。由于添加剂所占比例比较小，塑料的性能主要取决于合成树脂的性能。下一页返回第一节高聚物的分子结构与特性二、高聚物的分子结构与特性无论是天然树脂还是合成树脂，它们都属于高分子聚合物，简称高聚物。塑料的许多优异性能都与高聚物的分子结构密切相关。我们知道，低分子化合物中所含的原子数一般都不多。例如一个水分子H2O由3个原子构成，一个石灰石分子CaCO3由5个原子构成。再复杂一点的化合物，其分子中所含的原子数最多

3、也不过是几百个。但是，高聚物则不同，一个高聚物分子中含有成千上万、甚至几十万个原子。例如，尼龙分子中大约含有4千个原子，天然橡胶分子中大约含有5万到6万个原子，纤维素（木材中含有此成分）分子中大约含有10万到20万个原子。从相对分子质量来看，低分子化合物的相对分子质量只有几十或几百，如水的相对分子质量为18，石灰石为100；而高聚物的相对分子质量比低分子化合物的高得多，一般从几万至上千万。例如，尼龙分子的相对分子质量为2.3万左右，天然橡胶为40万。再从分子长度来看，低分子乙烯的长度约为0.0005μm,而高分子聚乙烯的长度为6.8μm，后者是前者的13600倍。上一页下一

4、页返回第一节高聚物的分子结构与特性由此可见，高分子是含有原子数很多、相对分子质量很高、分子很长的巨型化合物。正是由于高分子化合物与低分子化合物的分子结构存在着如此悬殊的差异，才使高聚物具有许多与低分子化合物很不相同的特性。单就分子中所含原子个数、相对分子质量的大小和分子的长短还不足以表达高分子的结构特性。每个高分子里含有按照一定的方式排列的一种或数种原子或原子团，再通过化学链连成一个高分子。例如聚乙烯分子里的小单元为C2H4，每个聚乙烯分子里含有n个象下面这样连接起来的小单元：…—C2H4—C2H4—C2H4—C2H4—…上一页下一页返回第一节高聚物的分子结构与特性这些小单

5、元称为“链节”，好像链条里的每个链节；n称为“链节数”（聚合度），表示有多少链节聚合在一起。由许多链节构成一个很长的高聚物分子，称为“分子链”。例如聚乙烯的相对分子质量若是56000，那么一个聚乙烯分子里就含有两千多个乙烯单体分子（单体分子是指用以合成高聚物的小分子）。如果高聚物的分子链呈不规则的线状（或者团状），高聚物是一根根的分子链组成的，则称为线型高聚物；如图1-1（a）所示。如果在大分子的链之间还有一些短链把它们相互交联起来，成为立体结构，则称为体型高聚物，如图1-1（c）所示。此外，还有一些高聚物的大分子主链上带有一些或长或短的小支链，整个分子链呈枝状，如图1-1

6、（b）所示，称为带有支链的线型高聚物。上一页下一页返回第一节高聚物的分子结构与特性高聚物的分子结构不同，其性质也不同。线型高聚物具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可溶胀或溶解，升高温度时则软化至熔化状态而可流动，而且这种特性在高聚物成型前后都存在，因而可以反复成型，所以称为热塑性材料。体型高聚物脆性大，弹性较高，塑性很低，在成型前是可熔的，一经成型硬化后，就成为既不溶解又不熔融的固体，不能再次成型，所以称为热固性材料。三、结晶型和非结晶型高聚物的结构与特性对于某些固体材料，如果它们中的质点既是近程有序，又是远程有序，则可将它们称为晶体材料，反之则称为非晶材料。高聚物的结构按照分

7、子排列的几何特点，也可以分为结晶型和非结晶型两大类型，其中非结晶型高聚物又叫做无定形高聚物。上一页下一页返回第一节高聚物的分子结构与特性结晶型高聚物由“晶区”（分子作有规则紧密排列的区域）和“非晶区”（分子处于无序状态的区域）所组成。晶区所占的重量百分数称为结晶度。例如低压聚乙烯在室温时的结晶度为85％～90％。通常当高聚物的分子结构简单，主链上带有的侧基体积小，对称性高，分子间作用力大时，有利于结晶；反之，则对结晶不利或不能形成结晶区。结晶只发生在线型高聚物和含交联链不多的体型高聚物中。结晶对高聚物的性能影响重大