高分子材料的成形品质课件.ppt

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1、第一篇高分子成形基础理论第一章高分子材料的成形品质1.1高分子材料的可成形性1.2高分子成形的形变学特性1.3高分子成形的热学特性1.1高分子材料的可成形性1.1.1可挤出性1.1.2可纺性1.1.3可模塑性1.1.4可延性1.1.1可挤出性可挤出性：指液态聚合物通过挤压作用获得形状改变的能力挤压作用：挤出机和注塑机料筒及喷嘴、压延机辊筒间以及模具内固体状态难以通过挤压而成形，液态（包括熔融态和溶液）才能挤压挤压过程主要受剪切作用，可挤出性主要取决于流动性一、影响因素可挤出性因素：聚合物内在性质、成形加工条件和加工设备结构内在性质：包括聚合物的

2、分子结构、分子量及其分布、体系组成等成形加工条件：成形温度、成形压力和剪切速率等聚合物分子极性越大、分子量越高、存在氢键以及大分子主链上取代基的体积越大等，则可挤出性越差多组分物料的影响规律较为复杂低分子物（如增塑剂、溶剂等）含量增大，则物料的流动性和可挤出性提高固态的填充物（如填料）含量增大，则物料的流动性和可挤出性变差温度和挤压压力增加，可挤出性提高大多数聚合物流动性随剪切速率（即挤出速度）的增加而迅速提高挤压设备或模具的结构越复杂，几何尺寸越小，则可挤出性越差二、评价方法评价方法：熔融指数、流动速率和流变性能流变性能：聚合物的黏度随剪应力

3、或剪切速率的变化特性熔融指数（[MI]或[MFI]）：测定给定剪应力下聚合物熔体的流动度测定方法：2.16kg，10min，2.095mm毛细孔熔融指数越大，则可挤出性越好图1.1熔融指数测定仪结构示意图1－出料孔　2－保温层　3－加热器　4－柱塞　5－重锤6－热电偶测温管　7－料筒重锤+柱塞=2160g优点：熔融指数测定仪结构简单、方法简便测定时剪切速率值仅约10-2~10-1s-1范围缺点：实际注射或挤出成形102~104s-1，因此[MI]通常不能完全代表意义：对聚合物成形时材料的选择和工艺条件的设定有一定的参考价值制品结构不同和成形方法

4、不同，通常应选用熔融指数不同的聚合物挤出成形管材：[MI]＜0.1纤维：[MI]≈1瓶状物：[MI]约1~2注射成形：厚制品[MI]约1~2，薄制品[MI]约3~61.1.2可纺性可纺性：指液态聚合物流体通过喷丝板毛细孔挤出、并能承受单轴拉伸形变作用而形成连续的固态细长丝条的能力良好可纺性是保证纺丝过程持续不断的基本要求，是成纤聚合物的必要条件可纺性的实质是单抽拉伸流动的流变学问题一、可纺性因素挤出细流类型：液滴型、漫流型、胀大型和破裂型4种液滴型：不能成为连续细流，显然无法形成纤维漫流型：能形成连续细流，但细流间易相互粘连破裂型：初生纤维外表

5、不规则甚至断裂，纺丝过程必须避免胀大型：正常纺丝细流类型，胀大比控制在适当范围内图1.2挤出细流的类型(a)液滴型(b)漫流型(c)胀大型(d)破裂型越大，越小，则细流缩小表面积成为液滴的倾向越大在104s/m以上时，形成液滴型可能性随增大而减小聚合物熔体很大，较小，远大于104s/m，因此通常不出现液滴型液态细流最大稳定长度：喷丝孔径和挤出速度增大，则形成液滴型的可能性降低随、和的增加及的减小，挤出细流由液滴型向漫流型过渡从漫流型转变为胀大型的最低临界挤出速度和越大，则越小减轻或避免漫流型措施：喷丝头（板）表面喷涂硅油或适当改变喷丝头材料性质

6、适当降低纺丝流体的温度以提高其增大泵供量使增大胀大型：胀大比B一般约在l~2.5范围内，个别B值可达7实际纺丝过程中希望B接近1纺丝挤出速度提高到另一临界，则挤出细流转化为破裂型纺丝流体出现挤出胀大和熔体破裂的根源均是纺丝流体的弹性正常纺丝挤出细流应为胀大型，纺丝挤出速度应该控制在~之间综上所述：可纺性要求纺丝流体应有较高的黏度、较低的表面张力和合适的纺丝挤出速度，并且喷丝孔径不能太细拉伸和冷却作用都使纺丝液的黏度增大，因而有利于提高纺丝稳定性聚合物须有较高液态强度：纺速增大，细流受拉应力增加，可能断裂内聚能较小，则液态强度较低，而拉伸过程稳定

7、，容易造成细流断裂液态强度一般随液态黏度的增大而提高成纤聚合物还需有良好的热和/或化学稳定性熔体纺丝：高温的熔体状态，并经受设备和毛细孔中流动剪切作用溶液纺丝：溶剂，凝固浴液，因而须良好化学稳定性二、可纺性理论决定最大丝条长度的断裂机理（波兰学者Ziabicki）至少两种：内聚破坏（即脆性断裂）和毛细破坏内聚破裂机理：拉伸流储存的弹性能密度超过内聚能密度则流动发生破坏稳态流动下拉伸应力随离开喷丝头的距离增加而逐渐增加离开喷丝头的某个位置等于　时，纺丝线将在此处中断图1.3运动丝条的内聚断裂图1.4毛细破坏机理示意图毛细破坏机理：丝条的毛细破坏与

8、表面张力引起的扰动及这种扰动（或称不稳定性）的滋长和传播有关，当某处毛细波振幅发展到等于该处自由表面无扰动丝条的半径时，液流便解体成滴而断裂两种断裂机