聚合物成型加工
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1、2022-6-21第二章第二章 聚合物成型的理论聚合物成型的理论基础基础22.1 2.1 聚合物的加工性质聚合物的加工性质2.2 2.2 聚合物的流动与流变行为聚合物的流动与流变行为2.3 2.3 聚合物的加热与冷却聚合物的加热与冷却2.4 2.4 聚合物的结晶聚合物的结晶2.5 2.5 成型过程中的定向作用成型过程中的定向作用2.6 2.6 聚合物的降解聚合物的降解2.7 2.7 加工过程中聚合物的交联加工过程中聚合物的交联2022-6-22 2.1 2.1 聚合物的加工性质聚合物的加工性质 性质包括：性质包括： 可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性 利用这些
2、性质，使加工各种各样的制品成为可能，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。聚合物得以广泛应用。2022-6-23 根据力学性质和分子热运动的特征，把聚合物分为：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：聚集态间可线性聚合物聚集态的重要性质：聚集态间可转变且可逆转变且可逆 2.1.1 2.1.1 聚集态（力学状态）与加工方法的关系聚集态（力学状态）与加工方法的关系1. 1. 成型加工对聚集态转变的依赖性成型加工对聚集态转变的依赖性聚集态的特点：聚集态的特点： a. a.长链结构，相互贯穿、重叠、
3、缠结；长链结构，相互贯穿、重叠、缠结； b. b.内聚能较大，吸引力大（分子内，分子间）。内聚能较大，吸引力大（分子内，分子间）。2022-6-24可逆性的转变对成型加工的重要性：可逆性的转变对成型加工的重要性：a. a.使聚合物材料的加工性更多样化；使聚合物材料的加工性更多样化；b. b.成型加工是一种成型加工是一种“转变转变”技术。技术。2022-6-25T Tb bT Tg gT Tf fT TD D形形变变T Tb b：脆脆化化温温度度T Tg g：玻玻璃璃化化转转变变温温度度T Tf f：粘粘流流温温度度玻玻璃璃态态区区高高弹弹态态区区粘粘流流态态区区 A AB BC C2. 2.聚
4、合物处于不同聚集态时与加工方法的关系聚合物处于不同聚集态时与加工方法的关系 1 1）无定形聚合物处于不同聚集态与加工方法的关系）无定形聚合物处于不同聚集态与加工方法的关系2022-6-26在在A A区，区，玻璃态玻璃态，坚硬的固体，链段处于，坚硬的固体，链段处于冻结状态，普弹形变。冻结状态，普弹形变。T Tb bT Tg gT Tf fT TD D形形变变T Tb b：脆脆 化化 温温 度度T Tg g：玻玻 璃璃 化化 转转 变变 温温 度度T Tf f：粘粘 流流 温温 度度玻玻 璃璃态态 区区高高 弹弹 态态 区区粘粘流流态态区区 A AB BC C聚合物在聚合物在A A区的特点：区的特
5、点： a. a.模量高，形变小；模量高，形变小； b. b.形变与外力大小成正比；形变与外力大小成正比； c. c.在极限应力范围内，形变具有可逆性；在极限应力范围内，形变具有可逆性； d. d.形变与回复均在瞬间完成，可以认为形变和回复与时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。间无关。2022-6-27 加工方法：加工方法：适合机械加工、固相成型适合机械加工、固相成型（小形变加工）（小形变加工） T Tb bT Tg gT Tf fT TD D形形变变T Tb b：脆化温度脆化温度T Tg g：玻璃化转变温度玻璃化转变温度T Tf f：粘流温度粘流温度玻璃玻璃态区态区高弹态区
6、高弹态区粘粘流流态态区区 A AB BC C2022-6-28特点：特点： a. a.模量低，形变值大；模量低，形变值大； b. b.形变仍具可逆性；形变仍具可逆性； c. c.达到高弹形变的平衡值和完全恢复形变不是瞬间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；完成的，形变与恢复具有时间依赖性； d. d.靠近靠近T Tf f附近，聚合物粘度很大。附近，聚合物粘度很大。 （2 2）在）在B B区区, , 高弹态高弹态。加工方法：加工方法：压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作。2022-6-29注意：在高弹态下进行加工时，注意：在
7、高弹态下进行加工时，关键问题关键问题是：在保持外是：在保持外力作用下，把制品的温度迅速冷却到力作用下，把制品的温度迅速冷却到TgTg以下。也就是说以下。也就是说要充分考虑到加工中的可逆形变，否则就得不到符合形要充分考虑到加工中的可逆形变，否则就得不到符合形状尺寸要求的制品。状尺寸要求的制品。2022-6-210（3 3）在）在C C区，区，粘流态粘流态。大分子除。大分子除了链段运动以外，整个大分子链了链段运动以外，整个大分子链在外力作用下也产生滑移。在外力作用下也产生滑移。T Tb bT Tg gT Tf fT TD D形形变变T Tb b：脆脆化化温温度度T Tg g：玻玻璃璃化化转转变变温
8、温度度T Tf f：粘粘流流温温度度玻玻璃璃态态区区高高弹弹态态区区粘粘流流态态区区 A AB BC C特点：特点： a. a.粘度小；粘度小； b. b.形变具有不可逆性；形变具有不可逆性； c. c.形变与时间有关。形变与时间有关。2022-6-211加工方法：加工方法：熔体加工，如注射、挤出、压延、熔体加工，如注射、挤出、压延、熔融纺丝、热贴合熔融纺丝、热贴合等。等。成型加工优点：成型加工优点： a. a.易于成型；易于成型； b. b.制品稳定性好。制品稳定性好。2022-6-212 （4 4）在）在T Tb b以下，材料使用的下限。以下，材料使用的下限。破碎加工破碎加工。 破碎加工的
9、特点：破碎加工的特点： a. a.回收利用废品；回收利用废品； b. b.粉状物料的制备。如粉状物料的制备。如 EVAEVA粉料的制备。粉料的制备。2022-6-213小结：小结：2022-6-2142 2）结晶聚合物处于不同聚集态时与加工的关系：）结晶聚合物处于不同聚集态时与加工的关系： 1 1）A A是轻度结晶聚合物曲线，形状与无定形聚合物的曲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；线形状基本类似； 2 2）B B是结晶度较高的聚合物的曲线，但分子量相对较低，是结晶度较高的聚合物的曲线，但分子量相对较低，因此因此T Tf f=Tm;TmTm，当聚合物，当聚合物温度达到熔
10、点后，还会出现高弹态，因此，只有连续提高温度达到熔点后，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。加工温度才能使聚合物转变为粘流态。2022-6-215 加工方法：加工方法： a.Tga.Tg以下，以下， 机械加工；机械加工； b.Tg Tmb.Tg Tm间，当外力大于材料的屈服强度时，可进间，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；行薄膜和纤维的拉伸操作； c.Tmc.Tm以上，以上， 主要进行熔体加工。主要进行熔体加工。注意注意：成型加工中，聚合物的温度达到熔点后不：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。一定意味着进入粘流态。
11、2022-6-2162.1.2 2.1.2 聚合物的加工性聚合物的加工性一一. .聚合物的可挤压性聚合物的可挤压性 1. 1.定义：可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，定义：可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得获得形状和形状和保保持持形状的能力。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。具有这种性质的聚合物可以生产各种棒材、管材、薄膜、片材。2022-6-217 2.影响可挤压性的因素：影响可挤压性的因素： a.与粘度有关：与粘度有关： 主要取决于熔体的主要取决于熔体的剪切粘度剪切粘度和和拉伸粘度拉伸粘度。 粘度很低，流动性好，保持形状能力差，如粘度很低，流
