塑料流變成型原理

1、塑料流變成型原理1第2章 高分子材料的制備反應(yīng) 2.1 高分子與高分子材料 2.1.1 基本概念 2.1.2 命名 2.1.3 分類 2.1.4 組成和成型加工 2.1.5 聚合反應(yīng)2概述：高分子科學(xué)的歷史、現(xiàn)狀和未來 2.1 高分子與高分子材料 32.1.1 基本概念 高分子化合物簡稱高分子，是由成百上千個原子組成的大分子構(gòu)成的。大分子是由一種或多種小分子通過主價鍵一個接一個地連接而成的鏈狀或網(wǎng)狀分子。 低分子和高分子之間并無嚴(yán)格界線，分子量在10000以上者常稱作高分子化合物。分子量低于約1000的稱為低分子 ，分子量介于高分子和低分子之間的稱為低聚物 ，一般高聚物的分子量為104106

2、，分子量大于這個范圍的又稱為超高分子量聚合物。 4 一個大分子往往由許多相同的簡單結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復(fù)連接而成。 分子量的大小對高聚物的性能影響很大，如分子量過小，機(jī)械強(qiáng)度差，分子量過大，給加工帶來困難。5 主鏈：構(gòu)成高分子骨架結(jié)構(gòu)，以化學(xué)鍵結(jié)合的原子集合。 側(cè)鏈或側(cè)基：連接在主鏈原子上的原子集合，又稱支鏈。支鏈可以較小，稱為側(cè)基；可以較大，稱為側(cè)鏈。 結(jié)構(gòu)單元：又叫鏈節(jié)，是高分子中重復(fù)出現(xiàn)的那部分。 聚合度：聚合物分子中，結(jié)構(gòu)單元的數(shù)目叫聚合度，用n表示。 6 若組成大分子的重復(fù)單元數(shù)很多，增減幾個單元并不影響其物理性質(zhì)，一般稱此種聚合物為高聚物。 若組成該種大分子的結(jié)構(gòu)單元數(shù)較少，增減幾

3、個單元對聚合物的物理性質(zhì)有明顯的影響，則稱為低聚物。 廣義而言，聚合物是總稱，包括高聚物和低聚物，但談及聚合物材料時，所稱的聚合物常常是指高聚物。7 由一種單體聚合而成的聚合物稱為均聚物，由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物稱為共聚物。 聚合物材料的強(qiáng)度與分子量密切相關(guān)。聚合物是分子量不等的同系列物的混合物，分子量或聚合度是一平均值。這種分子量的不均一性亦稱為多分散性。8 或者說，在合成高聚物的過程中，由于各種因素的影響，所獲得的高聚物是化學(xué)組成相同、結(jié)構(gòu)不同而且相對分子質(zhì)量不等的同系混合物。這種性質(zhì)稱為多分散性。 高分子化合物的分子鏈內(nèi)，存在許多單鍵，每一個鍵都可以旋轉(zhuǎn)，大部分高分子鏈呈曲卷

4、狀。這種由于單鍵自由旋轉(zhuǎn)而使分子在空間產(chǎn)生不同排布、有曲卷傾向的性能稱為鏈的柔順性。 柔順性是高分子鏈的重要物理性能，它使高聚物具有高彈性、韌性和可塑性。92.1.2 命名 迄今已有的高分子材料約幾百萬種，命名比較復(fù)雜，通常聚合物和以聚合物為基礎(chǔ)組分的高分子材料有三組獨(dú)立的名稱。 是根據(jù)大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)而確定的名稱。以單體或假想單體名稱為基礎(chǔ)，前面冠以“聚”字，就成為聚合物名稱。（1）化學(xué)名稱 10 大多數(shù)烯烴類單體高分子材料均采用此法命名。如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS），分別是乙烯、丙烯、氯乙烯和苯乙烯的聚合物；而聚乙烯醇則是假想單體乙烯醇的聚合物。

5、該命名法方便，且把單體標(biāo)明，故使用廣泛。 有些高分子材料，以這類材料中所有品種共有的特征化學(xué)單元名稱來命名。如環(huán)氧樹脂（EP）是一大類材料的統(tǒng)稱，該類材料都具有特征化學(xué)單元環(huán)氧基。另如聚酰胺（PA）、聚酯等雜鏈高分子材料也均以此法命名，它們分別含有特征化學(xué)單元酰胺基、酯基。11 還有些高分子材料，取生產(chǎn)該聚合物的原料名稱來命名。如生產(chǎn)酚醛樹脂的原料為苯酚和甲醛，生產(chǎn)脲醛樹脂的原料為尿素和甲醛，取其原料簡稱，后面再加上“樹脂”二字，構(gòu)成高分子名稱。 共聚物的名稱多從其共聚單體的名稱中各取一字組成。有些共聚物為樹脂，則再加“樹脂”二字構(gòu)成其新名，如ABS樹脂， A、B、S三字母分別取自其共聚單體丙

6、烯腈、丁二烯、苯乙烯的英文名字頭。12 商品名稱或?qū)＠虡?biāo)名稱是由材料制造商自行命名的，許多廠家制訂了形形色色的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由商品名不僅能了解到主要的高分子材料基材品質(zhì)，有些還包括了配方、添加劑、工藝及材料性能等信息。（2）商品名稱或?qū)＠虡?biāo)名稱13 習(xí)慣名稱是沿用已久的習(xí)慣叫法。如聚酰胺的習(xí)慣名稱為尼龍，聚酯纖維習(xí)慣叫滌綸，聚丙烯腈纖維習(xí)慣叫腈綸等。（3）習(xí)慣名稱 許多聚合物化學(xué)名稱的標(biāo)準(zhǔn)英文縮寫因其簡便而日益廣泛地采用?？s寫應(yīng)采用印刷體，大寫，不加標(biāo)點(diǎn)。14聚乙烯 PE聚丙烯 PP聚氯乙稀 PVC聚苯乙烯 PS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 ABS聚酰胺 PA聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA環(huán)氧樹脂

7、 EP醋酸纖維素 CA152.1.3 分類按來源分類 天然聚合物合成聚合物按反應(yīng)類型分類 加聚物縮聚物16按高分子的形狀分類 線性聚合物按聚合物的熱行為分類 熱塑性樹脂熱固性樹脂支鏈型聚合物體型聚合物17按大分子主鏈結(jié)構(gòu)分類碳鏈聚合物雜鏈聚合物元素有機(jī)聚合物按性能和用途分類 塑料橡膠纖維18(1) 碳鏈聚合物 是指大分子主鏈完全由碳原子構(gòu)成。2.1.3.1 按大分子主鏈結(jié)構(gòu)分類 絕大部分烯類和二烯類聚合物都屬于這一類 。常見的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯等。19(2) 雜鏈聚合物 是指大分子主鏈中除碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。 常見的這類聚合物如聚醚、聚酯、聚

8、酰胺、聚脲、聚硫橡膠、聚砜等。20(3) 元素有機(jī)聚合物 是指大分子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁、氧、氮、硫、磷等原子組成，但側(cè)基卻由有機(jī)基團(tuán)如甲基、乙基、乙烯基、芳基等組成。典型的例子是有機(jī)硅橡膠。 如果主鏈和側(cè)基均無碳原子，則成為無機(jī)高分子。21 根據(jù)以聚合物為基礎(chǔ)組分的高分子材料的性能和用途分類，可將聚合物分成橡膠、纖維、塑料、粘合劑、涂料、功能高分子等不同類別。2.1.3.2 按性能和用途分類 在使用條件下材料處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)，主要利用其剛性、韌性作為結(jié)構(gòu)材料者稱為塑料；在使用條件下材料處于高彈態(tài)，主要利用其高彈性作為緩沖或密封的材料稱為橡膠。纖維、粘合劑、涂料主要根據(jù)其用途來

9、區(qū)分。22 近年來，一批新型高分子材料被賦予新的功能，如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、光學(xué)性能、阻尼性能、生物功能等，于是又劃分出一類新的功能高分子材料。 嚴(yán)格地說，上述的分類方法不是很科學(xué)。因為一種高分子化合物，根據(jù)配方和加工方法、加工條件的不同，可能在一種條件下制作成塑料，在另一種條件下又制作成纖維或粘合劑。例如聚氯乙烯在多數(shù)情況下用作塑料，但也可紡絲而制成氯綸纖維。尼龍和滌綸是典型的纖維，但生產(chǎn)尼龍、滌綸的原料聚酰胺和聚酯又是非常好的工程塑料原料。232.1.4 高分子材料的組成和成型加工 高分子材料也稱為聚合物材料，它是以聚合物為基體組分的材料。但為獲得各種實用性能或改善其成型加工性能，一般還有各種添加

10、劑。不同類型的高分子材料需要不同類型的添加劑。塑料的組成 增塑劑 穩(wěn)定劑填料增強(qiáng)劑潤滑劑增韌劑顏料24橡膠的組成 硫化劑 促進(jìn)劑防老劑補(bǔ)強(qiáng)劑軟化劑填料25涂料的組成 顏料 催干劑增塑劑潤濕劑穩(wěn)定劑懸浮劑26 高分子材料是通過各種適當(dāng)?shù)某尚图庸すに嚩瞥芍破返摹２煌愋偷母叻肿硬牧嫌胁煌某尚图庸すに?。塑料的成型加?擠出 注射壓制壓延吹塑27橡膠的成型加工 硫化 開煉密煉擠出注射 在成型加工過程中，物料的形態(tài)、結(jié)構(gòu)都會發(fā)生顯著變化，從而改變材料的性能。282.1.5 聚合反應(yīng) 由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)。 單體加成而聚合起來的反應(yīng)稱為加聚反應(yīng)?；蛘哒f，含有一種或多種不飽和鍵的單體

11、或環(huán)狀化合物，在一定條件下，不飽和鍵或環(huán)被打開，并相互連接而成高分子化合物的反應(yīng)稱為加聚反應(yīng)。 根據(jù)聚合物和單體元素組成和結(jié)構(gòu)的變化，可將聚合反應(yīng)分成加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩大類。29 由同一種單體聚合而成高聚物的反應(yīng)稱為均聚反應(yīng)。 由加聚反應(yīng)而生成的聚合物稱為加聚物，其元素組成與單體相同，加聚物分子量是單體分子量與聚合度的乘積。 由兩種或多種不同單體聚合而成高聚物的反應(yīng)稱為共聚反應(yīng)。 加聚反應(yīng)又可分為均聚反應(yīng)和共聚反應(yīng)。30 若在聚合反應(yīng)過程中，除形成聚合物外，同時還有低分子副產(chǎn)品形成，則此種聚合反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)，其產(chǎn)物稱為縮聚物。 由于有低分子副產(chǎn)物析出，所以縮聚物的元素組成與相應(yīng)的單體不同，縮聚物分子量亦非單體分子量的整數(shù)倍。 縮聚反應(yīng)一般是官能團(tuán)之間的反應(yīng)，大部分縮聚物是雜鏈聚合物。31 按照反應(yīng)機(jī)理分類，可將聚合反應(yīng)分成連鎖聚合反應(yīng)和逐步聚合反應(yīng)兩大類。 烯類單體的加聚反應(yīng)大部分屬于連鎖聚合反應(yīng)，其特征是整個反應(yīng)過程可劃分成相繼的幾步基元反應(yīng)，如鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等。反應(yīng)無法停留在中間階段，也無法分離出穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，反應(yīng)是不可逆的。32 逐步聚合反應(yīng)是指單體分子逐步形成高分子的反應(yīng)。反應(yīng)開始，大部分單體迅速聚合成二聚體、三聚體、四聚體等低聚物。然后，這些低聚物再彼此繼續(xù)反應(yīng)，使分子量不斷增大。 逐步聚合反應(yīng)其特征是在低分子單體轉(zhuǎn)變成高分子的過程中，反應(yīng)