聚合物加工各章重點(diǎn)

第一章：聚合物的加工性質(zhì)〔只限概念和常識(shí)，沒(méi)有太深的內(nèi)容〕聚合物特有的加工性質(zhì)：良好的可模塑性〔Mouldability)材料在溫度和壓力作用下形變和在模具中模等，在熱固性聚合物的情形下還與聚合物的化學(xué)反映性有關(guān)。影響因素：溫度、模具的構(gòu)造尺寸、壓力可擠壓性(Extrudability)指聚合物通過(guò)擠壓作用形變時(shí)取得外形和維持形變〔剪切粘度和拉伸粘度〕嚴(yán)密相關(guān)，粘度高或粘度低，可擠壓性都差。可紡性(Spinnability)聚合物材料通過(guò)加工形成持續(xù)的固態(tài)纖維的力量。主要可延性(Stretchability)無(wú)定形或半結(jié)晶固體聚合物在一個(gè)方向或二個(gè)方向上柔性，在形變進(jìn)程中在拉伸的同時(shí)變細(xì)或變薄、變窄。聚合物的流變性質(zhì)〔重點(diǎn)，包括：拉伸黏度的概念與特點(diǎn)、與拉伸應(yīng)力關(guān)系，與剪切流淌區(qū)分及對(duì)制品成型的影響等〕兩個(gè)與聚合物加工有關(guān)的大體流變性能是材料的：①粘性②彈性拉伸粘度與拉伸應(yīng)力的關(guān)系：A類(如低密度聚乙烯、聚異丁烯、聚苯乙烯) 由于熔體中有局部弱點(diǎn)，在拉伸進(jìn)程中形變趨于均勻化，又由于應(yīng)變硬化，因此η隨γ增大而增大;B類(如有機(jī)玻璃、ABS、尼龍、聚甲醛、聚酯)η與γ無(wú)關(guān);C類(如高密度聚乙烯聚丙烯) 因局部弱點(diǎn)在拉伸進(jìn)程中引發(fā)熔體的局部裂開(kāi)所以η隨γ減小。剪切流淌與拉伸流淌的區(qū)分①剪切流淌：層與層之間的滑移〔一層內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位移不變〕拉伸流淌：一個(gè)平面內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間的距離被拉長(zhǎng)。②隨剪切速度或拉伸速度的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)不同，對(duì)假塑性流體，剪切粘度隨γ增加而下降，而拉伸粘度的轉(zhuǎn)變要簡(jiǎn)單的多，可能降低、不變或上升。拉伸流淌中實(shí)際的影響因素很多，與高分子的構(gòu)造有關(guān)。100倍左右〔小分子3倍〕因此，拉伸流淌比例即便占的比例很小，其影響也特地大。對(duì)制品成型的影響：拉伸粘度的轉(zhuǎn)變可能與大分子的解纏、伸直、取向等有關(guān)，而消滅〔如熔體紡絲、吹塑成型〕中由于拉伸應(yīng)力造成的影響有著重要的意義。3、影響?zhàn)ざ鹊囊蛩亍仓攸c(diǎn)〕A、溫度的影響 T上升，粘度下降，由于自由體積隨T上升而增加，有利于分子鏈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。B、壓力的影響 靜壓力的增加會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)變分子間的距離〔高分子之間的次價(jià)力與分子間距的高次方成反比〕或轉(zhuǎn)變?nèi)垠w內(nèi)自由體積而致使熔體粘度增加。C、剪切速度 一般，剪切速度增加，粘度降低第三章：一、擠出進(jìn)程〔一般了解即可〕加料→ 輸送 → 熔融 →緊縮 → 混合 → 排氣二、聚合物擠出理論〔重點(diǎn)：三段七區(qū)模型、非塞流理論、散粒體等將螺桿分為三段七區(qū)：固體輸送段：第1區(qū) 非塞流區(qū)第2區(qū) 塞流區(qū)緊縮段：第3區(qū) 上熔膜區(qū)第4區(qū) 熔池區(qū)第5區(qū) 環(huán)流區(qū)第6區(qū) 固相裂開(kāi)區(qū)計(jì)量段：第7區(qū) 熔體輸送區(qū)非塞流固體輸送理論與塞流理論最大的區(qū)分在于物料形成的假設(shè)。塞流理論以為：物料是密實(shí)的無(wú)間隙的整塊固體；非塞流固體理論以為：物料是松散的，顆粒之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的散粒體。非塞流固體理論爭(zhēng)論結(jié)論：散粒體速度散布：按非塞流固體輸送理論計(jì)算時(shí)，螺桿外表對(duì)物料運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，螺槽寬方向，靠近螺棱的顆粒與螺槽中部的顆粒之間存在明顯的速度不同。個(gè)理論產(chǎn)生合理過(guò)渡。流量，與實(shí)際情形符合d螺桿參數(shù)對(duì)固體輸送量的影響：存在著最正確的加料段螺槽深度和螺紋升角45°e壓力及摩擦系數(shù)對(duì)壓力的影響：承受此原理，能夠使輸送效率大大提高f固體輸送產(chǎn)率：非塞流理論計(jì)算的和實(shí)際超級(jí)接近散粒體：體和固體塞之間最大不同在于散粒體有必定的流淌性，而且在必定的范圍內(nèi)能維持其外形，幾乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的力量很小，在較小的外力作用下就會(huì)發(fā)生流淌。3、擠出技術(shù)：重點(diǎn)看振動(dòng)擠出特點(diǎn):完成塑化輸送進(jìn)程所經(jīng)受的熱機(jī)械歷程大大縮短，塑化輸送能耗大幅降低；塑化輸送靠特定外形的空間容積轉(zhuǎn)變完成，具有完全正位移特性，效率提高；C.塑化輸送過(guò)程在很短的熱機(jī)械歷程內(nèi)完成，相應(yīng)的塑化輸送設(shè)備體積縮?。籇E.多相多組分體系相容性明顯改善，分散混合效果大幅度提高。振動(dòng)擠出對(duì)塑料制品性能的影響在動(dòng)態(tài)塑化擠出成型進(jìn)程中，振動(dòng)力場(chǎng)被引入塑化和成型的全進(jìn)程，不僅對(duì)物料的輸送、熔融、塑化和熔體輸運(yùn)進(jìn)程產(chǎn)生了影響，而且轉(zhuǎn)變了聚合物熔體在制品成型進(jìn)程中的流淌狀態(tài)，并對(duì)制品的微觀構(gòu)造形成歷程和形態(tài)產(chǎn)生了重要的影響。振動(dòng)塑化進(jìn)程的脈動(dòng)剪切作用能夠提高聚合物熔體中微觀有序構(gòu)造的程度與散布，如大分子的取向，這種局部有序性在制品成型的進(jìn)程中并非會(huì)完全松弛，在熔體冷卻進(jìn)程中對(duì)結(jié)晶聚合物的晶體的形成或分子的取向構(gòu)造產(chǎn)生必定的影響，取得在微觀水平上具有更有序的長(zhǎng)程構(gòu)造的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助劑的情形下，振動(dòng)塑化擠出加工可提高制品的力學(xué)性能。另一方面，振動(dòng)塑化進(jìn)程具有猛烈的脈動(dòng)剪切和拉伸效果，與穩(wěn)態(tài)加工進(jìn)程中的單向剪切作用相較，這種作用對(duì)于改善簡(jiǎn)單流體中的多相體系之間的混合與分散具有明顯的效果，能有效的增進(jìn)多相體系中的均質(zhì)、均溫進(jìn)程，提高多相體系微觀構(gòu)造的均化程度。一、振動(dòng)塑化擠出制品的種類很多，如片材、板材、管材、棒材、異型材等。性，提高產(chǎn)量，這對(duì)于高粘度的聚合物材料加工具有明顯的優(yōu)勢(shì)。3、擠出進(jìn)程中的振動(dòng)力場(chǎng)作用提高了薄膜和片材制品在縱向和橫向上的力學(xué)性能，而分子在流淌進(jìn)程中發(fā)生平面二維取向作用而產(chǎn)生“擬網(wǎng)構(gòu)造”的結(jié)果。第四章：一、反映擠出及其化學(xué)反映的類型二、反映注射、聚氨酯的RIM擠出進(jìn)程中同時(shí)完成指定的化學(xué)反映。反映擠出的化學(xué)反映類型1本體聚合和避開(kāi)因形成固相而引發(fā)的擠出機(jī)螺槽的堵塞移?！?〕縮聚特點(diǎn)：去除小分子，因此擠出機(jī)設(shè)置幾個(gè)真空排氣口。實(shí)例：a聚醚酰亞胺 由雙酚A二酐和芳族二元胺合成b聚酯 雙酚A75/苯間二甲酸二苯酯25CSTR〔持續(xù)攪拌反映器〕預(yù)聚，雙螺桿擠出機(jī)，320-340℃→聚酯c三聚腈胺—甲醛樹(shù)脂 單螺桿擠出機(jī)130℃，轉(zhuǎn)化率95-100﹪〔1〕加聚 a聚氨酯PU b聚酰胺3接枝反映單體的均聚反映與接枝反映競(jìng)爭(zhēng)。①聚烯烴接枝乙烯基硅烷，作線材涂綠層和管道絕緣層。②聚合物接枝丙烯酸，丙烯酸酯及其類似物 ③接枝苯乙烯，苯乙烯衍生物，苯乙烯/丙烯腈④馬來(lái)酸酐〔MA)、富馬酸及其類似化合物的4鏈間共聚物的形成兩種或兩種以上聚合物通過(guò)離子鍵或共價(jià)鍵反映產(chǎn)生無(wú)規(guī)或嵌段共聚物。⑴通過(guò)斷鏈/重組制備無(wú)規(guī)或嵌段共聚物。PE/PIB NBR/PVC PP/PA 也能夠利用酯互換反映如：聚酯/聚酯〔PC/PET)、PA/PA 聚酯/PA(PET/PA)⑵通過(guò)端基/端基反映制備嵌段共聚物。尼龍與羧基封端的PET、PBT反映生成嵌段共聚物⑶接枝共聚物 a尼龍/聚烯烴，聚烯烴起增韌作用。尼龍與酐或酸官能化的PP、PE共擠出如PP-g-MA， PE-g-MA EP-g-MA EPDM-g-MAb聚亞苯基醚/尼龍c聚亞苯基醚/聚酯d聚酯/聚烯烴5聚合物的官能化和官能團(tuán)改性將官能團(tuán)引入聚合物主鏈、端基、側(cè)鏈、或?qū)υ械墓倌軋F(tuán)進(jìn)展改性。⑴鹵化⑵磺化⑶引入氫過(guò)氧化物基團(tuán)⑷通過(guò)用磺酰疊氮化物接枝的方式引SEBSPET與環(huán)氧化物共擠出，從而使PET發(fā)生端基封鎖如295℃，環(huán)氧乙烷﹪⑹側(cè)鏈上的羧基或酯基的環(huán)化，如酸酐的形成，酰亞胺的形成。⑺羧酸的中和100份LDPE+10份PE-g-MA和2份油酸擠出〔112phr/h)，23﹪的KOH從擠出機(jī)中間部份注入，份/h，160℃下擠出，產(chǎn)物能分散在水中，平均尺寸：.⑻酯的皂化或酯基轉(zhuǎn)移作用如EVA+甲醇鈉的甲醇液雙螺桿擠出，使EVA發(fā)生皂化。初始MFR175，反映后27-35g/10min.⑼不穩(wěn)固結(jié)尾基封鎖⑽酸酐向醇或胺的轉(zhuǎn)化⑾穩(wěn)固劑在聚合物大分子上的結(jié)合1967年，Munteanu的文章“聚烯烴的接枝穩(wěn)固化”，如降硫醇類化合物接枝。⑿在PVC大分子上的置換反映。如官能化增塑劑與PVC6偶聯(lián)/交聯(lián)反映如有人通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)承受一步法硅烷接枝交聯(lián)技術(shù)制得了熱成型性和發(fā)泡性能良好的高熔體強(qiáng)度PP(HMSPP)，其方式是在催化劑存在條件下，使硅烷接枝與交聯(lián)在反映擠出進(jìn)程中同時(shí)進(jìn)展和完成而制得具有硅烷接枝并部份交聯(lián)構(gòu)造的HMSPP，該HMSPP具有良好的熱成型性和發(fā)泡性能。PU{氨基甲酸乙酯，RIM后生成PU}。PU能夠按剛度劃分：剛性PU：通常具有較高的彎曲模量和硬度，有較好的耐化學(xué)侵蝕性、電性能及耐熱性。彈性聚氨酯：多用于需要高抗沖擊強(qiáng)度的領(lǐng)域，具有優(yōu)良的耐磨性、耐侵蝕性、耐切割性、耐疲乏性。PU能夠進(jìn)一步分為: 硬質(zhì)PU：用玻纖或無(wú)機(jī)填料增加剛性，RRIM發(fā)泡PU：微孔，作為三明治狀復(fù)合材料的芯部，該體系皮層密度大，比強(qiáng)度度高。構(gòu)造復(fù)合PU：以長(zhǎng)纖維或纖維氈增加，SRIM。第五章：一、氣輔成型〔重點(diǎn)，大題，多問(wèn)〕二、其它注射成型〔一般了解概念即可〕〔GAIM〕氣體關(guān)心注射成型GasAssistedInjectionMolding：對(duì)先注射了必定量或全數(shù)補(bǔ)因塑料收縮后留下的間隙，而在制件冷卻后再將氣體從氣道中排出的進(jìn)程。材料選擇方面，GAIM工藝適用于熱塑性塑料，一般工程塑料及合金、熱固性塑料不適宜。因此必需考慮聚合物的以下性能1.耐沖擊性2.熔體流淌指數(shù)〔MFI〕&熔體粘度3.HDT/VST——熱傳導(dǎo)性4.熱穩(wěn)固性——高溫降解 5.頂出性能——發(fā)白氣體關(guān)心注射成型工藝進(jìn)程具有眾多的技術(shù)特長(zhǎng):〔1〕制件縮痕小，乃至可消退〔2〕低的注射壓力使制件的內(nèi)應(yīng)力小〔3〕低應(yīng)力和小的翹曲是制件的尺寸穩(wěn)固性提高4〕節(jié)約原料最大可達(dá)50%冷卻時(shí)刻的削減使得生產(chǎn)周期縮短承受短射技術(shù)時(shí)可使注射壓力降低，鎖模力也大幅降低，典型的氣體射出壓力為7-25MPa氣體關(guān)心注射成型技術(shù)的工藝進(jìn)程：熔體注射：Fullshot)“和“短射(Shortshot)”，一般熔體填充至模具型腔體積的70%-96%時(shí)，停頓熔體注射，該進(jìn)程被稱為“缺料注射”延遲時(shí)刻階段：指塑料熔體注射完畢到氣體注射開(kāi)頭的一段時(shí)刻，這一段時(shí)刻稱延遲時(shí)刻。用以轉(zhuǎn)變能夠轉(zhuǎn)變制品氣道處的熔體厚度分?jǐn)?shù)。氣體注射階段：指從氣體開(kāi)頭注射到整個(gè)模具型腔布滿的一段時(shí)刻。〔稱二次穿透〕以補(bǔ)償塑料熔體冷卻引發(fā)的材料收縮。氣體釋放階段：隨著冷卻周期的完成，氣體入口壓力降為大氣壓，排出氣體，其中約70%的氣體能夠重復(fù)利用。頂出階段：當(dāng)塑料制品冷卻到具有必定剛度和強(qiáng)度后開(kāi)模將其頂出，完成一個(gè)工藝循環(huán)進(jìn)程。氣輔成型的主要方式〔一〕體積掌握法體掏空體積較大時(shí)壓力降較大，有特地大的局限性。壓力掌握法：在氣體推動(dòng)聚合物熔體進(jìn)程中始終維持壓力恒定或分階段維持氣體壓力恒定。雙掌握法氣輔成型的主要方式〔二〕中空成型〔Hollowshot〕短射法〔shortshot〕滿射法〔fullshot〕型腔進(jìn)氣有兩種方式：通過(guò)氣針在模具上將氣體引入分為：①封鎖式氣體注射法SealedInjectionGa〕②外表氣體成型方式ExternalGasMoldin〕承受單點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)氣，三種氣咀可單獨(dú)或同時(shí)利用。設(shè)計(jì)敏捷，應(yīng)用便利。加壓區(qū)有連接產(chǎn)品的密封件包圍，也能夠是筋或連接壁，使產(chǎn)品從構(gòu)造上的到增加。第六章一、微孔塑料〔重點(diǎn)，大題，多問(wèn)〕超臨界流體SC溫度及壓力均處于臨界點(diǎn)以上的液體。(supercriticalfluid)純潔物質(zhì)要依據(jù)溫度和壓力的不同，呈現(xiàn)出液體、氣體、固體等狀態(tài)轉(zhuǎn)變，假設(shè)是提高溫度和壓力，來(lái)觀看狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，那么會(huì)覺(jué)察，假設(shè)是到達(dá)特定的溫度、壓力，會(huì)消滅液體與氣體界面消逝的現(xiàn)象該點(diǎn)被稱為臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)四周，會(huì)消滅流體的密度、粘度、溶解度、熱容量、介電常數(shù)等全部流體的物性發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象當(dāng)在高于流體的臨界溫度和壓力的某一特定溫度和壓力狀況下也不是液體，這種狀態(tài)下，它既有氣體的性質(zhì)又有類似于液體的性質(zhì)。超臨界流體作為反映介質(zhì)最明顯的優(yōu)勢(shì)通過(guò)調(diào)整壓力和參加共溶劑轉(zhuǎn)變超臨界流體的溶解力量過(guò)掌握調(diào)整壓力掌握反映速度。最好用超臨界態(tài)二氧化碳的緣由：水有侵蝕作用，氬太貴，溶解度低。氮?dú)馊芙舛鹊??！睲CP〕是指氣泡直徑小于10μm109/cm3的型泡沫塑料材料。MicroceluularPlastics其成型方式有間歇成型、持續(xù)擠出、注射成型MCP氣體的溶解：氣體必需集中到聚合物熔體中并到達(dá)熱力學(xué)平衡。MCP中提高集中速度兩個(gè)方法：①溫度上升②縮短集中距離：承受剪切扭曲使聚合物和氣體兩相混合物變形來(lái)縮短集中路徑，增大集中界面。氣體占據(jù)了聚合物的哪些地方？⑴氣體占據(jù)聚合物中的自由體積，它隨溫度上升而增加。⑵氣體進(jìn)入間隙位置與聚合物分子形成次價(jià)鍵。泡孔成核：成核位置：異相成核點(diǎn)往往在在界面能較高的地方，緣由在于當(dāng)刻意參加均相成核中：①其中最突出的是“自由體積”位置；②在半結(jié)晶聚合物中，結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)的界面也可能作為成核位置；靠近分子的分叉點(diǎn)也能產(chǎn)生均相成核。成核機(jī)理：為了使成核產(chǎn)生，需要抑制一個(gè)能量壁壘。能量壁壘取決于兩個(gè)因素：①氣體集中到泡孔胚所能供給的能量。②形成泡孔外表所需的外表能。泡孔生長(zhǎng)、4定型熱塑性塑料能夠在常溫下進(jìn)展MCP加工的緣由：由于氣體占據(jù)了聚合物分子間的間隙著氣體濃度的增加，Tg和粘度均會(huì)降低，即便常溫下，PET、PMMA也處于橡膠區(qū)域，于是能夠利用這一現(xiàn)象在不加熱聚合物的條件下成型塑料制品。是永久性地轉(zhuǎn)變塑料性能。一旦氣體從聚合物中集中出來(lái)，塑料又會(huì)恢復(fù)其原來(lái)面貌。微孔發(fā)泡(MicrocellularFoaming)是指以熱塑性材料為基體，通過(guò)特別的加工工藝，使制品中間層密布尺寸從十到幾十微米的封鎖微孔。微孔塑料注射成型MuCell