高分子成型加工緒論+第一章 聚合物加工的理論基礎(chǔ)課件

高分子成型加工高分子成型加工1課程介紹高分子化學(xué)：?jiǎn)误w→聚合物（反應(yīng)、反應(yīng)速率）高分子物理：結(jié)構(gòu)→性能（分子鏈運(yùn)動(dòng)、粘彈性、流變性）高分子加工：原料→材料、產(chǎn)品（轉(zhuǎn)變方法、工藝參數(shù)）

工藝、設(shè)備、模具

高分子科學(xué)課程介紹高分子化學(xué)：?jiǎn)误w→聚合物高分子科學(xué)2汽車(chē)防塵罩汽車(chē)密封條

空氣軟管

高壓阻尼線

擋泥板

車(chē)燈橡膠件

汽車(chē)防塵罩汽車(chē)密封條空氣軟管高壓阻尼線擋泥板車(chē)燈橡3高分子成型加工緒論+第一章聚合物加工的理論基礎(chǔ)課件4定義：將聚合物（有時(shí)加入各種添加劑、助劑或改性材料）轉(zhuǎn)變?yōu)橹破坊驅(qū)嵱貌牧系囊环N工程技術(shù)。

基本任務(wù)：1.研究各種成型加工方法和技術(shù)；2.研究產(chǎn)品質(zhì)量與各種因素之間的關(guān)系；因素包括：a.聚合物本身的性質(zhì)；b.各種加工條件參數(shù)；c.設(shè)備和模具的結(jié)構(gòu)尺寸；d.各種添加劑、助劑；3.研究提高產(chǎn)量和降低消耗的途徑。高分子成型加工定義：將聚合物（有時(shí)加入各種添加劑、助劑或改性材料）轉(zhuǎn)變?yōu)橹?參考書(shū)：《高分子加工原理與技術(shù)》王小妹化工版《高分子材料成型加工》周達(dá)飛輕工版《高分子材料加工原理》沈新元紡織出版社《聚合物成型工藝學(xué)》黃銳輕工版教材：《高分子材料成型加工原理》王貴恒化學(xué)工業(yè)出版社參考書(shū)：教材：《高分子材料成型加工原理》6內(nèi)容簡(jiǎn)介第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)12學(xué)時(shí)流變性質(zhì)、聚合物流動(dòng)第二篇塑料的成型加工18學(xué)時(shí)擠出、注射、壓制、壓延、吹塑等第三篇橡膠加工10學(xué)時(shí)塑煉、混煉、硫化第四篇合成纖維的紡絲及加工6學(xué)時(shí)熔法、干法、濕法紡絲實(shí)驗(yàn)4~5個(gè)16學(xué)時(shí)內(nèi)容簡(jiǎn)介第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)12學(xué)7課程要求★閉卷考試成績(jī)80分+實(shí)驗(yàn)成績(jī)20分，參考平時(shí)成績(jī)（考勤、提問(wèn)、作業(yè)、工藝設(shè)計(jì)）?！锝Y(jié)合實(shí)驗(yàn)課、生產(chǎn)實(shí)踐，加深認(rèn)識(shí)理解。★理解聚合物加工的理論基礎(chǔ)。★基本掌握聚合物材料的主要成型加工方法（以塑料和橡膠為主）。課程要求★閉卷考試成績(jī)80分+實(shí)驗(yàn)成績(jī)20分，參8緒論一、聚合物加工過(guò)程首先，使原材料產(chǎn)生變形或流動(dòng)取得所需要的形狀；然后，設(shè)法保持取得的形狀（即硬化）。流動(dòng)－硬化是加工過(guò)程的基本程序。聚合物可塑性狀態(tài)流動(dòng)與變形硬化定形制品方法方法工藝條件緒論一、聚合物加工過(guò)程聚合物可塑性狀態(tài)流動(dòng)與變形硬化9二、聚合物加工形式★聚合物熔體的加工—擠出、注射、壓延、模壓★類(lèi)橡膠狀聚合物的加工—吹塑、拉幅薄膜★聚合物溶液的加工—流涎薄膜、濕或干法紡絲★低分子聚合物或預(yù)聚物的加工—澆鑄★聚合物懸浮體的加工—膠乳、搪塑★聚合物的機(jī)械加工—車(chē)、銑、刨二、聚合物加工形式★聚合物熔體的加工—擠出、注射、壓延、模壓10三、成型加工方法分類(lèi)根據(jù)聚合物在加工過(guò)程有否物理或化學(xué)變化，分為三類(lèi)：1.主要發(fā)生物理變化的：

熱塑性聚合物的擠出、注射、壓延等升溫→流動(dòng)→冷卻→硬化2.只發(fā)生化學(xué)變化的：鑄塑3.兼有物理和化學(xué)變化的：

熱固性聚合物的模壓、注射、傳遞模塑等三、成型加工方法分類(lèi)根據(jù)聚合物在加工過(guò)程有否11按階段分一次成型擠出、注射二次成型吹塑、熱成型二次加工（后加工）按操作方式連續(xù)成型管、棒等的生產(chǎn)間歇成型

按階段分一次成型擠出、注射按操作方式連續(xù)成型12課后了解內(nèi)容：高分子材料成型工業(yè)的發(fā)展我國(guó)的高分子材料工業(yè)課后了解內(nèi)容：13第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)

聚合物具有一些特有的加工性質(zhì)，如可擠壓性、可模塑性、可紡性和可延性，為聚合物提供了適于多種多樣加工技術(shù)的可能性，也是聚合物得到廣泛應(yīng)用的重要原因。第一章材料的加工性質(zhì)第一篇聚合物加工的理論基礎(chǔ)聚合物具有一些特14第一節(jié)聚合物材料的加工性一、聚合物的可擠壓性★定義：聚合物通過(guò)擠壓作用形變時(shí)獲得形狀和保持形狀的能力。粘流態(tài)才能擠壓變形，受到剪切作用。可擠壓性與粘度、設(shè)備結(jié)構(gòu)、壓力有關(guān)。

適宜的熔體粘度是聚合物具有良好可擠壓性的重要標(biāo)志。第一節(jié)聚合物材料的加工性一、聚合物的可擠壓性★定義：15★衡量指標(biāo)：熔融指數(shù)[MI]——給定剪切應(yīng)力、定溫下10分鐘內(nèi)聚合物從出料孔擠出的重量（克）。[MI]表征流動(dòng)度的大小，是粘度的倒數(shù)。某些加工方法適宜的熔融指數(shù)值★衡量指標(biāo)：熔融指數(shù)[MI]某些加工方法適宜的熔融指數(shù)值16二、聚合物的可模塑性★定義：聚合物在溫度和壓力作用下形變和在模具中模制成型的能力。

溫度、壓力與聚合物可塑性的關(guān)系二、聚合物的可模塑性★定義：聚合物在溫度和壓力作用下形變和在17★表征方法：螺旋流動(dòng)試驗(yàn)將螺線長(zhǎng)度L與模具尺寸、加工條件、聚合物流變性以及熱性能相聯(lián)系得到以下關(guān)系：★表征方法：螺旋流動(dòng)試驗(yàn)將螺線長(zhǎng)度L與模具尺寸、加工條件、聚18模具的熱傳導(dǎo)對(duì)螺旋線長(zhǎng)度的影響可用下圖說(shuō)明：

由圖說(shuō)明進(jìn)入螺槽的聚合物是隨冷卻速率增加而減小的。模具的熱傳導(dǎo)對(duì)螺旋線長(zhǎng)度的影響可用下圖說(shuō)明：19影響聚合物可模塑性因素

★溫度

過(guò)高的T，雖然熔體的流動(dòng)性大，易于成型，但會(huì)引起分解，制品收縮率大；T過(guò)低時(shí)熔體粘度大，流動(dòng)困難，成型性差；且因彈性發(fā)展，明顯地使制品形狀穩(wěn)定性差。

★壓力適當(dāng)增加P，通常能改善聚合物的流動(dòng)性，但過(guò)高的P將引起溢料和增大制品內(nèi)應(yīng)力，P過(guò)低時(shí)則造成缺料。模塑條件不僅影響聚合物的可模塑性，且對(duì)制品的力學(xué)性能、外觀、收縮以及制品中的結(jié)晶和取向等都有廣泛影響。影響聚合物可模塑性因素20★聚合物的熱性能:如導(dǎo)熱系數(shù)、熱焓、比熱等影響它加熱與冷卻的過(guò)程，從而影響熔體的流動(dòng)性和硬化速度，因此也會(huì)影響聚合物制品的性質(zhì)(如結(jié)晶、內(nèi)應(yīng)力、收縮、畸變等)?！锬＞叩慕Y(jié)構(gòu)尺寸:影響聚合物的模塑性，不良的模具結(jié)構(gòu)甚致會(huì)使成型失敗?！锞酆衔锏臒嵝阅?21三、聚合物的可紡性★定義：聚合物材料通過(guò)加工形成連續(xù)的固態(tài)纖維的能力。

可紡性取決于熔體的粘度、強(qiáng)度以及熱和化學(xué)穩(wěn)定性。熔體細(xì)流的穩(wěn)定性表示為：熔體強(qiáng)度與紡絲速度的穩(wěn)定性和材料的內(nèi)聚能密度有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：能形成穩(wěn)定細(xì)流，且有較高的熔體強(qiáng)度。三、聚合物的可紡性★定義：聚合物材料通過(guò)加工形成連續(xù)的固態(tài)纖22四、聚合物的可延性★定義：無(wú)定型或半結(jié)晶聚合物在一個(gè)或兩個(gè)方向上受到壓延或拉伸時(shí)變形的能力。長(zhǎng)徑比很大的產(chǎn)品，如纖維、薄膜?？裳有詠?lái)自大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和柔性。四、聚合物的可延性★定義：無(wú)定型或半結(jié)晶聚合物在一個(gè)或兩個(gè)方23★衡量指標(biāo)：塑性形變的能力和應(yīng)變硬化塑性形變能力與聚合物結(jié)構(gòu)、溫度有關(guān)，有冷拉伸和熱拉伸。應(yīng)變硬化與取向程度有關(guān)?！锖饬恐笜?biāo)：塑性形變的能力和應(yīng)變硬化24第二節(jié)聚合物在加工過(guò)程中的

粘彈行為一、聚合物的聚集態(tài)及其加工性聚合物可劃分為玻璃態(tài)（結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)等聚集態(tài)。聚合物聚集態(tài)的多樣性導(dǎo)致其成型加工的多樣性。第二節(jié)聚合物在加工過(guò)程中的

粘彈行為一、聚合物的聚集態(tài)及25Tg玻璃化溫度Tf粘流溫度TD分解溫度Tg玻璃化溫度Tf粘流溫度TD分26<Tg玻璃態(tài)鍵長(zhǎng)鍵角微小變化

很小的普彈形變（與時(shí)間無(wú)關(guān)、可逆）只能進(jìn)行車(chē)、銑、削、刨等機(jī)械加工Tg～Tf

高彈態(tài)鏈段的形變和位移大的高彈形變（時(shí)間依賴性、可逆）可進(jìn)行加壓、彎曲、中空或真空成型>Tf粘流態(tài)大分子鏈解纏和滑移

粘性形變

（時(shí)間依賴性、不可逆）

常進(jìn)行紡絲、注射、擠出、吹塑、貼合等成型加工<Tg玻璃態(tài)鍵長(zhǎng)鍵角微小變化Tg～Tf27二、聚合物的粘彈形變與加工條件的關(guān)系普彈形變高彈形變粘性形變二、聚合物的粘彈形變與加工條件的關(guān)系普彈形變高彈形變粘性形變281.與加工溫度T的關(guān)系T↑

η2↓η3↓

γH↑γV↑，且γH增大趨勢(shì)大于γV。當(dāng)T>Tf（或Tm）時(shí)，以粘性形變?yōu)橹?，但不是純粘性的，也表現(xiàn)一定的彈性。當(dāng)T<Tf時(shí)，以高彈形變?yōu)橹?，粘性成分減小，有效形變值減小。1.與加工溫度T的關(guān)系T↑η2↓η3292.與作用力、作用時(shí)間的關(guān)系當(dāng)T<Tf時(shí)，σ↑t↑

γV↑,可逆形變部分的轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡嫘巫儭?/p>

塑性形變：固體聚合物在Tg~Tf范圍，以較大的外力和較長(zhǎng)的作用時(shí)間下產(chǎn)生的不可逆形變。其實(shí)質(zhì)是高彈條件下大分子的強(qiáng)制性流動(dòng)?！锉容^塑性形變和粘性形變的異同點(diǎn)2.與作用力、作用時(shí)間的關(guān)系30三、粘彈性形變的滯后效應(yīng)★定義：在動(dòng)態(tài)力作用下，聚合物分子鏈由于跟不上外力作用速度而造成的形變總是落后于應(yīng)力作用速度的現(xiàn)象。★原因：由于聚合物的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和大分子運(yùn)動(dòng)的逐步性，與應(yīng)力相適應(yīng)的任何形變不可能在瞬間完成，需要一個(gè)松弛過(guò)程。三、粘彈性形變的滯后效應(yīng)★定義：在動(dòng)態(tài)力作用下，聚合物分子鏈31高彈形變的松弛時(shí)間：溫度影響聚