@2塑料概论

《塑料工艺与模具设计》 塑料工艺与模具 Nhomakorabea计》1.1 高聚物的结构特点
(3) 高聚物的结构特点
nCH2＝CH2 乙烯 —CH2—CH2—n 聚乙烯
链节：高分子化合物中重复出现的 链节 结构单元，如聚乙烯的结构单元是 －CH2—CH2—。
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1.1 高聚物的结构特点
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1.1 高聚物的结构特点
(1) 树脂与塑料的概念
天然树脂 特点: 无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解 特点 无明显的熔点，受热后逐渐软化， 于有机溶剂，而不溶解于水。 于有机溶剂，而不溶解于水。
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1.1 高聚物的结构特点
1.4
高聚物在成型过程中的变化
(1) 高聚物成型过程中的物理变化
结晶
结晶使大分子链排列整齐，分子间作用力增强。 结晶使大分子链排列整齐，分子间作用力增强。 塑件密度、刚度、抗拉强度、硬度、耐热性、抗溶剂性、 塑件密度、刚度、抗拉强度、硬度、耐热性、抗溶剂性、 气密性及耐化学腐蚀性等性能随结晶度的增大而提高， 气密性及耐化学腐蚀性等性能随结晶度的增大而提高， 而弹性、伸长率及冲击强度则有所下降。 而弹性、伸长率及冲击强度则有所下降。
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1.4
高聚物在成型过程中的变化
(1) 高聚物成型过程中的物理变化
结晶
聚合物的结晶度：聚合物内结晶组织的质量(或体 聚合物的结晶度：聚合物内结晶组织的质量 或体 与聚合物总质量(或总体积 之比。 积)与聚合物总质量 或总体积 之比。 与聚合物总质量 或总体积)之比 大多数聚合物的结晶度为10％ ％，有些聚合物 大多数聚合物的结晶度为 ％—60％，有些聚合物 ％， 可达70％ 可达 ％—95％。 ％。
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1.3
高聚物的流变学性质
实现 高聚物的变形与流动 指 导 成型工艺、 成型工艺、模具结构的设计 注射成型
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1.3
高聚物的流变学性质
★流体的流动状态： 流体的流动状态： 层流—流体在管内流动时， 层流 流体在管内流动时，其质点沿着与管轴 流体在管内流动时 平行的方向作平滑直线运动。 平行的方向作平滑直线运动。 湍流—流体作不规则运动，有垂直于流管轴线 湍流 流体作不规则运动， 流体作不规则运动 方向的分速度产生。 方向的分速度产生。
第1章 高聚物的结构特点与性能
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第1章 高聚物的结构特点与性能
1.1 高聚物的结构特点
1.2 聚合物的热力学性能
1.3 聚合物的流变学性质
1.4 聚合物成型过程中的物理化学变化
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1.1 高聚物的结构特点
(1) 树脂与塑料的概念
热分解温度(T ：聚合物在高温下开始发生分解的温度。 热分解温度 d)：聚合物在高温下开始发生分解的温度。 工程意义：塑料的最高成型温度。 工程意义：塑料的最高成型温度。 《塑料工艺与模具设计》 塑料工艺与模具设计》
1.2
高聚物的热力学性能
室温
通常所称的塑料：在室温下处于玻璃态的一类高聚物。 通常所称的塑料：在室温下处于玻璃态的一类高聚物。 塑料 玻璃态的一类高聚物 在室温下高聚物处在高弹态，则属于橡胶材料。 在室温下高聚物处在高弹态，则属于橡胶材料。 高弹态
(1) 树脂与塑料的概念
合成树脂 按照天然树脂的分子结构和特性，用人工方法 按照天然树脂的分子结构和特性， 合成制造。 合成制造。由于其是由相对分子质量小的物质 经聚合反应而制得的相对分子质量大的物质。 经聚合反应而制得的相对分子质量大的物质。 因此称之为高分子聚合物 简称高聚物 高分子聚合物， 高聚物。 因此称之为高分子聚合物，简称高聚物。
塑料的主要成分是树脂 最早，树脂是指从树木中分泌出的脂物，如松香 最早，树脂是指从树木中分泌出的脂物， 就是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。 就是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。 从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂， 虫胶。 从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂，如虫胶。 有些树脂还可以从石油中得到，如沥青。 有些树脂还可以从石油中得到， 沥青。
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1.2
高聚物的热力学性能
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1.2
高聚物的热力学性能
玻璃化温度（ ） 玻璃化温度（Tg）：非结晶型或半结晶型的高聚物从粘流 态或高弹态(橡胶态 向玻璃态转变(或相反转变 的温度。 橡胶态)向玻璃态转变 或相反转变)的温度 态或高弹态 橡胶态 向玻璃态转变 或相反转变 的温度。 工程意义：塑料的最高使用温度。 工程意义：塑料的最高使用温度。 《塑料工艺与模具设计》 塑料工艺与模具设计》
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1.1 高聚物的结构特点 (4) 结晶型与非结晶型高聚物的结构 及性能
分子链的排列及相互之间的作用，即结晶， 分子链的排列及相互之间的作用，即结晶， 对材料性能有明显影响。 对材料性能有明显影响。 结晶高聚物一般具有耐热性、 结晶高聚物一般具有耐热性、非透明性和较好的 一般具有耐热性 力学性能，而非结晶型高聚物则相反。 力学性能，而非结晶型高聚物则相反。
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1.3
高聚物的流变学性质
大多数注射成型用的聚合物
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1.3
高聚物的流变学性质
假塑性流体： 假塑性流体：
剪切稀化： 剪切稀化： 流体表观粘度随剪切速率呈 指数规律减小的现象
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1.1 高聚物的结构特点
(1) 树脂与塑料的概念
一般在常温常压下高聚物为固体， 一般在常温常压下高聚物为固体，也有为粘稠 液体。 液体。 有些合成树脂可以直接作为塑料使用(如聚乙烯、 有些合成树脂可以直接作为塑料使用 如聚乙烯、 如聚乙烯 聚苯乙烯、尼龙等) 聚苯乙烯、尼龙等 有些合成树脂必须在其中加入一些助剂， 有些合成树脂必须在其中加入一些助剂，才能作 如酚醛树脂、 为塑料使用(如酚醛树脂 氨基树脂、聚氯乙烯等)。 为塑料使用 如酚醛树脂、氨基树脂、聚氯乙烯等 。
(3) 高聚物的结构特点
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1.1 高聚物的结构特点
(3) 高聚物的结构特点
线型高聚物：具有可溶性和可熔性， 线型高聚物：具有可溶性和可熔性，成型后性 质不变，因此可多次成型。 质不变，因此可多次成型。 体型高聚物：成型前是可溶和可熔的， 体型高聚物：成型前是可溶和可熔的，成型后 变成既不溶解又不熔融的固体， 变成既不溶解又不熔融的固体，所以不能再次 成型。 成型。
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1.4
高聚物在成型过程中的变化
(1) 高聚物成型过程中的物理变化
取向
●聚合物的流动取向 成型中聚合物熔体在型腔里的流动是剪切流动， 成型中聚合物熔体在型腔里的流动是剪切流动， 剪切流动中 不同部位流动速度不同， 在剪切流动中，不同部位流动速度不同，使蜷曲 的聚合物长链分子沿着流动方向伸直和取向。 的聚合物长链分子沿着流动方向伸直和取向。
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1.4
高聚物在成型过程中的变化
(1) 高聚物成型过程中的物理变化
结晶
高聚物的结晶不同于低分子物质的结晶。 高聚物的结晶不同于低分子物质的结晶。 主要区别：晶体不整齐，结晶不完全、 主要区别：晶体不整齐，结晶不完全、结晶速度慢 及没有固定熔点(大多数结晶聚合物熔融温度是一个 及没有固定熔点 大多数结晶聚合物熔融温度是一个 范围)等 范围 等。
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1.2
高聚物的热力学性能
一：流动温度表示不同 非结晶聚合物与结晶聚合 物分别用T 来表示； 物分别用 f和Tm来表示； 二：完全结晶聚合物在Tg 完全结晶聚合物在 或Tm之间基本上不呈高弹 其形变基本保持不变， 态，其形变基本保持不变， 有利于扩大聚合物的使用 温度范围。 温度范围。
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1.1 高聚物的结构特点 (4) 结晶型与非结晶型高聚物的结构 及性能
聚合物由高温熔体向低温固态转变过程中，若 聚合物由高温熔体向低温固态转变过程中， 分子链能够稳定规整排列，则称为结晶型 结晶型； 分子链能够稳定规整排列，则称为结晶型；
分子链不能得到规整排列，则称为非结晶型 非结晶型。 分子链不能得到规整排列，则称为非结晶型。
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1.4
高聚物在成型过程中的变化
(1) 高聚物成型过程中的物理变化
取向 树脂的分子链在外力作用下(如剪切流动 ， 树脂的分子链在外力作用下 如剪切流动)，会有不同 如剪切流动 方式和不同程度的平行排列。 方式和不同程度的平行排列。 在成型过程中，出于受剪切力和拉伸力的作用， 在成型过程中，出于受剪切力和拉伸力的作用， 流动取向、 两种。 聚合物的取向分流动取向 拉伸取向两种 聚合物的取向分流动取向、拉伸取向两种。
(3) 高聚物的结构特点
—CH2—CH2—n 聚合度：聚乙烯分子结构中的n值表示高分 聚合度 n 子化合物中链节的重复次数，n值越大，相 对分子质量越大。
单体：能合成高分子化合物的小分子物质， 单体 如聚乙烯的单体是CH2=CH2。
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1.1 高聚物的结构特点
1.2
高聚物的热力学性能
粘流温度(T 或相反转变)的温度 粘流温度 f或Tm)：从高弹态向粘流态转变 或相反转变 的温度。 ：从高弹态向粘流态转变(或相反转变 的温度。 工程意义：塑料的最低成型温度。 工程意义：塑料的最低成型温度。
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1.2
高聚物的热力学性能
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1.1 高聚物的结构特点 (4) 结晶型与非结晶型高聚物的结构 及性能
结晶：聚合物从熔融状态到冷凝时 结晶：聚合物从熔融状态到冷凝时，分子由 从熔融状态到冷凝 独 立移动的、 立移动的、完全处于无秩序状态变成 分 子停止自由移动， 子停止自由移动，取得一个略微固定 的 位置， 位置，并有一个使它们自己排列成为 正 规模型倾向的一种现象。 规模型倾向的一种现象。
(2) 高分子与低分子的区别
b、相对分子质量 、 低分子物质：几十、几百；相对分子质量固定。 低分子物质：几十、几百；相对分子质量固定。 高分子物质：几万、几十万、上百万甚至上千万； 高分子物质：几万、几十万、上百万甚至上千万； 相对分子质量可根据需要进行改变。 相对分子质量可根据需要进行改变。
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1.1 高聚物的结构特点
(2) 高分子与低分子的区别
c．分子长度 ． 高分子的分子长度远大于低分子的分子长度
（低分子乙烯分子长度为0.005μm 低分子乙烯分子长度为0.005μm 高分子聚乙烯分子长度为6.8μm 6.8μm） 高分子聚乙烯分子长度为6.8μm）
高分子是含原子数多、相对分子质量大、 高分子是含原子数多、相对分子质量大、分子很长的 含原子数多 巨型分子。因此它有许多不同于低分子物质的特性。 巨型分子。因此它有许多不同于低分子物质的特性。
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1.1 高聚物的结构特点
(2) 高分子与低分子的区别
a．分子中所含原子数 ． 低分子物质：几个、 低分子物质：几个、几十个最多几百个 高分子物质：几千个、 高分子物质：几千个、几万个甚至几十万个原子
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1.1 高聚物的结构特点
聚合物熔体的流动
层流
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1.3
高聚物的流变学性质
★流体的分类： 流体的分类： 牛顿流体—剪应力与剪切应变率之间满足线性 牛顿流体 剪应力与剪切应变率之间满足线性 关系的流体 （水、空气等低分子量 的流体） 的流体）
非牛顿流体—剪应力与剪切应变率之间不满足 非牛顿流体 剪应力与剪切应变率之间不满足 线性关系的流体（绝大多数聚合物） 线性关系的流体（绝大多数聚合物）