高二化学知识点聚合物的物理性质与加工工艺

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聚合物加工原理

聚合物加工原理聚合物是一种常见的材料，广泛用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医用材料等。

聚合物加工是将聚合物材料通过热、力、机械等加工方式，将其改变为需要的形状和结构的过程。

本文将介绍聚合物加工的原理及常见的加工方法。

一、聚合物本质上是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。

聚合物加工的原理是通过加热和加压来改变聚合物分子链的排列方式，从而改变聚合物的形状和性能。

聚合物材料通常以树脂的形态存在，树脂在加工过程中会经历熔融、流动、固化等阶段。

在加工中，将聚合物树脂加热到足够的温度使其熔化，然后将熔化的聚合物注入模具中，通过机械力或其他手段使其形成所需的形状，随后冷却固化。

聚合物加工的主要原理包括：1. 熔融：将聚合物加热至其熔点以上，使其转变为可流动的液体状态。

在熔融状态下，聚合物分子链之间的相互作用力减弱，分子链可以通过流动重新排列。

2. 流动：将熔融的聚合物注入到模具中，通过施加压力或其他力量使其形成所需的形状。

在流动过程中，聚合物分子链在施加的力下发生位移和变形。

3. 固化：冷却并固化聚合物，将其固定在所需的形状和结构中。

聚合物冷却后，分子链重新排列，形成固态结构，从而保持所需的形状。

二、聚合物加工方法聚合物加工有多种方法，常见的包括注塑、挤出、吹塑、压延、成型等。

1. 注塑：注塑是将熔融状态的聚合物注入到模具中，通过压力使其填充模腔并冷却固化。

注塑广泛应用于塑料制品的生产，如塑料盒、塑料椅等。

2. 挤出：挤出是将熔融的聚合物通过挤压机挤出成连续的均匀断面形状，然后通过冷却固化。

挤出常用于生产塑料管材、薄膜等。

3. 吹塑：吹塑是将熔融的聚合物注入到模具中，在模具内吹气使其膨胀成空心形状，并冷却固化。

吹塑常用于生产塑料瓶、塑料容器等。

4. 压延：压延是将熔融的聚合物放置在两个辊子之间，通过压力使其变薄并冷却固化。

压延广泛应用于塑料薄膜的制备。

5. 成型：成型是将熔融的聚合物材料倒入开放式模具中，通过压力或其他手段使其形成所需的形状，并冷却固化。

聚合物材料加工技术手册

聚合物材料加工技术手册一、引言聚合物材料是近年来在各个领域得到广泛应用的一类材料，其具有轻量化、耐腐蚀、耐高温等优点，因此备受瞩目。

为了更好地实现聚合物材料的加工和应用，本手册将重点介绍聚合物材料加工的技术和方法。

二、聚合物材料的基本性质聚合物材料具有一系列独特的性质，包括但不限于高强度、低密度、柔韧性、电绝缘等。

这些性质直接影响着聚合物材料的加工方法和技术选择。

1. 高强度：聚合物材料通常具有较高的强度，可以用于制造需要承受较大压力或拉力的零部件。

2. 低密度：相较于金属材料，聚合物材料具有较低的密度，使其适用于制造轻量化产品。

3. 柔韧性：聚合物材料具有良好的柔韧性，适用于制造各种形状复杂的产品。

4. 电绝缘性：由于聚合物材料本身不导电，可以用于制造绝缘部件，具有较高的安全性。

三、聚合物材料加工方法1. 注塑成型注塑成型是一种常见的聚合物材料加工方法，其具有生产效率高、制品精度高的优点。

该方法通过将熔融的聚合物材料注入到模具中，经过冷却凝固后得到成型制品。

2. 挤出成型挤出成型是将熔融的聚合物材料加入到挤出机内，利用螺杆的旋转将熔融的材料挤出模具，然后通过冷却固化得到成型制品。

挤出成型的特点是能够连续生产长条状制品，适用于生产管道、线缆等产品。

3. 压延成型压延成型是通过将聚合物材料加热至熔融状态后，置于两个辊子之间进行挤压成型。

压延成型具有灵活性高、成本低的特点，适用于生产薄膜、板材等产品。

4. 吹塑成型吹塑成型是将熔融的聚合物材料注入到充气模具内，通入压缩空气使其膨胀，从而得到成型制品。

该方法适用于制造中空产品，如塑料瓶、桶等。

5. 注射拉伸吹塑成型注射拉伸吹塑成型是一种将熔融的聚合物材料注射到模具中，然后经过拉伸成型和吹塑成型得到中空制品的方法。

四、聚合物材料加工的工艺条件1. 温度控制在聚合物材料的加工过程中，温度控制非常关键。

不同的聚合物材料对温度有不同的要求，在加工过程中需要根据具体材料选择合适的加热温度和冷却温度，以确保产品质量。

化学化学聚合物的性质

化学化学聚合物的性质化学聚合物的性质化学聚合物是由许多化学反应连接而成的高分子化合物。

随着化学聚合物在科学和工业领域的广泛应用，对其性质的研究也日益重要。

本文将探讨化学聚合物的几个重要性质，包括物理性质、化学性质和结构性质。

一、物理性质1. 密度：化学聚合物的密度通常比较低，这是因为它们由大量的重复单元组成，单元之间的间隙较大。

因此，聚合物通常比同样重量的金属或陶瓷材料轻。

2. 熔点和玻璃转变温度：化学聚合物的熔点较低，通常在室温下是固态的。

然而，它们可以在高温下熔化成液体。

另外，聚合物还具有玻璃转变温度，即从硬玻璃态转变为可塑态的温度。

3. 弹性和柔韧性：化学聚合物通常具有良好的弹性和柔韧性，这使得它们在许多应用中可以承受拉伸、弯曲和挤压等变形而不破裂。

二、化学性质1. 溶解性：化学聚合物可以被溶解在适当的溶剂中。

这是由于聚合物链上的键可以在溶剂的作用下断裂，使聚合物与溶剂发生相互作用。

2. 稳定性：化学聚合物通常具有较好的化学稳定性，即它们在大多数化学环境下是稳定的。

然而，一些特殊条件，如高温、强酸或强碱环境下，聚合物可能会发生降解或变性。

3. 电化学性质：化学聚合物可以通过控制它们的化学结构来调节其电化学性质，如导电性、电荷传输速率等。

这些性质使得聚合物广泛应用于电解池、电池和电子器件等领域。

三、结构性质1. 分子量和分子量分布：化学聚合物的分子量通常非常大，可以达到数万至数百万。

此外，聚合物链上的分子量也可能不均匀分布，形成分子量分布。

这些参数对聚合物的性能和应用具有重要影响。

2. 分子结构：化学聚合物的分子结构决定了其物理和化学性质。

常见的聚合物结构包括线性聚合物、交联聚合物和支化聚合物等。

每种结构都会影响聚合物的力学性能、导热性能和化学活性等方面。

3. 有序性：一些聚合物具有一定的有序结构，如晶体结构或液晶相。

这种有序性可以提高聚合物的力学性能和热学性能，使其在高温和高压环境下更加稳定。

聚合物的分子结构与物理性质

聚合物的分子结构与物理性质聚合物是由大量重复单元构成的高分子化合物。

随着科技的发展，聚合物在人类生产和生活中的应用越来越广泛。

然而，聚合物的性质和应用取决于其分子结构，因此对聚合物分子结构与物理性质的研究尤为重要。

一、聚合物的分子结构聚合物的分子结构与其化学和物理性质密切相关。

聚合物的分子结构与单体种类、聚合方法、反应条件以及控制试剂的种类和用量等有关。

聚合物的分子结构可以从宏观和微观两个层面进行描述。

从宏观上看，聚合物的分子结构可以分为线性、支化、交联和聚集态等。

线性聚合物的分子链呈直线状排列，没有分支；支化聚合物的分子链上存在分支，分支可以根据分支链的数量和长度不同分为两种：分子段分支和侧链分支；交联聚合物的分子链之间通过交联点互相连结，呈网络状结构；而聚集态分子则是由数个分子组成的复合物。

从微观上看，聚合物的分子结构是由化学键和官能团组成的。

根据化学键的性质，聚合物分子的结构可以分为三类：相邻两个重复单元之间的化学键称为主链键；主链键以外的化学键称为辅助键，辅助键决定了聚合物分子的分支情况；在分子中存在的其他化学基团称为官能团，它们通过化学反应与其他分子发生反应，改变聚合物分子的性质。

聚合物的分子结构图如下图所示：二、聚合物的物理性质聚合物的物理性质主要包括力学性质、热学性质、电学性质以及光学性质等。

力学性质是指聚合物在力的作用下发生的变形和断裂等现象。

聚合物的弹性模量、拉伸强度、抗拉伸应变、屈服强度、断裂伸长率等是衡量聚合物力学性质的重要指标。

热学性质是指聚合物在不同温度下表现出来的性质。

聚合物的热稳定性、玻璃转移温度、熔融温度、热膨胀系数等是衡量聚合物热学性质的指标。

电学性质是指聚合物在电场作用下表现出来的性质。

聚合物的电导率、介电常数、击穿场强等是衡量聚合物电学性质的指标。

光学性质是指聚合物在光的作用下表现出来的性质。

聚合物的透光性、发光性、荧光性等是衡量聚合物光学性质的指标。

三、聚合物分子结构的控制通过控制聚合物分子结构可以使聚合物具有更好的性能和更广泛的应用。

聚合物材料的物理与化学性质

聚合物材料的物理与化学性质聚合物材料是指由单体分子聚合而成的高分子材料。

由于聚合物材料具有良好的物理与化学性质，在现代工业中得到广泛应用。

本文将就聚合物材料的物理与化学性质展开探讨。

1. 聚合物材料的物理性质1.1 密度聚合物材料的密度通常较小，一般在0.9-2.2g/cm3之间。

这是因为聚合物本身具有轻质的特点。

如乙烯、丙烯、苯乙烯等单体有较小的分子量，因此聚合物的密度也相应较小。

1.2 热学性质聚合物材料的热学性质也很重要。

在使用过程中，聚合物会受到各种外界因素的影响，如温度等。

因此，要了解聚合物的热学性质对于应用其材料很重要。

聚合物材料的热稳定性通常较差。

在高温下，容易发生降解和失去原有的物理性质。

此外，聚合物的熔点通常较低，使其在加工中易于形变。

另外，聚合物的热导率也很小。

这是因为聚合物本身是非金属材料，其分子与分子之间没有电子互相吸引的作用。

因此，聚合物的热传导能力较差。

1.3 光学性质聚合物材料的光学性质也很广泛，包括折射率、透明度、色散性质等。

聚合物材料的折射率和透明度通常较高，特别是在红外波段中，透过聚合物的光线几乎100%。

此外，聚合物材料的色散性质也较好，具有一定的色散特性。

2. 聚合物材料的化学性质2.1 化学反应在聚合物材料的应用中，其化学反应的性质也占有重要的位置。

聚合物的化学反应可以通过原来的单体来维持其特征结构，并为原料的生产和加工提供反应。

聚合物的主要化学反应可以分为两类：加成反应和单体交联反应。

加成反应是指将一个或多个小分子与高分子聚合反应。

单体交联反应是通过单体的交联形成聚合物的交联分子。

2.2 化学稳定性聚合物也是有化学稳定性的。

化学稳定性是指在特定的环境下，聚合物不会发生不可逆的化学反应。

聚合物的稳定性通常与其长分子链有关。

长分子链可以形成网络结构，从而有效地预防化学反应的发生。

在使用聚合物材料时，要考虑到两种类型的降解：化学降解和暴露降解。

化学降解是指各种化学反应的过程，而暴露降解是指在日光、烟雾、能量等因素影响下材料的降解过程。

4 聚合物成型加工过程的物理和化学变化

聚合物在管道中和模具中的流动取向
取向结构的分布规律
1. 在垂直于流动方向上取向度有差异
等温流动区合物制品中取向度的分布（1）
2. 流动方向上取向度有差异模腔中，流动方向上分子的取向程度是逐渐减小取向程度最大的不在浇口处，而在距浇口不远的位置上挤出成型中，有效取向主要存在较早冷却的次表层。
二、影响降解的因素
（一）聚合物的结构
1.主链上与叔碳原子或季碳原子相邻的键不稳定。伯碳>仲碳>叔碳>季碳 2. 双键β位置上单键不稳定，使降解程度提高，如橡胶易降解。 3. 取代基：分布（规整使强度提高）；极性（使强度提高）；氯原子（易分解）
4. 主链含芳杂环、饱和环和结晶的聚合物不易降解。 5. 含有C杂链结构，如-O-、-O-CO、 -NH-CO-、-NH-COO-等容易降解。 6. 杂质水，金属，易降解，杂质是降解的催化剂。
应力对结晶速度和结晶度的影响
剪切力、拉伸力的作用使分子取向，形成有序排列，结晶速度提高，结晶度提高；静压力提高使分子链运动减弱，不利于分子链运动，相当于提高了结晶温度，提高了结晶度；但应力作用时间不能太长，否则取向结构松弛，结晶速度会下降。
应力对晶体结构和形态的影响
τ ↑ ，σ ↑ ，纤维状晶体。随γ ↑， ε↑，伸直链晶体↑，Tm ↑ 低压时，生成大而完善的球晶，脆高压时，小而形状不规则的球晶，韧
（二）温度的影响（热降解）
降解的反应速度随T升高而增大，
K d Ad e

Ed RT
T升高，加热时间长，降解快
温度对PS降解反应速率的影响
（三）氧的影响 O2在高温下→过氧化结构，键能弱，不稳定，Ed低→易降解饱和聚合物不易形成过氧化物，只是薄弱点形成过氧化结构；不饱和聚合物双键活跃，易氧化形成过氧化物，易降解。

聚合物有哪三种物理状态分别进行哪些加工或者成型

聚合物有哪三种物理状态分别进行哪些加工或者成型聚合物是由重复单元构成的大分子化合物，其物理状态可以分为固态、流动态和橡胶弹态三种状态。

不同状态的聚合物在加工和成型时具有各自特点和适用范围。

1. 固态固态聚合物具有较高的分子链密度和交联程度，通常以固态颗粒、块状或片状形式存在。

在固态状态下，聚合物难以流动，常用于热压成型、注塑、挤出成型等加工工艺。

•热压成型：固态聚合物经过预热加热，放入热压模具中，在高温高压条件下通过挤压成型，适用于生产复杂形状的零部件如键盘键帽等。

•注塑：将固态聚合物颗粒加热熔化后注入模具中，在高压条件下冷却固化成型，广泛应用于塑料制品的生产，如包装盒、塑料杯等。

•挤出成型：固态聚合物在加热后从挤出机器中挤出，通过模具形成坯体，适用于生产管材、板材等长条形产品。

2. 流动态流动态聚合物分子链间距较大，具有较高的流动性，在受力作用下易发生形变。

流动态聚合物可采用吹塑、旋压、注塑等成型方法。

•吹塑：将熔化的聚合物颗粒通过吹塑机器成型，常用于生产塑料瓶、塑料薄膜等产品。

•旋压：将熔化的聚合物挤出后通过旋转成型，适用于生产大型中空容器如桶、桶等。

•注塑：同固态聚合物注塑法。

3. 橡胶弹态橡胶弹态聚合物具有良好的弹性和变形能力，适用于压缩变形和弹性回复多次循环的加工方法，如压缩模压、挤出成型和胶粘联接。

•压缩模压：将橡胶弹态聚合物放入模具中，通过压缩使其变形，随后释放压力，使其回复形状，适合制作橡胶密封圈、垫片等产品。

•挤出成型：适用于橡胶管材、密封条等产品的生产。

•胶粘联接：利用橡胶的黏附性质，将不同材料粘接在一起，如胶合板、橡胶地板等生产。

不同状态的聚合物在加工和成型过程中需要考虑材料性质、工艺要求和成品需求，选择合适的加工方法可以提高生产效率和产品质量。

聚合物加工简介

10.3. 塑料成型工艺
10. 10.3.1.2 挤出成型的基本过程聚合物熔融（挤出机）成型（口模）聚合物熔融（挤出机） --- 成型（口模） --- 定型定型装置）冷却（水或风冷装置）（定型装置） --- 冷却（水或风冷装置） --牵引牵引机）切割（切割机）堆放（堆放装置）（牵引机）--- 切割（切割机）--- 堆放（堆放装置）。下图为吹塑薄膜示意图：下图为吹塑薄膜示意图：吹塑薄膜示意图
10.3.塑料成型工艺 10.3.塑料成型工艺
注射机的螺杆结构 (2) 注射机的螺杆结构
螺杆式注射机的注射成型过程（顶出制品）螺杆式注射机的注射成型过程（顶出制品）
10.3.塑料成型工艺 10.3.塑料成型工艺
注射机的螺杆头与喷嘴 (3) 注射机的螺杆头与喷嘴
(a) (a) （b））
（b））
平挤平吹生产工艺
10.3. 塑料成型工艺
10.3.2 注射成型 10. 10. 10.3.2.1 概述注射成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称为注塑注射成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称为注塑成型。通用注射成型是将固态聚合物材料（填料或粉料）成型。通用注射成型是将固态聚合物材料（填料或粉料）加热塑化成熔融状态，在高压作用下，加热塑化成熔融状态，在高压作用下，高速注射入模具中赋予熔体模腔的形式，以冷却（对于热塑性塑料），赋予熔体模腔的形式，以冷却（对于热塑性塑料）、加热交联（对于热固性塑料）或热压硫化（对于橡胶）热交联（对于热固性塑料）或热压硫化（对于橡胶）而使聚合物固化，然后开启模具，取出制品，聚合物固化，然后开启模具，取出制品，完成一次注射过程。
10.3. 塑料成型工艺

聚合物加工过程的物理和化学变化

通过调整吹塑机的温度、压力、吹气比等工艺参数，优化薄膜的厚度分布、力学性能和外观质量。
牵引速度与卷取张力控制
合理控制牵引速度和卷取张力，确保薄膜在牵引过程中不发生拉伸变形，同时保证卷取后的薄膜具有良好的平整度和紧密度。
案例二
聚丙烯原料特性分析
01
研究聚丙烯的分子结构、结晶行为、流变性能等，为注塑成型
降解反应及影响因素
降解反应类型
聚合物的降解反应主要包括热降解、氧化降解、水解和光降解等。这些反应会导致聚合物分子量降低、性能劣化甚至失去使用价值。
影响因素
聚合物降解的影响因素包括温度、氧气、水分、紫外线辐射等。其中，高温会加速热降解和氧化降解；水分和氧气则会促进水解和氧化反应；紫外线辐射则会引起光降解。
聚合物加工过程的物理和化学变化
目
CONTENCT
录
• 聚合物加工概述 • 聚合物加工过程中的物理变化 • 聚合物加工过程中的化学变化 • 物理化学变化对聚合物性能影响 • 典型案例分析 • 总结与展望
01
聚合物加工概述
聚合物定义与分类
聚合物定义
由大量重复单元通过共价键连接而成的大分子化合物，分子量高达数千至数百万。
06
总结与展望
当前存在问题和挑战
加工过程中的热稳定性问题
聚合物的热稳定性是影响其加工性能的关键因素之一。当前，许多聚合物在高温加工过程中容易发生热分解，导致产品质量下降和加工难度增加。
环保要求的提高
随着环保意识的增强，对聚合物加工过程的环保要求也越来越高。减少废弃物排放、降低能耗和提高资源利用率是当前聚合物加工行业面临的重要挑战。
硫化反应机理研究
深入剖析橡胶硫化反应的化学机理，包括交联键的形成、断裂以及硫化剂的作用机制等。

化学物质的聚合物

化学物质的聚合物聚合物是一种由大量重复结构单元组成的高分子化合物。

它们在化学、材料科学、生物学等领域都发挥着重要的作用。

本文将就化学物质的聚合物进行探讨。

一、聚合物的定义和分类聚合物是由称为单体的小分子化合物通过共价键结合形成的大分子化合物。

根据聚合过程中通过共价键结合的单体种类可以将聚合物分为两类：加聚物和缩聚物。

其中，加聚物是由两个或更多的不同单体组合而成，而缩聚物是由两个相同的单体结合而成。

二、聚合物的重要性1. 材料科学中的应用：聚合物在材料科学中具有广泛的应用。

例如，塑料、纤维、橡胶等都是聚合物的一种。

它们具有轻、耐用、可塑性强等特点，常被用于包装、建筑、汽车等领域。

2. 生物学中的应用：生物体内也存在许多聚合物，如蛋白质、核酸等。

它们在细胞结构和功能中起着重要的作用。

通过对聚合物的研究，可以了解生物体的组成和功能，有助于治疗疾病、开发新的药物等。

三、聚合物的合成方法1. 聚合反应：聚合物的合成大多通过聚合反应实现。

聚合反应可以分为两类：链式聚合和步骤聚合。

链式聚合是通过不断添加单体到活性中间体上来合成聚合物，而步骤聚合则是通过反应单体之间的官能团来合成聚合物。

2. 重要的聚合反应：常见的聚合反应有自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。

例如，聚氯乙烯是通过自由基聚合反应合成的，聚丙烯酸甲酯是通过阴离子聚合反应合成的。

四、聚合物的性质1. 物理性质：聚合物的物理性质受到其分子结构和排列方式的影响。

例如，聚合物中分子链的长度和分支度会影响其熔点和溶解性。

2. 化学性质：聚合物的化学性质与其官能团有关。

不同的官能团可以使聚合物具有不同的化学反应性，如酯基可以与醇反应生成酯。

五、聚合物的应用案例1. 聚合物材料：塑料、橡胶、纤维等聚合物材料广泛应用于日常生活和工业生产中。

2. 聚合物药物：聚合物可以作为药物载体，用于控释药物、改善生物利用度等。

例如，聚乳酸可以用于缝合线和植入材料。

3. 聚合物电解质：在能源领域，聚合物电解质被用于制备可折叠的电池和电容器等。

04 聚合物加工过程的物理和化学变化

2.固体添加物的流动取向
二、聚合物的拉伸取向 -y=E 拉伸过程中，速度梯度只存在于轴向，聚合物的取向程度沿拉伸方向逐渐增大。 TgTf间，升温， E和y降低.
粘流拉伸 T>Tf
塑性拉伸
>y
高弹拉伸 <y
二、影响聚合物取向的因素 1.温度和应力的影响
温度升高,有利于聚合物取向,同时也使聚合物解取向过程很快发展.
20 应力 60 70
80
140
拉伸比
2.拉伸比的影响
被拉伸材料的取向程度随拉伸比而增大。
通常结晶聚合物的拉伸比大于非晶聚合物。
3.聚合物结构和低分子物的影响 •链结构简单、柔性大、分子量低的聚合物，较小应力即可形变和取向，但取向结构不稳定。 •结晶聚合物取向比非晶聚合物取向需要更大应力但取向稳定。 •溶剂或增塑剂的加入降低取向应力和温度，同样增大了聚合物的解取向速度。
问题:在TgTm温度范围内,对制品进行热处理 (退火)的目的是什么?
通过热处理,制品结晶度提高,形成完整的晶体, 因而提高了尺寸与形状的稳定性,内应力降低;耐热性提高,力学性能发生变化.
结晶度
尺寸变化
热处理时间
二、成型加工过程中影响结晶的因素
(一)冷却速度的影响
冷却速度取决于熔体温度tm和冷却介质 tc之间的温度差，即∆t＝tm-tc，称为冷却温差．
(四)低分子物质、固体杂质与链结构的影响
CCl4:小区域加速结晶
固体杂质作为成核剂分子量大,支化度大,结晶能力下降. 链结构简单,规整度高,结晶能力提高.
三、聚合物结晶对制件性能的影响
结晶过程中分子链的敛集作用使聚合物体积收缩、比容减小和密度增加. 结晶分子链之间吸引力增加,力学性能和热性能相应提高,但脆性增加.

化学中的聚合物制备技术

化学中的聚合物制备技术化学是自然科学中十分重要的分支，在生产生活中具有不可替代的地位。

其中的聚合物制备技术是目前化学领域中的热点之一。

本文将从聚合物的概念入手，通过实际案例，介绍聚合物制备技术的原理和应用。

一、聚合物的概念聚合物，指由大量单体分子在一定条件下发生化学键结合而成的大分子化合物。

简而言之，就是许多小分子通过反应连接在一起，形成了大分子。

例如我们常说的塑料、橡胶、纤维等都是聚合物。

二、聚合物的制备方法聚合物的制备方法主要有三类：自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合。

其中，自由基聚合是应用最广泛的一种方法。

其基本原理是在有机溶剂中加入较强的引发剂，使得单体发生自由基反应而连接形成大分子。

以聚苯乙烯为例，它由苯乙烯单体经过自由基聚合而成。

在制备过程中，首先将苯乙烯放入反应釜内，在加入引发剂。

待反应开始后，单体分子逐渐加入反应中，形成自由基，最后连接形成聚苯乙烯。

三、聚合物制备技术的应用1. 化纤生产聚合物制备技术在化纤生产中得到广泛应用。

以聚酯纤维为例，其制备过程中，先将酸、醇和催化剂混合，让酸醇酯化反应产生聚酯，最后通过聚合和纺丝技术形成纤维。

这种聚合物具有优异的柔软度和透气性。

2. 塑料制品聚合物制备技术在塑料制品中的应用非常广泛。

例如聚乙烯、聚氯乙烯等常用的塑料制品，就是通过聚合物制备技术制成的。

这些塑料在制造过程中的成型性能非常出色，广泛用于包装材料、电池、泡沫材料等领域。

3. 橡胶制品橡胶也是通过聚合物制备技术制成的。

例如当今广泛使用的合成橡胶就是由丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚异戊二烯等单体聚合而成。

这些橡胶具有非常出色的弹性和抗磨损能力，广泛应用于轮胎、密封件等领域。

4. 其他领域聚合物制备技术被广泛应用于其他领域，例如电池隔膜、涂料、油墨等。

其中，用于制造电池隔膜的聚合物，可以有效地隔离电子、离子等，提高电池的效率和寿命。

四、结语通过上述实例，我们可以看出聚合物制备技术在生产生活中的应用非常广泛。

第五课聚合物加工过程中的物理和化学变化

1.1.3.2 Avrami方程
聚合物的结晶速度可以结晶度随时间的变化率 v＝ dt 表示，由于结晶时聚合物体积减小，因此如果以ΔV 。代表完全结晶时聚合物的体积变化； ΔVt代表时间t时部分结晶时的体积变化，则 (ΔV ／ ΔVt 。)表示时间t时已经结晶的分数，其值以Xt表示。
dxc
球晶各生长阶段形象示态图
以相同速度同时开始生长的球晶之间的界面示意图
聚乙烯球晶的偏光显微镜照片
球晶的生成示意图球晶的基本结构仍是折叠链晶片，由许多长条扭曲的片晶从中心向四面发展而成，而片晶之间由许多纤维状分子相联系，这些连接的数目与结晶的速度有关，聚合物结晶速度越快，这些相连接的连接链的数目越多。
聚合物结晶度的增加，还会影响其他一系列的性能，
如耐溶剂性，对蒸汽、气体液体的渗透性，化学反应活
性等。
物质的折光率与密度有关，光线通过聚合物晶
区时，在晶区表面上必然发寸反射和折射而不能直接通过，因此，结晶与非晶两相并存的聚合物呈乳白色，不透明，如聚乙烯、尼龙等。当结晶度减小时．透明度增加。完全非结晶的聚合物，通常是透明的．如有机玻璃，聚苯乙烯等。当然，并不是所有的含晶聚合物都不透明，例如某一种聚合物，其晶相密度与非晶相密度非常接近，或者当晶区的尺寸比可见光的波长还小。这时即使有结品也是透明的，如在等规的聚丙烯中加入成核剂，得到含小球晶的透明制品。
（3）.如果Tc处于Tg以上附近温度范围， ΔT不很大，这种情况为中等冷却程度，聚合物表层能在较短的时间内冷却凝固形成壳层，冷却过程中接近表层的区域最早结晶，聚合物内部也有较长时间处于Tg以上温度范围，因此有利于晶核生成和晶体长大，结晶速率常数也较大。在理论上，这一冷却速度或冷却程度能获得晶核数量与其生长速率之间最有利的比例关系，晶体生长好，结晶较完整，结构较稳定，所以制品稳定性好，且生产周期较短，聚合物加工过程常采用中等冷却速度，其办法是将介质温度控制在聚合物的玻璃化温度至最大速率结晶温度(Tmax)之间。

1.9_聚合物加工过程中的物理和化学变化

◆二次结晶和后结晶都会使制品性能和尺寸在使用和贮存中发生变化，影响制品正常使用。
加工过程中影响结晶的因素
• 冷却速度的影响
◆聚合物从Tm以上降低到Tg以下的冷却速度，实际上决定了晶核生成和晶体生长的条件，所以聚合物加工过程中能否形成结晶，结晶的程度、晶体的形态和尺寸都与熔体冷却速度有关
• 当冷却介质温度接近于最大结晶温度时，属于缓慢冷却，冷却速度慢，容易形成大的球晶，性脆，易开裂； • 当冷却介质温度在Tg以下很多时，冷却速度快，属快速冷却，类似“淬火”，制品体积松散，结晶不均匀而导致内应力；另外后结晶大，尺寸变化大； • 当冷却介质温度在Tg以上附近时，属于中等冷却速度，表面较快冷却，而内部冷却慢，有利于结晶完善。
有些情况下，可以利用聚合物在加工过程中的降解效应，如： ★橡胶的开炼（塑炼）：降低分子量，提高加工性 ★聚合物共混物：利用剪切效应产生的自由基，可使两种或多种聚合物产生接枝、共聚等反应，从而提高共混物的性能
1.9.4 加工过程中的交联 ★聚合物在加工过程中要产生交联（凝胶），大多数情况下，对聚合物产生性能变劣，主要是产生凝胶以后，流动性下降，与其它组分相容性变差，混合也不均匀，导致制品质量严重下降。 ★在降解的同时，伴随交联反应 ★热固性树脂（塑料）在成型加工过程中要交联以后才有使用价值
水分的影响微量水分是有些聚合物降解的主要因素，如PC、尼龙、ABS、聚酯等因此，加工之前的干燥是必备的工序
加工过程对降解作用的利用与避免
聚合物在加工过程出现降解后，制品外观变坏，内在质量降低，使用寿命缩短。因此加工过程大多数情况下都应设法尽量减少和避免聚合物降解。为此，通常可采用以下措施； (1)严格控制原材料技术指标，尽量去除聚合物中的催化剂残留等杂质 (2)使用前对聚合物进行严格干燥，特别是聚酯、聚醚和聚酰胺等聚合物存放过程容易从空气中吸附水分，用前通常应使水分含量降低到 0.01～0.05％以下。 (3)确定合理的加工工艺和加工条件，使聚合物能在不易产生降解的条件下加工成型

聚合物材料的合成和性质

聚合物材料的合成和性质聚合物材料是由许多单元结构重复连接而成的高分子化合物，是材料科学中的重要分支之一。

它们具有良好的耐候性、耐久性、变形性和化学稳定性等特点，广泛应用于制作塑料、合成纤维、防水涂料、沥青和橡胶等材料。

本文将探讨聚合物材料的合成和性质。

一、聚合物材料的合成聚合物材料的合成可以通过自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、配位聚合和环状聚合等方式实现。

下面分别介绍各种合成方法的原理和步骤。

1. 自由基聚合自由基聚合是一种通过自由基引发剂催化单体连接的聚合方法。

它的原理是在剂量和温度的控制下，引发剂将单体中的双键打开，生成自由基，并在自由基的引导下将单体连接起来形成高分子化合物。

自由基聚合通常需要较高的温度和高浓度单体，不过反应速度较快，适合于大规模合成。

2. 阴离子聚合阴离子聚合是一种通过阴离子引发剂催化单体连接的聚合方法。

它的原理是引发剂将单体中的带负电荷部分打开，形成自由阴离子，并在自由阴离子的引导下将单体连接起来形成高分子化合物。

阴离子聚合适用于含有阴离子官能团的单体，如苯乙烯、丙烯酸等。

该反应需要高纯度的单体和溶剂，反应速度较慢，但可以得到高分子量和分散性好的聚合物。

3. 阳离子聚合阳离子聚合是一种通过阳离子引发剂催化单体连接的聚合方法。

它的原理是引发剂将单体中的带正电荷部分打开，形成自由阳离子，并在自由阳离子的引导下将单体连接起来形成高分子化合物。

阳离子聚合适用于含有芳香或烷基等碳正离子官能团的单体，如异丁烯、乙烯丙酮等。

该反应需要紫外线或强酸作为引发剂，反应速度极快，但需要高浓度单体和溶剂。

4. 配位聚合配位聚合是一种通过于金属离子形成配合物的方式催化单体连接的聚合方法。

它的原理是金属离子催化单体中的双键打开，并与配位基团配合形成高分子量的聚合物。

配位聚合适用于化合物中带有配位基团的单体，如乙烯基吡啶、苯并咪唑等。

该反应需要高纯度的单体和金属离子作为催化剂，反应速度较慢，但可以得到高分子量和分散性好的聚合物。

第二章聚合物加工基本原理2-3

∵ 牛顿流体
∴
分布与
分布相同
非牛顿流体
非牛顿流体
从上述推导过程中可以知道: 剪切应力分布应没有变化
速度分布与 n 有关
n 值不同时圆管中流体速度分布
PVC、 PP 是典型的柱塞流
n
n<1
假塑性非牛顿液体
牛顿流体
n＞1 膨胀性非牛顿液体
n : 非牛顿指数
n=1 牛顿液体，速度分布曲线为抛物线形； n＞1 膨胀性非牛顿液体，速度分布曲线变得较为陡峭，
n值愈大，愈接近于锥形；
n<1 假塑性非牛顿液体， ,分布曲线则较抛物线平坦。 n愈小，管中心部分的速度分布愈平坦，
曲线形状类似于柱塞，故称这种流动为“柱塞流动”
(Plug flow)。
2.3 聚合物流体在管和槽中的流动
应用：柱塞流动中聚合物不易得到良好混合。
题: 若拥挤出的方法对聚合物进行染色，PE 、PP 那个容易？
（b）湍流
湍流（紊流）特征：流体的质点除向前运动外，还在主流动的横向上作不规则的任意运动，质点的流线呈紊乱状态。
基本流动类型：
流体的流动 Re D v / Re c 状态由层流式中：Re—— 雷诺数，为一无量纲的数群；转变为湍流的条件： D —— 管道直径；
ρ —— 流体密度； v —— 流体速度； η —— 流体剪切黏度； Rec—— 临界雷诺数，其值与流道的断面形状和流道壁的表面粗糙度等有关，光滑的金属圆管Rec =2000～2300。
2.3.1 在简单几何形状管道内聚合物液体的流动
推导管道中流动参数间的关系式
1、管 2、缝
假设条件流体不可压缩；
实际上流体内有自由体积，有百分之几的压缩率

聚合物加工工艺基础知识

聚合物加工工艺基础知识不同的高分子材料对其加工的工艺条件及设备的感性差别很大，材料特性和工艺条件将最终影响塑料制品的物理机械性能，因此全面了解塑料成型周期内的工作程序，熟悉可成型性和成型工艺条件及各种因素的相互作用和影响，对成型加工有重要意义。

1.聚合物的一些物理化学性能物料的性能及工艺条件和制品质量有密切关系。

塑胶材料大部分是颗粒或粉未状，这些固体物料装入料斗时，一般要先经过预热，排除湿气，然后再经过螺杆的压缩输送和塑化作用，在料筒中需要经过较长的热历程才被螺杆注入模腔，经过压力保持阶段再冷却定型。

影响这个过程的主要因素是物料，温度，料筒温度，充模压力，速度。

高分子物料加工的工艺性能，分子链的内部结构，分子量大小及其分布，而且还取决高分子的外部结构。

成型的工艺与高分子材料的相对密度，导热系数，比热容，玻璃化与结晶温度，熔化，分解温度以及加工中所表现的力学性能，流变性能等有密切关系。

1.1导热系数导热系数反映了材料传播热量的速度。

导热系数愈高，材料内热传递愈快。

由于聚合物导热系数很低，所以无论在料筒中加热还是其熔体在模具中冷却，均需花一定时间。

为了提高加热和冷却效率，需采取一些技术措施。

如：加热料筒要求有一定的厚度，这不仅是考虑强度，同时也是为了增加热惯性，保证物料能良好稳定地传热，有时还利用聚合物的低导热特性，采用热流道模具等。

聚合物导热系数随温度升高而增加。

结晶型塑料的导热系数对温度的依赖性要比非结晶型的显著。

1.2 玻璃化温度聚合物的玻璃化温度是指线型非结晶型聚合物由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的较变温度。

就是大分子链段本身开始变形的温度，当温度高于玻璃化温度时，大分子链开始自由活动，但还不是整个分子链段的运动。

这时表现出高弹性的橡胶性能；当低于玻璃化温度时，链段被冻结变成坚硬的固态或玻璃态。

橡胶的玻璃化温度低于室温。

所以橡胶在常温下处于高弹态。

而其它塑料在常温下是处于脆韧性的玻璃态。

高聚物的自由体积理论认为，高聚物分子结构所占有的整个体积分成两部分。

第四章聚合物加工过程的物理和化学变化

一般只限于定性分析。
5.2
加工中聚合物的结晶
成型过程中影响结晶的因素 1、模具温度温度是聚合物结晶过程的最敏感因素。模具温度是指与制品直接接触的模腔表面温度，而它直接影响着聚合物在模腔中的冷却速度。冷却速度＝聚合物熔体温度(Tm)－模具温度(TM) 根据冷却速度的不同，可以将聚合物的冷却分为三种情况: 等温冷却、快速冷却和中速冷却。
5.2
加工中聚合物的结晶
成型过程中影响结晶的因素
挤出成型示意图
5.2
加工中聚合物的结晶
成型过程中影响结晶的因素（1）等温冷却模具温度接近于聚合物熔点，熔体冷却缓慢，结晶过程在近似于等温条件下进行
3
4 一是晶核生成速度低，且生成的晶核数目少，而聚合结物分子链的运动活性很大，故制品中易生成粗大的结晶晶 1 2 晶速粒，但晶粒数量少，结晶速度慢。结果会使制品韧性降低，率力学性能劣化。
5.2
加工中聚合物的结晶
成型过程中影响结晶的因素
无应力作用
图 4-11 应力对结晶速度和最大速度结晶温度的影响
5.2
加工中聚合物的结晶
成型过程中影响结晶的因素 4、低分子物和固体杂质的影响固体杂质的影响：阻碍或促进结晶作用。起促进作用的类似于晶核，能形成结晶中心，称为成核剂。成核剂的促进作用：在聚合物熔体结晶过程中起晶种作用的试剂，也为成核剂，如：炭黑、氧化硅、氧化钛、滑石粉和聚合物粉末等，加入后能加快结晶速率，生成的球晶尺寸小，材料刚性增加，力学性能提高，透明性提高。溶剂 CCl4扩散到聚合物中，能使其在内应力作用下的小区域加速结晶。
5.3 聚合物成型过程中的取向
1. 取向分类 2. 成型过程中的流动取向 3. 拉伸取向

聚合物加工性质

聚合物加工性质（一）聚合物的聚集态及其加工性聚合物聚集态的多样性导致其成型加工的多样性。

聚合物聚集态转变取决于聚合物的分子结构、体系的组成以及所受应力和环境温度。

当聚合物及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。

温度变化时，塑料的受力行为发生变化，呈现出不同的物理状态和力学性能特点。

如图2－3所示，为线型无定型聚合物和完全线型结晶型聚合物受恒定压力时变形程度与温度关系的曲线，也称热力学曲线。

T b称为聚合物的脆化温度，是聚合物保持高分子力学特性的最低温度。

T g称为玻璃化温度，是聚合物从玻璃态转变为高弹态（或相反）的临界温度。

T f称为粘流温度，是无定型聚合物从高弹态转变为粘流态（或相反）的临界温度。

T m称为熔点，是结晶型聚合物由晶态转变为熔融态（或相反）的临界温度。

T d称为热分解温度，是聚合物在加热到一定温度时高分子主链发生断裂开始分解的临界温度。

1．线型无定型聚合物从图中看出，线型无定型聚合物在受热时常存在的三种物理状态为:：玻璃态（结晶聚合物亦称结晶态）、高弹态和粘流态。

（1）玻璃态聚合物处于温度T g以下的状态，曲线基本是水平的，变形程度小，并且是可逆的，弹性模量较高，聚合物呈现刚性固体状，聚合物受力变形符合虎克定律，应力和应变成正比。

处于玻璃态的聚合物可作为结构材料，能进行车、铣、锯、削、刨等机械加工。

一般多数聚合物的温度都高于室温，只有极少数聚合物温度低于室温，如高密度聚乙烯玻璃化温度为-800C，玻璃态是大多数聚合物的使用状态。

T g是多数聚合物使用温度的上限。

T b是聚合物使用的下限温度。

当温度低于T b时，聚合物在很小的外力作用下就会发生断裂，无使用价值。

从聚合物的使用角度来看，T b和T g之间的范围显然越宽越好。

常温下，玻璃态的典型材料是有机玻璃。

（2）高弹态当聚合物受热温度超过T g时（T g至T f间），曲线开始急剧变化，聚合物进入柔软而富有弹性的高弹状。

变形能力显著增大，弹性模量显著降低，但变形仍然具有可逆性。