高分子材料基本加工工艺复习提纲共11页

高分子材料基本加工工艺复习提纲

绪论

一、概念：

1、塑料：以树脂（有时用单体在加工过程中直接聚合）为主要成分，一般含有添加剂、在加工过程中能流动成型的材料。

2、高分子材料加工：（加工亦称成型或成型加工）是将高分子材料转变成所需形状和性质的实用材料或制品的工程技术。

二、问题：

1、高分子材料成型加工特性：可挤压性、可模塑型、可延性

第一章高分子材料加工流变学概论

一、概念：

1、牛顿流体：牛顿流体是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。

2、非牛顿流体：是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

二、问题：

1、流体的分类、特性

假塑性流体：该流体的表观黏度随剪切速率的增大而减小。

（1）胀塑性流体：与假塑性流体相反，该流体的表观黏度随剪切速率的增大而增加。

（2）宾汉流体：此类流体的剪应力与速度梯度成线性关系，但直线不过原点。截距称为屈服应力。

2、熔体黏度的影响因素

成型加工必须考虑物料流动性；

流动：以链段运动为基础，高分子链上各个链段运动沿外力方向传递、扩散而使大分子重心产生相对移动；

故，影响链段活动能力，链段数目的因素都会影响黏度。

（1）高聚物的结构对流动性的影响：

①柔性：

其它条件相同时，柔性好，链段运动能力强，黏度小，流动性好。

故，影响柔性的因素（主链结构、取代基的大小数量、极性等），都影响高聚物的流动性。

②分子量：

增大相对分子质量，分子间作用力↑、黏度↑

（2）外界条件对高聚物熔体流动性的影响

①切变速率

假塑性流体γ↑：ηa↓，但ηa下降幅度与分子结构有关；

柔性链：流动性好，随γ↑，ηa↓幅度大；

分子量：同种聚合物，分子量高的对γ敏感（剪敏性）

②温度

T↑：ηa↓，但下降幅度与分子结构有关

③压力

增大压力，分子间空隙减少，分子间力增大，ηa↑

④熔体结构

⑤添加剂

增塑剂：降低分子间力，降低粘流温度及ηa

填料：ηa↑

润滑剂：用量很少，可以减少物料分子间的摩擦力（内润滑剂）或减小物料与设备间的摩擦力（外润滑剂），ηa↓

共混：加入少量流动性好的聚合物，可以ηa↓

3、成型-结晶-性能之间的关系

结晶－性能的关系:

(1)对制品密度:结晶度↑:密度↑

(2)对力学性能:结晶度↑:硬度↑，形变↓，拉伸强度↑

但晶粒过大时:不均匀，应力集中，拉伸、冲击强度↓

(3)对制品尺寸稳定性:

结晶度↑:制品预收缩率↑，尺寸稳定性↑

结晶高聚物注射制品更易翘曲:冷却不均匀，结晶度、晶粒大小不一，收缩不一致，从而翘曲

合格制品须有:合理造型的制品设计、适用的模具、适宜工艺条件

(4)对渗透性和溶解性的影响:

晶区:排列紧密，小分子不易渗透、溶解

结晶度↑:溶解性、渗透性↓

(5)对光学性能:

无定形高聚物:透明

结晶高聚物:两相结构，产生折射、散射，透光率↓，晶粒大，透光越差若晶粒小于波长的1/2时，不影响透光率

(6)对耐热性:

Tm>Tg，结晶熔融须吸热

结晶度↑：熔点↑，耐热性↑

成型－结晶的关系:

(1)冷却速率的影响:

①缓慢冷却:易生成较大的晶粒，效率低

②急冷:结晶度低，结晶不完善，内应力大

③中等冷却：冷却介质控制在Tg～Tmax之间，晶体生长好、结晶完整、稳定、力学性能↑

(2)熔融温度和熔融时间的影响:

熔融温度高及在熔融温度下停留时间长，残存晶核少，降低结晶速率

(3)应力的影响:

剪切、拉伸→长串纤维晶体

低压→大而完整球晶

高压→小而形状不规则球晶

受压方式：螺杆注射→均匀球晶；柱塞式→小而不均晶体

(4)成核剂与结晶行为:

成核剂:可提高结晶聚合物的结晶度、加快结晶速率、完善晶体结构，有时也能改变晶体形态的物质

添加成核剂：↑结晶度同时↓晶粒尺寸

故：↑性能（力学性能、透明度等）↓成型周期

4、取向对制品性能的影响及原因

①对力学强度的影响：

单轴取向：取向方向上，力学强度↑，特别是拉伸强度垂直于取向方向，拉伸强度↓

双轴取向：使沿状材料（膜、片、板）平面两个方向都具有较好的强度

使力学性能出现各向异性

取向还使某些脆性聚合物的韧性变好。

②对其它性能的影响：

取向程度↑：Tg↑，取向方向上热收缩↑，模量↑

第二章高分子材料加工中的热行为

一、概念

1、热容：是材料的温度升高1℃（或1K）所需的能量。

2、传热：即热量传递，是由于物体内部或物体之间的温差而引起的。

二、问题：

1.传热方式；传导、对流、辐射

2.高分子材料传热的基本特点：塑料是热的不良导体，其导热系数比较低，

传热速度较慢。

第四章成型用物料的配制

一、概念

1、塑料的初混合：聚合物在流动温度以下的温度和较缓和剪切下进行的一简单混合，得粉料。

2、塑料的捏合：液状与粉状固体物料的浸渍及混合。

3、母料：事先配成的含有高百分比小剂量助剂的塑料混合物

二、问题：

1．塑料分散体的分类及其中各组分；

（1）分类：塑性溶胶VC树脂悬浮体，液相全为增塑剂，亦称增塑糊

有机溶胶VC树脂悬浮体，液相为分散剂（有或无增塑剂）和稀释剂，亦称稀释增塑糊

塑性凝胶塑性溶胶+胶凝剂，亦称增塑胶凝糊

有机凝胶有机凝胶+胶凝剂，亦称稀释增塑胶凝糊

（2）组分：树脂，分散剂，稀释剂，胶凝剂，稳定剂，填充剂，着色剂，表面活性剂及其他助剂

2．混炼及分散的原理；

3．开炼机、密炼机的结构

4．塑炼机的种类

单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星螺杆挤出机、双阶配混料挤出造粒设备、双转子连续混炼机

第六章塑料的注射成型

一、概念：

1、注射量：指机器在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。

2、塑化能力：指注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的千克数（以PS为准），是衡量注射机性能优劣的另一重要参数。

3、塑化压力：螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力

4、成型周期：完成一次注射模塑过程所需要的时间

二、问题：

1．塑料注射的基本工艺流程

解：合模→注射座前移→注射保压

↑↓注射座后移

顶出制品←开模←制品冷却←

塑化螺杆后退