成型加工原理

a质轻

b拉伸强度和拉伸模量较低，韧性较优良。

C传热系数小，可做优良的绝热材料。

D电气绝缘性优良。

E成型加工性优良。

F减震、消音性能良好。

G某些塑料具有优良的减磨耐磨和自润滑性能。

H耐腐蚀。

I透光性良好。

J着色性良好。

K可赋予各种特殊功能。

L使用过程中易产生蠕变、疲劳、冷流、结晶等现象，长期使用性能较差。

M热膨胀系数大。

N耐热性（熔点、玻璃化转变温度）较低，使用温度不高。

O易燃烧。燃烧时会产生大量黑烟和有毒气体。

高分子成型加工：将聚合物（有时还加入各种添加剂、助剂或改性剂等）转变成使用材料或制品的一种工程技术。

主要内容：（1）高分子材料加工工艺：a材料制备：配方设计、混合、配制。b 成型：工艺特点、工艺过程、工艺条件、控制因素。（2）相关理论：影响加工工艺及制品性能的因素、各种工艺的原理、物理变化和化学变化。

一、以聚合物为主体，主要视材料的性质如何。

二、属多相复合体系：两组分以上，宏观均相，亚微观分。

三、具有可加工性。

四、良好的使用性能和适当的寿命。

五、具有工业化生产规模。

高分子材料的主要原材料来自石油、煤、天然气、矿物和农副产品等。高分子材料的生产由高分子化合物的制造和成型加工

高分子化合物的制造：获取高分子化合物的方法大致可分为三种。

（高分子反应、复合化、聚合反应）

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1可挤压性：聚合物处于粘流态时通过挤压作用产生不可逆变形而获得一定形状和保持形状的能力。

2、可模塑性：聚合物在温度和压力的作业下流动和形变，并在模具中模制成型的能力。

3、可纺性：指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。

4可延展性：表示无定形或者半结晶固体聚合物在一个方向或者二个方向上受到压延或者拉伸时变形的能力。

聚合物加工过程中通常从固体变为液体（熔融和流动），再从液体变为固体（冷却和硬化）。所以加工过程中，聚合物在不同条件下会分别表现出固体和液体的性质，即表现出弹性和粘性。由于聚合物的结构特征，其形变和流动不可能是纯弹性或纯粘性的，而是它们综合的粘弹性。

(1)由于松弛过程的存在，材料的形变必然落后于应力的变化，聚合物对外力的响应的这种滞后现象称为“滞后效应”或“弹性滞后”。

(2)滞后效应在聚合物加工成型中普遍存在。如塑料注射成型制品的变形和收缩。制品收缩的原因主要是熔体成型时骤冷使大分子堆积得较松散。因此，滞后效应影响制品的稳定性。严重的变形或收缩还会在制品中产生内应力，甚至引起制品开裂。

(3)在加工中，适当升高温度和减缓降温速度有利于减弱滞后效应。在Tg～Tf 温度范围内对成型制品进行热处理，可以缩短大分子形变的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状较快稳定下来。（有时还辅以其他作用）如纤维拉伸定型的热处理。

流变学：是物理学的一个分支，它主要研究材料在外界作用(应力、应变、温度、电场、磁场、辐射等)下的变形和流动的科学。

聚合物流变学：聚合物在外界作用下发生的形变和流动及其产生的原因的各种因素之间的关系。

“爬杆”现象（韦森堡效应、“包轴”现象）、剪切变稀、弹性回弹作用、次级流动、挤出胀大、熔体破裂及基础不稳定现象

1流动性以粘度的倒数表示流动性。按作用方式的不同,流动可分为剪切流动和拉伸流动,相应地有剪切粘度和拉伸粘度。

2弹性由于聚合物流体流动时，伴随有高弹形变的产生和贮存，故外力除去后会发生回缩等现象。

3断裂特性是影响聚合物（尤其是橡胶）加工的又一流变特性。它主要是指生胶的扯断伸长率、以及弹性与塑性之比。

应力：单位面积上的附加内力称为应力

应变：在外力作用于材料时，材料本身的几何形状和尺寸所发生的变化。（剪切、拉伸和压缩等简单形变）

应变速率：应变速率：,单位时间内的应变，S-1

弹性模量：对于理想的弹性固体，材料发生单位应变时所受到的应力。它是表征材料抵抗变形能力的大小。（模量愈大，材料刚性愈大，愈不容易变形）

粘度：液体固有属性，它的大小表征液体抵抗外力引起流动变形的能力或者说表征流动过程中分子间内摩擦力的大小。（与液体分子结构和液体所处的温度有关）。粘度=应力/形变速率

绝大多数高聚物流体属于假塑性流体，其主要特征为剪切粘度随剪切速率的增大而减小。也就是剪切变稀。

典型高聚物流体剪切变稀的流动曲线分为三个区域，见

下图：

当γ→0时，应力——应变速率呈线性关系。粘度趋于常数，流动与牛顿流体相仿，此时粘度称为零切粘度η0，这一区域称线性流动区，或第一Newton区。

6. 拖曳流动和压力流动？

拖曳流动:是指对流体不施加压力梯度，而是靠边界运动产生流动场，由于粘性作用使运动的边界拖着流体跟它一起运动。这种流动又称为库埃特（Couette）流动。

压力流动:是指由外压力作用于流体上而产生速度场，但体系的边界是固定不动的刚性体，这种流动又称为泊肃叶（Poiseuille）流动。

7. 试画出n值不同流聚合物体在圆管中流动时的速度分布情况？

8. 聚合物加工的弹性行为主要表现为哪些，并简单论述？

聚合物加工的弹性效应主要表现为：端末效应、不稳定流动和熔体破裂现象端末效应是指聚合物流体(包括熔体和液体)在管子进口端和出口端的由于弹性效应而出现的压力降低和液流的膨胀现象，也可以分别称为入口效应和模口膨

化效应(离模膨胀)，也称为巴拉斯效应。

在低剪切应力或低剪切速率的流动条件下，各种因素引起的小的扰动容易受到控制，而在高剪切应力或剪切速率时，液体中的扰动难以控制并易发展成不稳定流动，引起液流破坏，这种现象称为“熔体破裂”。

测试模式：稳态动态瞬态信息：储存模量损耗模量粘度tan0

结晶:大分子链聚集一起的一种排列方式

取向：聚合物分子或纤维状填料在很大程度上顺着流动的方向作平行排列，这种排列常成为定向作用。又叫取向。

降解: 聚合物由于受到热、应力、氧、水份，酸、碱杂质的作用而导致分子量降低，大分子结构改变。

交联：高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网状大分子

加工过程中存在的物理和化学变化，不仅能引起聚合物的力学性能、光学、热性能以及其它性质的变化，而且对加工过程本身也有影响。

有利：利用拉伸方法使聚合物薄膜中分子形成取向结构，能获得各向异性材料；

利用加工中的化学交联作用能生产硫化橡胶和热固性材料，提高聚合物的力学强度和热性能；利用塑炼加工使生胶降解，改善橡胶的加工性能。不利：结晶影响透明度和韧性；加工中温度较高产生的降解影响制品的使用性能加工中的过度交联影响聚合物的加工性能。

特点：大分子链聚集一起的一种排列方式，结晶速度慢、结晶具有不完全性且结晶聚合物没有清晰的熔点。

结晶条件：内因：1、有规整的重复空间结构的2、适当的分子间力3、分子链节小，柔顺性适中4、加聚物结构一般比缩聚物容易结晶外因：如结晶温度，冷却速度等。

热力学条件：大分子进行重新排列需要一定的热运动，要形成结晶结构又需要分子间有足够的内聚能。热运动和内聚能有适当的比值是聚合物大分子进行结晶所必需的热力学条件。