聚合物加工原理第1章-周达飞

选用原则：相容性、耐久性、制品性能的制约性、经济性 等。 对助剂的基本要求是：
功能上有效，在塑料加工使用条件下稳定，与树脂结合稳固，不渗析 和喷霜，无毒无味，价格便宜。
三、高分子材料的制造 高分子材料的特征
以塑料为例 优点：
比强度高，电绝缘性、绝热性、耐腐蚀性优良，减震、消音 性能良好，着色性好，成型加工性优良，某些塑料还有耐磨 性好、透光性好及其他特殊性能。
水泥 陶瓷
复合材料 功能高分子材料（导电材 料、液晶材料、医用高分子 材料、荧光材料等）
有机高分子材料
塑料（电缆、家电外壳、包装材料、发泡材料）
橡胶（轮胎、传送带、高档密封圈）
化学纤维（包、服装、玻璃纤维）
涂料（清漆、底漆、环氧树脂漆）
黏合剂（502胶粘剂）
高分子定义：一定配合的高分子化合物，经成型加 工成一定形状的材料制品。
2 、熔体粘度随分子量↑而↑ ，流动性↓，成型困难。 eg：超高分子量聚乙烯
3 、成型方法：注塑、挤出、吹塑对分子量要求不同。 熔体流动速率大，有利于注射成型。
不同制品，选用不同相对分子质量聚合物；同类制品，选用不同相 对分子质量聚合物，有其对应的熔体流动速率范围。
4 、强度、热变形温度、粘度等性能随分子量↑而↑。 5 、分子量分布对成型性和制品性能均有影响
材料科学与工程 影响高分子材料性能的物理因素 制造方法及组成对高分子材料性能的影响
高分子材料学：研究高分子化合物及其制品的特 性、结构与性能之间的关系。
使用性能
合成/加工
性质
结构/成分 材料四要素的关系
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§1.1 影响高分子材料性能的化学因素
五、熔体粘度与成型性
影响熔体粘度的因素： （1）分子链结构、极性、分子量及其分布； （2）温度 阿仑尼乌斯公式 （3）压力 （4）剪切速率 剪切变稀
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§1.3 制造方法及组成对高分子材料性能的影响
一、聚合方法的影响
1、聚乙烯（polyethylene, PE） LDPE（自由基）、HDPE（配位）、LLDPE （配位）
2、聚氯乙烯(polyvinylchloride, PVC) 本体法PVC、悬浮、乳液
3、聚苯乙烯（polystyrene, PS) PS（本体）、HIPS（本体或悬浮）、AS（本体或悬浮）、ABS
4、聚酰胺-6（polyamide 6, PA-6） 开环聚合(熔融缩聚）、碱聚合（MC尼龙）
5、聚碳酸酯（PC） 酯交换法、光气法
三、粒径与粒度分布
影响粉状聚合物的加工性能及应用。
PVC：悬浮法，紧密型、疏松型。 本体法：粒度较规整，表面不存在皮膜。 悬浮法：粒度规整，表面有皮膜（假鱼眼） 乳液法（E-PVC）：粒径小，可调制PVC糊树脂。
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四、成型过程中的取向
流动取向：分子链、链段和添加剂沿剪切流动方向排列 速度差导致卷曲分子受到剪切力作用取向 分子热运动有解取向作用 次表层取向度最高
（3）主要特性与用途 与NR相似， 不饱和、非极性、结晶橡胶（但纯胶强度差）。生 胶的冷流性大，抗湿滑性不佳。
9 、反应挤出法
聚合：反应热不太大、反应速度较快； 共聚POM，动态法本体聚合。
改性：PP与马来酸酐、丙烯酸酯接枝。 聚合物合金 ：PPO/PS、PC/PA、PA/EPDM等。 脱水：合成橡胶挤压膨胀干燥。
四大特征温度：Tx； Tg（Tm ） ； Tf； Td；
加工：机械加工、装饰、装配。
四、高分子材料工业的历史与未来 高分子材料是一门古老而年轻的学科。远古天然高 分子到现代功能高分子都有应用实例。
1 高分子材料工业的初创时期 20世纪30年代以前：半合成高分子及天然高分子
2 高分子材料工业的发展期 20世纪30年代到70年代：通用塑料及工程塑料问世
3 高分子材料全面发展时期 高分子合金和功能高分子的开发
4 我国的高分子材料工业 起步晚（建国后发展起来）、发展快；差距大、前景 好；竞争力弱，急需创新
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本章习题
1、简述塑料的分类。 2、简述几种高分子材料的常用加工方法。 3、简述塑料和橡胶的主要区别。 4、简述高分子材料的温度特征。
第一章 高分子材料学
表1-3表示侧基对Tg、Tm的影响。分子结构中引入芳基和共 轭双键体系有利于提高链段刚性、分子间作用力；提高规整 性和结晶度可提高力学性能、热性能和稳定性。
二、立体规整性
高分子空间构型： 等规（全同）、间规、无规，PP、PS； 顺式、反式，NR、BR。
三、共聚物组成（组成方程）
无规共聚物：乙烯与丙烯 嵌段共聚物：苯乙烯与丁二烯（SBS）（博：反应机理） 接枝共聚物：ABS（博：反应机理，自己设计合成实验）
四、交联（官能度〉3 ，平均官能度）
橡胶：硫化 泡沫塑料：PE、PVC、PU。
交联密度高，相邻交联点间相对分子质量小，链段活动受限，Tg升高。
五、端基
端基来源：反应机理（接入方法：活性聚合）
1、热性能：熔点 2、光热稳定性：PVC、POM、PC 3、成型时的熔体粘度 PA、PET 4、利用端基可使高分子化合物改性和功能化等。
课程学习的目的与意义
使用性能
合成/加工
性质
结构/成分 材料四要素的关系
材料组成
成型加工方法 机械与模具 制造高分子材料的三个关键因素
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高分子材料结构与性能
高物课程中高分子材料的微观结构组成
近程结构： 结构单元的化学组成：碳链高分子、杂链高分子、元 素高分子（主链有氧等元素构成）等； 支化与交联； 共聚物的结构：交替、无规、嵌段、接枝； 高分子链的构型（分子中由化学键所固定的原子在空 间的几何排列）：旋光异构（手性碳）构成全同立 构、间同立构、无规立构；
远程结构; 高分子的大小（分子量）、链的内旋转构象、链的柔 顺性
一、高分子材料
1.1 高分子分类
塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等五大类
§1.1.1 塑料按受热时的行为分类
（1）热塑性塑料：在加工过程中，一般只发生物理变 化，受热变为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热 还可以改变形状。
（2）热固性塑料：热固性塑料在成型过程中发生化学变
拉伸取向：拉伸力作用方向取向，单轴、双轴
非晶态高分子链段取向和大分子链取向同时进行速率不同 结晶性高分子晶区取向和非晶区取向同时进行速率不同
影响因素： 分子结构（结构简单，柔性大有利取向） 低分子化合物（降低Tg、Tf，有利取向） 温度（升高有利取向） 拉伸比（增加有利取向）。
有利于取向的因素也有利于解取向。 取向使强度、模量、透气性等增加，各向异性。
（2） 结晶型塑料： 塑料中树脂大分子链的排列是远程有序的，分子链相
互有规律地折叠，整齐地紧密堆砌。有比较明确的 熔点，或具有温度范围较窄的熔程。结晶态密度
大于无定形态的密度。
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二、添加剂
添加剂（助剂）：改善高分子材料加工性能和制品的使用性 能的辅助材料。 分类：
稳定剂（防老剂） 增塑剂（软化剂） 填充剂（补强剂） 润滑剂 交联体系（硫化体系） 其他：发泡剂、阻燃剂、防静电剂等。
缺点：
模量低、易产生蠕变、疲劳等现象，热膨胀系数大，耐热性 较差、易燃。
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２、高分子材料的制造
（１）高分子化合物的制造 聚合反应（自由基、离子、络合配位聚合）； 高分子反应（羟基化、酯化、氯化）； 复合化（接枝反应、相容剂制备高分子合金）
（２）高分子材料的加工 配料 成型：通常在Tf以上或附近进行，挤出、注射、压 延、模压等。
分布宰为宜：制品性能均一。 “鱼眼”：相对分子质量高部分塑化不均产生。
真鱼眼：相对分子量高体型树脂； 假鱼眼：相对分子量高线形树脂。
橡胶→塑料→合成纤维（宽→窄）
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二、结晶性
1、高分子化合物链结构与结晶性
结构简单规整、对称性好、少或无支链、刚柔性适中，易结晶。
PE、PP、PA、PET、PEO、PPS、PTFE等。
聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、 聚苯乙烯（PS）、酚醛塑料是当今应用范围最广、产 量最大的通用塑料品种，合称五大通用塑料。 （2） 工程塑料：工程塑料除具有通用塑料所具有的一般 性能外，还具有某种或某些特殊性能。
1.1.3 按塑料中树脂大分子有序状态分类
（1） 无定形塑料： 塑料中树脂大分子的分子链的排列是无序的。不仅各 个分子链之间排列无序，同一分子链也像长线团那样 无序地混乱堆砌。无定形塑料无明显熔点，其软化以 至熔融流动的温度范围很宽。聚苯乙烯类、聚砜类、 丙烯酸酯类、聚苯醚等都是典型的无定形塑料。
化。利用它在常温或受热可流动的特性而成形，并延长受
热时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结
构，固化定型。
橡胶是热塑性还
是热固性？
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§1.1.2 塑料按性能特点和应用范围分类
（1） 通用塑料：凡生产批量大、应用范围广、加工性能 良好、价格又相对低廉的塑料可称为通用塑料。不适宜用 于制备作为承受较大载荷的塑料结构件和在较高温度下工 作的工程用制品。
索取号: TB324/1059 《塑料制品成型制作工》，化学工业出版社，职业技能鉴定培训题 库，何震海，郝连东 主编
考核方式：闭卷考试 讲课教师：刘仿军
联系方式：
电话15327195661 E-mail:liufangjun@
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绪论
材料按化学组成可分为三大类：
金属材料 无机非金属材料
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六、结构缺陷
PE：不饱和双键； PVC：头-头结构、烯丙基氯、双键、含氧结构等。
七、支链
PE：LDPE、HDPE、LLDPE 支链数目增加，结晶度下降，密度下降，强度、硬度、软 化温度下降，断裂伸长率、冲击韧性增加。
§1.2 影响高分子材料性能的物理因素
一、相对分子质量及其分布
1 、Tg随分子量↑而↑。 平均聚合度 塑料与橡胶比较