高分子加工-绪论

（1）以聚合物为主体：主要视材料的性质如何
例：钙料材料（PP20%，CaCO380%) （2）属多相复合体系：两组分以上，宏观均相，亚微观分相 （3）具有可加工性 例：PS、PVC
（4）良好的使用性能和适当的寿命
（5）具有工业化生产规模：高聚物成千上万，400～500种
可做材料，但工业化规模的不多 通用材料：PP、PE、PVC、PS、PMMA、PF、UF等 工程塑料：PA、PBT、PET、PC、POM、PPO、PSF等
成型加工（添加剂、混合、成型）
影响高分子材料制造的因素：
（1）高分子化合物的性质（化学结构、物理结构）
（与高分子化合物的制造有关－－高分子材料学）
（2）成型加工过程：添加剂的作用 混合过程 成型过程
（添加剂、混合、各成型工艺章节）
二、高分子材料的工程特点
结构上的特殊性 高分子材料 性能上的可变性
读书报告、期终考试。
绪论
一、高分子材料成型加工
1、材料概念 2、高分子材料 3、添加剂 4、高分子材料的制造
二、高分子材料的工程特点
1、聚合物的状态变化和成型加工的关系
2、成型加工方法和实质
3、制品的性能
三、高分子材料的加工程序和研究方法
1、加工技术程序 2、研究设计方法
四、课程的主要内容和要求
一、高分子材料成型加工
1、材料概念 金属材料 大材料 无机非金属材料 有机高分子材料 使用性能 合成/加工 化学 工程 性质 物理
材料四要素
结构/成分
材料的通性：
（1） 组成；（2）加工性；（3）形状
（4）
使用性；（5）经济性；（6）再生性
所有材料固有的，必须具备的特点
高分子材料在材料中的地位：
3、添加剂（助剂或小料） 工艺性添加剂 添加剂 功能性添加剂 与高分子化合物的配伍性（相容性） 耐久性 添加剂选用原则 加工适应性 制品性能的制约性 不同添加剂之间的相互作用性 经济性
4、高分子材料的制造
高分子化 合物制造 高分子材料 及制品生产 图0-5
聚合物反应：表0-5 高分子反应：表0-6 复合化：表0-7 合金 填充
四、课程的主要内容和要求
所需的基本知识：热力学、力学、物理化学、有 机化学、质量和能量的传递、高分子化学、高分子 物理、粘弹性流体力学（流变学）
主要内容
高分子材料加工工艺
材料制备
相关理论
配方设计、混合、 影响加工工艺及 配制 制品性能的因素 工艺特点、工艺 各种工艺的原理、 过程、工艺条件、 物理、化学变化 控制因素
高分子材料制备 成型工艺 制品
（配料，混合，粒化，粉化）
（塑化，一次、二次成型） （定型，后加工）
2、研究设计方法
聚合物
＋ 添加剂 配方设计
第一循环
试样制备
性能测试
生产工艺制定
高分子材料制品
第二循环
第一循环：配方设计 决定于性能 力学、热、电、 化学性能等 第二循环：加工工艺制定、经济成本估算
2、成型加工方法和实质
高分子材料成型加工是一个复杂的物理－化学变化过程， 其中，流动性是必要条件。
加工技术从形变出发：
（1）高聚物熔体－塑性形变：Tf(m)-Td，多用于一次成型 （2）高聚物类橡胶态－弹性形变（残余形变）： Tg-Tf，多用于二次成型 （3）高聚物溶液态：用于浸渍、湿法或干法纺丝
（1）年轻学科，有生命力 （2）最有发展前途 （3）应用广泛
2、高分子材料
适宜的材料组成
制备三因素 正确的成型加工方法 合理的成型机械及模具 塑料
三大合成材料
橡胶 纤维
（意义、分类: P2~P4）
聚合物（树脂、生胶）
区分三个概念 高分子材料（塑料、胶料） 高分子材料制品（塑料制品、橡胶制品）
高分子材料的五个条件：
随加工过程而变
高分子材料成型加工 方法具有多样性
材料本身
材料性能
成型加工中产 生的附加性质
有目的产生
结晶 有利 交联 取向 加工中自发产生 不利：分解、烧焦
结论：
材料不同 加工方法不同 性能要求不同
1、聚合物的状态变化与成型加工的关系
三种物理状态：
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玻璃态：<Tg
高弹态：Tg~Tf(Tm) 粘流态：>Tf(Tm)
高分子材料成型加工
学时数：30～40学时 内容：塑料、橡胶、合成纤维。 三者的共性和各自的特性。 主要讲授：加工工艺以及与工艺有关的原理。
授课内容与考核：
主要讲授的章节： 绪论、第一章、第二章、第三章、第五章、第 六章、第七章、第八章、第九章。 部分了解的章节： 第十章、第十一章、第十二章、第十三章。 考核方式：
聚合物从一种状态
另一种状态的影响因素
（1）聚合物的分子结构 （2）聚合物体系的组成 （3）聚合物所受应力
（4）环境温度
当聚合物及组成一定时，在一定外力作用下，聚集态的转变主 要与温度有关：
主价键
聚合物的聚集态不同 内聚能不同 性能不同 对加工的适用性不同
次价键
T>Tg 玻璃态
大分子链上仅键长、键角发生形变； 模量高、形变极小； 不宜大形变加工，只能进行机械加工
3、制品的性能
外观性质 制品性能 使用性质 耐久性质 ＝
材料内在性质 ＋ 加工中产生的附加性质
内在性质：通过选择合适材料，容易解决
附加性质：加工中使用材料发生实质性变化
对制品性能的影响极为重要
附加性能对制品性能影响： （1）形状上的变化：使用上的要求 （2）结构上 的变化 分子结构上的变化：交联、硫化 聚集态结构上的变化：微观结晶、取向等
成型
重点：1.
2.
理解高分子材料成型加工的过程。 熟悉一些常用的高分子材料基本概念。
T=Tg-Tf 体积膨胀，大分子不能移动，但链段有足够活动空间、 高弹态 能移动，形变可逆； 非晶聚合物：Tg-Tf近Tf侧，强力成型，形变可逆，Tg 以下使用；
结晶聚合物：Tg-Tm拉伸
T=Tf-Td 整个大分子能移动，呈塑性，模量降至最低，较小外 粘流态 力能引起宏观流动，形变不可逆；
大多数成型方法在此温度范围
（3）性质上的变化：反应出制品宏观性能改变
如：结晶－刚性，取向－各项异性，交联－弹性，强度
物理变化 软化、溶化、溶解、冷却固化、溶剂挥发盐析、 结晶、取向（拉伸强度）
化学变化 接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合、 化学反应 交联
三、高分子材料的加工程序和研究方法 1、加工技术程序：图0-6(P8)
（4）高聚物分散体（悬浮体、溶液、胶乳）：搪塑
（5）高聚物单体或预聚体直接成型－化学加工：浇注 （6）高聚物机械加工－后处理
成型加工中发生的物理－化学变化
（1）物理变化为主：热塑性塑料
材料－加热－流动－冷却－凝固
（2）化学变化为主：浇注成型 单体或预聚体－加热或引发剂－聚合－成型
（3）物理变化－化学变化兼有：热固性塑料、橡胶 材料－加热－流动－交联（硫化）－成型