青岛科技大学《橡胶及塑料加工工艺》全书知识点整理

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青岛科技大学《橡胶及塑料加工工艺》全书知识点整理

青岛科技大学《橡胶及塑料加工工艺》全书知识点整理

1、高分子链的近程结构(1)高分子链的化学组成:碳链高分子:主链全部有共价键连接的碳原子组成,不易水解,易成型加工,易燃易老化;杂链高分子:主链中除碳原子外,还有其他原子以共价键连接,易水解,耐热性好,强度高;元素高分子:耐热性和耐寒性高,弹性塑性好,可溶(2)单体单元的键合:单烯类单体和双烯类键合(3)共聚物单体的键接形式:无规、交替、嵌段、接枝(4)高分子的构型(分子中原子在空间的相对位置和排列):几何异构和旋光异构(5)高分子链的键合形状(构造)1.线型:形状:整条高分子犹如一条又细又长的线,大分子既可卷曲成团,也可舒展成直线,各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。

特点:分子间无化学键,既可溶解又可熔融,熔体粘度低,易于加工成型。

2.支链型:链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。

主链带有长短不一的支链(星型、梳型、无规支链型)特点:与线形大分子相比,带短支链的高聚物更易溶解和熔融,且机械强度低,硬度低,韧性高,分子上有叔碳原子,反应活性高,热稳定性差,易老化变硬变脆。

3.交联型:高分子链之间由支链通过化学键相键接,形成的三维网状大分子,热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。

2. 特点:分子间形成网状结构,整个高聚物就是一个大分子,既不溶解也不熔融,只能熔胀。

随着分子间交联程度的增加,材料的弹性降低,但机械强度和硬度都增加。

2、影响高分子链柔顺性的因素高分子的柔顺性就是高分子链能够改变其构象(单键内旋转产生分子中原子在空间的几何排布状态)的性质,单键越多,内旋转容易,构象越多,柔顺性越好(1)主链结构:主链由单键构成或含有非共轭双键,柔顺性好,含共轭双键,呈刚性(2)取代基:体积大,单键内旋转空间位阻大,极性大,分子内和分子间作用力大,内旋转受阻大,数量多,非键合原子多,内旋转阻力大,柔顺性差;对称排列,分子偶极矩小,内旋转容易,柔顺性好(3)支化和交联:短支链增大分子间距,分子间作用力低,柔顺性好,长支链增加构象,柔顺性好,支链过多,阻碍内旋转,柔顺性下降;交联密度小,对柔顺性影响不大,交联密度高,柔顺性下降(4)分子链长短:分子链越长,单键越多,构象越多,柔顺性越好(5)分子链规整性:分子链越规整,越容易结晶,柔顺性差(6)外界条件:温度升高,分子热运动能量高,内旋转容易,构象数增多,柔顺性好;外力作用慢,分子链有时间克服位阻,改变构象,柔顺性好,外力作用快,分子链来不及内旋转改变构象,柔顺性差3、结晶高聚物的性能(1)渗透性和耐热性:结晶后密度大,分子链排列规整,渗透性提高,链段不能运动,分子间作用力增大提高抵抗热破坏的能力,晶体稳定,结晶后耐热性提高(2)力学性能:结晶使链段活动空间减少,分子间力增大,冲击强度降低,拉伸强度,定伸应力,硬度增加(3)光学性能:非晶态高聚物透明,晶态高聚物为两相共存的非均型体系,光在内部折射和散射,透光率下降4、高聚物取向取向:在外力作用下,高分子链沿外力场方向有序排列的现象,三维有序,自发过程;解取向:取向分子趋向无规排列的过程,一维二维有序,被动过程(1)按外力作用方式:单轴取向:材料沿一个方向拉伸,高分子链沿拉伸方向排列双轴取向:材料沿两个垂直方向拉伸,高分子链倾向于拉伸平行面排列(2)按运动单元:对于非晶态高聚物,链段取向:高弹态下通过单键的内旋转造成链段运动实现,大分子链取向:粘流态下通过链段的协调运动实现;对于结晶高聚物,非晶区发生链段、大分子取向,晶区发生微晶取向取向对高聚物性能影响性能变化:1.取向前-各向同性;取向后-各向异性2.一般情况下,材料的力学性能(拉伸强度、弯曲强度等)在取向方向上显著增强,而在垂直于取向方向上则有所下降;3结晶聚合物,取向后材料的密度和结晶度都会增大,使材料的使用温度得到提高4由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别,取向后的材料还会出现双折射现象5、高分子热运动特点:(1)运动单元多重性(整链运动、链段运动、支链和侧基运动、原子振动、晶区运动)(2)对时间的依赖性(力学松弛现象)(3)对温度的依赖性(时温等效原理)6、非结晶高聚物的力学形态温度-形变曲线:玻璃态:键长键角变化;形变量小且可逆,模量高,普弹性,强迫高弹;塑料;玻璃化转变区:链段解冻;形变、模量突变;玻璃化转变温度Tg高弹态:链段运动;形变量大且可逆,模量高,高弹性,松弛现象;橡胶;粘流转变区:大分子链开始运动;形变、模量突变;粘流温度Tf粘流态:大分子链运动;形变量大且不可逆,模量低;粘合剂、涂料。

青岛科技大学橡胶工艺讲稿4

青岛科技大学橡胶工艺讲稿4

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿(4)第三章补强与填充体系§3-1 绪论填料是橡胶工业的主要原料之一,它能赋予橡胶许多优异的性能。

例如,大幅度提高橡胶的力学性能,使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能,赋予橡胶良好的加工性能,降低成本等。

一.何谓补强与填充?补强:在橡胶中加入一种物质后,使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。

凡具有这种作用的物质称为补强剂。

填充:在橡胶中加入一种物质后,能够提高橡胶的体积,降低橡胶制品的成本,改善加工工艺性能,而又不明显影响橡胶制品性能的行为。

凡具有这种能力的物质称之为填充剂。

二.填料的分类填料的品种繁多,分类方法不一。

填料按不同方法分类如下:(1)按作用分补强剂:炭黑、白炭黑、某些超细无机填料等。

填充剂:陶土、碳酸钙、胶粉、木粉等。

(2)按来源分有机填充剂:炭黑、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、树脂等。

无机填充剂:陶土、碳酸钙、硅铝炭黑等。

(3)按形状分粒状:炭黑及绝大多数无机填料。

纤维状:石棉、短纤维、碳纤维、金属晶须等。

三.橡胶补强与填充的历史与发展橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。

在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉,当时可能是为了防止光老化。

后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。

在Hancock发明混炼机后,常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。

1904年,S. C. Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa,但当时并未引起足够的重视。

在炭黑尚未成为有效补强剂前,人们用氧化锌作补强剂。

一段时间后,人们才重视炭黑的补强作用。

我国是世界上生产炭黑最早的国家。

1864年美国开始研制炭黑。

1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。

炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用,而且也促进了汽车工业的发展。

二战前槽黑占统治地位,50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑,炉黑生产满足了轮胎工业发展的要求。

橡胶加工工艺学 复习资料

橡胶加工工艺学 复习资料

第一章绪论1. 简述橡胶材料的特点?高弹性:弹性模量低,伸长变形大,有可恢复的变形,并能在很宽的温度(-50~150℃)范围内保持弹性。

粘弹性:橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响,表现有明显的应力松弛和蠕变现象,在震动或交变应力作用下,产生滞后损失。

电绝缘性:橡胶和塑料一样是电绝缘材料。

有老化现象:如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象,使性能变坏,寿命下降。

必须进行硫化才能使用,热塑性弹性体除外。

必须加入配合剂。

2. 生胶、混炼胶、硫化胶的定义?1.生胶:没有加入配合剂且尚未交联的橡胶。

一般由线型大分子或带有支链的线型大分子构成,可以溶于有机溶剂。

2.混炼胶:生胶与配合剂经加工混合均匀且未被交联的橡胶。

常用的配合剂有硫化剂、促进剂、活性剂、补强填充剂、防老剂等。

3.硫化胶:混炼胶在一定的温度、压力和时间作用下,经交联由线型大分子变成三维网状结构而得到的橡胶。

一般不溶于溶剂。

3. 硫化体系、防护体系、增塑体系的定义1)硫化体系:与橡胶大分子起化学作用,使橡胶由线型大分子变为三维网状结构,提高橡胶性能、稳定形态的体系。

2)防护体系:加入防老剂,延缓橡胶的老化,提高制品的使用寿命。

3)增塑体系:降低制品硬度和混炼胶的粘度,改善加工工艺性能。

第二章橡胶硫化1. 详细叙述硫化的历程?硫化历程是橡胶大分子链发生化学交联反应的过程,包括橡胶分子与硫化剂及其他配合剂之间发生的一系列化学反应以及在形成网状结构时伴随发生的各种副反应。

可分为三个阶段:1.诱导阶段硫化剂、活性剂、促进剂之间的反应,生成活性中间化合物,然后进一步引发橡胶分子链,产生可交联的自由基或离子。

2.交联反应阶段可交联的自由基或离子与橡胶分子链之间产生连锁反应,生成交联键。

3.网构形成阶段交联键的重排、短化,主链改性、裂解。

2. 硫化曲线的四个阶段?根据硫化历程分析,可将硫化曲线分成四个阶段,即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

青岛科技大学橡胶工艺讲稿7

青岛科技大学橡胶工艺讲稿7

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿(7)青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理§4.4 橡胶的疲劳老化与防护一.疲劳老化的概念指在多次变形条件下,使橡胶大分子发生断裂或者氧化,结果使橡胶的物性及其他性能变差,最后完全丧失使用价值,这种现象称为疲劳老化。

发生疲劳老化最突出的地方是轮胎的胎侧。

随着轮胎每转一圈,经历压缩、伸张不断变形,这种情况下发生疲劳老化。

二.疲劳老化的机理1.应力引发(机械破坏理论)当橡胶受到机械力作用时,由于橡胶网络结构的不均匀性,导致产生应力分布不均匀的现象,使局部产生应力集中,结果造成局部的分子链被扯断。

这种情况尤其当橡胶处于周期性的变形时更为突出。

因为这时橡胶分子链来不及松弛,应变对应力有一滞后角,在分子链中总是保持着一定的应力梯度,从而使分子链容易发生断裂,当分子链被扯断后,生成游离基,引发产生氧化链反应。

橡胶的低温塑炼也属这种情况,在机械力的作用下,分子链断裂(在低温条件下,又可引发氧化作用)。

2.应力活化(力化学理论)当橡胶分子链处于应力作用时,由于机械力作用于分子链中原子的价力使其减弱,结果使橡胶氧化反应活化能降低,活化了氧化过程。

未受应力时,橡胶大分子活化能为21.0千卡/克分子。

受应力时,振幅为50%,频率为250周/秒,氧化活化能为18.1千克/克分子。

在多次变形条件下,即可发生应力引发,又可发生应力活化,但二者发生的情况不同:一般,温度高、振幅小、频率低、氧的浓度大的条件下,以应力活化为主,反之以应力引发为主。

三.影响疲劳老化的因素1.频率与振幅越高,越易疲劳老化。

频率越高,应力松弛能力下降,易产生应力集中,导致应力引发,易疲劳老化。

振幅增加,易应力活化,容易疲劳老化。

实验事实根据如下:变形振幅(%) 0 25 50 75应力活化活化能(千卡/克分子) 21.0 20.1 18.1 13.6从以上数据可以看出,振幅增加,应力活化活化能下降,越易疲劳老化。

青岛科技大学实用橡胶工艺学通用课件

青岛科技大学实用橡胶工艺学通用课件

二、橡胶工业的重要性
1.橡胶是重要的工业材料,同时又是重要的战略 物资,应用广泛。
2.目前世界橡胶制品的品种和规格的总数约有10 万之多。
三、本科程的内容
1.橡胶工艺生产所用的 原材料
包括生胶及橡胶类似物、硫化 体系配合剂、补强填充剂、软 化增塑剂、防老剂等原材料
以生胶为原料 制造橡胶制品
2.原材料的配方 3.橡胶加工工艺的过程
恒粘橡胶
它是在制胶时加入了占干胶重 量0.4%的中性盐酸羟胺或中性硫酸 羟胺或氨基脲等羟胺类化学药剂, 使之与橡胶链上的醛基作用,将醛 基钝化而抑制生胶贮存硬化,保持 生胶的粘度在一个稳定的范围。 固定粘度橡胶的主要特点是生 胶门尼粘度低而且稳定。
3、分级
两种分级方法
1.按外观质量分级 如烟胶片及绉胶片
(6)1830年至1876年英国人把橡胶树种和幼苗从伦敦皇 家植物园移植到印尼、新加坡、马来西亚等地,完成 了野生天然橡胶变成人工栽培种植的艰难工作。 (7)1839年,C.Goodyear发明橡胶硫化法:将橡胶和 硫磺共热,特别是在铅化合物存在下与硫磺共热之后, 橡胶就会变成坚实而富有弹性的物质,不再因温度的 改变而变硬发粘。 (8) 1888年英国医生Dunlop发明了充气轮胎。 (9) 1904年发现某些金属氧化物有促进硫化作用,但 效果不十分明显。1906年发现苯胺有促进硫化作用, 直到1919年才开始大量应用噻唑类促进剂。 (10) 1920年炭黑作为橡胶的补强剂大量使用。
天然橡胶 合成胶
品种
较少 较多
产量
较低 较高
性能
综合性能好 特种性能好
用途宽广
较窄 较广
注:天然胶与某一种合成胶相比则用途较广, 若与整类合成胶相比则用途较窄

青岛科技大学聚合物加工原理知识总结(浓缩版)

青岛科技大学聚合物加工原理知识总结(浓缩版)

第一章•聚合物加工原理涉及到材料的性质、加工工艺和机械设备之间的相互影响作用,必需了解、认识并掌握它们之间的协调关系•八大应用领域:生命科学与生物技术、信息科学与工程、材料科学与工程、新型能源科学、环境科学、海洋科学、宇航科学、安全科学•聚合物加工的科学内涵:①重要性(材料转化为产品的关键)、②科学性(为…提供理论依据)、③工程性(注重工程实际)、④综合性(涉及多学科,形成一门科学与工程紧密结合的学科)•聚合物的特殊性质:成型性好、比重小、耐腐蚀、耐磨损、电绝缘性好、保温性好、隔音性好、容易染色、透明性好、防辐射、耐高温、变形小、弹性好、防蛀性好•聚合物加工两个显著特性:科学性(涉及多种方法)、综合性或技术的集成性(依赖于多门学科知识的有机结合)第二章•聚合物的成型加工要求:①使聚合物熔融或软化,呈现流动性与可塑性;②赋予制品一定形状;③对某些聚合物,以某些单体或低分子化合物开始,按一定程序反应,制成所需材料或制品,尤其是热固性塑料。

④通过加工操作利用原材料的物理或化学变化,达到对物料改性的目的。

•主要成型方法:①挤出②注塑③压延④压缩模塑⑤热成型•加工新技术:①气辅注射②微孔发泡③多层成型④多相成型⑤反应成型⑥低压成型•主要成型设备:开放式炼胶机:开炼机用来制备塑炼胶、混炼胶、进行热炼、出型加工,它是使用最早的塑炼方法。

其加工塑炼胶料质量好,收缩小,但生产效率低,劳动强度大、有污染。

适宜于胶料变化多和耗胶量少的工厂。

密炼机:可进行塑炼、混炼(初炼、终炼)。

与开炼机比,具有效率高、周期短、能力大、污染小等优点。

挤出机:在旋转着的螺杆轴向力作用下,通过位于口模端一特定形状的通道,获得该通道所具有的截面形状,其成型连续、稳定。

问题:制品不均匀,挤出不稳定,挤出有胀大,能量损耗。

原因:①均匀性②熔体破裂(影响挤出速度稳定性)③挤出物胀大特性④能量耗散性 注射成型机:间歇周期成型,成型周期短,效率高,熔料模具磨损小,能成批量地成型形状复杂,表面、图案与标记清晰,尺寸精度高的塑件。

青岛科技大学橡胶工艺复习题

青岛科技大学橡胶工艺复习题

一、简答题1、何谓喷霜?何谓焦烧?其产生原因何在?答:喷霜即为某些配合剂(如硫磺、促进剂、防老剂、石蜡等)析出胶料或硫化胶表面的现象;造成这种现象的原因主要是某些配合剂用量过大,超过其常温下在橡胶中的溶解度所造成的。

焦烧是一种胶料早期硫化的现象,即胶料在硫化前的操作或停放中发生不应有的提前硫化现象;原因是配合不当,炼胶操作不当,胶料冷却停放不当。

2、何谓老化?影响橡胶老化的因素有哪些?答:橡胶或橡胶制品的在加工、贮存和使用的过程中,由于受到各种外界因素的作用,而逐步失去原有的优良性能,以致最后失去使用价值,这种现象称为橡胶老化;影响因素有热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等。

3、何谓塑炼?其目的意义何在?答:把具有弹性的生胶变成柔软的具有可塑性的胶料的工艺过程称为塑炼;生胶塑炼的目的:一、使生胶获得一定的可塑性,适合混炼、压延、挤出、成型等后续工艺操作;二、使生胶的可塑性均匀化,以便制得质量均匀的胶料。

4、何谓混炼?其目的意义何在?答:在炼胶机上将各种配合剂加入到橡胶中制成混合胶的工艺过程叫混炼;使配合剂均匀分散,制得质量均匀的混炼胶,并使胶料具有适合的可塑性;混炼不好,出现配合剂分散不均匀,可塑度过高或低、焦烧、喷霜现象,影响压延等后续工序的正常进行,还会导致产品的性能下降。

5、何谓压延?它包括哪些作业形式?答:压延工艺是利用压延机辊筒的挤压力作用使胶料发生塑性流动和变形,将胶料制成具有一定断面规格和一定断面几何形状的胶片,或者将胶料覆盖于纺织物表面制成具有一定断面厚度的胶布的工艺加工过程;作业形式:胶料的压片、压型和胶片贴合及纺织物的贴胶、擦胶和压力贴胶。

6、何谓挤出?它有何作用?答:橡胶的挤出是使胶料通过挤出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程;应用于制造胎面、内胎、胶管以及各种复杂断面形状或空心、实心、包胶等半成品。

7、何谓弹性变形和塑性变形?答:弹性变形:橡胶在变形后能够恢复其原来状态的形变行为。

青岛科技大学橡胶工艺讲稿1

青岛科技大学橡胶工艺讲稿1

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿(1)青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理合成橡胶在8种合成橡胶中全部由我国自行研究开发的胶种有BR、SSBR、SBS和CR;全部引进国外技术的胶种是EPDM。

§1.3丁苯橡胶(SBR)SBR是产量最大的合成橡胶,占合成橡胶总量的55%,70%用于轮胎。

按合成方法分为乳聚(1933年由德国的Farben公司生产)和溶聚(60年代投入工业化生产,发展较快)SBR两大类。

一.合成方法聚合单体:丁二烯(占2/3以上)、苯乙烯(少于1/3)1.乳液法:高温乳液聚合:50℃低温乳液聚合:5℃2.溶液法:60年代后投入工业化生产,该胶具有滚动阻力低,抗湿滑性好、综合性能高等特点,在轮胎行业中获得广泛应用。

二.分类(按制法分)三.SBR的结构乳聚SBR:顺1,4—结构含10%,反1,4—结构70%,1,2—结构20%溶聚SBR:顺1,4—结构比乳聚高,其它比乳聚低四.SBR的性能(一)性能1.物理常数密度(g/cm3)d=0.92~0.94折光指数 1.532.SBR强度比NR差生胶格林强度约为0.5MPa;纯胶硫化胶的强度为1.4~3.0MPa;但炭黑补强后硫化胶的拉伸强度高达17~28MPa。

撕裂强度比NR低,大约为NR的一半。

3.弹性、耐寒性比NR差。

4.耐热、耐老化、耐磨性比NR好(苯环弱吸电、体积大—分子内摩擦大、双键浓度低),硫化反应速度慢。

5.SBR耐屈挠疲劳性比NR差,但耐初始龟裂性好,耐裂口增长性差。

6.SBR粘着性比NR差。

7.SBR的电性能和耐溶剂性SBR电绝缘性能良好,耐溶剂性比NR好,但仍不耐非极性油类。

8.抗湿滑性优于NR、BR。

(二)配合与加工配合:必要成分—硫化剂:硫黄用量比NR中少(双键量少)促进剂:促进剂用量比NR中多(硫化速度慢)活化剂补强剂:主要是炭黑(非自补强性)增粘剂:本身粘性差,用烷基酚醛树脂,古马隆树脂增粘一般成分—防老剂,软化剂加工:塑炼性—一软丁苯(门尼粘度在40~60之间)一般不需要塑炼;混炼性——SBR对炭黑湿润性差,混炼生热高,开炼机应控温在40~50℃之间且包冷辊。

青岛科技大学橡胶机械单元重点

青岛科技大学橡胶机械单元重点

前言什么是橡胶机械橡胶制品加工所用的机器及设备开练机1. 了解当代炼胶车间的特点。

中心化;使用大容量的炼胶设备;采用双螺杆挤出机代替开炼机压片;实行计算机和网络远程管理;胶料生产线机械化、联动化、自动控制水平越来越高2 掌握塑炼、混炼、压片、供胶及热炼等工艺的概念及他们之间的区别,分别采用什么方法可以达到目的。

1)塑炼:把弹性生胶转变成可塑状态的工艺加工过程。

(塑炼机)2)混炼:将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的工艺过程。

(混炼机)3)压片:在开炼机上把胶料压成一定的宽度和厚度的工艺过程。

(压片机)4)供胶:在开炼机上把压成一定的宽度和厚度的胶料,送到下一步工艺(挤出、压延)的工艺过程。

5)热炼:根据工艺要求,在开炼机上把胶料加工成一定的温度和可塑度,并送到下一步工艺(热喂料、压延)的工艺过程。

(热炼机)6)不同点:辊筒面形状不同塑炼机,混炼机及压片机的辊面是光滑的,而热炼机的表面可能带有沟槽。

5. 掌握开炼机的工作原理。

依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生挤压、剪切作用,经过多次捏炼,以及捏炼过程中伴随的化学作用,将橡胶内部的大分子链打断,使配方中的各种成分掺和均匀,而最后达到炼胶的目的。

从辊筒间隙中排出的胶片,由于两个辊筒表面速度和温度的差异而包覆在一个辊筒上,重3掌握开炼机强化炼胶效果应具备的条件。

1)使胶料摩擦角大于接触角(φ>α)以便把胶料带入辊距;2)使前后辊速(线速度)不相等,以便对辊隙中的胶料进行强烈的挤压和剪切;3)炼胶时,需要切割翻胶,以破坏胶料的封闭回流线,加强物料的分散效果;4)炼胶过程中不断调整辊距,以改变速度梯度,提高炼胶效果。

4. 掌握横压力的概念及其影响因素。

1)胶料在辊隙间对辊筒产生的径向作用力亦即横压力,又称分离力。

2)影响因素:胶料的性质、加工温度、辊距和辊筒线速度等。

5. 掌握开炼机功率消耗的特点1)胶过程中,传动电动机的功率消耗是不均匀的。

2)消耗的功率大。

橡胶加工工艺学复习提纲分解

橡胶加工工艺学复习提纲分解

橡胶加工工艺学---复习提纲绪论1. 橡胶材料的定义、基本特点、应用领域答:(1)定义:橡胶是高分子材料的一种;常温下的高弹性是橡胶材料的独有特征.是其他任何材料所不具备的,因此橡胶也被称为弹性体。

(2)基本特点:a)具有高弹性橡胶的弹性模量小,一般在1-9.8Mpa。

伸长变形大,伸长率可高达1000%,仍表现有可恢复的特性,并能在很宽的温度(-50-+150℃)范围内保持有弹性。

b)具有粘弹性橡胶是粘弹性体,由于大分子间作用力的存在,使橡胶受外力作用,产生形变时受时间、温度等条件的影响,表现有明显的应力松弛和蠕变现象,有振动或交变应力等周期作用下,产生滞后损失。

c)具有缓冲减震作用橡胶对声音及振动的传播有缓和作用,可利用这一特点来防除噪音和振动。

d)具有电绝缘性橡胶和塑胶一样是电绝缘材料。

e)具有温度依赖性高分子材料一般都受温度影响,橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆,在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧等。

f)具有老化现象如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,橡胶也会因环境条件变化而发生老化,使性能变坏,使用寿命缩短。

g)必须进行硫化橡胶必须加入硫磺或其它能使橡胶硫化(或交联)的物质,使橡胶大分子交联成空间网状结构,才能得到具有使用价值的橡胶制品,但是热塑橡胶可不必硫化。

(3)应用领域:a)橡胶是重要的工业材料,同时又是重要的战略物资,在交通运输、建筑、电子、石油化工、农业、机械、军事、医疗等各个工业部门以及信息产业都获得了广泛的应用。

应用广泛。

b)橡胶的最大用途是在于作轮胎,包括各种轿车胎、载重胎、力车胎、工程胎、飞机轮胎、炮车胎等,一辆汽车约需要240Kg橡胶,一艘轮船约需要几吨橡胶,一架飞机需要600kg橡胶,一门高射炮约需要86Kg橡胶。

c)橡胶的第二大用途是作胶管、胶带、胶鞋等制品,另外如密封制品、轮船护弦、拦水坝、减震制品、人造器官、粘合剂等,范围非常广泛。

2.相关概念:橡胶、生胶、混炼胶、硫化胶答:(1)橡胶:橡胶是一种材料,具有特定的使用性能和加工性能,属有机高分子材料。

青岛科技大学橡胶工艺讲稿6

青岛科技大学橡胶工艺讲稿6

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿(6)青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理第四章橡胶的老化与防护§4.1 概述各种高分子材料虽然都有着各自优异的特性,但也有着共同的缺点,也就是说都有着一定的使用期限,原因就是它们都会在不同程度上发生老化。

一.橡胶老化的概念橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用的过程中,由于受内、外因素的综合作用(如热、氧、臭氧、金属离子、电离辐射、光、机械力等)使性能逐渐下降,以至于最后丧失使用价值,这种现象称为橡胶的老化。

橡胶老化的现象多种多样,例如:生胶经久贮存时会变硬,变脆或者发粘;橡胶薄膜制品(如雨衣、雨布等)经过日晒雨淋后会变色,变脆以至破裂;在户外架设的电线、电缆,由于受大气作用会变硬,破裂,以至影响绝缘性;在仓库储存的或其他制品会发生龟裂;在实验室中的胶管会变硬或发粘等。

此外,有些制品还会受到水解的作用而发生断裂或受到霉菌作用而导致破坏……所有这些都是橡胶的老化现象。

老化过程是一种不可逆的化学反应,象其他化学反应一样,伴随着外观、结构和性能的变化。

二.橡胶在老化过程中所发生的变化1.外观变化橡胶品种不同,使用条件不同,发生的变化也不同。

变软发粘:天然橡胶的热氧化、氯醇橡胶的老化。

变硬变脆:顺丁橡胶的热氧老化,丁腈橡胶、丁苯橡胶的老化。

龟裂:不饱和橡胶的臭氧老化、大部分橡胶的光氧老化、但龟裂形状不一样。

发霉:橡胶的生物微生物老化。

另外还有:出现斑点、裂纹、喷霜、粉化泛白等现象。

2.性能变化(最关键的变化)物理化学性能的变化:比重、导热系数、玻璃化温度、熔点、折光率、溶解性、熔胀性、流变性、分子量、分子量分布;耐热、耐寒、透气、透水、透光等性能的变化。

物理机械性能的变化:拉伸强度、伸长率、冲击强度、弯曲强度、剪切强度、疲劳强度、弹性、耐磨性都下降。

电性能的变化:绝缘电阻、介电常数、介电损耗、击穿电压等电性能的变化、电绝缘性下降。

外观变化、性能变化产生的原因是结构变化。

《塑料、纤维和橡胶》 知识清单

《塑料、纤维和橡胶》 知识清单

《塑料、纤维和橡胶》知识清单一、塑料塑料是一种以高分子化合物为主要成分,并在加工过程中可塑制成型的材料。

1、塑料的分类按受热后的性能表现,可分为热塑性塑料和热固性塑料。

热塑性塑料在加热时会软化甚至熔融,冷却后又能恢复到原来的状态,常见的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

热固性塑料在加热时会发生化学反应,固化成型后再次加热也不会软化,如酚醛塑料、环氧树脂等。

按用途划分,有通用塑料、工程塑料和特种塑料。

通用塑料产量大、价格低、用途广,像聚乙烯、聚丙烯等。

工程塑料则具有较高的力学性能,可用于机械零件等领域,例如聚酰胺、聚碳酸酯。

特种塑料具备某些特殊性能,如耐高温、耐腐蚀等,像氟塑料、聚酰亚胺。

2、塑料的性能特点质量轻:塑料的密度通常较小,比金属和玻璃等材料要轻得多,便于运输和使用。

耐腐蚀:大多数塑料对酸、碱、盐等化学物质具有良好的耐腐蚀性,能在恶劣的化学环境中长时间使用。

绝缘性好:塑料一般具有良好的电绝缘性能,可用于制造电器部件和电线电缆的绝缘层。

易加工成型:通过注塑、挤出、吹塑等多种加工方法,可以将塑料制成各种形状和尺寸的制品。

3、塑料的应用日常生活:塑料广泛用于制造各种生活用品,如塑料盆、塑料杯、塑料玩具等。

包装领域:食品包装、药品包装、化妆品包装等大多采用塑料材质。

建筑行业:塑料用于管道、门窗型材、隔热材料等。

汽车工业:汽车内饰、零部件、保险杠等部分会用到塑料。

4、塑料带来的环境问题由于塑料难以自然降解,大量废弃塑料堆积会造成严重的“白色污染”。

焚烧塑料会产生有害气体,对环境和人体健康造成危害。

二、纤维纤维是指长度比直径大很多倍,并且具有一定柔韧性的细长物质。

1、纤维的分类天然纤维:包括植物纤维(如棉花、麻)和动物纤维(如羊毛、蚕丝)。

化学纤维:又分为人造纤维(如粘胶纤维、醋酸纤维)和合成纤维(如涤纶、锦纶、腈纶)。

2、纤维的性能特点天然纤维具有良好的吸湿性和透气性,穿着舒适。

合成纤维强度高、耐磨、耐腐蚀,但吸湿性和透气性相对较差。

青岛科技大学橡胶及塑料加工工艺重点.

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名词解释链段:链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。

柔顺性: 高分子链能够改变其构象的性质。

均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。

共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。

近程结构一个或几个结构单元的化学组成、空间结构及其与近程邻近基团间的键接关系。

远程结构:相距较远的原子(团)间在空间的形态及其相互作用。

取向态结构:由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。

聚集态结构:高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌结构。

构象:分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排列。

构型:在立体化学中,因分子中存在不对称中心而产生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关系。

松弛时间: 黏弹性材料作松弛试验时,应力从初始值降至1/e(=0.368)倍所需的时间。

普弹性:材料瞬时产生的由内能变化导致的可逆小形变的特性。

高弹性:小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆形变的性质。

所产生的形变称为高弹形变。

强迫高弹性:玻璃态高分子在大应力作用下由熵变导致的大形变,升温后可回复。

玻璃化转变温度: 是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度粘流温度:Tf为高弹态与粘流态间的转变温度,叫做粘流温度或软化温度。

力学松弛:由分子运动的松弛特性导致的高分子力学性能也具有时间依赖性的特性。

蠕变:恒温、恒负荷下,高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象。

应力松弛: 恒温恒应变下,材料内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象。

滞后现象: 聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象称为滞后现象内耗:聚合物在交变应力作用下,产生滞后现象,使机械能转变为热能的现象。

流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质,主要指加工过程中应力,形变,形变速率和粘度之间的联系剪切变稀流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐下降的流体。

挤出胀大:挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。

切力增稠流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐增大的流体。

青岛科技大学实用橡胶工艺.ppt

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概 述
一、橡胶的分类 1.按来源与用途分 2.按外观形态分 3.按交联方式 4.按化学结构分类
1.按来源与用途分
天然橡胶
通用合成橡胶
合成橡胶 特种合成橡胶
2.按外观形态分
固体(块状及片状)橡胶—为目前工 业应用的主要品种 液体橡胶 粉末橡胶
3.按交联方式分 化学交联的传统橡胶
热塑性弹性体
4.按化学结构分
类型功能生胶及橡胶类似物基本材料主体硫化体系硫化剂促进剂起硫化作用活性剂防焦剂补强填充剂改善某些性能提高物机性能降低成本软化增塑剂改善加工操作性能防老剂改善提高质量延长使用寿命专用配合剂赋予特殊性能nr10035石蜡11凡士林促dm11陶土078zno60硬脂酸发泡剂h65矿油1535学习要求第一节天然橡胶第二节合成橡胶第三节其它形式橡胶品种第四节硫化胶粉和再生胶学习要求学习目的
第二节 合成橡胶(Synthetic Rubber)
一、合成橡胶的发展概况、命名及分类
合成橡胶是由各种单体经聚合反应或缩合 反应而制成的高弹性聚合物。
概念 发展概况 命名 分类
初期研究→甲基工业化时期 → 1940~1954年间的进展→工业化时期
趋于按原料单体组成来命名 如由丁二烯聚合的叫丁二 烯橡胶;由丁二烯和苯乙烯 分类趋于按其性能和用途可分为: 共聚的则叫丁苯橡胶。 ①通用合成橡胶:性能与NR 相近,物机 性能和加工性能较好。 ②特种合成橡胶:具有特殊性能

杜仲胶是我国一种野生天然高分子资源,它存 在于杜仲树的叶、皮、根中。杜仲胶和产于三 叶橡胶树的天然橡胶,化学成份相同,但分子 结构不同,杜仲胶为反式聚异戌二烯,天然橡 胶为顺式聚异戌二烯。在理论上,由于同种杜 仲胶分子,因硫化方式不同,既可呈现橡胶态 又可呈现不同的塑料态 ,根据此观点,有可 能在理论上深化对高分子材料分子结构和宏观 物理性能间关系的认识,并促进高分子理论的 发展。

橡胶及塑料加工工艺重点青岛科技大学

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1、 高分子结构层次,构象、构型、构造结构层次:组成高分子不同尺寸的结构单元在空间的相对排列。

构型:指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

构象:是指分子中的原子或原子团由于C-C 单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)。

构造:单体键合成大分子链的几何形状 2、影响柔顺性的因素有哪些?并举例柔顺性: 高分子长链能够改变其构象的性质。

影响因素:内在因素(结构因素)主链结构:当主链中含C-O,C-N,Si-O 键时,柔顺性好。

含有孤立双键时,柔顺性好。

当主链中由共轭双键组成时,由于共轭双键因p 电子云重叠不能内旋转,因而柔顺性差,是刚性链。

如聚乙炔、聚苯:侧基(或取代基):极性越小,作用力小,易旋转,柔顺性好;体积:越大,位阻越大,越不易旋转柔性差;数量:多,相互作用大,柔性差;位置:对称时,分子间距大,链间作用力小,柔顺性好。

其它结构因素(支化与交联, 分子链长度, 分子间作用力, 聚集态结构等):支链,分子间距增加,分子间作用力降低,柔性好;交联,柔性差。

外界因素:温度, 外力及溶剂等;温度高,热运动愈大,内旋转愈自由,柔性好;外力:作用快,来不及运动,柔性差。

3、取向单元类型及特点。

取向单元分两类:链段取向和分子链取向。

链段取向:分子链的排列杂乱的, 链段沿外场方向平行排列;(高弹态下通过单键的内旋转造成链段运动来实现)。

分子链取向:整个分子链沿外场方向平行排列,链段不一定取向.(粘流态下通过链段的协同运动实现)。

4、取向和结晶的异同点相同:都与高分子有序性相关相异:取向态是一维或二维有序,结晶态是三维有序取向状态在热力学上是一种非平衡态;取向过程: 分子在外场作用下的有序化过程;解取向: 外场除去后,分子热运动又使分子重新回复无序化。

热力学上是一自发过程。

5、取向和结晶对制品性能的影响 取向对高聚物性能的影响取向方向的拉伸强度显著提高、材料呈现各向异性的特性(单轴拉伸)、热稳定性能得到相应提高。

橡胶加工工艺基础知识

橡胶加工工艺基础知识

橡胶加工工艺基础知识一、塑炼橡胶受外力作用产生变形,当外力消除后橡胶仍能保持其形变的能力叫做可塑性。

增加橡胶可塑性工艺过程称为塑炼。

橡胶有可塑性才能在混炼时与各种配合剂均匀混合;在压延加工时易于渗入纺织物中;在压出、注压时具有较好的流动性。

此外,塑炼还能使橡胶的性质均匀,便于控制生产过程.但是,过渡塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、耐磨等性能,因此塑炼操作需严加控制。

橡胶可塑度通常以威廉氏可塑度、门尼粘度和德弗硬度等表示。

1、塑炼机理橡胶经塑炼以增加其可塑性,其实质乃是使橡胶分子链断裂,降低大分子长度。

断裂作用既可发生于大分子主链,又可发生于侧链。

由于橡胶在塑炼时,遭受到氧、电、热、机械力和增塑剂等因素的作用,所以塑炼机理与这些因素密切相关,其中起重要作用的则是氧和机械力,而且两者相辅相成。

通常可将塑炼区分为低温塑炼和高温塑炼,前者以机械降解作用为主,氧起到稳定游离基的作用;后者以自动氧化降解作用为主,机械作用可强化橡胶与氧的接触.塑炼时,辊筒对生胶的机械作用力很大,并迫使橡胶分子链断裂,这种断裂大多发生在大分子的中间部分。

塑炼时,分子链愈长愈容易切断。

顺丁胶等之所以难以机械断链,重要原因之一就是因为生胶中缺乏较高的分子量级分。

当加入高分子量级分后,低温塑炼时就能获得显著的效果。

氧是塑炼中不可缺少的因素,缺氧时,就无法获得预期的效果。

生胶塑炼过塑炼时,设备与橡胶之间的摩擦显然使得胶温升高。

热对塑炼效果极为重要,而且在不同温度范围内的影响也不同。

由于低温塑炼时,主要依靠机械力使分子链断裂,所以在像章区域内(天然胶低于110℃)随温度升高,生胶粘度下降,塑炼时受到的作用力较小,以致塑炼效果反而下降。

相反,高温塑炼时,主要是氧化裂解反应起主导作用,因而塑炼效果在高温区(天然胶高于110℃)将随温度的升高而增大,所以温度对塑炼起着促进作用。

各种橡胶由于特性不同,对应于最低塑炼效果的温度范围也不一样,但温度对塑炼效果影响的曲线形状是相似的。

橡胶加工工艺知识点总结

橡胶加工工艺知识点总结

橡胶加工工艺知识点总结一、橡胶加工工艺的概述橡胶加工工艺是指将天然橡胶或合成橡胶经过一系列的加工步骤,转化成各种橡胶制品的过程。

这一过程包括原料的选配、混炼、成型、硫化和后处理等环节。

橡胶加工工艺是橡胶工业的核心技术之一,对于提高橡胶制品的质量、降低成本、提高生产效率具有重要意义。

二、橡胶加工工艺的主要环节1. 原料的选配橡胶加工工艺的第一步是原料的选配。

根据橡胶制品的用途和要求,选择适当的橡胶品种和添加剂。

常用的橡胶品种有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等。

添加剂包括填料、增塑剂、加工助剂、硫化剂等,它们可以改善橡胶的力学性能、耐热性能、耐老化性能等。

2. 混炼混炼是将橡胶和各种添加剂充分混合、分散、再结合成固体物料的过程。

混炼的目的是使橡胶和添加剂充分结合,提高橡胶的可加工性和性能。

混炼方法主要有研磨法、内配法、开炼法等。

在混炼过程中需要控制混炼温度、混炼时间和混合工艺等参数,以确保混炼质量。

3. 成型成型是利用模具将混炼好的橡胶料加工成各种形状和结构的橡胶制品的过程。

常见的成型方法有压延成型、压缩成型、挤出成型、注塑成型等。

在成型过程中,需要控制温度、时间、压力等工艺参数,以确保成型质量。

4. 硫化硫化是将成型好的橡胶制品加热,使添加的硫化剂与橡胶发生反应,从而形成交联结构,提高橡胶的硬度、强度和耐热性。

硫化方法主要有自发硫化、热硫化、热空气硫化和电子束硫化等。

硫化温度、硫化时间和硫化气氛等因素均会影响硫化效果。

5. 后处理后处理是将硫化好的橡胶制品进行洗涤、切边、检查、包装等工艺环节,最终形成成品。

后处理环节对橡胶制品的外观质量和内在质量都有一定的影响。

三、橡胶加工工艺的关键技术1. 混炼工艺的优化混炼是橡胶加工工艺中的关键环节,它决定了橡胶品质的基础。

在混炼过程中,需要控制混炼时间、温度和混炼顺序等参数,以确保橡胶和添加剂的充分混合。

此外,还需要选择合适的混炼设备和工艺,以达到混炼质量的要求。

青岛科技大学橡胶工艺讲稿5

青岛科技大学橡胶工艺讲稿5

青岛科技大学橡胶工艺原理讲稿(5)青岛科技大学, 橡胶, 讲稿, 工艺, 原理§3-6炭黑对橡胶的补强机理炭黑补强作用使橡胶的力学性能提高,同时也使橡胶在粘弹变形中由粘性作用而产生的损耗因素提高。

例如tanδ、生热、损耗模量、应力软化效应提高。

因应力软化效应能够比较形象地说明大分子滑动补强机理,因此将两者结合一起讨论。

一.应力软化效应(一)应力软化效应的含义硫化胶试片在一定的试验条件下拉伸至给定的伸长比λ1时,去掉应力,恢复。

第二次拉伸至同样的λ1时所需应力比第一次低,如图3-18所示,第二次拉伸的应力-应变曲线在第一次的下面。

若将第二次拉伸比增大超过第一次拉伸比λ1时,则第二次拉伸曲线在λ1处急骤上撇与第一次曲线衔接。

若将第二次拉伸应力去掉,恢复。

第三次拉伸,则第三次的应力应变曲线又会在第二次曲线下面。

随次数增加,下降减少,大约4~5次后达到平衡。

上述现象叫应力软化效应,也称为Mullins效应。

应力软化效应用拉伸至给定应变所造成的应变能下降百分率ΔW表示。

(3-10)式中 W1 —第一次拉伸至给定应变时所需要的应变能;W2 —第一次拉伸恢复后,第二次(或更多次数)再拉伸至同样应变时所需的应变能。

(二)应力软化效应的影响因素应力软化效应代表一种粘性的损耗因素,所以凡是影响粘弹行为的因素对它均有影响。

填料及其性质对应力软化效应有决定性作用。

1.填充的影响2.填料品种对应力软化效应的影响3.炭黑品种对应力软化效应的影响总的趋势是补强性高的炭黑应力软化效应比较高,反之亦然。

(三)应力软化的恢复应力软化有恢复性,但在室温下停放几天,损失的应力恢复很少,而在100℃×24h真空中能恢复大部分损失的应力。

因为炭黑的吸附是动态的,在恢复条件下,橡胶大分子会在炭黑表面重新分布,断的分子链可被新链代替。

剩下的不能恢复的部分称为永久性应力软化作用。

二.炭黑的补强机理近半个世纪以来,人们对炭黑补强机理曾进行了广泛的探讨。

塑料工艺知识点总结图解

塑料工艺知识点总结图解

塑料工艺知识点总结图解塑料是一种常见的工程材料,它具有良好的可塑性、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性和耐高温性等特点,因此在各行各业都有着广泛的应用。

塑料制品的生产加工过程被称为塑料工艺,它涉及到材料的选择、加工工艺、成型设备、表面处理等多个方面的知识。

下面我们来系统地总结一下塑料工艺的知识点。

一、塑料材料的选择塑料材料的选择是塑料工艺的第一步,它直接关系到最终制品的质量和性能。

塑料材料的选择需要考虑以下几个因素:1.塑料的种类常见的塑料种类包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚酯(PET)等。

不同种类的塑料具有不同的物理和化学性质,因此在选择时要根据实际需求进行考虑。

2.物理性能包括塑料的强度、刚性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等。

3.成本塑料的成本也是选择的考虑因素之一,要考虑到制品的成本和性能之间的平衡。

4.加工性能包括熔体流动性、收缩率、成型温度范围等。

5.环保性越来越多的人关注塑料制品的环保性能,因此在选择塑料材料时也要考虑其环保性能。

通过对以上几个因素的考虑,可以选择出适合的塑料材料进行加工生产。

二、塑料工艺的成型方式塑料制品的成型方式主要有注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型等几种方式。

1.注塑成型注塑成型是最常用的成型方式之一,通过将塑料粒子加热融化后注入成型机的模具中,然后冷却固化得到制品。

注塑成型可以制作出各种形状复杂的制品,广泛应用于电子、汽车、家电等领域。

2.挤出成型挤出成型是将加热的塑料通过挤出机加工成连续的截面形状,并在冷却后切割成所需长度的制品。

挤出成型适用于生产管材、板材、薄膜等制品。

3.吹塑成型吹塑成型是将加热的塑料通过吹塑机吹塑成空心制品的成型方式,适用于生产瓶子、水管、油桶等制品。

4.压缩成型压缩成型是将加热的塑料放入模具中,然后通过压力成型得到制品。

压缩成型适用于生产大型、厚壁的制品。

以上是几种常见的塑料成型方式,不同的成型方式适用于不同形状大小的制品,可以根据具体需求进行选择。

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1、高分子链的近程结构(1)高分子链的化学组成:碳链高分子:主链全部有共价键连接的碳原子组成,不易水解,易成型加工,易燃易老化;杂链高分子:主链中除碳原子外,还有其他原子以共价键连接,易水解,耐热性好,强度高;元素高分子:耐热性和耐寒性高,弹性塑性好,可溶(2)单体单元的键合:单烯类单体和双烯类键合(3)共聚物单体的键接形式:无规、交替、嵌段、接枝(4)高分子的构型(分子中原子在空间的相对位置和排列):几何异构和旋光异构(5)高分子链的键合形状(构造)1.线型:形状:整条高分子犹如一条又细又长的线,大分子既可卷曲成团,也可舒展成直线,各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。

特点:分子间无化学键,既可溶解又可熔融,熔体粘度低,易于加工成型。

2.支链型:链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。

主链带有长短不一的支链(星型、梳型、无规支链型)特点:与线形大分子相比,带短支链的高聚物更易溶解和熔融,且机械强度低,硬度低,韧性高,分子上有叔碳原子,反应活性高,热稳定性差,易老化变硬变脆。

3.交联型:高分子链之间由支链通过化学键相键接,形成的三维网状大分子,热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。

2. 特点:分子间形成网状结构,整个高聚物就是一个大分子,既不溶解也不熔融,只能熔胀。

随着分子间交联程度的增加,材料的弹性降低,但机械强度和硬度都增加。

2、影响高分子链柔顺性的因素高分子的柔顺性就是高分子链能够改变其构象(单键内旋转产生分子中原子在空间的几何排布状态)的性质,单键越多,内旋转容易,构象越多,柔顺性越好(1)主链结构:主链由单键构成或含有非共轭双键,柔顺性好,含共轭双键,呈刚性(2)取代基:体积大,单键内旋转空间位阻大,极性大,分子内和分子间作用力大,内旋转受阻大,数量多,非键合原子多,内旋转阻力大,柔顺性差;对称排列,分子偶极矩小,内旋转容易,柔顺性好(3)支化和交联:短支链增大分子间距,分子间作用力低,柔顺性好,长支链增加构象,柔顺性好,支链过多,阻碍内旋转,柔顺性下降;交联密度小,对柔顺性影响不大,交联密度高,柔顺性下降(4)分子链长短:分子链越长,单键越多,构象越多,柔顺性越好(5)分子链规整性:分子链越规整,越容易结晶,柔顺性差(6)外界条件:温度升高,分子热运动能量高,内旋转容易,构象数增多,柔顺性好;外力作用慢,分子链有时间克服位阻,改变构象,柔顺性好,外力作用快,分子链来不及内旋转改变构象,柔顺性差3、结晶高聚物的性能(1)渗透性和耐热性:结晶后密度大,分子链排列规整,渗透性提高,链段不能运动,分子间作用力增大提高抵抗热破坏的能力,晶体稳定,结晶后耐热性提高(2)力学性能:结晶使链段活动空间减少,分子间力增大,冲击强度降低,拉伸强度,定伸应力,硬度增加(3)光学性能:非晶态高聚物透明,晶态高聚物为两相共存的非均型体系,光在内部折射和散射,透光率下降4、高聚物取向取向:在外力作用下,高分子链沿外力场方向有序排列的现象,三维有序,自发过程;解取向:取向分子趋向无规排列的过程,一维二维有序,被动过程(1)按外力作用方式:单轴取向:材料沿一个方向拉伸,高分子链沿拉伸方向排列双轴取向:材料沿两个垂直方向拉伸,高分子链倾向于拉伸平行面排列(2)按运动单元:对于非晶态高聚物,链段取向:高弹态下通过单键的内旋转造成链段运动实现,大分子链取向:粘流态下通过链段的协调运动实现;对于结晶高聚物,非晶区发生链段、大分子取向,晶区发生微晶取向取向对高聚物性能影响性能变化:1.取向前-各向同性;取向后-各向异性2.一般情况下,材料的力学性能(拉伸强度、弯曲强度等)在取向方向上显著增强,而在垂直于取向方向上则有所下降;3结晶聚合物,取向后材料的密度和结晶度都会增大,使材料的使用温度得到提高4由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别,取向后的材料还会出现双折射现象5、高分子热运动特点:(1)运动单元多重性(整链运动、链段运动、支链和侧基运动、原子振动、晶区运动)(2)对时间的依赖性(力学松弛现象)(3)对温度的依赖性(时温等效原理)6、非结晶高聚物的力学形态温度-形变曲线:玻璃态:键长键角变化;形变量小且可逆,模量高,普弹性,强迫高弹;塑料;玻璃化转变区:链段解冻;形变、模量突变;玻璃化转变温度Tg高弹态:链段运动;形变量大且可逆,模量高,高弹性,松弛现象;橡胶;粘流转变区:大分子链开始运动;形变、模量突变;粘流温度Tf粘流态:大分子链运动;形变量大且不可逆,模量低;粘合剂、涂料。

7、非晶态高聚物的玻璃态和玻璃态转变强迫高弹:玻璃态高聚物受力出现高弹现象;强迫高弹形变:在较大外力作用下,冻结的链段调整构象,外力去除后,被调整的链段构象随之冻结玻璃化转变理论(自由体积理论):物质体积由占有体积(组成物质的分子所占体积)和自由体积(分子间的间隙占有的体积)组成,自由体积提供分子活动空间,使分子链可通过转动和位移调整构象,自由体积随温度升高而增大,随温度降低而减小8、高聚物的弹性(物体反抗外力变形,并在外力消除后恢复原状的能力)普弹性:大应力作用下材料分子中键长键角变化引起的小应变,形变瞬时完成且可逆;高弹性:小应力作用下高分子链段运动产生大形变,应变瞬间完成且可逆;粘性:外力作用下分子发生相对位移,形变随时间线性增加且不可逆;粘弹性:形变产生和恢复过程中包含可逆的弹性形变和与时间有关的粘性形变。

弹性形变:(1)普弹形变:受力时,粒子间距改变,平衡破坏,产生反抗改变距离,恢复平衡的力,晶体内能增加;外力消除,晶体恢复位置,内能减少(2)高弹形变:受力时,分子沿外力取向,熵值减小,分子热运动产生反抗取向的力,外力消除,分子解取向,熵值增大,内能不变9、力学松弛现象(1)静态力学松弛:蠕变:一定温度和一定作用力下,形变随时间而增加的现象对于线性高聚物,受力时发生普弹形变、高弹形变、塑性形变,故形变随时间而增大;对于交联高聚物,分子间有化学键,限制分子位移,无塑性形变,普弹性变和高弹形变平衡后,形变不随时间而变化应力松弛:一定温度和恒定形变下,维持该形变所需应力随时间而减少的现象对于线性高聚物,受力后,高分子链沿外力取向,产生与外力抗衡的内力,随时间延长,分子链间产生滑移,调整分子构象,内力消除,外力衰减至零;对于交联高聚物,分子链间不能产生滑移,应力只能衰减至一平衡值而不能松弛到零影响静态应力松弛因素1.分子结构:分子链的柔顺性高,应力松弛速度快,抗蠕变性差;分子间作用力高,应力松弛速度慢,抗蠕变性好;交联或结晶后,应力松弛速度慢,抗蠕变能力好。

2.温度:当温度在Tg附近几十度的范围内,链段在外力作用下可以运动。

但运动时受到内摩擦阻力较大,链段只能缓慢的改变去构象,应力松弛及蠕变现象明显。

3.外力作用速度:在外力作用时间基本接近或等于应力松弛时间,应力松弛现象明显(2)动态力学松弛滞后:受到外力时,链段运动受到内摩擦阻力,链段通过热运动达到新平衡需要时间,由此引起应变落后于应力的现象内耗:材料在形变过程中,分子运动受到内摩擦阻力,部分弹性能转变为热能损耗的现象10、高聚物的拉伸特性玻璃态高聚物应力应变曲线高分子链运动阶段:弹性极限前:普弹形变;超过弹性极限后达到屈服点:屈服成颈、应变软化,强迫高弹形变;继续冷拉:应变硬化,永久变形;断裂11、高聚物的屈服(高分子材料在应力超过弹性极限后,脆性材料脆性断裂,韧性材料屈服)(1)银纹屈服:只在拉伸作用下,高聚物中的薄弱部位,由于应力集中而产生空化条纹变形区,银纹有密度,屈服有明显体积变化且可逆(2)剪切屈服:高聚物在拉伸或压缩作用下,在与负荷方向成45°截面上产生最大剪切应力,引发高分子链沿此面产生滑动形变,没有明显体积变化,材料形状扭转12、高聚物的断裂(1)脆性断裂:断裂前形变均匀,断裂无延迟,即无链段运动,应力应变为线性关系,断裂耗能低,断裂面光滑(2)韧性断裂:拉伸过程中有明显屈服和颈缩现象,即发生大形变,形变不均匀,断面有外延形变,形变不立即回复,应力应变为非线性关系,断裂耗能大,断裂面粗糙13、高聚物的流变性流动形式:(1)雷诺数:层流(流体各点速度稳定,向着流动方向)和湍流(流体各点速度除流动方向还有其他方向余量,流速不稳)(2)剪切流动(流体速度方向与加速度方向垂直)和拉伸流动(流体速度方向与加速度方向平行)流体类型和流动特征牛顿型流体:流动符合牛顿粘度定律,剪切应力与剪切速率成正比非牛顿型流体:流动不符合牛顿粘度定律(1)宾汉姆流体:当切应力大于屈服应力后才会产生牛顿型流动(2)假塑性流体:“剪切变稀”,粘度随剪切速率增大而降低(3)胀塑性流体:“剪切变稠”,粘度随剪切速率增大而上升14、影响高聚物流动性的因素(1)高分子链的结构:高分子链极性大,流动性差;高聚物分子量大,分子间作用力大,流动性差;剪切速率低,分子量分布宽的粘度高,剪切速率高,分子量分布窄的粘度高;含短支链的高分子,分子间距大,分子间作用力小,流动性好,长支链,流动性差(2)剪切速率和剪切应力:高聚物大为假塑性流体,表观粘度随剪切速率增加而降低(3)温度:温度升高,链段活动能力增强,分子间距增大,分子间作用力减小,流动性好(4)时间:许多高聚物粘度随时间变化而改变(5)配合剂:加入填充补强剂,与高聚物亲和性好,高分子链运动滑移受阻,流动性差;加入软化增塑剂,分子间距增大,分子间作用力和流动阻力减小,流动性好15、高聚物流动中的弹性表现(1)爬杆现象:高分子熔体或溶液在转轴作用下,沿转轴上升,在转轴上形成厚的包轴层(2)挤出胀大:高聚物熔体在挤出口型后,挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀(3)熔体破裂:高聚物熔体在挤出时,剪切速率超过某一极限值,挤出物出现表面粗糙、波浪、竹节畸变,甚至完全无规则破碎。

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