聚合物流体制备
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如双辊开炼；
双 辊 开 炼 机
⑷ 利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法
⑸ 压缩熔融
除上述熔融外，还有振动诱导挤出熔融过程。即将振动力场 引入聚合物熔融加工的过程。
二 聚合物的熔融热力学
原则上任何结晶或无定型聚合物，都应在其熔点或粘流温 度转变为熔融态或粘流态。
熔融态：常温下是固体的物质在达到一定温度后融化，成 为液态，称为熔融态。熔融态也是液态，只是在常温下不 稳定。 粘流态：当温度高于粘流化温度冰继续升高时，高聚物得 到的能量足够使整个分子链都自由运动，从而称为能流动 的粘液，其粘度比液态低分子化合物的粘度大得多，所以 称为粘流态。 此时，外力作用下的形变在除去外力后，不再恢复原状， 所以又称为塑性态。
⑴ 无熔体移走的传导熔融
熔融热=表面热传导 熔融速率=f（传导） 如滚塑过程
⑵ 有强制熔体移走的传导熔融
熔融热=接触表面的传导+粘性耗散热
熔融速率=f（热传导+熔体迁移+粘性耗散速率）
如螺杆挤压机的熔融挤出过程，一方面装在机筒外壁的加热 器，使能量在机筒沿螺槽深度方向自上而下传导，另一方面 随螺杆转动，筒壁上的熔模被强制刮下移走使熔融层受到剪 切作用，使部分机械能转化为热能。
例：聚合物在螺杆挤出机中的熔融
单 螺 杆 挤 出 机
能量来源：传导传热 Biblioteka Baidu切热 主控因素：聚合物的物理性质 加工条件 设备的结构参数 附：机筒温度较低、螺杆转速较高时，剪切热将占主要地位； 反之，机筒的传导热为主要热量来源。
单螺杆挤出机加工示意图：
⑶ 耗散混合熔融
熔融热=整个体积内的机械能
熔融速率=f(整个外壁面上和混合固体 ——熔体界面上辅以热传导)
影响因素 ⑴ 聚合物的分子结构
聚合物主链上引入 —CONH—、—CONCO—等， 侧 链上引入—OH、—NH2、—CN等极性基团的，会增大 分子间的作用力，并可能形成氢键。而氢键的形成则会 降低分子链段的柔性，导致熔融熵的减小，导致熔点提 高，因此必须采用较高的熔体温度。
⑵
聚合物的超分子结构
无定型或结晶度低的聚合物，由于链的柔性大，构象数目 多，结晶过程中熵变较大，熔化温度较低，相同温度下， 其熔融速率较大。 而一些结晶度较高的聚合物，由于链的柔性小，构象数少， 其熔化温度较高，若使其具有很高的熔融速率必须采用较 高的熔融温度。
熔融热表示分子或分子链段排布由有序转换到无序所需要吸收 的能量，与分子间作用力的大小密切相关。熔融熵代表了熔融 前后分子的混乱程度，取决于分子链的柔顺程度。 由上述可见，当熔融热增大或熔融熵减小时，平衡熔点会增高。
平衡熔点Tm
聚合物的熔点与样品的热历史有关，特别是与结晶 温度和升温速度有很大关系
随着结晶温度的增加，聚合物的熔点逐渐升高。因 为结晶温度越高，晶片厚度越打，结晶越完善，结 晶完全熔融的温度也越高。
理论上将在熔点温度附近经长时间结晶得到的晶体 完全熔融的温度称之为该聚合物的平衡熔点Tm
测定Tm的方法
DSC法 膨胀剂法 正交偏光显微镜 X射线衍射、红外光谱等
三 聚合物熔融的影响因素
机理：在上述熔融方法中，有强制熔体移走的传导熔融是
聚合物熔融最常见的方式。要使聚合物吸收大量的能量， 其分子间的活动能力大于分子间的作用力时，聚合物分子 链节及整个大分子将能产生自由运动，随即聚合物由玻璃 态转变为粘流态，当有外力作用时，将出现分子链的流动， 这时变为熔融状态。即要使聚合物流动，必须提供足够的 能量使聚合物大分子能克服其分子间作用力。
聚合物流体的制备
——聚合物的熔融
纺织与材料工程学院
高分子092-05
王蕊 指导教师：郭静
学习目的：
掌握聚合物熔融的基本方式
了解强制熔体移走的传导熔融的受控因素以 及它们对熔融过程的影响。
一 聚合物的熔融方法
大多数成型操作通过熔融聚合物的流动完成，因此为成型操 作而进行的聚合物的准备工作，通常包括熔融过程，即完成 聚合物由固体转变为熔体的过程。 熔融方法归纳为以下五种：
聚合物的熔融过程服从热力学原理，与系统的自由能、熵 值和热焓的变化有关，可用热力学基本方程表示：
△F=△H - T·△S
式中：△F为系统自由能；△H为系统熔融热；T为材料所处
的环境绝对温度。
聚合物融化过程中系统的△F=0，T对应于材料的熔融的平衡熔 融温度（平衡熔点）即：
Tm=△H∕△S
熔融热△H和熔融熵△S是聚合物结晶热力学的两个重要参数，
⑶ 聚合物的物理性质
聚合物的比热容越大，熔融速率越。 聚合物的导热系数越大，熔融速率越大。 结晶聚合物的熔融潜热越大，熔融速率越小。
⑷ 添加剂&增塑剂
在高分子聚合物材料加工过程中，加入适当的增塑剂 或添加剂可以改善其熔融性质。
例：加入增塑剂，大分子链段易运动，聚合速率增大。
简答题：
聚合物熔融有哪几种方式，各方式的主控因素是什 么？ 在熔融过程中哪种热能占主导地位由什么决定？ 写出平衡熔点方程，并简述熔融热与熔融熵的物理 意义及影响因素？
双 辊 开 炼 机
⑷ 利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法
⑸ 压缩熔融
除上述熔融外，还有振动诱导挤出熔融过程。即将振动力场 引入聚合物熔融加工的过程。
二 聚合物的熔融热力学
原则上任何结晶或无定型聚合物，都应在其熔点或粘流温 度转变为熔融态或粘流态。
熔融态：常温下是固体的物质在达到一定温度后融化，成 为液态，称为熔融态。熔融态也是液态，只是在常温下不 稳定。 粘流态：当温度高于粘流化温度冰继续升高时，高聚物得 到的能量足够使整个分子链都自由运动，从而称为能流动 的粘液，其粘度比液态低分子化合物的粘度大得多，所以 称为粘流态。 此时，外力作用下的形变在除去外力后，不再恢复原状， 所以又称为塑性态。
⑴ 无熔体移走的传导熔融
熔融热=表面热传导 熔融速率=f（传导） 如滚塑过程
⑵ 有强制熔体移走的传导熔融
熔融热=接触表面的传导+粘性耗散热
熔融速率=f（热传导+熔体迁移+粘性耗散速率）
如螺杆挤压机的熔融挤出过程，一方面装在机筒外壁的加热 器，使能量在机筒沿螺槽深度方向自上而下传导，另一方面 随螺杆转动，筒壁上的熔模被强制刮下移走使熔融层受到剪 切作用，使部分机械能转化为热能。
例：聚合物在螺杆挤出机中的熔融
单 螺 杆 挤 出 机
能量来源：传导传热 Biblioteka Baidu切热 主控因素：聚合物的物理性质 加工条件 设备的结构参数 附：机筒温度较低、螺杆转速较高时，剪切热将占主要地位； 反之，机筒的传导热为主要热量来源。
单螺杆挤出机加工示意图：
⑶ 耗散混合熔融
熔融热=整个体积内的机械能
熔融速率=f(整个外壁面上和混合固体 ——熔体界面上辅以热传导)
影响因素 ⑴ 聚合物的分子结构
聚合物主链上引入 —CONH—、—CONCO—等， 侧 链上引入—OH、—NH2、—CN等极性基团的，会增大 分子间的作用力，并可能形成氢键。而氢键的形成则会 降低分子链段的柔性，导致熔融熵的减小，导致熔点提 高，因此必须采用较高的熔体温度。
⑵
聚合物的超分子结构
无定型或结晶度低的聚合物，由于链的柔性大，构象数目 多，结晶过程中熵变较大，熔化温度较低，相同温度下， 其熔融速率较大。 而一些结晶度较高的聚合物，由于链的柔性小，构象数少， 其熔化温度较高，若使其具有很高的熔融速率必须采用较 高的熔融温度。
熔融热表示分子或分子链段排布由有序转换到无序所需要吸收 的能量，与分子间作用力的大小密切相关。熔融熵代表了熔融 前后分子的混乱程度，取决于分子链的柔顺程度。 由上述可见，当熔融热增大或熔融熵减小时，平衡熔点会增高。
平衡熔点Tm
聚合物的熔点与样品的热历史有关，特别是与结晶 温度和升温速度有很大关系
随着结晶温度的增加，聚合物的熔点逐渐升高。因 为结晶温度越高，晶片厚度越打，结晶越完善，结 晶完全熔融的温度也越高。
理论上将在熔点温度附近经长时间结晶得到的晶体 完全熔融的温度称之为该聚合物的平衡熔点Tm
测定Tm的方法
DSC法 膨胀剂法 正交偏光显微镜 X射线衍射、红外光谱等
三 聚合物熔融的影响因素
机理：在上述熔融方法中，有强制熔体移走的传导熔融是
聚合物熔融最常见的方式。要使聚合物吸收大量的能量， 其分子间的活动能力大于分子间的作用力时，聚合物分子 链节及整个大分子将能产生自由运动，随即聚合物由玻璃 态转变为粘流态，当有外力作用时，将出现分子链的流动， 这时变为熔融状态。即要使聚合物流动，必须提供足够的 能量使聚合物大分子能克服其分子间作用力。
聚合物流体的制备
——聚合物的熔融
纺织与材料工程学院
高分子092-05
王蕊 指导教师：郭静
学习目的：
掌握聚合物熔融的基本方式
了解强制熔体移走的传导熔融的受控因素以 及它们对熔融过程的影响。
一 聚合物的熔融方法
大多数成型操作通过熔融聚合物的流动完成，因此为成型操 作而进行的聚合物的准备工作，通常包括熔融过程，即完成 聚合物由固体转变为熔体的过程。 熔融方法归纳为以下五种：
聚合物的熔融过程服从热力学原理，与系统的自由能、熵 值和热焓的变化有关，可用热力学基本方程表示：
△F=△H - T·△S
式中：△F为系统自由能；△H为系统熔融热；T为材料所处
的环境绝对温度。
聚合物融化过程中系统的△F=0，T对应于材料的熔融的平衡熔 融温度（平衡熔点）即：
Tm=△H∕△S
熔融热△H和熔融熵△S是聚合物结晶热力学的两个重要参数，
⑶ 聚合物的物理性质
聚合物的比热容越大，熔融速率越。 聚合物的导热系数越大，熔融速率越大。 结晶聚合物的熔融潜热越大，熔融速率越小。
⑷ 添加剂&增塑剂
在高分子聚合物材料加工过程中，加入适当的增塑剂 或添加剂可以改善其熔融性质。
例：加入增塑剂，大分子链段易运动，聚合速率增大。
简答题：
聚合物熔融有哪几种方式，各方式的主控因素是什 么？ 在熔融过程中哪种热能占主导地位由什么决定？ 写出平衡熔点方程，并简述熔融热与熔融熵的物理 意义及影响因素？