聚合物加工各章重点

第一章：聚合物的加工性质（只限定义和常识，没有太深的内容）

聚合物特有的加工性质：

良好的可模塑性（Mouldability) 材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性有关。

影响因素：温度、模具的结构尺寸、压力

可挤压性(Extrudability) 指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形变的能力。与粘度（剪切粘度和拉伸粘度）密切相关，粘度高或粘度低，可挤压性都差。

可纺性(Spinnability) 聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。主要取决于材料的流变性质，熔体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定性等

可延性(Stretchability) 无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构和柔性，在形变过程中在拉伸的同时变细或变薄、变窄。

第二章：聚合物的流变性质（重点），包括：拉伸黏度的定义与特点、与拉伸应力关系，与剪切流动区别及对制品成型的影响等）

两个与聚合物加工有关的基本流变性能是材料的：①粘性②弹性

拉伸粘度与拉伸应力的关系：

A类(如低密度聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯) 由于熔体中有局部弱点，在拉伸过程中形变趋于均匀化，又由于应变硬化，因而η随γ增大而增大;

B类(如有机玻璃、ABS、尼龙、聚甲醛、聚酯)η与γ无关;

C类(如高密度聚乙烯、聚丙烯) 因局部弱点在拉伸过程中引起熔体的局部破裂，所以η随γ减小。

剪切流动与拉伸流动的区别

①剪切流动：层与层之间的滑移，（一层内质点间的相对位移不变）　拉伸流动：一个平面内质点间的距离被拉长。

②随剪切速率或拉伸速率的变化趋势不同，对假塑性流体，剪切粘度随γ增加而下降，而拉伸粘度的变化要复杂的多，可能降低、不变或升高。拉伸流动中实际的影响因素很多，与高分子的结构有关。

③数值大小不同一般来讲，对高分子体系，大应力下，拉伸粘度比剪切粘度要大100倍左右（小分子3倍）因此，拉伸流动比例即使占的比例

很小，其影响也很大。

对制品成型的影响：拉伸粘度的变化可能与大分子的解缠、伸直、取向等有关，而出现不同的变化趋势。如吹塑、注塑、纤维成型等工艺，拉伸粘度随应力上升的物料应力集中差，反之易出现熔体破裂。因此，了解高聚物不同的拉伸行为，对于控制成型过程（如熔体纺丝、吹塑成型）中由于拉伸应力造成的影响有着重要的意义。

3、影响黏度的因素（重点）

A、温度的影响 T上升，粘度下降，因为自由体积随T上升而增加，有利于分子链的旋转运动。

B、压力的影响静压力的增加会通过改变分子间的距离（高分子之间的次价力与分子间距的高次方成反比）或改变熔体内自由体积而导致熔体粘度增加。

C、剪切速率一般，剪切速率增加，粘度降低

第三章：

1、挤出过程（一般了解即可）

加料 → 输送 → 熔融 → 压缩 → 混合 → 排气

2、聚合物挤出理论（重点）：三段七区模型、非塞流理论、散粒体等。

将螺杆分为三段七区：固体输送段：第1区非塞流区

第2区塞流区

压缩段：第3区上熔膜区

第4区熔池区

第5区环流区

第6区固相破碎区

计量段：第7区熔体输送区

非塞流固体输送理论与塞流理论最大的区别在于物料形成的假设。

塞流理论认为：物料是密实的无间隙的整块固体；

非塞流固体理论认为：物料是松散的，颗粒之间有相对运动的散粒体。非塞流固体理论研究结论：

a 散粒体速度分布：按非塞流固体输送理论计算时，螺杆表面对物料运动起阻碍作用，而机筒表面则对物料运动起拖曳作用，而且沿槽深度方向，上层颗粒速度明显大于下层，沿螺槽宽方向，靠近螺棱的颗粒与螺槽中部的颗粒之间存在明显的速度差异。

b 非塞流输送向塞流输送的转换：内摩擦增大或压力增高时，非塞流向塞流的转换，两个理论产生合理过渡。

c 摩擦系数对固体输送量的影响：不论机筒摩擦系数和螺杆摩擦系数大

小，都能计算出流量，与实际情况符合

d 螺杆参数对固体输送量的影响：存在着最佳的加料段螺槽深度和螺纹升角45°

e压力及摩擦系数对压力的影响：采用此原理，可以使输送效率大大提高

f固体输送产率：非塞流理论计算的和实际非常接近

散粒体：指一定大小的物料自然地堆积在一起而成的体系。介于固体和液体之间。散粒体和固体塞之间最大差别在于散粒体有一定的流动性，并且在一定的范围内能保持其形状，几乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的能力很小，在较小的外力作用下就会发生流动。

3、挤出新技术：重点看振动挤出

特点:

A.完成塑化输送过程所经历的热机械历程大大缩短，塑化输送能耗大幅降低；

B.塑化输送靠特定形状的空间容积变化完成，具有完全正位移特性，效率提高；

C.塑化输送过程在很短的热机械历程内完成，相应的塑化输送设备体积缩小；

D.塑化输送能力不依赖于物料的物理特性，塑化输送稳定性提高，对物料适应性提高；

E.多相多组分体系相容性明显改善，分散混合效果大幅度提高。

振动挤出对塑料制品性能的影响

在动态塑化挤出成型过程中，振动力场被引入塑化和成型的全过程，不仅对物料的输送、熔融、塑化和熔体输运过程产生了影响，而且改变了聚合物熔体在制品成型过程中的流动状态，并对制品的微观结构形成历程和形态产生了重要的影响。

振动塑化过程的脉动剪切作用可以提高聚合物熔体中微观有序结构的程度与分布，如大分子的取向，这种局部有序性在制品成型的过程中并不会完全松弛，在熔体冷却过程中对结晶聚合物的晶体的形成或分子的取向结构产生一定的影响，得到在微观水平上具有更有序的长程结构的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助剂的情况下，振动塑化挤出加工可提高制品的力学性能。另一方面，振动塑化过程具有强烈的脉动剪切和拉伸效果，与稳态加工过程中的单向剪切作用相比，这种作用对于改善复杂流体中的多相体系之间的混合与分散具有明显的效果，能有效的促进多相体系中的均质、均温进程，提高多相体系微观结构的均化程度。