高分子成型加工一般基本概念

基本概念：

Chapter1

1. 粘弹性：弹性和粘性的有机组合。

2. 粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外力后，形变不能回复。

3. 弹性：

4. 普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。（符合胡克定律）

5. 高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。（不符合胡克定律）

6. 粘弹性形变的滞后效应:在动态力作用下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。

γ=σ/E1+σ/E2（1-e- t/t*）+σt/η3

式中 t*= η2/ E2高弹形变松弛时间

原因：长链结构和大分子运动的逐步性造成的。

Chapter2

1.流变学：研究物质形变与流动的科学称为流变学。

基本任务：①认识在外力作用下高聚物材料产生的弹性和粘性形变行为；

②认识形变行为与各种因素之间的相互关系。

2. 熔融指数：一定温度下，单位时间内从熔融指数仪中压出的聚合物的量。

3. 表观粘度：表观粘度：在直观流动情况下所测得的粘度。（ηa）

Newton认为：液体流动时的阻力大小，与液层间相对位移的速度成正比，这种阻力的增大是由于液体间“缺乏润滑”所致。

4. 牛顿流动定律：F∝A， F∝dv/dy

F = μA ( dv/dy)=μAd(dx/dt)/dy

= μA d(dx/dy)/dt=μAdγ/dt

→F/A=τ= μ(dγ/dt)= μγ

∴τ= μγ牛顿流动定律

式中: τ:剪切应力(Pa或N/m2) γ:剪切速率(1/s); μ:牛顿粘度(Pa·s)

5. 牛顿流体：符合牛顿流动定律的流体称为“牛顿流体”。

6. 宾汉流体：

7. 膨胀性流体

8. 假塑性流体

9. Baras效应（膨胀现象）

定义：粘弹性液体（熔体或浓溶液）在压力作用下从口模挤出后，液柱直径增加的效应，称为Baras效应。

原因：A：唯象解释：v不一样，小料粒发生弹性形变。

B：微观解释：由于速度不同，高分子链发生可逆拉伸。

10. 韦森堡（Weissenberg）效应（包轴现象）

定义：转轴在高聚物液体中快速旋转时，出现高聚物液体沿轴慢慢上升的现象。

原因：轴附近的高分子取向，互相贴近，一起转动，形成包括力。

11 “切力变稀”的原因：当γ达到某值后，缠结解缠速度大于形成速度，即粘度开始下降，出现假塑性。

12.“切力增稠”原因：对膨胀性液体来说，当γ达到一定值后，破坏了固体粒子原有的紧密堆砌，而使得体系稍稍“膨胀”，即体积增大。在新结构中，对固体粒子的流动起润滑作用的液体显得不足，其结果使液体间粒子间碰撞机会增加，故粘度增大。

13. 自由体积：聚合物中未被聚合物分子占领的空隙。它是大分子链段扩散运动的场所。

Chapter3

1.压力流动：在简单的形状管道中因受压力作用而产生的流动。（受力:压力、剪切力）

2.收敛流动：在截面积逐渐减小的流道中的流动。（受力:压力，剪切力，拉伸力）

3.拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。（受力情况复杂）

Chapter4

1.流动取向：聚合物熔体或浓溶液中大分子、链段或其中几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿流动方向的取向。

机理：聚合物在管道中流动时，因聚合物分子相当大，故一个分子可以横跨在具有不同流速的速度场中，这样蜷曲的大分子沿流动方向舒展。转向而取向；同时因大分子的弹性回复作用和热运动，流动时必然有解取向的作用，因此取向程度由这样两种矛盾因素共同决定。流动取向：因流动时速度梯度不同，受到剪切力作用而造成

2.交联：加工时聚合物形成三向网状结构的反应。

交联机理

（1）. 游离基交联反应：

过程：游离基的生成→链转移或增长→交联结构

（2）. 逐步交联反应

反应过程中，反应组分间有氢原子的转移（加成反应）或在交联同时有低分子物生成（缩合反应）→网状的体型结构

交联度：大分子上总的反应活性中心已参与交联的分数。

影响大分子交联的因素

1）温度：T↑，固化时间↓。固化时间H=A’e-bT，硬化速度V=Aeat+bT；

2）硬化时间：硬化时间↑，交联度↑；

3）反应物官能度：活性中心越多，能生成更多的交联点；

4）应力：应力↑，交联度↑，反应速率加快。

Chapter5

1.防老剂：用量：0.3 ~ 0.5 %，少数情况>2 %

功能：防止或抑制制品在加工和贮存、使用时遇到的一些聚合物的破坏作用。

2.内增塑：在大分子链上或链中引入其他取代基或短链段，降低分子间力。

Chapter6

1.挤出成型：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。

种类：连续—螺杆挤出；

间歇—柱塞挤出。

适用范围：原材料：热塑性、热固性（较少）

产品：管材、片材、线缆包覆等。

2.注射成型：注射成型就是将塑料(一般为粒料)在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是—种间歇操作过程。

3.模压成型：又称压缩模塑；即将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热(使其进一步发生交联反应而固化)或冷却〔对热塑性塑料应冷却使其硬化〕，脱模后即得制品。

4.压延成型：将已经塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度、宽度与表面光洁度的薄片状制品。

Chapter7

1.中空吹塑成型：将挤出或注射成型的塑料管坯(型坯)在高弹态时置于各种形状的模具中，并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使其紧贴于模腔壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。

常用原料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、纤维系塑料和聚碳酸酯等。2.热成型：利用热塑性塑料的片材作为原料，夹在模具的框架上，让其在Tg至Tf间的适宜温度加热软化，施加压力，使其紧贴模具的型面，取得与型面相仿的形状尺寸，经冷却定型和修整后即得制品。

3.冷成型：冷成型不属于一次成型和二次成型，它是移植金属加工方法(如锻压、滚轧、冲压等)，使塑料在常温(也可在聚合物Tg以下)下成型的加工工艺

优点：成本低、生产周期短、加工范围大、无接缝浇口、无降解、取向度高；

缺点：制品尺寸、形状、精度差；制品中分子取向明显引起强度各向异性。

Chapter8

1.手糊成型法：通过手工在预先涂好脱模剂的模具上，先涂上或喷上一层按配方混合好的树脂，随后铺上—层增强材料，排挤气泡后再重复上述操作直至达到要求的厚度，最后经固化后脱模，必要时再经过加工和修饰工序即得成品。

手糊成型通常还包括袋压法、热压釜法、柔性柱塞法等。

2.卷绕及缠绕成型法：卷绕成型主要用以获得营状层合制品。胶布自胶布卷牵引出，经张紧辊和导向辊后在已加热的功支承辊上受热软化发粘，随后卷到包好底布的管芯上去，当卷至要求的厚度时，割断胶布，将卷好的管坯连同管芯一同取下送入加热炉进行固化，然后取出管芯即得层合管。