聚合物加工原理第3章
聚合物加工原理
聚合物加工原理聚合物是一种常见的材料，广泛用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医用材料等。
聚合物加工是将聚合物材料通过热、力、机械等加工方式，将其改变为需要的形状和结构的过程。
本文将介绍聚合物加工的原理及常见的加工方法。
一、聚合物本质上是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
聚合物加工的原理是通过加热和加压来改变聚合物分子链的排列方式，从而改变聚合物的形状和性能。
聚合物材料通常以树脂的形态存在，树脂在加工过程中会经历熔融、流动、固化等阶段。
在加工中，将聚合物树脂加热到足够的温度使其熔化，然后将熔化的聚合物注入模具中，通过机械力或其他手段使其形成所需的形状，随后冷却固化。
聚合物加工的主要原理包括：1. 熔融：将聚合物加热至其熔点以上，使其转变为可流动的液体状态。
在熔融状态下，聚合物分子链之间的相互作用力减弱，分子链可以通过流动重新排列。
2. 流动：将熔融的聚合物注入到模具中，通过施加压力或其他力量使其形成所需的形状。
在流动过程中，聚合物分子链在施加的力下发生位移和变形。
3. 固化：冷却并固化聚合物，将其固定在所需的形状和结构中。
聚合物冷却后，分子链重新排列，形成固态结构，从而保持所需的形状。
二、聚合物加工方法聚合物加工有多种方法，常见的包括注塑、挤出、吹塑、压延、成型等。
1. 注塑：注塑是将熔融状态的聚合物注入到模具中，通过压力使其填充模腔并冷却固化。
注塑广泛应用于塑料制品的生产，如塑料盒、塑料椅等。
2. 挤出：挤出是将熔融的聚合物通过挤压机挤出成连续的均匀断面形状，然后通过冷却固化。
挤出常用于生产塑料管材、薄膜等。
3. 吹塑：吹塑是将熔融的聚合物注入到模具中，在模具内吹气使其膨胀成空心形状，并冷却固化。
吹塑常用于生产塑料瓶、塑料容器等。
4. 压延：压延是将熔融的聚合物放置在两个辊子之间，通过压力使其变薄并冷却固化。
压延广泛应用于塑料薄膜的制备。
5. 成型：成型是将熔融的聚合物材料倒入开放式模具中，通过压力或其他手段使其形成所需的形状，并冷却固化。
加工原理
第一章 聚合物加工的理论基础加工性：聚合物加工是将聚合物转变成实用材料或制品的一种工程技术。
可挤压性：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。
熔融指数：用定温下2180克重物挤出时10分钟内聚合物从出料孔挤出的重量（克）来表示，其数值称为熔融指数（MI 或MFI ）。
可模塑性：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。
可纺性：聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。
可延性：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第二章 聚合物的流变性质宾汉液体：当τ>τy 时，液体表现出与牛顿流体相似的复合型流体。
表观粘度：由于假塑性流体的粘度随γ′和σ而变化，所以人们用流动曲线上某一点的σ与γ′的比值，来表示在某一值时的粘度，这种粘度称为表观粘度，用ηa 表示指数定律：切力变稀：表观粘度随剪切速率增大而降低切力变稠：剪切作用使液体中有新的结构形成，引起阻力增加，表观粘度增大，并伴有体积膨大触变性液体（摇溶性流体）：定温下表观粘度随剪切持续时间增加而降低的液体。
震凝性液体（反触变性液体）：表观粘度随剪切时间的增加而增大的液体。
热塑性和热固性聚合物流变行为的比较：影响聚合物流变行为的主要因素：一、温度对粘度的影响当T 处于粘流温度以上不宽的温度范围内时：T 升高， η呈指数方式降低。
二、压力对粘度的影响在压力变化很小时，体积收缩不大，自由体积变化小，粘度变化也不大。
事实上，一种聚合物在正常的加工温度范围内，增加压力对粘度的影响和降低温度的影响有相似性。
这种在加工过程中通过改变压力或温度，都能获得同样的粘度变化效应称∙===n n n K dt d K dr dv K γγτ)()(∙-∙∙∙===1n n a K K γγγγτη为压力—温度等效性。
三、粘度对剪切速率或剪切力的依赖性当剪切速率增加时，大多数聚合物熔体的粘度下降，但不同种类的聚合物对剪切速率的敏感性有差别四、聚合物结构因素和组成对粘度的影响I.聚合物的链柔性柔性大，缠结多，解缠难，非牛顿性强，γ敏感性强；刚性大，η对T的敏感性强，升高T有利于加工。
聚合物加工原理
聚合物流体在加工过程中的受力比较复杂,因此相对应的应变也比较复杂,其实际的应变往往是二种或多种简单应变的叠加,然而以剪切应力造成的剪切应变起主要作用。
拉伸应力造成的拉伸应变也有相当重要的作用,而静压力对流体流动性质的作用主要体现在对粘度的影响上。
聚合物流体（熔融状聚合物和聚合物溶液或悬浮液）的流变性质主要表现为粘度的变化,根据粘度与应力或应变速率的关系,可将流体分为以下两类:牛顿流体和非牛顿流体。
拉伸流动:质点速度沿着流动方向发生变化;剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。
由边界的运动而产生的流动,如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动,即为拖曳流动。
而边界固定,由外压力作用于流体而产生的流动,称为压力流动。
聚合物熔体注射成型时,在流道内的流动属于压力梯度引起的压力流动。
聚合物在挤出机螺槽中的流动为另一种剪切流动,即拖曳流动。
对于小分子流体该粘度为常数,称为牛顿粘度。
而对于聚合物流体,由于大分子的长链结构和缠结,剪切力和剪切速率不成比例,流体的剪切粘度不是常数,依赖于剪切作用。
具有这种行为的流体称为非牛顿流体,非牛顿流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。
切力变稀原因（假塑性流体）假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
对聚合物熔体来说,造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。
当缠结的大分子承受应力时,其缠结点就会被解开,同时还沿着流动的方向规则排列,因此就降低了粘度。
缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。
对聚合物溶液来说,当它承受应力时,原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出,这样,粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小,从而使流体粘度下降。
因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比,但不一定是线性关系。
切力变稠原因（膨胀性流体）:当悬浮液处于静态时,体系中由固体粒子构成的空隙最小,其中流体只能勉强充满这些空间。
聚合物成型加工原理
聚合物成型加工原理聚合物成型加工是一种通过加工工艺将原料转化为所需形状的方法。
在这个过程中，聚合物材料会经历一系列的物理和化学变化，最终形成我们所需要的成型产品。
本文将介绍聚合物成型加工的原理，包括热塑性聚合物和热固性聚合物的成型原理，以及常见的成型方法。
热塑性聚合物是一类在一定温度范围内可软化、可塑性较好的聚合物材料。
在成型加工过程中，热塑性聚合物首先需要加热至其软化温度，然后通过模具或挤出机等设备将其加工成所需形状。
热塑性聚合物的成型原理主要是利用温度的变化来改变材料的物理状态，从而实现加工成型。
常见的热塑性聚合物成型方法包括注塑、挤出、吹塑等。
而热固性聚合物则是一类在加工过程中通过化学反应形成三维网络结构的聚合物材料。
在成型加工过程中，热固性聚合物首先需要在一定温度下发生固化反应，形成不可逆的化学键，然后再进行成型加工。
热固性聚合物的成型原理主要是利用化学反应来实现材料的固化和成型。
常见的热固性聚合物成型方法包括压缩成型、注塑成型等。
除了热塑性和热固性聚合物的成型原理外，还有一些其他的成型方法，如挤压成型、发泡成型、旋转成型等。
这些成型方法都是根据聚合物材料的特性和加工要求来选择的，每种方法都有其独特的成型原理和适用范围。
总的来说，聚合物成型加工的原理是通过控制温度、压力、化学反应等因素，将聚合物材料加工成所需形状的过程。
不同类型的聚合物材料和不同的成型方法都有其特定的成型原理，只有深入理解这些原理，才能更好地掌握聚合物成型加工技术，实现高质量的成型产品。
在实际应用中，我们需要根据具体的产品要求和材料特性来选择合适的成型方法，并且合理控制加工参数，以确保成型产品的质量和性能。
同时，还需要不断探索和创新，不断改进成型工艺，以适应不断变化的市场需求和技术发展。
通过深入研究聚合物成型加工的原理，不断提高我们的技术水平和创新能力，为聚合物成型加工行业的发展做出贡献。
聚合物成型加工原理课件
29
成型加工完整工序： 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2.成型：赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 4.修饰：美化制品。 5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。 说明：a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序
b 五个次序不能颠倒
2019/10/18
安徽 3.24%
河南 3.56%
四川 3.69%
河北 其他 3.00% 16.41%
辽宁 山东 江苏 6.27% 9.38% 9.99%
广东 22.88%
浙江 18.51%
09年1～5月塑料制品产量地区分布
2019/10/18
37
塑料单丝、条、
塑料零件 杆、型材及异型 其他塑料制品
0.65%
材
19.56%
2 散热格栅 3 牌照支架 4 铭牌
电镀级、喷涂级ABS 电镀级PC/ABS
PC/PBT ASA、AES
PC/ABS ABS ASA、AES
PC/PBT 电镀级ABS 电镀级PC/ABS
ABS710、ABS711、 ABS765 HAC8244、HAC8245
HCB9230M、HCB9240
超高耐候、耐热、高 冲击、高流动、良好 的电镀及喷涂性能、 良好的尺寸稳定性
PP PC/PBT
3
衬板
耐热ABS
PC/ABS
PP+Talc
4
音箱盖板
耐热ABS
PC/ABS
锦湖日立牌号
特性
HU650SK、HU600 HAC8245、HAC8250
耐热，高冲击、耐化 学品
/
HU600、HU650SK HAC8244、HAC8250
聚合物共混原理第三章聚合物共混物相容性3
25
3.1 分子量
• 由式3-7给出的χ1c可以看出，参与共混的聚合物 的分子量越大，体系的χ1c值越小，越难满足于 χ1<χ1c的条件。 • 对于聚合物共混物，为了获得优良的性能，参与 共混的聚合物的分子量一般都比较大。所以，聚 合物共混物组分间的相容性大多数都不太好。
26
3.2 异种大分子间的特殊相互作用
4
•2 Flory-Huggings聚合物共混体系热力学理论
主要内容
1. P-P共混相容性理论 2. 聚合物间相容性的热力学分析 3. 影响聚合物间热力学相容性的因素
5
前 言
• • 热力学理论是了解 PB 和聚合物合金行为和性能的关键 由于大分子的自扩散系数较低，通常很难达到热力学平衡， 即使在挤出机或者注射机等加工设备中获得接近平衡的条 件，在挤出或者模压的过程中也很难保持平衡 而且 PB 粘度高，在实验室通常是把两种聚合物溶解在共 溶剂中，然后干燥。不过用溶剂浇注法制备的聚合物共混 物，其形态依赖于溶剂、温度、时间和浓度的变化。把这 些 相 互 影 响 的 数 据直 接 用 于工 业 化 生产 具 有 一定 风 险
Ⅰ估算法
分子的内聚能密度具有加和性。聚合物的分子量对 溶解度参数影响不大，因此可以根据聚合物的结构单 元来估算聚合物的溶解度参数。溶解度参数与摩尔吸 引常数的关系为：
39
• 表现出UCST的共混体系，一般都是△HM>0的； • 表现出LCST的共混体系，一般都是△HM<0的。 • 一种共混体系的UCST或者是LCST与参与共混的 聚合物的分子量有关：若是表现出UCST的，随分 子量增大，UCST升高；若是表现出LCST的，随 分子量增大，LCST降低。 40
41
1.2 相容性的分类
聚合物合成工艺-第3章
引发剂的分解速率，应与反应时间（停留时间）匹配
根据引发剂分解速率常数kd
在相同介质和温度下，不同引发剂的kd不同，kd 大者，分解速率快，活性高。
根据引发剂分解活化能Ed
Ed大者，分解的温度范围窄 如要求引发剂在某一温度范围内集中分解，则选
用Ed大者 反之，可选用Ed小者。
化率，是LDPE合成工艺研究的重点。
工艺概况
LDPE的合成工艺均由ICI公司的技术衍生而来，除反应 器、配方、工艺控制有所不同外，流程均大致相同。
生产流程示意图
兰化集团引进Basell公司20万t/aLDPE 装置工艺流程
流程简述
乙烯与分子量调节剂混合后，经一次压缩（25～30MPa） 后与循环乙烯混合，进入二级压缩机，出口压力110～ 400MPa（不同工艺，要求的压力不同）。
变宽 可通过控制反应过程中[S]/[M]值，控制分子量分布 比较常用的方法是分批次补加链转移剂。
链转移剂的选择
一般根据50％转化率－U1/2进行选择。 U1/2－链转移剂消耗50％时单体的转化率。
U1/2＝100（1－0.51/Cs） 一般情况下，CS提高，U1/2下降。 根据反应的单体转化率要求，选择合适的链转移剂。 链转移剂的U1/2可查阅有关手册。
物理机械性能产生重要影响。
聚乙烯的主要分类
a. 低密度（高压）聚乙烯（LDPE）
密度为0.915～0.930 g/cm3的均聚物
自由基 共聚合
含少量极性基团的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物-EVA
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物-EAA
b.线性低密度和中等密度聚乙烯（LLDPE、MDPE）
乙烯、α-烯烃（1-丁烯、1-己烯或1-辛烯）的共聚物
第三章湿法纺丝工艺原理
1.分子间作用力越强，聚合物越难溶解。
分子间作用力↑ ，则溶解度↓
如能减弱大分子之间的作用力，将使 聚合物的溶解度有显著增加。例如有丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等低极性官能团 的单体与丙烯腈共聚，所得到的丙烯腈共 聚体的溶解度要比丙烯腈均聚物大得多。
2. 大分子主链上官能团亲水性越强，聚合物越易溶解
采用干法纺丝时，首要的问题是选择溶 剂。因为纺丝速度主要取决于溶剂的挥发 速度，所以选择的溶剂应使溶液中的聚合 物浓度尽可能高，而溶剂的沸点和蒸发潜 热应尽可能低，这样就可减少在纺丝溶液 转化为纤维过程中所需挥发的溶剂量，降 低热能消耗，并提高纺丝速度。除了技术 经济要求外，还应考虑溶剂的可燃性以满 足安全防护要求。最常用的干法纺丝溶剂 为丙酮、二甲基甲酰胺等。
在聚乙烯醇的分子链上，如果含有3%～15%摩尔的残余醋酸 基，其溶解度要比完全皂化的聚乙烯醇为高；而且，在大分子链 上交替分布的羟基和残余醋酸基的链段越长，其溶解度就越低； 在纤维素的羟基上引入少量的乙基、乙氧基、酯基，也明显地提 高了纤维素在碱中甚至在水中的溶解度。
O NH2 C NH2
HNCO+Cell OH
从喷丝头毛细孔中挤出的纺丝溶液先经 过一段空气层，然后进入凝固浴凝固成形 的过程。与普通湿法纺丝相比，纺丝速度 提高5～10倍。
2. 纺丝溶液的制备和纺前准备
（1）纺丝溶液的制备 对于溶液纺丝纺丝溶液的制备有两种方法：
� 一步法：将聚合后的聚合物溶液直接送去 纺丝，这种方法称一步法。必须采用均相 聚合，只有腈纶可采用一步法。
� 在纤维素纤维生产中，由于纤维素不溶于 普通溶剂，所以通常是将其转变成衍生物 （纤维素黄酸酯、纤维素醋酸酯、纤维素 氨基甲酸酯CC等）之后，再溶解制成纺丝 溶液，进行纺丝成形及后加工。采用新溶 剂（N-甲基吗啉- N-氧化物）纺丝工艺时， 纤维素可直接溶解在溶剂中制成纺丝溶液 （Lyocell）。
高分子材料加工原理 第3章 混合
2
V H
1 2
增加时，2 下降
黏度比大，变形速率小，混合质量下降
共混体系各组分选择时的黏度相近原则
高黏度的少组分混合到低黏度的多组分中——比较困难 低黏度的少组分混合到高黏度的多组分中——相对容易
二、分散混合
定义：将呈现出屈服点的物料混合在一起时,要将它们分散， 应使结块和液滴破裂，这种混合称为分散混合。
一、添加剂的属性 1. 添加剂的形态
指添加剂颗粒的形状。 添加剂的不同形态，具有不同程度的混合与改性效果。 例:添加剂颗粒纤维状对增强改性有利。
2. 添加剂的粒度 指其颗粒的具体尺寸。 添加剂的粒度大小不同，对混合物体系的改性效果大不
相同。
例 1: 对 于 冲 击 改 性 ， 作 为 分 散 相 橡 胶 平 均 粒 子 为
各组分流变性不均匀，即少组分的黏度与多组分的黏度有差异。
流变性不均匀流体在平行平板混和器中的混合
11 22 13
2
V H
1
1
2
1
少组分的剪切速率是黏度比和少组分占据的间隔分数 的函数。
<<1 2
当 1
(一) 统计学上的混合指标
(1)平均粒径 (2)总体均匀度 (3)分离尺度 (4)分离强度
(二) 视觉检测法(对比样本法)
ASTM推荐的方法，是定性的视觉法。
将观察到的试样切口情况与一组标准照片比较，评定炭 黑分散等级，其结果可用数值来表示。 将炭黑的分散情况与5张标准照片相比较，然后评定等 级。 共有5个视觉等级。等级为5时表示这样的分散状态使某些重
聚合物加工原理
采用无损检测技术对聚合物产品进行 检测，如超声波检测、X射线检测等
，以发现产品内部的潜在缺陷。
06
未来发展趋势与挑战
新型加工技术展望
3D打印技术
通过逐层堆积材料的方式构建物体，为聚合物加工提供了全新的思路，可实现复杂结构的 快速制造。
微纳加工技术
利用微纳米级的精度制造聚合物产品，在生物医学、微电子等领域具有广阔应用前景。
主要包括挤出机、模具、 冷却装置等。
注射成型技术
原理
将聚合物加热熔融后，通过注射 机以一定压力和速度注入模具型 腔中，经冷却固化后得到制品。
应用
适用于制造形状复杂、精度要求高 的制品，如家电外壳、汽车零件等。
设备
主要包括注射机、模具、加热装置 等。
压延成型技术
原理
将聚合物通过压延机的一组或多 组辊筒间隙，使其受到挤压和延 展作用，从而成为具有一定厚度
设备选型依据和建议
01
02
03
04
根据聚合物的性质选择合适的 设备类型，如粘度、熔点、热
稳定性等。
根据制品的要求选择合适的设 备规格和配置，如制品尺寸、
精度要求、生产效率等。
考虑设备的可靠性、稳定性和 维护方便性等因素，选择知名
品牌和优质产品。
根据实际生产情况和预算情况 进行综合评估，选择性价比高
聚合物分类
根据来源可分为天然聚合物和合 成聚合物；根据结构可分为线性 聚合物、支链聚合物和交联聚合 物。
聚合物结构特点
01
02
03
链状结构
聚合物分子链长，通常由 成千上万个重复单元组成。
多分散性
聚合物的分子量具有多分 散性，即分子量分布在一 个较宽的范围内。
第三章熔体纺丝工艺原理总结
第三章熔体纺丝工艺原理总结概述熔体纺丝属于聚合物直接纺丝方法，相对于溶液纺丝方法而言，工艺简单，速度快，对环境影响较小，适合于几乎所有热塑性聚合物的纺丝。
溶液纺丝分为干法纺丝（使用挥发性溶剂）和湿法纺丝（采用非挥发性溶剂）两种方法。
由于涉及到溶剂的回收和物质交换，因此纺丝速度低于熔体纺丝，而且溶液纺丝成形过程中丝条所经受的拉伸少，纤维强力低，因此应用很少，只有少数聚合物纺丝使用。
PP、PE、PA 和PET一般采用熔体纺丝；醋酯、聚氨酯和一部分PAN采用干法纺丝；粘胶纤维、维纶、铜氨纤维和大部分PAN纤维采用湿法纺丝。
思考题：试比较熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝法的工艺特征和产品特征。
第一节熔体纺丝成网工艺原理聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经固网工序（热粘合、化学粘合、水刺或针刺）加固后成为熔体纺丝成网法非织造材料。
1、工艺流程为：聚合物切片→切片烘燥→熔融挤压→纺丝→冷却→牵伸→分丝→铺网→加固→切边→卷绕2、纺粘非织造工艺参数：聚合物种类、熔融挤压条件、纺丝孔尺寸、冷却空气、拉伸/牵伸方式、固网方法（重点掌握热轧粘合工艺参数对纺粘非织造布结构和性能的影响）。
思考题：试画出化纤长丝生产和纺粘非织造布生产工艺流程图，并标出每个工艺步骤的名称和作用。
一、熔体纺丝工艺特点熔体纺丝工艺具有过程简单和纺丝速度高的特点，在熔体纺丝过程中，成纤高聚物经历了两种变化，即几何形状的变化和物理状态的变化。
几何形状的变化是指成纤高聚物经过喷丝孔挤出和拉长而形成连续细丝的过程；物理变化即先将高聚物变为易于加工的流体，挤出后为保持已经改变了的几何形状和取得一定的化纤结构，使高聚物又变为固态。
原则上讲，分解温度高于熔点温度（或流动温度）的热塑性高聚物都可以采用熔体纺丝法。
二、熔体纺丝工艺过程（以纺粘法非织造布生产过程为例）主要步骤：―高聚物纺丝熔体的制备；―熔体自喷丝孔挤出/纺丝；―挤出的熔体细流的冷却和拉伸成形；―成形的纤维长丝铺网与固网。
武汉工程大学聚合物加工原理
聚合物加工原理材料是一切技术发展的物质基础，是技术进步的核心内容。
材料发展阶段第一代材料：天然材料如石材、木材等；第二代材料：人造材料如钢材、陶瓷、水泥等；第三代材料：合成材料如塑料、橡胶等。
材料按化学组成可分为三大类：金属材料无机非金属材料有机高分子材料材料的制备（加工）、材料的结构、材料的性能、材料的使用性能。
一、高分子材料定义：一定配合的高分子化合物，经成型加工成一定形状的材料制品。
高分子材料分类：塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等。
塑料和橡胶制品的区别：玻璃化温度。
塑料：热塑性塑料、热固性塑料。
通用塑料：PE、PP、PVC、PS等；工程塑料：PA、PC、POM、PPO、PET、PBT等。
橡胶：通用橡胶：NR、SBR、BR、IR、IIR、EPDM、CR；特种橡胶：NBR、MQ、FPM、UR等。
热塑性弹性体：SBS、SIS等。
二添加剂添加剂（助剂）：改善高分子材料加工性能和制品的使用性能的辅助材料。
分类：稳定剂（防老剂）——抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂等增塑剂（软化剂）填充剂（补强剂）润滑剂交联体系（硫化体系）其他：发泡剂、阻燃剂、防静电剂等。
选用原则：相容性、耐久性、制品性能的制约性、经济性等。
三、高分子材料的制造1 高分子材料的特征以塑料为例优点：比强度高；电绝缘性、绝热性、耐腐蚀性优良；减震、消音性能良好；着色性好，成型加工性优良；某些塑料还有耐磨性好、透光性好及其他特殊性能。
缺点：模量低、易产生蠕变、疲劳等现象，热膨胀系数大，耐热性较差、易燃。
2 高分子材料的制造（1）高分子化合物的制造聚合反应：自由基聚合、离子与配位聚合、缩聚、逐步加成聚合等；高分子反应：交联、氯化、氯磺化、酯化、硝化、加氢、醚化等；复合化：高分子合金、高分子化合物/填充剂复合物等。
（2）成型加工配合：高分子化合物与添加剂混合；塑料——混合、塑化、造粒橡胶——塑炼、混炼成型：通常在T f（或T m）以上或附近进行；一次成型：挤出、注射、压延、模压、吹塑等；二次成型：热成型；加工：机械加工、装饰、装配。
第三章 聚合物的分子量(四川大学高分子课件)
Molecular weight and molecular weight distribution
高分子与小分子性能比较
高分子 状态 液体、固体 强度与木材、水泥 甚至钢材可比，韧 性和弹性不亚于棉、 麻、毛和天然橡胶 小分子 气体、液体、固体 机械强度和韧性很 低，工程使用价值 不高
（1）数均分子量 按分子数统计平均的分子量，或者说每条高分 子链平均到的分子量
Mn
n M w N M n n
i i i i i i i
i
凡是能得到一定质量样品中的分子、官能团或 质点数目的测定，都可以用来计算 M n 。
（2）重均分子量 以重量 w 为统计权重的分子量，或者说单位 重量上平均到的分子量 w nM
1
M M n
通常α在0.5～1之间，因此
M n M M w M z
1.2 测定分子量的方法
平均分子量 方 法 类型 A A A A A A A A 分子量范围 <3x104 <3x104 2 x104～1x106 <3x104 >5x105 >5x105 2 x104～1x107 >1x102
即
T , P 1 (T , P )
0 1
补充内容
渗透过程中溶液体系的压力↑，对恒温过程，压
力的微小变化将引起
1
的变化
T n n 1 2 T Pn2
（4-22）
G 1 P P n1 T P n1
当聚合物－溶剂－T一定时，改变C， 测定Π，将Π/C～C作图可得A2；改 A2 变T，对同一高分子体系测得不同温 0 度的A2，将A2 ～T作图得一直线， 与A2=0的交点所对应的温度即θ温 度。
第三章聚合物的流动
3.3 聚合物流动行为的测定
3.3.1 高剪切毛细管流变仪 3.3.2 转筒式流变仪 3.3.3 锥—板流变仪 3.3.4 转矩流变仪
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第三章 聚合物流体在管和槽中的流动
为获得需要的塑料制品，聚合物需采用 各种不同方法如注射、挤出、吹塑、模压或 压延等进行成型。聚合物流体在这些设备中 往往有很复杂的流变行为，影响其流变行为 有设备的型式，结构和尺寸因素，以及设备 的加工精度和操作条件等。
1
0 1 0 1 0 1 0 1 1
2 n=1
2 n= ∞
1
0 1 0 1
vr
v
图3-2 n值不同时 圆管中流体流动的 速度分布
2
3
vr
v
柱塞流动中流体受到的剪切力很小，聚合物在流动 过程中不易得到良好的混合，组分均匀性和温度均匀性 差，制品性能降低。因此对多组分的加工尤为不利。而 抛物线流动熔体不仅受到剪切作用大，而且熔体进入小 管处时因有漩涡流动，增大了扰动，混合的均匀程度增 加。这两种流动的差别见图3-3 如PVC、PP是典型的柱塞流动，通过挤出方法对聚 合物染色时，PE比PP容易。
31聚合物流体在简单通道中流动311聚合物流体在圆管流道中的流动312聚合物流体在狭缝流道中的流动32聚合物流体流动过程的弹性行为321端末效应322不稳定流动与熔体破裂现象33聚合物流动行为的测定331高剪切毛细管流变仪332转筒式流变仪333锥板流变仪334转矩流变仪back为获得需要的塑料制品聚合物需采用各种不同方法如注射挤出吹塑模压或压延等进行成型
RP r n 1 v0 r r 2 KL R n R R
1 n 1 n 1 n
以上的各方程，当n=1时，即为牛顿流体 的计算方程。
聚合物加工原理
1.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。
玻璃态：内能大，弹性模量大。
高分子主链键长、键角只能发生微小变化，形变很小，不能进行大变形的成型，主要进行冷加工，车、钻、锉、切螺纹。
高弹态：内能降低，弹性模量较低。
外力作用，分子主链发生运动，变形能力增大，形变可部分恢复，可进行大变形成型加工，可进行压延、中空成型、热成型。
粘流态：外力作用，整个分子链都可以运动，材料会发生持续变形，形变不可逆，可进行挤出、注射。
2、影响聚合物粘度的因素分别有哪些？对于高聚物熔体来说，影响粘度的因素有许多，应力、应变速率、温度、压力、分子参数和结构、相对分子质量分布、支化和添加剂等。
但归结起来有两个方面：(1)熔体内的自由体积因素，自由体积- 粘度ˉ(2)大分子长链间的缠结，凡能减少缠结作用因素，都能加速分子运动，粘度ˉ3、压力流动、收敛流动、拖拽流动的定义及各自常见发生场合。
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>；聚合物成型时在管内的流动多属于压力梯度引起的剪切流动。
如注射时流道内熔体的流动。
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>；多发生在在锥形管或其他截面积逐渐变小的管道中。
拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。
<受力：拉伸力、剪切力>，如在挤出机螺槽中的聚合物流动以及线缆包覆物生产口模中。
4、根据物料的变化特征可将螺杆分为几个阶段，它们各自的作用是什么？加料段（Ⅰ）、压缩段（Ⅱ）、均化段（Ⅲ）加料段（Ⅰ）作用：将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一般保持固体状态由于受热而部分熔化。
压缩段（Ⅱ）作用：压实物料，使物料由固体转化为熔体，并排除物料中的空气。
均化段(计量段)的作用：是将熔融物料，定容(定量)定压地送入机头使其在口模中成型。
双螺杆挤出机工作原理
第五节 双螺杆挤出机的工作原理
⑥ 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 定量加料： 控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似 加设排气口： 相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较、困 难，必须设置排气口。
第五节 双螺杆挤出机的工作原理
⑥ 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 加强压缩： 因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传 热，加速熔融，更好排气。 压缩方式： 改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反 向螺纹等。
第五节 双螺杆挤出机的工作原理
挤出成型聚氨酯复合材料 挤出聚氨酯复合材料在第一输送段加入一种多元醇和有机或无机 填充剂的混合物，并将其输送至第一混炼段，混合均匀后输送至第二 输送段，然后再加入二异氰酸酯或聚异氰酸酯，并输送至第二混炼段， 充分混合均匀后输送至挤出机出口。
第五节 双螺杆挤出机的工作原理
② 输送特点 I. 优点 d. 物料停留时间短而均匀 单螺杆：有Qd、QP、QL，各处速度不同， 物料历程差异大（同进不同出）， 停留时间分布宽，少部分停留时间长， 易分解，难控制。 双螺杆：稳定输送，QP≈0， QL也很少，物料历程基本相 同，停留时间分布窄，停留时间短。
第五节 双螺杆挤出机的工作原理 锥形
平行
第五节 双螺杆挤出机的工作原理 3、双螺杆间的开放和封闭
物料的流动空间不同
双
螺
杆 挤
捏 合 盘
出
机
的
类
型
第五节 双螺杆挤出机的工作原理
二、双螺杆挤出机的工作原理 1、输送机理 ◆ 单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送 固体（加料段）：摩擦输送（fs↓、fb ↑ ） 熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送 ◆ 双螺杆输送机理：强制输送 (正位移输送） 不同类型双螺杆：正位移输送能力不同 输送机理有差异
聚合物加工原理
（7）翘曲 结晶后聚合物因分子链规整排列发生体积
收缩，结晶度越高，体积收缩越 大。结晶态制 件比非晶态制件更易因收缩不均发生翘曲，这 是因为聚合物在模内结晶不均匀造成的。
(8)表面粗糙度和透明度 结晶后的分子链规整排列会增加聚合物组织结
构的致密性，制件表面粗糙度将因此而降低，但由于 球晶会引起光波散射，透明度将会减小或丧失。聚合 物的透明性来自分子链的无定形排列。
4.2.4 取向对聚合物性能的影响
非结晶聚合物，取向是大分子及 其链段的有序排列结构，取向后聚合 物呈现明显的各向异性，在取向方位 力学性能显著提高，垂直于取向方位 的力学性能显著下降。
2、添加剂的分类（按照其作用和功能分类）
（1）特性添加剂
功能：赋予塑料制品某种特性，如柔韧、阻燃性等。 包括：增塑剂，填充剂、增强剂、偶联剂、着色剂、阻燃剂、
增强，抗拉强度也随着结晶度增大而提高。
(3)冲击韧度 结晶态聚合物因其分子链规整排列，冲击韧
度比非晶态时降低。
(4)弹性模量 结晶态聚合物的弹性模量比非晶态时小。
(5)热性能 结晶有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度。
(6)脆性 结晶会使聚合物在注射模内的冷却时间缩短，使
成型后的制品具有一定的脆性。
什么是后结晶？
聚合物成型时一部分来不及结晶的区域在制 件成型后发生的继续结晶过程。后结晶常在初晶 的界面上生成并发展，促使聚合物内的晶体进一 步长大。
2、结晶对聚合物性能的影响
(1)密度 结晶意味着分子链已经排列成规整而紧
密的构型，分子间作用力强，密度随结晶度的 增大而提高。
(2)拉伸强度 由于结晶以后聚合物大分子之间作用力
3. 应力作用：应力↑，易取向。
（二）拉伸比的影响：
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。