高分子材料成形工艺学电子教案（应宗荣）《高分子材料成形工艺学》各章小结汇总

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1、绪论简要介绍塑料、化学纤维、橡胶、胶黏剂和涂料五类高分子材料各自的分类及品种。简要介绍塑料、化学纤维、橡胶、胶黏剂和涂料五类高分子材料各自的部分特异性品质指标。高分子材料的成形有黏流态成形、塑性成形和玻璃态成形三种形式。高分子材料成形基本过程包括成形物料准备及配制、成形和后处理三个部分。重点介绍塑料、化学纤维和橡胶成形的典型工艺流程图。成形制品时选择材料及其成形工艺需遵循适用、经济和可行三大基本原则。第一篇高分子成形基础理论第一章高分子材料的成形品质1．高分子材料的可成形性高分子材料的可成形性包括可挤出性、可纺性、可模塑性和可延

2、性。可挤出性主要取决于液态聚合物的流动性，流动性愈大，可挤出性愈好。可挤出性与聚合物的内在性质、成形加工条件和加工设备的结构有关。可挤出性可采用熔融指数、流动速率和流变性能进行评价。可纺性是作为成纤聚合物的必要条件。胀大型是正常的纺丝细流类型，液滴型、漫流型和破裂型是纺丝过程必须避免出现的挤出细流情形。可纺性与流体黏度、表面张力、挤出速度和喷丝孔直径有关。成纤聚合物应同时具有良好的热和/或化学稳定性及必要的物理力学性能。可纺性理论认为断裂机理至少有内聚破坏和毛细破坏两种。实际纺丝生产中通常采用最大稳定纺丝速度或断头次数来判定聚合

3、物的可纺性。可模塑性主要取决于聚合物的流变性、模塑条件、热性质和其它物理力学性质等，对于热固性聚合物还与交联反应性能有关。流动性愈大，可模塑性愈好。可以采用测定聚合物流变性能评价可模塑性，但是生产上通常采用螺旋流动试验来判断可模塑性。可延性取决于聚合物自身性质和塑性形变条件。聚合物拉伸曲线有凸形曲线（a型）、先凸后凹形曲线（b型）和凹形曲线（c型）三种基本类型，b型曲线和c型曲线具有可延性。通常采用拉伸试验机测试聚合物的表观拉伸应力－应变曲线评价可延性。2．高分子成形的形变学特性从粘弹性、松弛特性和应力硬化3个角度讨论高分子成形

4、的形变学特性。线型聚合物是典型黏弹性材料，总形变由普弹形变、高弹形变和粘性形变三部分所组成。成形形式和条件不同，可逆形变和不可逆形变两种成分相对比例不同。粘流态（或熔融态）成形易于获得较大的形状改变，成形制品的使用因次稳定性好，但是应充分重视高弹形变的危害。高弹态成形时，可以采用较大的外力和/或较长的作用时间获得成形所需要的不可逆形变。聚合物在塑形成形过程中能够发生应力硬化。聚合物形变和回复是松弛过程。温度愈高，松弛时间愈短，在较高的温度下成形可提高生产效率，对成形制品在高弹态温度下进行热处理或者同时辅以溶胀作用进行热处理，可以

5、消除制品内应力，保证制品在贮存和使用过程中形状稳定。聚合物是长链结构，拉伸过程会发生应力硬化。化学纤维和拉伸薄膜等制品拉伸时拉伸温度应合适。3．高分子成形的热学特性高分子成形涉及的主要热物理性质包括热膨胀、热容、导热性和相变热焓。高分子的热膨胀系数在高弹态和粘流态为同一数量级，比玻璃态体要高一个数量级，在玻璃化温度处热膨胀系数发生突变。混合物料的热膨胀系数可按加和原则计算。高分子的比热容随温度增加而直线上升，玻璃化温度处发生突变。对于结晶聚合物，在熔点附近比热容有趋于∞的趋向。混合物料的比热容可按加和原则计算。聚合物的导热性与分

6、子量无关，轻微交联对导热系数影响小，平行取向方向的导热系数大于垂直取向方向的导热系数。非晶态聚合物的导热系数随温度的上升而增加，在玻璃化温度处出现一极大值。结晶性聚合物成形过程中涉及相变，相变热焓不仅会影响熔融设备的功能消耗和熔融过程时间，还会影响成形制品在熔体冷却过程中的温度场分布及其变化进程。第二章高分子成形流变学基础本章讨论了高分子流体成形流变学行为。在高分子成形过程中，高分子流体通常为层流状态，有稳态流动和非稳态流动两种流动状况，有剪切流动和拉伸流动两种驱动类型，存在一维流动、二维流动和三维流动三种流速分布特征。根据流体

7、与外界的热交换是否平衡，有等温流动和非等温流动两种情形。高分子流体通常为非牛顿型流体，可分为黏性流体、黏弹性流体和时间依赖性流体三大类。黏性流体和黏弹性流体都可有假塑性流体、胀塑性流体和宾汉流体三种类型。幂律方程（即指数定律方程）是描述黏性流体剪切流变行为的重要方程，剪切流变行为符合幂律方程的流体称为幂律流体。聚合物熔体在宽剪切速率范围内的流变行为通常可分为第一牛顿区、非牛顿区和第二牛顿区三个区域。宾汉流体包括线性宾汉流体和非线性宾汉流体。时间依赖性流体有触变性流体和震凝性流体两种类型。高分子流体的剪切流变行为受温度、压力、剪切

8、速率、分子结构因素、组成和外加力场等的影响。在高分子成形过程中的拉伸流动可分为抑制性拉伸流动和非抑制性拉伸流动，前者通常称为收敛流动，是剪切流动和拉伸流动的复合。后者即是通常说的拉伸流动，是纯粹的拉伸流动。拉伸流动可采用与剪切流动的流变方程形式相似的拉伸流动流变