高分子材料成型加工聚合物加工原理

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1、聚合物加工原理绪论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、

2、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

3、，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Ø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；Ø高分子反应：交联、氯化、氯磺化、酯化、硝化、加氢、醚化等；Ø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Ø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Ø成型：通常在Tf（或Tm）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；Ø加工：机械加工、装饰、装

4、配。四、高分子材料工业的历史与未来1高分子材料工业的初创时期20世纪30年代以前2高分子材料工业的发展期20世纪30年代到70年代高分子合成工业飞速发展3高分子材料全面发展时期高分子合金、功能高分子、聚合物/无机物复合技术、新型的成型加工技术。4我国的高分子材料工业第一章高分子材料学高分子材料学：研究高分子化合物及其制品的特性、结构与性能之间的关系。决定结构性能第一节影响高分子材料性能的化学因素一、构成的元素种类及其连接方式按主链的构成元素，可将高分子化合物分为三类：Ø碳链高分子通用热塑性塑料、通用橡胶。Ø杂链高分子C—O、C—N、C—S等，链刚性大、耐热性和力学

5、性能好，可用作工程塑料如PET、PA、POM、PSF及特种橡胶。Ø元素有机高分子主链中含硅、磷、硼等元素，如有机硅高分子化合物。耐热性高。侧基对高分子化合物性质也有很大影响。二、立体规整性高分子空间构型：等规（全同）间规无规PP通用塑料冲击强度高蜡状物PS—熔点、软化点高通用塑料顺式反式NR天然橡胶呈皮革状、质地坚硬BR通用橡胶呈树脂状三、共聚物组成乙烯与丙烯苯乙烯与丁二烯无规共聚物耐寒性薄膜SBR通用橡胶嵌段共聚物刚性、冲击强度好SBS热塑性弹性体接枝共聚物—高抗冲聚苯乙烯HIPS四、交联改善高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性和使用性能等。Ø橡胶：生胶使

6、用价值很低，硫化可提高强度、弹性等；Ø热固性塑料：PF、UF、EP、UP；Ø泡沫塑料：PE、PVC、PU。五、端基1、热性能分子量较低时，使熔点↓。2、光热稳定性PVC、POM、PC，端基使稳定性↓。3、成型时的熔体粘度PA、PET，熔体粘度↑；封端。4、利用端基可使高分子化合物改性和功能化等扩链、制造相容剂等。六、结构缺陷ØPE：不饱和双键；ØPVC：头-头结构不稳定氯原子如烯丙基氯不饱和双键含氧结构立体规整度七、支链PE：LDPE——支链多，长、短支链；HDPE——支链少；LLDPE——由共聚单体引入短支链；支链数目增加，结晶度下降，密度下降，强度、硬度、软化

7、温度、耐化学腐蚀性等性能下降，断裂伸长率、冲击韧性、透明性等增加。第二节影响高分子材料性能的物理因素一相对分子质量及其分布1Tg随分子量增加而提高。2熔体粘度随分子量增加而增加，流动性下降，成型困难。3成型方法注塑、挤出、吹塑对分子量要求不同（低→高）。4强度、热变形温度等性能随分子量增加而增加。5分子量分布对成型性和制品性能均有影响橡胶→塑料→合成纤维（宽→窄）二、结晶性1高分子化合物链结构与结晶性简单、规整、对称、少或无支链、刚柔性适中，易结晶。如PE、PP、PA、PET、POM、PTFE等。NR、BR、IIR、CR是结晶性橡胶（低温或拉伸）。2成型方法与结晶

8、性Ø熔融温