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1、 塑料成型工艺与模具设计电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能知识点电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物的结构特点聚合物的热力学性能聚合物的流变学性质电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出
2、版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能 塑料是以高分子聚合物(树脂)为主要成分的物质。高分子聚合物也称高聚物,是指由成千上万个结构相同的小分子单体通过加聚或缩聚反应形成的长链大分子。如塑料、橡胶、纤维等。塑料电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能塑料及其制品电子工业出版
3、社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能橡胶电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能合成纤维涤纶、腈纶、氨纶等属于合成纤维电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社
4、电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能根据相对分子质量大小的不同,化合物分为:低分子化合物高分子化合物电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能常见的低分子化合物电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子
5、工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能低分子化合物低分子特点一个分子所含原子数几个到几百个相对分子质量几十到几百电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能高高分分子子特特点点一个分子所含原子数成千上万个相对分子质量几万乃至几十万、几百万高分子化合物(高聚物)电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出
6、版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能高分子链结构特点 CH2CH2 聚聚乙乙烯烯 结构单元(单元体)单元体的个数(聚合度)n电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能高分子链结构特点 nC CHClHH nC CHClHH氯氯乙乙烯烯聚聚氯氯乙乙烯烯电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业
7、出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能聚合物的分子链呈现不同形状: 线型聚合物的链结抅带支链的线型聚合物的链结抅体型聚合物的链结抅电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能聚合物的分子链呈现不同形状:线型分子链组成的高分子(线型高分子)网状分子链组成的高分子
8、(体型高分子)支链型分子链组成的高分子(支链型高分子)电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能 形形变变 形形变变 黏黏流流态态 玻玻璃璃态态 高高弹弹态态bgfdgdm非非晶晶态态高高聚聚物物温温度度曲曲线线晶晶态态高高聚聚物物温温度度曲曲线线 温温度度 温温度度电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版
9、社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能非晶态高聚物随温度变化出现的三种力学状态 1.1 玻璃态 黏流态 高弹态bgfd玻璃化温度黏流温度热分解温度脆化温度电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能非晶态高聚物随温度变化出现的三种力学状态 1.1 玻璃态 黏流态 高弹态表现为非结晶相的固体,形变具有可逆性。 黏性流动,形变不能自发恢复,不可逆变形
10、bgfd脆化温度 玻璃化温度黏流温度热分解温度电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能 晶态高聚物的热力学性能 形变gdm晶态高聚物温度曲线0 温度宏观上察觉不到有明显的玻璃化转变,其温度曲线在 m( 熔点)以前不出现明显的转折。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工
11、业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能流体管内流动状态: 层流 湍流电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能电子工业出版社电子工业出版社电子工业
12、出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能 层流 流流体体的的流流动动状状态态转转变变条条件件公公式式: Re Rec Re雷雷诺诺数数,为为一一无无量量纲纲的的数数群群; d管管道道直直径径; 流流体体的的密密度度; 流流体体的的速速度度; 流流体体的的动动力力粘粘度度; Rec 临临界界雷雷诺诺数数。 湍流电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子
13、工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能500 层流10002000Rec临界雷诺数 湍流临界雷诺数Rec的大小与流道的断面形状和流道壁的表面粗糙度有关系。对于光滑的金属圆管,Rec20002300,故只有当Re的值大于20002300时,流体流动的状态才能转变为湍流。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体
14、:当流体以切变方式流动时其切应力与剪切速率间存在线性关系。 公式 单位时间内流体所产生的切应变,称作剪切速率 ,s 1; 牛顿粘度(常数),Pa.s ;剪切应力,N/m2。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体非牛顿流体:液体流动时,剪切应力和剪切速率不再成正比关系,熔体的粘度也不再是一个常数,通常把不服从牛顿流动规律的流动称为非牛顿型流动,具有这种流动行为的液体称为非牛顿流体。
15、电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体聚合物熔体都近似地服从Qstwald-De Waele提出的指数流动规律,其表达式为:nnnKdtdKdrdvK式中 K与聚合物和温度有关的常数,可以反映聚合物熔体的粘稠性,称为粘度系数;n 与聚合物和温度有关的常数,可以反映聚合物熔体偏离牛顿流体性质的程度,称为非牛顿指数。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版
16、社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体上式也可改写为:11naanKK a非牛顿液体的表观粘度电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体 非牛顿流体也称为粘性液体,当n1时,这种粘性液体称为假塑性液体,大多数注射成型用的聚合物熔体都具有
17、近似假塑性液体的流变学性质。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社高分子聚合物结构特点与性能牛顿流体与非牛顿流体假塑性液体的切应力-剪切速率关系图假塑性液体的表观粘度与剪切速率关系图电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社High polymer第第1章章
18、高高分分子子聚聚合合物物结结构构特特点点与与性性能能 1.1高分子聚合物的结构特点 1.2聚合物的热力学性能 电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r物物理理变变化化取向结晶化化学学变变化化交联降解电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出
19、版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社取向 当线型高分子受到外力而充分伸展的时候,在某些情况下沿某特定方向做占优势的平行排列,这种现象称为取向。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社纤纤维维状状填填料料在在扇扇形形制制品品中中的的流流动动取取向向过过程程1.4 聚聚合
20、合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社根根据据应应力力性性质质不不同同拉应力作用拉伸取向切应力作用流动取向1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子
21、工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社根根据据熔熔体体流流动动性性质质不不同同沿一个方向有序排列单轴取向沿两个或以上流动方向有序排列多轴取向1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社取取向向的的影影响响1力学性能中,聚合物会明显的各项异性,抗拉强度和挠曲疲劳强度在取
22、向方向上显著增加,与取向方向相垂直的方向上则显著降低。2伸长率、冲击强度发生变化。 3聚合物的光学性质呈各向异性。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社聚聚合合物物强强度度极极限限/MPa伸伸长长率率/%纵纵向向横横向向纵纵向向横横向向聚聚苯苯乙乙烯烯45261.60.9ABS7235.62.21高高抗抗冲冲聚聚苯苯
23、乙乙烯烯2321173高高密密度度聚聚乙乙烯烯30297230聚聚碳碳酸酸酯酯65.565/1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r部分聚合物纵向拉伸取向后的力学性能表:电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社 合成纤维中使用的牵伸工艺就是利用了取向机理来达到大幅度地提高纤维的强度。塑料制件的吹塑成型工艺中就常利用取向来提高塑件的强度。1.4 聚聚合合物物成
24、成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社降解 降解是指聚合物在某些特定条件下发生的大分子链断裂、侧基的改变、分子链结构的改变及相对分子质量降低等高聚物微观分子结构的化学变化。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电
25、子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社聚聚合合物物产产生生降降解解的的不不同同条条件件分分类类:热降解氧化降解水降解应力降解长时间高温受热聚合物与空气中氧接触聚合物中含有容易被水解的化学基团聚合物受到外力,微观分子结构变化1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社
26、电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社避避免免降降解解的的措措施施1严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料。2成型前对成型物料进行严格的干燥处理。3成型时将成型温度及加热时间控制好,加热温度不得高于热降解温度(即热稳定性温度)。4对热、氧稳定性较差的聚合物,可添加稳定剂、抗氧剂等助剂。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r5成型设备和模具结构应具有良好的结构状态,避免应力降解的发生。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业
27、出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r塑料制品使用时间久后,由于受周围环埯,如光、热、雨、雪、风、微生物和化学药品等的作用,会发生颜色改变、发硬变脆、龟裂等现象。这种现象即是“老化”。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的
28、物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r塑料垃圾的“白色污染”电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r塑料垃圾的“白色污染”电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电
29、子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r可降解塑料的应用电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r可降解塑料的应用电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社
30、电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯(polylactide)。属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料经高科技聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染,是一种来自植物而不是石油,可100%生物全降解的高分子材料,在自然界中的循环再生,因此能实现真正意义上的节能环保,被产业界一致认定为最具发展前途的绿色新型“生态材料”。可降解塑料的
31、应用电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r利利用用聚聚乳乳酸酸材材料料制制作作的的产产品品电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社 热固性塑料在进行
32、成型加工后,聚合物的大分子与交联剂作用后,其线型分子结构向三维体型结构发展,形成巨型网状的三维体型结构,这种化学变化便称为交联反应。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社1在工业生产中,“交联”通常也被“硬化”代替, “硬化”不等于“交联”,工业上说的“硬化的好”或“硬化的完全”并不是指交联的程度就越高,而是指交联程度达到一种最适宜的程度。2衡量交联的程度称为交联度。因此,并不是交联度越高越好。通常情况下,聚合物的交联反应是很难完全的。1.4 聚聚合合物物成成型型过过程程中中的的物物理理化化学学变变化化H i g h p o l y m e r3交联度不会达到100%。但硬化程度是可以大于100%的。生产中一般将硬化程度大于100%称为“过熟”,反之称为“欠熟”。电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社