《塑料模具设计与机构设计》1聚合物结构性能

1、问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习学无常师,道在则是 晋潘岳 问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习1聚合物的分子结构1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点nCH2CH2CHCH2 2CHCH2 2n n 乙烯乙烯聚乙烯聚乙烯：聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是构单元是CHCH2 2CHCH2 2。：由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。由许

2、多链节构成的一个很长的聚合物分子。：能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是是CHCH2 2=CH=CH2 2。：聚合物分子结构中的聚合物分子结构中的 值表示聚合物中链节值表示聚合物中链节的重复次数，的重复次数，n n值越大，相对分子质量越大。值越大，相对分子质量越大。问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习2聚合物的化学结构1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流

3、动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习3聚合物的分子链结构示意图1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习：线型聚合物的物理特性是具有弹性和塑性，线型聚合物的物理特性是具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔在适当的溶剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔化状态而流动，且这种特性在聚合物成型前、成型后化状态而流动，且这种特性在聚合物成型前、成型后都有存在，因而可以反复成型，这样的聚合物具有热都有存在，因而可以反复成型，这样的聚合物

4、具有热塑性，称为热塑性聚合物。塑性，称为热塑性聚合物。 ：体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成型（化学交联反应）后，就成为既不溶又不熔的固体，型（化学交联反应）后，就成为既不溶又不熔的固体，即使在再高的温度下（甚至被烧焦碳化）也不会软化，即使在再高的温度下（甚至被烧焦碳化）也不会软化，这样的聚合物称为热固性聚合物。这样的聚合物称为热固性聚合物。 4聚合物的性质1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结

5、构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习5聚合物的聚集形态及性能1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习长链分子长链分子分子长链具有柔性分子长链具有柔性高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔聚合物存在晶态和非晶态两种聚合物存在晶态和非晶态两种具有取向性具有取向性 6聚合物分子结构的特点1.1 1.1 聚合物的分子结构特点聚合物的分子结构特点问题问题基本内容基本内容重点难点重点难

6、点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能1聚合物的热力学性能热力学曲线热力学曲线：线型无定型聚合物和线型结晶型聚合物：线型无定型聚合物和线型结晶型聚合物受恒定压力时的变形程度与温度的关系曲线受恒定压力时的变形程度与温度的关系曲线 。问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习各温度点含义：各温度点含义：b b ：脆化温度：脆化温度g g ：玻璃化温度：玻璃化温度f f ：粘流温度：粘流温度d d ：热分解温度：

7、热分解温度线型无定形聚合物的热力学性能线型无定形聚合物的热力学性能1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能1聚合物的热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习各物理状态：各物理状态：高弹态：高弹态：粘流态：粘流态：玻璃态：玻璃态：线型无定形聚合物的热力学性能线型无定形聚合物的热力学性能1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能1聚合物的热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习m m

8、 ： 熔点熔点线型结晶型聚合物的热力学性能线型结晶型聚合物的热力学性能1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能1聚合物的热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习由于分子运动阻力很大，一般随温度发生的力学状态由于分子运动阻力很大，一般随温度发生的力学状态变化很小，所以通常不存在粘流态或高弹态，即遇热变化很小，所以通常不存在粘流态或高弹态，即遇热不熔，高温时则分解。不熔，高温时则分解。体型聚合物的热力学性能体型聚合物的热力学性能1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能1聚合物的

9、热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习2聚合物的加工工艺性玻璃态玻璃态: 车、铣、刨、锯、钻、锉车、铣、刨、锯、钻、锉高弹态高弹态: 冲压、锻造、压延、气动成型冲压、锻造、压延、气动成型粘流态粘流态: 注射、压缩、压注、挤出等注射、压缩、压注、挤出等1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能热塑性塑料在不同状态下的物理、工

10、艺性能状状 态态玻玻 璃璃 态态高高 弹弹 态态粘粘 流流 态态温度温度g g以下以下g gf ff fd d分子分子状态状态分子纠缠为无规分子纠缠为无规则线团或卷曲状则线团或卷曲状分子链展开，链分子链展开，链段运动段运动高分子链运动，高分子链运动，彼此滑移彼此滑移物理物理状态状态坚硬的固态坚硬的固态高弹态固态，橡高弹态固态，橡胶状胶状塑性状态或高塑性状态或高粘粘滞状态滞状态加工加工可能可能性性可作为结构材料可作为结构材料进行车、铣、进行车、铣、刨、刨、锉、锯、钻等机锉、锯、钻等机械加工械加工弯曲、吹塑、弯曲、吹塑、压压延延、冲压等，成、冲压等，成型型后会产生较大后会产生较大的内应力的内应力可

11、注射、挤出、可注射、挤出、压压缩缩、压、压注注等，等，成成型型后应力小后应力小2聚合物的加工工艺性1.2 1.2 聚合物的热力学性能聚合物的热力学性能问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习1. 温度和压力对粘度的影响温度和压力对粘度的影响温度对粘度的影响温度对粘度的影响粘度对温度敏感的塑料：粘度对温度敏感的塑料：PMMA、PC、PA压力对粘度的影响压力对粘度的影响粘度对压力敏感的塑料：粘度对压力敏感的塑料：PE、PP、POM1.3 1.3 聚合物的流动状态分析聚合物的流动状态分析问题问题基本内容基本内容重

12、点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习2. 影响塑料熔体流动过程中的压力损失影响塑料熔体流动过程中的压力损失p的因素：的因素：1.3 1.3 聚合物的流动状态分析聚合物的流动状态分析问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习1) 压力损失压力损失p和流动距离和流动距离L成正比，随着流动距离成正比，随着流动距离L的增加而增大。的增加而增大。2) 压力损失压力损失p和流道（包括型腔）的截面尺寸有关。和流道（包括型腔）的截面尺寸有关。3) 压力损失压力

13、损失p和熔体的表观粘度成正比，表观粘度和熔体的表观粘度成正比，表观粘度越大，压力损失也越大。越大，压力损失也越大。48RLqpva312WhLqpva(公式公式1.20)(公式公式1.25)2. 影响塑料熔体流动过程中的压力损失影响塑料熔体流动过程中的压力损失p的因素：的因素：1.3 1.3 聚合物的流动状态分析聚合物的流动状态分析问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习1. 聚合物在成型过程中的结晶聚合物在成型过程中的结晶聚合物的结构分为：结晶型和无定形两种聚合物的结构分为：结晶型和无定形两种结晶度：结晶

14、型聚合物的结晶程度，结晶区在聚结晶度：结晶型聚合物的结晶程度，结晶区在聚合物中所占的重量百分比。合物中所占的重量百分比。结晶型聚合物在成型过程中能否结晶，取决于成结晶型聚合物在成型过程中能否结晶，取决于成型时的冷却速率。型时的冷却速率。工业上常采用热处理的方法工业上常采用热处理的方法（烘若干时间）使结晶型聚合（烘若干时间）使结晶型聚合物达到设计要求的结晶度，从物达到设计要求的结晶度，从而改变具有结晶倾向的聚合物而改变具有结晶倾向的聚合物所成型的塑件性能。所成型的塑件性能。1.4 1.4 聚合物在成型过程中的物理和化学变化聚合物在成型过程中的物理和化学变化问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点

15、结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习2. 聚合物在成型过程中的取向作用聚合物在成型过程中的取向作用在聚合物成型过程中，由于受剪切力和拉伸力在聚合物成型过程中，由于受剪切力和拉伸力的作用，聚合物会发生取向作用。的作用，聚合物会发生取向作用。取向分类取向分类：流动取向和拉伸取向：流动取向和拉伸取向注射成型过程中注射成型过程中固体填料的流动取向固体填料的流动取向注射成型过程中注射成型过程中聚合物分子的流动取向聚合物分子的流动取向横直横直冲击试验冲击试验1.4 1.4 聚合物在成型过程中的物理和化学变化聚合物在成型过程中的物理和化学变化问题问题基本内

16、容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习3. 成型过程中聚合物的降解成型过程中聚合物的降解聚合物成型塑件是在高温和应力作用下进行的，聚合物成型塑件是在高温和应力作用下进行的，因此，聚合物分子可能由于受到热和应力的作用因此，聚合物分子可能由于受到热和应力的作用或由于高温下聚合物中微量水分、酸、碱等杂质或由于高温下聚合物中微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用而导致其相对分子质量降低，及空气中氧的作用而导致其相对分子质量降低，使聚合物的大分子结构发生化学变化。通常把相使聚合物的大分子结构发生化学变化。通常把相对分子质量降低的

17、现象称为降解。对分子质量降低的现象称为降解。1.4 1.4 聚合物在成型过程中的物理和化学变化聚合物在成型过程中的物理和化学变化问题问题基本内容基本内容重点难点重点难点结构特点结构特点热力学性能热力学性能流动状态流动状态理化变化理化变化思考与练习思考与练习加工过程中减少和避免聚合物降解的措施：加工过程中减少和避免聚合物降解的措施：1) 严禁控制原材料的技术指标和使用合格的原材料严禁控制原材料的技术指标和使用合格的原材料;2) 使用前对聚合物进行严格的干燥使用前对聚合物进行严格的干燥;3) 确定合理的加工工艺和加工条件确定合理的加工工艺和加工条件;4) 使用附加剂使用附加剂(抗氧化剂、稳定剂抗氧化剂、稳定剂)。3. 成型过程中聚合物的降解成型过程中聚合物的降解1.4 1.4 聚合物在成型过程