物理化学变化市公开课获奖课件

1、3、2 成型加工过程中聚合物取向3、2、1 聚合物流动取向1、注塑试样取向分析第1页第1页2、流动取向对制品性能影响（1）多数注射制品和模压制品，由于各向取向不均匀、不一致，容易产生内应力，使制品性能变劣。（2）取向易使制品机械强度产生各向异性，应力开裂倾向存在差别。（3）沿取向方向收缩率较大，而另一方向较小，使制品产生变形。第2页第2页 实际生产中，普通希望流动取向度愈低愈好。 如何控制流动取向？ 注塑产品浇口设置合理；尽也许确保流动取向均匀。 提升模温，减少冷却速率，使流动取向产生解取向；第3页第3页振动力场下成型： 型芯和型腔壁相对运动使熔体受到剪切作用沿周向取向。提升制品周向强度。见图

2、。周向流动、径向流动周向及径向取向注射压力及转动力第4页第4页（4）利用流动取向改进制品性能 例：PP制品要求在铰链处取向；第5页第5页3、2、2 聚合物拉伸取向 聚合物受到外力拉伸时，大分子及链段沿受力方向取向。 有目的、人为控制。 制品：双向拉伸膜、撕裂膜、打包带、扁丝、农网、鱼网等。第6页第6页 工业生产上惯用于拉伸取向成型聚合物: PP、PE、POM、 PA、PVC、PET、PS、PVDC、PMMA。第7页第7页2、结晶高聚物拉伸取向 结晶高聚物取向比非晶高聚物复杂？ 晶区与非晶区共存； 晶区取向与非晶部分取向。1、非晶高聚物拉伸取向 第8页第8页（1）晶区取向球晶变形带状结构晶片滑移

3、、倾斜链断重排重结晶分子链从晶片拉出，结晶破坏球晶第9页第9页（2）非晶取向：球晶间连接链、片晶间连接链拉伸应力作用下形成小晶片 由于晶区与非晶区共存，结晶态对高聚物拉伸，拉伸取向均匀性较差；需较大外力。 第10页第10页 生产中，对结晶高聚物拉伸，是将其转变为非晶高聚物，然后再按照非晶高聚物拉伸取向过程进行。 如何将结晶高聚物转变成非晶高聚物？第11页第11页即：结晶高聚物非晶材料快速冷却非晶熔体结晶破坏加热熔融加热拉伸（TgTm）结晶取向同时发生取向又结晶材料及制品第12页第12页3、拉伸取向控制原因 （1）温度非晶高聚物拉伸取向温度：通常，TpTg，靠近Tg （ 10 30）； 例：PS

4、： Tg=100， Tp=105 155 。第13页第13页结晶高聚物：Tg0结晶高聚物 Tp = Tm1030 。例：PP： Tg= -35， Tm=165175， Tp=120150 。 Tg室温结晶高聚物按非晶态拉伸 TpTg， 靠近Tg （ 10 30）；例：PA6：Tg= 45 ， Tm=228， Tp= 60 150 。尽管急冷使其变成非晶，但仍有约5%结晶度，假如温度很低，即等于冷拉伸。第14页第14页（2）拉伸比 （自然拉伸比）材料拉伸前后长度（L0，L）之比； = 取向度高；但过大拉伸比易产生扯断现象。 第15页第15页拉伸比与分子结构关系：分子链刚性、极性大， 小； 例：P

5、VC、PET、PS、PA， =35；链柔顺，极性小， 较大；例：PE、PP， =512（单轴）； =35（双轴）。 同类型高聚物，提升拉伸温度可实现较大拉伸比。第16页第16页（ 3 ）低分子物 低分子物减少分子间作用力，起润滑剂作用，可加快取向和解取向速度。 （增塑剂、溶剂） 例：PAN溶液纺丝 以NaScN水溶液为溶剂溶解PAN，然后流延纺丝，拉伸取向，清除溶剂后使取向结构保持下来。第17页第17页（ 4）热定型 通常人们认为，拉伸后冷却即可取得最后高度取向制品，但事实上发觉制品常发生扭曲变形，收缩。 如：扁丝收卷后嵌丝现象。 为何？第18页第18页 原因： 拉伸后，大分子排直，取向，在一

6、定期间内，在环境温度作用下，这种逼迫状态下大分子进行松弛，产生收缩，因而扭曲，尺寸不稳定。 如何处理？第19页第19页 热定型： 拉伸后，在张力状态下使取向大分子适度松弛（短链，链段得到松弛），减少制品收缩及制品内应力。见图。 热定型温度非晶高聚物：ThTg，ThTp 高于拉伸温度，则会产生解取向。第20页第20页n1n2 n1热定型第21页第21页结晶高聚物 热定型温度Th 等于或稍高于Tp。 在拉伸过程中形成结晶限制了分子运动。第22页第22页4、取向对高聚物性能影响（1）沿取向方向力学强度全面提升 拉伸强度、弹性模量、冲击强度 提升45倍。 但垂直于取向方向上有所减少。要求一维强度制品：

7、纤维、窄带、单丝、扁丝等，单向拉伸可大幅提升其强度。例：尼龙复丝绳、PP 撕裂膜。第23页第23页 Kavlar纤维、HDPE（UHMWPE）经单轴拉伸取向后强度可与钢丝相比。超高强、高模高聚物纤维：伸直链片晶为主；应用：防弹、防刺、防锯防护服装、头盔、光缆复合保护层等。第24页第24页（2）取向使材料有序化，减少结构不均匀性 材料表面和内部一些裂纹、孔隙、缺点得以消除，裂纹难以发展，从而提升了材料力学强度。 取向使性脆聚合物韧性提升。例1：PS拉伸取向后，纵向冲击强度提升8倍。第25页第25页例：PMMA双向拉伸后强度提升用于成型歼击机座舱盖。 经双向拉伸，韧性、抗裂扩展性都得到改进。第26

8、页第26页（3）使材料含有各向异性光学各向异性双折射；热传导各向异性；收缩率各向异性纵横向收缩率不同；（4） 使材料耐热性提升Tg（5 ）使材料阻气阻水性能提升 第27页第27页第28页第28页第29页第29页第30页第30页5、拉伸取向在工业生产上应用（1）纤维制造 经拉伸取向，强度提升，兼具一定弹性，经热定型后，使链段部分解取向。熔融 冷却 加热 拉伸 轻度冷却 定型 合成纤维（2）PP扁丝生产第31页第31页（4）热收缩膜（3）BOPP双向拉伸膜聚合物 熔融 冷却 加热 拉伸 急冷 取向保持 热收缩膜聚合物 熔融 挤片 急 冷 加热 纵向拉伸 横向拉伸 热定型 冷却 取向保持 BOPP膜

9、第32页第32页热收缩膜第33页第33页热收缩膜第34页第34页3、3 成型加工过程中聚合物降解降解现象： 变色，熔体黏度减少，制品有气泡，表面有流纹，焦化，分解物由料筒喷出，制品脆化等。第35页第35页降解实质：（1）断链（2）交联（3）分子链结构改变（4）侧基改变（5）综合作用第36页第36页3、3、1 加工过程中聚合物降解机理第37页第37页3、3 、3加工过程中降解作用避免和利用采用办法：（1）严格控制原材料技术指标、杂质。（2）使用迈进行干燥。（3）拟定合理加工工艺和加工条件。（4）加工设备和模具应有良好结构。（5）配方中加入稳定剂、抗氧化剂。 第38页第38页3、1 成型加工过程中聚合物结晶3、2 成型加工过程中聚合物取向3、3 成型加工过程中聚合物降解第三章内容参考教科书p6783。第39页第39页3、4 加工过程中聚合物交联（自学）3、4、1、聚合物交联反应机理 1、游离基交联反应a.以不饱和单体为交联剂，以过氧化物作引起剂b.硫化反应c.辐射交联、化学交联2、逐步交联反应 环氧、酚醛、脲醛、聚氨酯第40页第40页 3、4、2、影响聚合物大分子交联原因 温度；硬化；反