聚合物加工各章重点

第一章：聚合物的加工性质〔只限概念和常识，没有太深的内容〕聚合物特有的加工性质：良好的可模塑性〔Mouldability)材料在温度和压力作用下形变和在模具中模等，在热固性聚合物的情形下还与聚合物的化学反映性有关。影响因素：温度、模具的构造尺寸、压力可挤压性(Extrudability)指聚合物通过挤压作用形变时取得外形和维持形变〔剪切粘度和拉伸粘度〕严密相关，粘度高或粘度低，可挤压性都差。可纺性(Spinnability)聚合物材料通过加工形成持续的固态纤维的力量。主要可延性(Stretchability)无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方向上柔性，在形变进程中在拉伸的同时变细或变薄、变窄。聚合物的流变性质〔重点，包括：拉伸黏度的概念与特点、与拉伸应力关系，与剪切流淌区分及对制品成型的影响等〕两个与聚合物加工有关的大体流变性能是材料的：①粘性②弹性拉伸粘度与拉伸应力的关系：A类(如低密度聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯) 由于熔体中有局部弱点，在拉伸进程中形变趋于均匀化，又由于应变硬化，因此η随γ增大而增大;B类(如有机玻璃、ABS、尼龙、聚甲醛、聚酯)η与γ无关;C类(如高密度聚乙烯聚丙烯) 因局部弱点在拉伸进程中引发熔体的局部裂开所以η随γ减小。剪切流淌与拉伸流淌的区分①剪切流淌：层与层之间的滑移〔一层内质点间的相对位移不变〕拉伸流淌：一个平面内质点间的距离被拉长。②随剪切速度或拉伸速度的转变趋势不同，对假塑性流体，剪切粘度随γ增加而下降，而拉伸粘度的转变要简单的多，可能降低、不变或上升。拉伸流淌中实际的影响因素很多，与高分子的构造有关。100倍左右〔小分子3倍〕因此，拉伸流淌比例即便占的比例很小，其影响也特地大。对制品成型的影响：拉伸粘度的转变可能与大分子的解缠、伸直、取向等有关，而消灭〔如熔体纺丝、吹塑成型〕中由于拉伸应力造成的影响有着重要的意义。3、影响黏度的因素〔重点〕A、温度的影响 T上升，粘度下降，由于自由体积随T上升而增加，有利于分子链的旋转运动。B、压力的影响 静压力的增加会通过转变分子间的距离〔高分子之间的次价力与分子间距的高次方成反比〕或转变熔体内自由体积而致使熔体粘度增加。C、剪切速度 一般，剪切速度增加，粘度降低第三章：一、挤出进程〔一般了解即可〕加料→ 输送 → 熔融 →紧缩 → 混合 → 排气二、聚合物挤出理论〔重点：三段七区模型、非塞流理论、散粒体等将螺杆分为三段七区：固体输送段：第1区 非塞流区第2区 塞流区紧缩段：第3区 上熔膜区第4区 熔池区第5区 环流区第6区 固相裂开区计量段：第7区 熔体输送区非塞流固体输送理论与塞流理论最大的区分在于物料形成的假设。塞流理论以为：物料是密实的无间隙的整块固体；非塞流固体理论以为：物料是松散的，颗粒之间有相对运动的散粒体。非塞流固体理论争论结论：散粒体速度散布：按非塞流固体输送理论计算时，螺杆外表对物料运动起阻碍作用，螺槽宽方向，靠近螺棱的颗粒与螺槽中部的颗粒之间存在明显的速度不同。个理论产生合理过渡。流量，与实际情形符合d螺杆参数对固体输送量的影响：存在着最正确的加料段螺槽深度和螺纹升角45°e压力及摩擦系数对压力的影响：承受此原理，能够使输送效率大大提高f固体输送产率：非塞流理论计算的和实际超级接近散粒体：体和固体塞之间最大不同在于散粒体有必定的流淌性，而且在必定的范围内能维持其外形，几乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的力量很小，在较小的外力作用下就会发生流淌。3、挤出技术：重点看振动挤出特点:完成塑化输送进程所经受的热机械历程大大缩短，塑化输送能耗大幅降低；塑化输送靠特定外形的空间容积转变完成，具有完全正位移特性，效率提高；C.塑化输送过程在很短的热机械历程内完成，相应的塑化输送设备体积缩小；DE.多相多组分体系相容性明显改善，分散混合效果大幅度提高。振动挤出对塑料制品性能的影响在动态塑化挤出成型进程中，振动力场被引入塑化和成型的全进程，不仅对物料的输送、熔融、塑化和熔体输运进程产生了影响，而且转变了聚合物熔体在制品成型进程中的流淌状态，并对制品的微观构造形成历程和形态产生了重要的影响。振动塑化进程的脉动剪切作用能够提高聚合物熔体中微观有序构造的程度与散布，如大分子的取向，这种局部有序性在制品成型的进程中并非会完全松弛，在熔体冷却进程中对结晶聚合物的晶体的形成或分子的取向构造产生必定的影响，取得在微观水平上具有更有序的长程构造的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助剂的情形下，振动塑化挤出加工可提高制品的力学性能。另一方面，振动塑化进程具有猛烈的脉动剪切和拉伸效果，与稳态加工进程中的单向剪切作用相较，这种作用对于改善简单流体中的多相体系之间的混合与分散具有明显的效果，能有效的增进多相体系中的均质、均温进程，提高多相体系微观构造的均化程度。一、振动塑化挤出制品的种类很多，如片材、板材、管材、棒材、异型材等。性，提高产量，这对于高粘度的聚合物材料加工具有明显的优势。3、挤出进程中的振动力场作用提高了薄膜和片材制品在纵向和横向上的力学性能，而分子在流淌进程中发生平面二维取向作用而产生“拟网构造”的结果。第四章：一、反映挤出及其化学反映的类型二、反映注射、聚氨酯的RIM挤出进程中同时完成指定的化学反映。反映挤出的化学反映类型1本体聚合和避开因形成固相而引发的挤出机螺槽的堵塞移。〔1〕缩聚特点：去除小分子，因此挤出机设置几个真空排气口。实例：a聚醚酰亚胺 由双酚A二酐和芳族二元胺合成b聚酯 双酚A75/苯间二甲酸二苯酯25CSTR〔持续搅拌反映器〕预聚，双螺杆挤出机，320-340℃→聚酯c三聚腈胺—甲醛树脂 单螺杆挤出机130℃，转化率95-100﹪〔1〕加聚 a聚氨酯PU b聚酰胺3接枝反映单体的均聚反映与接枝反映竞争。①聚烯烃接枝乙烯基硅烷，作线材涂绿层和管道绝缘层。②聚合物接枝丙烯酸，丙烯酸酯及其类似物 ③接枝苯乙烯，苯乙烯衍生物，苯乙烯/丙烯腈④马来酸酐〔MA)、富马酸及其类似化合物的4链间共聚物的形成两种或两种以上聚合物通过离子键或共价键反映产生无规或嵌段共聚物。⑴通过断链/重组制备无规或嵌段共聚物。PE/PIB NBR/PVC PP/PA 也能够利用酯互换反映如：聚酯/聚酯〔PC/PET)、PA/PA 聚酯/PA(PET/PA)⑵通过端基/端基反映制备嵌段共聚物。尼龙与羧基封端的PET、PBT反映生成嵌段共聚物⑶接枝共聚物 a尼龙/聚烯烃，聚烯烃起增韧作用。尼龙与酐或酸官能化的PP、PE共挤出如PP-g-MA， PE-g-MA EP-g-MA EPDM-g-MAb聚亚苯基醚/尼龙c聚亚苯基醚/聚酯d聚酯/聚烯烃5聚合物的官能化和官能团改性将官能团引入聚合物主链、端基、侧链、或对原有的官能团进展改性。⑴卤化⑵磺化⑶引入氢过氧化物基团⑷通过用磺酰叠氮化物接枝的方式引SEBSPET与环氧化物共挤出，从而使PET发生端基封锁如295℃，环氧乙烷﹪⑹侧链上的羧基或酯基的环化，如酸酐的形成，酰亚胺的形成。⑺羧酸的中和100份LDPE+10份PE-g-MA和2份油酸挤出〔112phr/h)，23﹪的KOH从挤出机中间部份注入，份/h，160℃下挤出，产物能分散在水中，平均尺寸：.⑻酯的皂化或酯基转移作用如EVA+甲醇钠的甲醇液双螺杆挤出，使EVA发生皂化。初始MFR175，反映后27-35g/10min.⑼不稳固结尾基封锁⑽酸酐向醇或胺的转化⑾稳固剂在聚合物大分子上的结合1967年，Munteanu的文章“聚烯烃的接枝稳固化”，如降硫醇类化合物接枝。⑿在PVC大分子上的置换反映。如官能化增塑剂与PVC6偶联/交联反映如有人通过双螺杆挤出机承受一步法硅烷接枝交联技术制得了热成型性和发泡性能良好的高熔体强度PP(HMSPP)，其方式是在催化剂存在条件下，使硅烷接枝与交联在反映挤出进程中同时进展和完成而制得具有硅烷接枝并部份交联构造的HMSPP，该HMSPP具有良好的热成型性和发泡性能。PU{氨基甲酸乙酯，RIM后生成PU}。PU能够按刚度划分：刚性PU：通常具有较高的弯曲模量和硬度，有较好的耐化学侵蚀性、电性能及耐热性。弹性聚氨酯：多用于需要高抗冲击强度的领域，具有优良的耐磨性、耐侵蚀性、耐切割性、耐疲乏性。PU能够进一步分为: 硬质PU：用玻纤或无机填料增加刚性，RRIM发泡PU：微孔，作为三明治状复合材料的芯部，该体系皮层密度大，比强度度高。构造复合PU：以长纤维或纤维毡增加，SRIM。第五章：一、气辅成型〔重点，大题，多问〕二、其它注射成型〔一般了解概念即可〕〔GAIM〕气体关心注射成型GasAssistedInjectionMolding：对先注射了必定量或全数补因塑料收缩后留下的间隙，而在制件冷却后再将气体从气道中排出的进程。材料选择方面，GAIM工艺适用于热塑性塑料，一般工程塑料及合金、热固性塑料不适宜。因此必需考虑聚合物的以下性能1.耐冲击性2.熔体流淌指数〔MFI〕&熔体粘度3.HDT/VST——热传导性4.热稳固性——高温降解 5.顶出性能——发白气体关心注射成型工艺进程具有众多的技术特长:〔1〕制件缩痕小，乃至可消退〔2〕低的注射压力使制件的内应力小〔3〕低应力和小的翘曲是制件的尺寸稳固性提高4〕节约原料最大可达50%冷却时刻的削减使得生产周期缩短承受短射技术时可使注射压力降低，锁模力也大幅降低，典型的气体射出压力为7-25MPa气体关心注射成型技术的工艺进程：熔体注射：Fullshot)“和“短射(Shortshot)”，一般熔体填充至模具型腔体积的70%-96%时，停顿熔体注射，该进程被称为“缺料注射”延迟时刻阶段：指塑料熔体注射完毕到气体注射开头的一段时刻，这一段时刻称延迟时刻。用以转变能够转变制品气道处的熔体厚度分数。气体注射阶段：指从气体开头注射到整个模具型腔布满的一段时刻。〔称二次穿透〕以补偿塑料熔体冷却引发的材料收缩。气体释放阶段：随着冷却周期的完成，气体入口压力降为大气压，排出气体，其中约70%的气体能够重复利用。顶出阶段：当塑料制品冷却到具有必定刚度和强度后开模将其顶出，完成一个工艺循环进程。气辅成型的主要方式〔一〕体积掌握法体掏空体积较大时压力降较大，有特地大的局限性。压力掌握法：在气体推动聚合物熔体进程中始终维持压力恒定或分阶段维持气体压力恒定。双掌握法气辅成型的主要方式〔二〕中空成型〔Hollowshot〕短射法〔shortshot〕满射法〔fullshot〕型腔进气有两种方式：通过气针在模具上将气体引入分为：①封锁式气体注射法SealedInjectionGa〕②外表气体成型方式ExternalGasMoldin〕承受单点或多点进气，三种气咀可单独或同时利用。设计敏捷，应用便利。加压区有连接产品的密封件包围，也能够是筋或连接壁，使产品从构造上的到增加。第六章一、微孔塑料〔重点，大题，多问〕超临界流体SC温度及压力均处于临界点以上的液体。(supercriticalfluid)纯洁物质要依据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态转变，假设是提高温度和压力，来观看状态的转变，那么会觉察，假设是到达特定的温度、压力，会消灭液体与气体界面消逝的现象该点被称为临界点，在临界点四周，会消灭流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等全部流体的物性发生急剧转变的现象当在高于流体的临界温度和压力的某一特定温度和压力状况下也不是液体，这种状态下，它既有气体的性质又有类似于液体的性质。超临界流体作为反映介质最明显的优势通过调整压力和参加共溶剂转变超临界流体的溶解力量过掌握调整压力掌握反映速度。最好用超临界态二氧化碳的缘由：水有侵蚀作用，氩太贵，溶解度低。氮气溶解度低。〔MCP〕是指气泡直径小于10μm109/cm3的型泡沫塑料材料。MicroceluularPlastics其成型方式有间歇成型、持续挤出、注射成型MCP气体的溶解：气体必需集中到聚合物熔体中并到达热力学平衡。MCP中提高集中速度两个方法：①温度上升②缩短集中距离：承受剪切扭曲使聚合物和气体两相混合物变形来缩短集中路径，增大集中界面。气体占据了聚合物的哪些地方？⑴气体占据聚合物中的自由体积，它随温度上升而增加。⑵气体进入间隙位置与聚合物分子形成次价键。泡孔成核：成核位置：异相成核点往往在在界面能较高的地方，缘由在于当刻意参加均相成核中：①其中最突出的是“自由体积”位置；②在半结晶聚合物中，结晶区和无定形区的界面也可能作为成核位置；靠近分子的分叉点也能产生均相成核。成核机理：为了使成核产生，需要抑制一个能量壁垒。能量壁垒取决于两个因素：①气体集中到泡孔胚所能供给的能量。②形成泡孔外表所需的外表能。泡孔生长、4定型热塑性塑料能够在常温下进展MCP加工的缘由：由于气体占据了聚合物分子间的间隙着气体浓度的增加，Tg和粘度均会降低，即便常温下，PET、PMMA也处于橡胶区域，于是能够利用这一现象在不加热聚合物的条件下成型塑料制品。是永久性地转变塑料性能。一旦气体从聚合物中集中出来，塑料又会恢复其原来面貌。微孔发泡(MicrocellularFoaming)是指以热塑性材料为基体，通过特别的加工工艺，使制品中间层密布尺寸从十到几十微米的封锁微孔。微孔塑料注射成型MuCell