1聚合物结构性能.-课件

学无常师,道在则是

——晋·潘岳<归田赋>5/25/20243.聚合物在成型过程中的物理变化和化学变化有哪些?问题：1.什么是热塑性？什么是热固性？2.聚合物的热力学性能是什么？5/25/2024基本内容：1.了解聚合物的分子链结构、聚集态；2.理解热塑性、热固性两个概念，二者的区别；3.掌握聚合物的热力学性能和加工工艺性。1.重点：热塑性、热固性的概念；重点难点：2.难点：对概念的理解聚合物的热力学性能。5/25/20241．聚合物的分子结构1.1聚合物的分子结构特点nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯链节：聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是－CH2—CH2—。分子链：由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。单体：能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。聚合度：聚合物分子结构中的n值表示聚合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。5/25/2024—CH2—CH2—n2．聚合物的化学结构1.1聚合物的分子结构特点5/25/2024线型聚合物带有支链的线型聚合物体型聚合物3．聚合物的分子链结构示意图1.1聚合物的分子结构特点5/25/2024热塑性：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塑性，称为热塑性聚合物。热固性：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，这样的聚合物称为热固性聚合物。4．聚合物的性质1.1聚合物的分子结构特点5/25/2024结晶型聚合物无定形聚合物5．聚合物的聚集形态及性能固态、液态1.1聚合物的分子结构特点5/25/2024长链分子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聚合物存在晶态和非晶态两种具有取向性6．聚合物分子结构的特点1.1聚合物的分子结构特点5/25/20241.2聚合物的热力学性能1．聚合物的热力学性能热力学曲线：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。5/25/2024各温度点含义：θb：脆化温度g：玻璃化温度θf：粘流温度θd：热分解温度θ线型无定形聚合物的热力学性能1.2聚合物的热力学性能1．聚合物的热力学性能5/25/2024各物理状态：高弹态：粘流态：玻璃态：线型无定形聚合物的热力学性能1.2聚合物的热力学性能1．聚合物的热力学性能5/25/2024θm：熔点线型结晶型聚合物的热力学性能1.2聚合物的热力学性能1．聚合物的热力学性能5/25/2024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，即遇热不熔，高温时则分解。体型聚合物的热力学性能1.2聚合物的热力学性能1．聚合物的热力学性能5/25/20242．聚合物的加工工艺性玻璃态:

车、铣、刨、锯、钻、锉高弹态:

冲压、锻造、压延、气动成型粘流态:

注射、压缩、压注、挤出等1.2聚合物的热力学性能5/25/2024热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能状态玻璃态高弹态粘流态温度θg以下θg～θfθf～θd分子状态分子纠缠为无规则线团或卷曲状分子链展开，链段运动高分子链运动，彼此滑移物理状态坚硬的固态高弹态固态，橡胶状塑性状态或高粘滞状态加工可能性可作为结构材料进行车、铣、刨、锉、锯、钻等机械加工弯曲、吹塑、压延、冲压等，成型后会产生较大的内应力可注射、挤出、压缩、压注等，成型后应力小2．聚合物的加工工艺性1.2聚合物的热力学性能5/25/20241.温度和压力对粘度的影响温度对粘度的影响●粘度对温度敏感的塑料：PMMA、PC、PA压力对粘度的影响●粘度对压力敏感的塑料：PE、PP、POM1.3聚合物的流动状态分析5/25/20242.影响塑料熔体流动过程中的压力损失△p的因素：1.3聚合物的流动状态分析5/25/20241)压力损失△p和流动距离L成正比，随着流动距离L的增加而增大。2)压力损失△p和流道〔包括型腔〕的截面尺寸有关。3)压力损失△p和熔体的表观粘度成正比，表观粘度越大，压力损失也越大。(公式1.20)(公式1.25)2.影响塑料熔体流动过程中的压力损失△p的因素：1.3聚合物的流动状态分析5/25/20241.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●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。●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。●工业上常采用热处理的方法（烘若干时间）使结晶型聚合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所成型的塑件性能。●1.4聚合物在成型过程中的物理和化学变化5/25/20242.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的作用，聚合物会发生取向作用。●取向分类：流动取向和拉伸取向●注射成型过程中固体填料的流动取向●注射成型过程中聚合物分子的流动取向●横直冲击试验1.4聚合物在成型过程中的物理和化学变化5/25/20243.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，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。通常把相对分子质量降低的现象称为降解。●1.4聚合物在成型过程中的物理和化学变化5/25/2024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;2)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;4)使用附加剂(抗氧化剂、稳定剂)。3.成型过程中聚合物的降解1.4聚合物在成型过程中的物理和化学变化5/25/20244.成型过程中聚合物的交联聚合物的交联反应也叫固化反应，只发生在热固性塑料中●1.4聚合物在成型过程中的物理和化学变化5/25/2024思索与学习：1.聚合物的热塑性和热固性是什么？2.聚合物的物理状态有哪