第1章加工性质.ppt

1、1聚合物的可挤压性1、2聚合物的可模塑性1、3聚合物的可延性1、4聚合物加工过程中的粘弹行为1、5线型高聚物的聚集态与成型加工,第一章材料的加工性质,（2）MFR表征意义根据Flory经验方程：log=A+BMFR流动性好a结论：MFR间接地反映了分子量的大小。,PE相对分子量与熔体流动速率、熔融粘度的关系,实验家及理论家，是高分子科学理论的主要开拓者和奠基人。著名的学术专著高分子化学原理和链分子的统计力学；由于他在“大分子物理化学实验和理论两方面做出了根本性的贡献”而荣获1974年度诺贝尔化学奖。,PaulJ.Flory(1910-1985),Flory在半个多世纪里的研究范围广泛、硕果累累：缩聚反应过程中的相对分子质量分布理论；自由基聚合反应的链转移理论；体型缩聚反应的凝胶化理论；橡胶弹性理论；高分子溶液热力学理论；溶液或熔体黏度与分子结构关系；非晶态聚合物本体构象概念；半结晶高聚物的分子形态、液晶高聚物理论等。,（3）MFR应用注意不同材料的MFR值不可比较；PP,PE,PS不同条件下测定MFR不可比；PVC及氯乙烯共聚物不能测定MFR；其品种、牌号以粘数区分；粘数=MFR不能代替实际的聚合物熔体的流动，但MFR值与实际生产有对应关系；,塑,1、可模塑性定义材料在温度、压力作用下产生形变和在模具中模制成型的能力（熔体的充模能力）。2、可模塑性的表征在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来表示。,1、2聚合物的可模塑性（Mouldability）,3、流动长度与MFR区别MFR不能反映成型加工过程中聚合物熔体的实际流动情况；流动长度反映了实际熔体的流动性。,即,：,加工条件、模具形状,流变性、热性能,P压力降；T熔体与螺槽壁间的温差；d螺槽横截面的有效直径；固体聚合物的密度；H熔体和固体间的热焓差；固体聚合物的导热系数；熔体粘度；C常数，与螺线横截面的几何形状有关；,4、可模塑性的影响因素Holmes认为：高剪切速率（103104S1）下，螺旋线长度L=f（）（流动长度）,影响可模塑性的主要因素（温度、压力）：（1）温度高温，易流动；太高，模塑易分解;制品收缩率大；低温，流动难，成型性差，制品产生熔接不良；若低温下增加压力，强迫分子发生变形，制品内部存在内应力，开模后，制品尺寸、形状不稳定。,（2）压力压力高，可以改善流动性；压力过高，产生溢料、内应力；压力低，型腔产生缺料。模塑最佳区域？不同的高聚物最佳模塑区域不同，如何确定？,5、测定流动长度意义确定模塑最佳条件（成型温度、压力、成型周期）；确定聚合物体系的加工性能；,生产制件，或开发新产品首先应进行材料的配方设计。配方设计的二个要素：易于成型；性能优良；通过测定材料体系的流动长度则可知体系模塑性的优劣，选取最佳配方。,1、可延性聚合物在一定状态下，在一个方向或两个方向上受到拉伸或压延时的变形能力。一定状态高聚物的高弹态或玻璃态；高弹态下的拉伸热拉伸；玻璃态下的拉伸冷拉伸；压延因挤压而得到延展；为什么高聚物具有可延性？,1、3聚合物的可延性（Stretchability）,可延性源于：大分子结构,非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团；结晶高聚物：折叠链状；细而长的长链结构和巨大的长径比；,大分子链的柔性,（1）冷拉伸拉伸温度:室温Tg；特点：细颈，易产生拉伸不均匀；需要较大的外力，生产设备庞大，耗能高；成型加工中一般不采用；但用于材料拉伸强度的测定。,（2）热拉伸：Tg拉伸温度Tf（Tm）特点：该状态下不需较大的外力，即可获得较大的可逆形变。成型加工常利用热拉伸使高分子产生取向，制品获得较高的力学强度。,保持外力的作用，控制适当的温度，将弹性形变转变成塑性形变。,思考：在高弹态通过拉伸使制品获得了较大的形变、取向、高强，如何将取向结构保持下来？,2、可延性影响因素（1）高聚物结构具有长支链、交联、刚性、极性分子链聚合物延伸倍数较低；例:LDPE；聚砜（PSU、PSF）、聚苯硫醚（PPS）；工业常用：PP、HDPE、PVC、PA、PET；（2）拉伸温度,3、可延性的表征自然拉伸比材料在恒定应力下被拉长的倍数。见图应力应变曲线实际上，常用断裂伸长率表征材料的可延性。,1、4聚合物成型过程中的粘弹行为,成型流动、变形粘弹性1、加工中的粘弹形变加工总形变=E+H+V=作用外力；t外力作用时间；E1普弹形变模量；E2高弹形变模量；2高弹形变时的粘度；3粘性形变时的粘度；,在成型加工中：聚合物的形变：高弹形变（可逆）、粘性形变（不可逆）；加工条件不同，两种形变成分存在差异。,三种形变的性质,t1外力作用ab:普弹形变，E小。大分子健长、健角、晶体中平衡粒子形变和位移贡献。,t2外力去除cd:普弹形变E立即恢复。,t1t2外力作用bc:，高弹形变和粘性形变。,t2外力去除de:经过一定时间，高弹形变H完全恢复。,外力去除，粘性形变V作为永久形变保留于制品中。,成型中粘弹行为的分析：（1）TTf(Tm)，粘流态，V为主，3低，流动性好，易于成型；V不可逆，制品形状和尺寸稳定性高；众多成型技术实施状态；大分子因流动、伸展储藏了弹性能，外力去除后卷曲回复产生了高弹形变；问题：离模膨胀膨胀不均，制品表面不平，尺寸精度难于控制；产生内应力；熔体破裂；,（2）TgTTf，高弹态，T降低，弹性成分增大，粘性成分减小；由式可见：=E+H+V=增加外力，或延长作用力的时间t,不可逆的形变（塑性形变）V迅速增加；高弹态加工（中空吹塑、热成型、热拉伸）的实质高弹态下外力强迫大分子解缠和滑移，产生塑性形变（类似粘性形变）；,2、粘弹形变的滞后效应外力、温度产生加工过程中的形变；滞后效应外力作用时与应力相适应的任何形变不可能瞬间完成；松弛过程（松弛时间）形变达到与外力相适应的平衡状态的过程；松弛过程（松弛时间）对温度具有依赖性成型加工中，施以适当外力，高温，快速、短时获得形变，完成制品成型。,滞后效应对成型的影响：成型后制品的收缩；成型后制品的后结晶；成型后制品存在内应力。解决方法：对刚性较大的聚合物（PC、PPO）在制品的热变形温度以下，热处理缩短松弛时间。,滞后效应对成型的影响：成型后制品的收缩；成型后制品的后结晶；成型后制品存在内应力。解决方法：对刚性较大的聚合物（PC、PPO）在制品的热变形温度以下，热处理缩短松弛时间。,1、5线型高聚物的聚集态与成型加工,第一章材料的加工性质聚合物的可挤压性：粘度流动性MFR表征、表征意义及使用意义；悬浮法PVC牌号、粘数、分子量及制品类型