高分子加工工程复习总结

1、学习必备欢迎下载高分子加工·复习总结·阿叶【第二章·聚合物成型理论】1. 聚合物的加工性质包括： 可模塑性、可挤压性、可延性、可纺性。2. < Tb 【脆化温度】破碎加工Tb -Tg 机械加工、固相成型；Tg -Tf 压力、吹塑、热成型，纤维、薄膜的拉伸；Tf -TD 注射、挤出、压延、热贴合、熔融纺丝、生胶和塑料的塑炼。3. 可挤压性： 是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。可延性：是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。可模塑性： 聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。可纺性： 指聚合物通

2、过加工形成连续固体纤维的能力。4. 影响可挤压性的因素：a.与粘度有关：主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度。粘度很低，流动性好，保持形状能力差，如PS。粘度很高流动性差，成型困难，如PVC 。b.与流变性有关：流变性是指剪切应力、剪切速率与粘度的关系。假塑性流体的行为。c. 流动速率：均匀d. 与模具、设备结构有关5. 熔体指数MI ：指聚合物熔体在一定温度、一定压力下，10min 通过标准毛细管的质量值，单位：g/10min 。MI 大，流动性好，即粘度小；MI 小，流动性差，即粘度大。6. 影响可模塑性的因素： 模塑条件这里主要是指温度 和 压力 。a.若温度太高时，虽然熔体的流动性好，易

3、于成型， 但会引起降解，制品的收缩率大； b.若温度过低，虽然熔体粘度增大，但流动困难，成型性差，并且因弹性增加，使制品形状稳定性差；c.适当增加压力，通常能改善聚合物的流动性；d.压力过高时，会引起溢料和增大制品的内应力；e.压力过低时，造成缺料。热性能对聚合物可模塑性的影响如果加热速度过快，制品表面熔融，内部仍然是固体物料，制品强度极差。【外熟内生】若冷却速度快， 表面硬化了， 而内部还处于粘流状态，制品尺寸稳定性差。【真空泡】模具结构尺寸的影响模具结构不合理会使聚合物无法成型。7.可模塑性可以通过测定聚合物的流变性 来评价，也可以采用螺旋流动试验 来评定。8.细流稳定性的含义：a.当聚合

4、物通过高温喷丝头时，应具备热稳定性和化学稳定性；b. 形 成 的固体细流在固化时是完整的。9. 低分子与高分子相比，它的粘度很小，所以不具可纺性。10. 对纺丝材料的要求：要求熔体从喷丝板（头）中流出后能形成稳定的细流。要求纺丝材料必须具有较高的熔体强度。学习必备欢迎下载11. 为比例系数，称为牛顿粘度。与液体的分子结构 和液体所处的温度 有关。单位是 Pa· S。12.大多数聚合物都是假塑性流体，其流动行为指数n<1。13. 因此凡能引起自由体积增大的因素都能使聚合物粘度降低。凡能减小大分子长链缠结作用的因素都能使熔体粘度降低。14. 压力温度的等效性：增加压力对粘度的影响和

5、降低温度的影响具有等效性。增大压力，粘度增大；升高温度，粘度降低。但在调整聚合物加工工艺时，一般都不采取大幅的同时增加压力和温度的办法来提高产量。15. 聚合物的结构因素和组成对粘度的影响：1.分子结构链的刚柔性链的柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物流动时非牛顿性越强，对剪切速率越敏感支链a.短支链：相同分子量时， 短支链 无支链，自由体积， ；b.长支链：相同分子量时， 无支链 长支链 ，长链与周围分子缠结成网， 。另外长支链对剪切速率敏感；c.含有较大侧基的聚合物对压力、温度比较敏感。2.分子量与分子量分布平均分子量大，粘度随分子量增加而增加。粘度与分子量分布有关一般在平均

6、分子量相同时， 熔体的粘度随分子量分布增宽而迅速下降， 其流动行为表现出更多的非牛顿性。分子量分布宽的聚合物，对剪切敏感性大，且表现出非牛顿性。分子量分布窄的聚合物表现出牛顿性。组成对粘度的影响填充剂、着色剂、润滑剂、溶剂、增塑剂、稀释剂、稳定剂等添加剂在不同程度上会影响塑料的流变行为。如固体填料使流动性降低，溶剂或增塑剂使体系的粘度降低，增大流动性。16.流动缺陷产生的原因：主要有滑移 、端末效应 、弹性的干扰 、熔体破裂 等。17. .“鲨鱼皮症”1.鲨鱼皮症指挤出物表面像鲨鱼皮那样，非常毛糙。 如果用显微镜观察，制品表面是细纹状。 它是不正常流动引起的不良现象，只有当出口速度很大时才能看

7、到。2.产生原因：挤出口模对挤出物表面产生周期性张力和口模对熔体时粘时滑造成的。3.影响因素：a. 线速度增大到一定值时才会出现这种现象。b. 分子量低，分布宽，挤出温度高，挤出速度低，不出现这种现象。c.与制模材料无关，与口模的光滑性无关。18. 当 、 增加到某一数值时，挤出物表面粗糙失去光泽，粗细不均，严重时出现波浪竹节状扭曲的挤出物，甚至发生支离或断裂，形成不规则碎片或圆柱。这n=1n<1n>1学习必备欢迎下载种 在 高、下发生熔体破坏的现象，称为“熔体破裂”。19. 热量传递形式： 热传导 、对流、辐射。20. 加工过程中的热效应包括： 摩擦生热 、体积膨胀吸热 、相变的

8、热效应摩擦生热：由于流动使分子间产生内摩擦力而产生一定的热量。21.对聚合物制件的机械性能和热性能而言，总是晶态的优于非晶态的，结晶度高优于结晶度低的。聚合物结晶：其【屈服强度、模量、硬度，冲击强度】另外，聚合物的热性能，如软化点、热畸变温度，而蠕变、蠕变速率、应力松弛。对化学溶剂的稳定性、收缩率。22. 结晶而没定向， 质脆且缺乏透明性； 定向而没结晶或结晶度不足， 收缩性大； 定向又结晶，性能较好，透明且收缩好。23. 聚合物降解：聚合物大分子可能由于受到热和应力的作用或由于高温下微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用而导致分子量降低、大分子结构改变等化学变化。 通常称分子量降低的作用为降

9、解。24. 降解的影响因素：内部因素：【一】聚合物结构的影响a. 化学键稳定性：伯碳>仲碳 >叔碳 >季碳PE>PPb. 主链上含有 -C-C=C- 结构时，双键 位上的单键也具有相对的不稳定性；c. 侧链：极性大和分布规整的取代基能增加主链C-C 键的强度，提高聚合物的稳定性；d. PVC 中， Cl 与相邻的 H 脱去 HCl ；e. 主链中有芳环、饱和环和杂环的聚合物以及具有等规立构和结晶结构的聚合物稳定性较好，降解倾向小；f. 大分子链中含有 -O- 、 -OCO- 、 -NH-CO- 、 -NH-COO- 等结构时，一方面其键能较均匀，另一方面这些结构对水、酸

10、、碱、胺等极性物质较敏感，因此稳定性差。聚合物的降解速度还与材料中杂质的存在有关。 杂质的作用就是降解的催化剂。外部因素：【二】温度的影响【三】氧的影响【四】应力的影响【五】水的影响【第三章·成型用物料及其应用】25. 1.助剂：具有 一定作用 的辅助材料 的总称。2.加入助剂目的： 改善聚合物的 成型工艺 性能，改善制品的 使用性能 或降低成本 。3.常用的助剂有：增塑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、防静电剂等。26. 分子量，拉伸、冲击强度、断裂伸长率、热变形温度、粘度、软化温度、离模膨胀效应，而蠕变、抗弯曲强度、流动性、成型收缩率。说明分子量的增大是有利于提高制品的力学性能和热性能

11、。27. 聚合物的共混改性（ 1）共混就是将两种或两种以上的聚合放在一起混合， 使之成为一种表现均匀的混合物的过程。（ 2）共混改性的目的a.提高聚合物的物理力学性能和电性能；b.改善耐老化性能及环境应力开裂性能；c.改善聚合物的成型性能；d.利用废旧材料，降低成本，防止污染等。（ 3）特点：产生协同效应。学习必备欢迎下载28. 加工中采用的共混方法a.溶液共混法 ：共溶剂溶解或分别溶解， 然后混合， 最后将溶剂蒸发。 此法适用于浇铸成型。b.乳液共混法 ：是将不同种类聚合物乳液放在一起搅拌均匀后， 加入凝聚剂，使不同聚合物同时沉析形成共混体系。此法用来做乳胶制品。c.粉末共混法 ：将不同种的

12、细粉状聚合物进行混合。 常用设备有： 球磨机、 捏合机、高速混合机。d.熔融共混法 ：利用挤出机或双辊机，将共混的聚合物组分加热到Tf 以上进行混合，然后再冷却。是目前常用的方法。29. 增塑剂 ：是一类对热和化学试剂都很稳定的有机化合物。一般在一定范围内能与聚合物相溶，而又不挥发的液体有机化合物。作用：降低聚合物分子间的作用力，从而降低聚合物的软化温度、熔融温度，改善聚合物加工性和提高制品的柔软性。降低聚合物的拉伸强度、硬度、模量，提高伸长率、冲击强度。例如 PVC 的拉伸强度随增塑剂用量提高而下降。反增塑 ：增塑剂用量在 0-10% 时， PVC 模量、硬度、抗张强度随增塑剂增加而提高，这

13、种现象称为“反增塑”现象。30. 增塑机理：对非极性增塑剂来说：它的主要作用是通过聚合物与增塑剂间的溶剂化作用，减弱分子间的范德化力。作用力主要是色散力，大小与分子间距离的 6 次方成反比。增塑剂的加入增大了聚合物分子间的距离，降低了分子间的作用力。对极性增塑剂来说：增塑剂中的极性基团与聚合物分子上的基团相互作用，代替了聚合物分子中的极性基团间的相互作用，从而削弱了分子间的作用力。增塑剂极性基团使增塑剂和聚合物具有良好的相容性；而非极性基团把聚合物的极性基团屏蔽起来，减弱了分子间作用力。31.增塑剂：邻苯二甲酸酯类：邻苯二甲酸二辛酯DOP，工业上把它作为标准增塑剂。邻苯二甲酸丁二酯DBP ，邻

14、苯二甲酸二异辛酯DIOP脂肪族二元酸酯类： 磷酸三甲酚酯TCP、磷酸三二甲酚酯TXP 、磷酸二苯一辛酯DPOP32. 对增塑剂的要求和评价a.应具有 良好的相容性；相容性好，聚合物能容纳较多的增塑剂，并形成均一稳定的体系，不发生相分离和渗出现象。这是对增塑剂的基本要求。b.挥发性低；挥发是指增塑剂以气体形式从聚合物制品表面蒸发的过程。过程：增塑剂先从制品内部迁移到表面，再从表面向大气蒸发。因此，要选择沸点高，扩散速度低的增塑剂。c.迁移性低；当增塑过的聚合物与其它固体物质接触时，制品中的增塑剂通过两者相互接触的表面，迁移到其它物质的现象称为迁移。d. 溶浸性【萃取性】小；当增塑过的聚合物与液体

15、接触时，增塑剂被洗出的现象称为溶浸。溶浸的程度学习必备欢迎下载主要依赖于增塑剂与外界介质的溶解度。e.增塑效率高 ；增塑剂的效率是以聚合物一定量的物理性能改变所需加入的增塑剂的量来决定的。物理性能指标可以不同，如Tg、弹性模量、伸长率、弯曲强度等。f. 其它要求：要求增塑剂耐热、耐光、无毒、无臭、耐燃，成本低，来源方便，具有很大的绝缘性能。33. 与颜料相比，染料的优点是：a.能够吸收、透射某些波长的光，而不发生散射现象，因此它适合于制造透明制品；b.着色力强，颜色亮度强。颜料的优点是热稳定性、光稳定性、化学稳定性好。34.配方 ：反映各种添加剂与聚合物用量的比例关系。分为重量份配方、重量百分

16、数配方、体积百分数配方、生产配方。35. 混合机理包含： 扩散 、对流 、剪切 。剪切作用三要点： 剪切力要大 、作用力的距离要小 、要不断改变物料的受力方向 。36. 均匀程度：是指混入物所占物料的比率与总体比率的差异。37. 分散程度是用相邻的同一组分之间平均距离r 来表示的。【第四章·压缩模塑】38. 成型前的准备工作：a.塑料的贮存【应注意吸湿性、贮存温度、贮存时间】； b.预压【将松散的粉状或纤维状塑料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体的操作成为预压。 所压的物料称为预压物】 c. 预热与干燥【干燥： 除去水分和挥发物。 预热：提供热量便于模压】39. 压机作用 -

17、 塑模 的作用： 赋予制品形状的工具， 又是热固性塑料由线性结构转变为体形结构的场所。40.塑模的分类：溢式模、不溢式模、半溢料式模。41. 模压工序可分为嵌件安放、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具洗理等42.模压成型控制因素：模压、模温、模压时间、加料量控制。43. 模压压力的确定取决于塑料种类、模温、制品形状和尺寸以及其它工艺条件。a.塑料的流动性越小，硬化速率越快，压缩率越大，需施加的压力越大；b.制品形状越复杂，深度越大，面积越大时，需施加的压力越大；c.预热的塑料比未经预热的需施加的压力小，因前者流动性大；d.在一定范围内，提高模具温度可有利于模压压力的降低，但模温过高，靠近模壁的

18、塑料会过早固化而使它对降低模压压力没有作用。44. 模温的作用：a.使塑料熔融，变成流体；b.提供足够热量，使热固性塑料发生交联反应。【第五章·挤出成型】45.挤出成型工艺：熔融、成型、定型、冷却、牵引、切割、卷曲堆放。46.挤出工艺按塑化方式分为：干法【依靠加热将塑料变成熔体】、湿法 【依靠溶剂将塑料充分软化或溶胀，变成溶液，然后再进入挤出机加压成型】。按加压方式分为：连续法【螺杆挤出】和间歇法【柱塞挤出】。47. 衡 量 传动装置好坏的指标 ：a.用挤出单位重量物料所消耗的功率数来衡量，即kWh/kg 。学习必备欢迎下载反映了结构设计合理性、材质性能好坏，值越小越好。b.用挤出量

19、来衡量传动装置的好坏，即kg/h 。反映了挤出机的综合性能。48.螺杆分为：加料段、压缩段、计量段。螺杆的作用：a.对物料进行输送和加压；b.混合、塑化、加热；c.定量挤出。49. 物理压缩比 ：指塑料制品的比重与原料比重之比。几何压缩比：第一个螺槽容积 /最后一个螺槽的容积。50. 挤出理论的研究目的： 找出物料变化运动与螺杆参数、 挤出条件、 物料本性之间的关系。51. 挤出理论的研究方法分为：1.静态观察法：指迅速冷却挤出机，将物料在挤出过程中的瞬间状态冻结在螺杆上，然后压出螺杆或打开料筒观察、测量、切片、取样或摄影。2.动态观察法：指在机筒上开孔，装上耐高温的玻璃，或做成透明机筒来观察

20、挤出的真实过程。3.模拟挤出过程的局部环节。52.降低加料段固体输送理论 其固体塞运动条件： Ab· fb> As· fs 保证固体输送段正常供料的方法：降低 fs，提高 fb。fs： a.增加螺杆的光洁度；b.在螺杆中心通冷却水。原因：温度升高，摩擦系数增大。提高 fb： a.在料筒内壁开设纵向槽沟；b.适当提高加料段温度。不能过高，否则产生“架桥”现象。53.压缩段融融理论由于外传热和摩擦热的共同作用，与料筒内表面接触的物料首先熔化，形成熔膜 。当熔膜厚度超过螺杆与料筒间隙时，熔膜被螺棱的推进面刮到螺槽中，并逐渐汇集成旋转的流动区，形成熔池。在熔池前方是一些受热软

21、化和半熔融的物料，而处于最前面的是完全没熔融物料，这些半熔融和未熔融的物料称为固体床 。固相与液相的界面称为迁移面 ，熔化在此进行。热源 ：料筒壁传导 和摩擦 。未熔化的固体床变成许多固体碎块，与已熔化的物料混为一体，原来的熔池、熔膜以及它们与固体床的界面都消失了，这种现象称为固体床崩溃 。固体床崩溃原因 ：a.固体床是被机筒拖拽向前；b.螺槽中存在着很大压力梯度；c.固体床与相邻的熔体具有不同的速度；d.固体床是由压紧的固体粒子所组成，因此比较薄弱。 e. 还与聚合物的性质、物料颗粒大小、螺杆几何形状有关。防止固体床崩溃措施 ： a.选择长径比大的螺杆；熔化的固体碎块通过；c.冷却螺杆，防止

22、固体床破碎；新型螺杆。b.利用过滤网和多孔板阻止未d.不要采用过高转速；e.采用54.计量段熔体输送理论熔体在均化段中的流动是拖曳流动 和压力流动 的总和。将这种总和看成由四种流动形式所组成，即：正流 、逆流 、横流 、漏流 。55. 分流梭与芯棒a.组成：圆头部分、斜坡部分、平直部分b.分流梭作用：把圆柱形的料流分成圆环形的薄层；固定芯棒；通压缩空气。学习必备欢迎下载c.斜坡作用：使物料松弛，消除合流痕迹，进一步压缩。d.平直部分作用：继续弥补熔接痕；调节流速，稳定料流；赋予制品外形。56. 拉伸比 ：是指口模与芯模在稳流定型区的环隙截面积与管材环状截面积的比值。57. 根据薄膜牵引方式不同

23、分为平挤上吹法、下吹法和平吹法。【第六章·注射模塑】58. 注射过程是 三个条件：热量、压力、时间三个要素：模塑材料、注射机、注射模的有机结合过程。59. 注射机的规格：用一次所能注射出的聚苯乙烯的最大重量克来表示。60. 注射模塑设备由五大部分组成：注射系统、 锁模系统、 模具（这三大部分叫注射系统），此外还有电器控制系统、液压系统。61. 柱塞作用：将注射油缸的压力传给塑料，并使熔体注射入模具。柱塞形状：表面硬度极高的坚实金属圆柱体。分流梭作用：i. 将圆柱形的物料流变成圆环形薄流层，使塑料产生分流和收敛流动；ii. 缩短传热过程，加快热传递；iii. 由于分流作用，分流梭表面流

24、速，剪切力，产生较大的摩擦热，使料温升高，有利于塑料的混合与塑化。螺杆：a.从作用上与挤出机螺杆相比注射机螺杆除了送料、 压实、塑化外，还有注射作用 (传压 )，对于塑化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求没有挤出机螺杆的高。b.从螺杆运动形式比较挤出机的螺杆只在原位作连续旋转， 而注射机除旋转外， 还前后往复运动，并时转时停。当料筒前端料压大于螺杆背压时，螺杆边转边后退，这种情况工艺上称为预塑化。62. 背压 ：螺杆转动后退时螺杆顶部熔体物料所受到的压力，也就是阻力。可由液压系统中的溢流阀来调节。注射 ：当螺杆后退到碰到限位开关时，螺杆就停止运动。即料筒前端物料达到一次注射量时，

25、螺杆就停止后退，然后向前移动，将塑料熔体推入模腔。63. 喷嘴作用： 1.引导物料从料筒进入模具；2.控制料流，防止物料流涎，使物料流积存在料筒前端；3.提高注射压力，使物料具有一定射程；4.进一步塑化。64. SkH +H1+H2+510Sk：模板间开距， H ：模具厚度， H1：顶出距离， H2 ：制品厚度。锁模系统： 闭模先快后慢，开模先慢后快 ，以防止模具的碰撞。65. 完整的注射成型工艺包括：成型前的准备、注射过程、制品的后处理。设备的清洗1.方法：对于螺杆式注射机， 通常是直接换料清洗，将所换物料直接加入注射机，对空注射几次，将原来积存在料筒中的物料赶走。2.对换料来说两种情况：a.当 Tf 新 > Tf 旧时， T 料筒 =T 新料，然后加料，连续进行对空注射。b.当 Tf 新 < Tf 旧时， T 料筒 =T 旧料，然后切断加热电源，在降温过程中用新料清洗。【总结：T 料筒=T最高】学习必备欢迎下载注射过程：加料，塑化，注射入模，稳压，冷却，脱模。塑化 ：塑料在料筒内经加热达到流动状态并有良好的可塑性的全过程。制品的后处理后处理原因：由于塑料在料筒内可能塑化不均匀，或在模腔内冷却速度不同。因此常会产生不同的结晶，过多的定向和不均匀的收缩，使制品产生内应力。