高分子材料成型工艺

1、高分子材料成型工艺高分子材料成型工艺掌握高分子材料的名称、种类、结构、特点、掌握高分子材料的名称、种类、结构、特点、性能及合成方法性能及合成方法.1掌握常用高分子材料的制备、成型方法掌握常用高分子材料的制备、成型方法及成型设备及成型设备.2了解高分子材料的成型方法最新进展及计了解高分子材料的成型方法最新进展及计算机技术在高分子成型中的应用算机技术在高分子成型中的应用.3v高分子按来源分：高分子按来源分：天然高分子天然高分子合成高分子合成高分子v高分子按结构分：高分子按结构分：线型高分子线型高分子体型高分子体型高分子v高分子按性质分：高分子按性质分：热塑性高分子热塑性高分子热固性高分子热固性高分

2、子v高分子按用途分：高分子按用途分：塑料合成纤维合成橡胶塑料合成纤维合成橡胶涂料粘合剂涂料粘合剂聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料一、塑料一、塑料聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过不宜超过60，在低温下会变硬，在低温下会变硬分为：软质塑料和硬质塑料分为：软质塑料和硬质塑料大约大约30%的塑料会被用作包装用途，的塑料会被用作包装用途，15%的塑料会被用作建的塑料会被用作建筑材料

3、。如照相机，烹饪器具，剔须刀柄等消费品所使用的筑材料。如照相机，烹饪器具，剔须刀柄等消费品所使用的塑料占了另外的塑料占了另外的14%，剩余的，剩余的40%会被用来制造交通工具会被用来制造交通工具（如汽车），家具（电器部件）和其它各种用途，如医疗和（如汽车），家具（电器部件）和其它各种用途，如医疗和军事设备。军事设备。二、纤维二、纤维纤维纤维天然纤维天然纤维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类化学纤维化学纤维人造纤维人造纤维：利用天然高分子化合：利用天然高分子化合物，经过一系列的化学处理和机物，经过一系列的化学处理和机械加工而制得的纤维。如粘胶纤械加工而制得的纤维。如粘胶纤维等维等合成纤维：合成纤维

4、：用石油、天然气等不用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原料，经过含天然纤维的物质为原料，经过化学合成和加工制得的纤维（如：化学合成和加工制得的纤维（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光导纤维、碳纤维、光导纤维等）等）喷丝喷丝（使熔融状态下高聚物转变成纤维）（使熔融状态下高聚物转变成纤维）世界上出现的第一种合成纤维是世界上出现的第一种合成纤维是20世纪世纪30年代美国杜邦公司年代美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙科研小组研制出的尼龙66（Nylon，聚酰胺，聚酰胺66），它是由己），它是由己二酸和己二胺缩聚而成的。二酸和己二胺缩聚而成的。涤纶涤纶腈纶腈纶纺纶纤维织成纺纶纤维织成的防弹衣腈纶的防弹衣腈

5、纶三、橡胶三、橡胶橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶特种橡胶特种橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶橡橡胶胶产产品品橡胶工人从橡胶树上提取橡胶橡胶工人从橡胶树上提取橡胶1)特征性能特征性能（是属于材料本身所固有的性质是属于材料本身所固有的性质）力学力学性能，性能， 电学电学性能，性能， 磁学磁学性能性能热学热学性能，性能， 光学性能，光学性能， 化学性能化学性能2)功能物性功能物性（效应物性）（效应物性） 指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一形式功能的性质。 如：热电转换性能，光热转换性能

6、，光电转换性能，力电如：热电转换性能，光热转换性能，光电转换性能，力电转换性能，磁光转换性能，电光转换性能，声光转换性能等。转换性能，磁光转换性能，电光转换性能，声光转换性能等。1 强度与塑性 2 硬度3 韧性 4 老化性能5 耐磨性 6 疲劳特性 材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。主要指标主要指标1）强度）强度在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。屈服强度屈服强度抗拉强度抗拉强度由扭转实验、弯曲实验、压缩实验等相应条件下的强度指标叫由扭转实验、弯曲实验、压缩实验等相应条

7、件下的强度指标叫扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。其他强度其他强度 材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。塑性以材料断材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。塑性以材料断裂后永久变形的大小来衡量。裂后永久变形的大小来衡量。 塑性指标有延伸率和断面收缩率两种。塑性指标有延伸率和断面收缩率两种。2）塑性）塑性 是衡量材料软硬程度的指标，反映材料表面抵抗微区塑性变形的能力。工程上常用布氏硬度布氏硬度HB、洛氏硬度、洛氏硬度HR、维氏硬度维氏硬度HV、肖氏硬度、肖氏硬度HS和赵氏、邵和赵氏、邵氏

8、硬度（邵氏硬度（邵A）等。指材料抵抗裂纹萌生与发展的能力。韧性与脆性韧性与脆性是两个意义上完全相反的概是两个意义上完全相反的概念。韧性好，脆性就差。反之亦然。念。韧性好，脆性就差。反之亦然。度量指标度量指标冲击韧性冲击韧性用材料受冲击而破坏的过程所吸收的冲击功来表征断裂韧性断裂韧性用材料裂纹尖端应力强度因子的临界值Kic来表征 在外界作用下，材料发生性质及性能变化（不利于使用）的现象称为老化。 老化多与化学因素有关，如硅酸盐材老化多与化学因素有关，如硅酸盐材料的风化、金属材料的氧化、木材的粉化、料的风化、金属材料的氧化、木材的粉化、高分子材料的降解或交联等。高分子材料的降解或交联等。 一个零件

9、相对另一个零件摩擦的结果，引起摩擦表面有微小颗粒分离出来，使接触面尺寸变化、重量损失及其他性能下降的这种现象称为磨损。 磨损的种类磨损的种类： 包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒磨包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒磨损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等，材料磨损多是损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等，材料磨损多是数种磨损共同作用的结果。数种磨损共同作用的结果。磨损磨损 高分子材料表面的磨耗性能可以在一定程度上衡量其使用高分子材料表面的磨耗性能可以在一定程度上衡量其使用寿命的长短。寿命的长短。 材料对磨损的抵抗能力为材料的耐磨性。可用磨损量可用磨损量来表示，一般用在一定条件下试样表面的

10、磨损厚度或试样体积来表示，一般用在一定条件下试样表面的磨损厚度或试样体积或重量的减少来表征。或重量的减少来表征。 通常地，降低材料的摩擦系数、提高材料的硬度有助于增通常地，降低材料的摩擦系数、提高材料的硬度有助于增加材料的耐磨性。加材料的耐磨性。耐磨性耐磨性 在交变应力下，即使应力的最大值低于材料的屈服强度，经一定的循环周次后材料仍会断裂，这种现象即为材材料的疲劳料的疲劳。当应力低于某值时，在无限多的循环周次下，材料仍不断裂，此应力值称为疲劳强度或疲劳极限疲劳强度或疲劳极限；材料在交变应力作用下所能使用的时间或材料承受交变应力的周期数称为疲劳寿命。疲劳寿命。疲劳现象主要出现在具有较高塑性的材料

11、中疲劳现象主要出现在具有较高塑性的材料中金属材料金属材料的失效形式之一就是疲劳。疲劳断裂往往没有任的失效形式之一就是疲劳。疲劳断裂往往没有任何先兆，因而由此造成的后果往往是灾难性的。何先兆，因而由此造成的后果往往是灾难性的。高分子材料高分子材料的塑性一般很好，但在长期使用过程中首先发的塑性一般很好，但在长期使用过程中首先发生的是材料的老化失效，因而疲劳破坏不占主导地位。生的是材料的老化失效，因而疲劳破坏不占主导地位。陶瓷材料陶瓷材料的塑性很低，其疲劳现象不如金属材料的明显，的塑性很低，其疲劳现象不如金属材料的明显，而且疲劳机理也不同于金属。而且疲劳机理也不同于金属。电导率的大小直接取决于三个电

12、导率的大小直接取决于三个因素：单位体积中的载流子数因素：单位体积中的载流子数目；每个载流子的电荷量；每目；每个载流子的电荷量；每个载流子的迁移率。个载流子的迁移率。1. 导电或产生电流的根本原因导电或产生电流的根本原因材料中载流子的存在和迁移材料中载流子的存在和迁移2. 能产生电流的载流子有能产生电流的载流子有电子、空穴、正离子、负离子电子、空穴、正离子、负离子3.评价材料导电能力的指标评价材料导电能力的指标电导率和电阻率电导率和电阻率4. 材料按其导电能力可分为材料按其导电能力可分为超导体超导体：电阻率为电阻率为0或趋近于或趋近于0；导体导体：电阻率：电阻率10-810-5.m半导体半导体：

13、电阻率：电阻率10-5107.m； 绝缘体绝缘体：电阻率：电阻率1071020.m。1. 物质与磁性物质与磁性磁性是任何一种物质都具有的属磁性是任何一种物质都具有的属性。任何物质在磁场下都会表现性。任何物质在磁场下都会表现出一定的磁性。有些物质使原磁出一定的磁性。有些物质使原磁场增加，有些使原磁场减弱。场增加，有些使原磁场减弱。按其对磁场的影响，按其对磁场的影响，可将物质分为三类：可将物质分为三类：抗磁性物质抗磁性物质：使磁场减弱；：使磁场减弱；顺磁性物质顺磁性物质：使磁场略有增加；：使磁场略有增加；铁磁性及亚铁磁性物质铁磁性及亚铁磁性物质：使磁场强：使磁场强烈增加。烈增加。2.磁性的度量磁性

14、的度量固体加热时有三个重要的效应，即吸热、传热、膨胀。固体加热时有三个重要的效应，即吸热、传热、膨胀。热容热容：1mol固体温度升高固体温度升高1K时所吸时所吸收的热量。收的热量。热导率热导率：单位时间内在：单位时间内在1K温差的温差的13正方体的一个面向其所对的另一个面流正方体的一个面向其所对的另一个面流过的热量。过的热量。热膨胀系数热膨胀系数：单位长度物体的长度随：单位长度物体的长度随温度的变化率。温度的变化率。度量的指标度量的指标1. 材料工艺，包括材料合成及加工工艺，直接影响材料的组织结构，因而对材料的性能有显著影响。2. 材料的原始组织结构及性能又常常决定着采用何种方法将材料加工成所

15、需要的形状。实例实例1：热固性树脂与热塑性树脂因组织结构及性能不同，选：热固性树脂与热塑性树脂因组织结构及性能不同，选用的成型加工方法有很大差别。用的成型加工方法有很大差别。实例实例2：含有大缩孔的铸件不宜采用合金钢的成型加工方法等。：含有大缩孔的铸件不宜采用合金钢的成型加工方法等。 材料工艺、材料结构及材料性能、功能之间具有相互依赖、相互制约的密切关系，了解并能动的利用这种关系是材料科学的关键问题之一。 实例实例1：用高压法合成的聚乙烯和用低压法合成的聚乙烯，：用高压法合成的聚乙烯和用低压法合成的聚乙烯，在结构上有很大的差别，因而性能也显著不同。在结构上有很大的差别，因而性能也显著不同。 实

16、例实例2：用铸造法制造的铜棒与用轧制成型的铜棒，其组织：用铸造法制造的铜棒与用轧制成型的铜棒，其组织结构不大相同，晶粒的形状、尺寸和取向都不相同：铸造法结构不大相同，晶粒的形状、尺寸和取向都不相同：铸造法制得的铜棒含有由于收缩或因气泡生成而形成空洞，组织内制得的铜棒含有由于收缩或因气泡生成而形成空洞，组织内部可能夹带金属质点，轧制法制备的铜棒可能含有被拉长的部可能夹带金属质点，轧制法制备的铜棒可能含有被拉长的非金属夹杂物和内部排列的缺陷，正是由于组织结构的不同，非金属夹杂物和内部排列的缺陷，正是由于组织结构的不同，所以性能也不同。所以性能也不同。高聚物的强化方法：高聚物的强化方法：（1）引入极

17、性基引入极性基 链上极性部分越多，极性越强，键链上极性部分越多，极性越强，键间作用力越大；间作用力越大；（2）链段交联链段交联 随着交联程度的增加，交联键的平均随着交联程度的增加，交联键的平均距离缩短，使材料的强度增加；距离缩短，使材料的强度增加；（3）结晶度和取向结晶度和取向 高聚物在高压下结晶或高度拉伸高聚物在高压下结晶或高度拉伸结晶性高聚物，可使材料的强度增加；结晶性高聚物，可使材料的强度增加；（4）定向聚合定向聚合。1. 1. 人力飞机的秘密人力飞机的秘密 一天，在多巴海峡上空由戈斯曼一天，在多巴海峡上空由戈斯曼. .艾伯特罗斯驾驶一架人力艾伯特罗斯驾驶一架人力飞机飞越过多巴海峡。这是一项辉煌的记录，很快引起了世界飞机飞越过多巴海峡。这是一项辉煌的记录，很快引起了世界的轰动。其秘密在于该飞机是由高强度合成纤维和碳纤维制造的轰动。其秘密在于该飞机是由高强度合成纤维和碳纤维制造的总重量只有的总重量只有2525千克的高分子材料飞机。制造飞机的合成纤维千克的高分子材料飞机。制造飞机的合成纤维是芳香聚酰胺纤维，是一种高性能增强有机纤维，这种纤维的是芳香聚酰胺纤维，是一种高性能增强有机纤维，这种纤维的编织物是火箭壳体、航天飞机贮能罐和其他高压容器的理想材编织物是火箭