高分子材料成型基础知识-聚合物的结晶与降解（高分子成型课件）

十、聚合物的结晶结晶性高分子材料有一定的结晶能力，在加工过程中存在一定的结晶，但外在条件不同，其结晶的程度不同。例如PET：1、缓慢冷却→结晶，PET片呈脆性。2、迅速冷却并经双轴拉伸的涤纶薄膜却是韧性非常好的材料（只取向未结晶）。研究结晶性高分子材料的结构特征、形成条件及其材料性能之间的关系，对于控制成型加工以获得预定结构和性能，都具有十分得要的意义。十、聚合物的结晶1.高聚物结晶条件合物的分子链具有结晶能力，分子链需具有化学和几何结构的规整性，——热力学条件（内因）。适宜的温度和充分的时间——动力学条件。（外因）。2.高分子材料结晶的特点结晶速度较慢结晶具有不完全性结晶型高分子材料没有清晰的熔点十、聚合物的结晶3.高分子材料结晶能力的影响因素链结构简单、重复结构单元较小、相对分子量适中；主链上不带或只带极少的支链；主链化学对称性好，取代基不大且对称；规整性好；高分子链的刚柔性及分子间作用力适中。再生料的结晶能力较新料低（why？）十、聚合物的结晶4.高分子材料结晶速率结晶速度：在某一特定温度下，因结晶进行到一半所需时间的倒数。1/t1/2结晶过程是大分子链段的排列规整堆彻过程。这个过程需要一定的时间。该时间的长短取决于分子链运动能力的大小及形成结晶结构的稳定性。即结晶速度的高低。十、聚合物的结晶5.工艺—结晶——性能之间的关系结晶性高分子材料的物理性能、化学性能与材料的结晶度、结晶形态有关。不同的结晶性态和结晶度影响材料的性能。加工条件的不同必然影响材料的结晶结构，从而影响其性能。弄清工艺—结晶——性能之间的关系有助改善聚合物性能，提高聚合物质量。十、聚合物的结晶5结晶-性能之间的关系（1）结晶——性能之间的关系结晶度的影响聚合物的结晶度是一个重要的结构参数。它对聚合物的力学性能、密度、光学性质、热性质、耐溶剂性、染色性以及气透性等均有明显的影响。结晶度的提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低；相对密度、熔点、硬度等物理性能也有提高。晶体尺寸的影响当晶区中晶粒尺寸比可见光的波长还要大时，在其表面发生散射（折射和反射）使制品透明性降低而呈乳白色。球晶尺寸越大，材料的韧性、屈服应力均降低。5结晶-性能之间的关系（2）成型——结晶之间的关系冷却速率的影响（取决于冷却温差）缓慢冷却结晶充分且结晶尺寸比较大；韧性差，周期长急冷分子链的松驰跟不上温度变化，结晶不充分，内应力大，制品尺寸不稳定中等冷却速率结晶条件最为有利，结晶充分，尺寸合理熔融温度和熔融时间成型（熔融）温度高，熔融时间长，残存晶核少，冷却时以均相成核为主，结晶速度慢，结晶尺寸较大。十、聚合物的结晶3）外力的影响（5结晶-性能之间的关系十、聚合物的结晶

（2）成型——结晶之间的关系①剪切或拉伸——取向——诱导结晶②压力——提高结晶温度及结晶度③应力对结晶形态的影响剪切或拉伸——纤维状或伸直链片晶④压力影响球晶的大小和形态。4）退火（热处理）退火的实质是高分子链的松弛过程。长时间退火处理，有利于高分子链重排。通过退火处理可提高结晶度并使晶体结构进一步完善，制品尺寸稳定性提高，内应力下降。退火温度通常在热变形温度的10～20℃以下。5）成核剂提高结晶度，促进微晶生成，减小晶粒直径，提高透明度。用量一般为1份左右。食品保鲜膜低密度聚乙烯由于具有较多的支链结构，链结构不规整导致难以结晶，常温下呈透明状态。十、聚合物的结晶我们熟悉的晶体……

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高密度聚乙烯主链含支链较少，易规则排列而结晶，所得薄膜呈半透明状态。高密度聚乙烯薄膜十、聚合物的结晶聚四氟乙烯板聚四氟乙烯内衬聚四氟乙烯具有规则的线型链结构，侧原子氟体积小、极性强导致聚四氟乙烯易于结晶。十、聚合物的结晶我们熟悉的晶体……

聚甲醛齿轮聚甲醛轴承聚甲醛主链由C和O原子构成，侧基原子数目少，链结构规整因而易于结晶。我们熟悉的晶体……

十、聚合物的结晶由尼龙制得的螺丝钉由尼龙制得的体育器材尼龙如尼龙66主链结构规整，含有极性基团，分子间作用力强易于结晶。我们熟悉的晶体……

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