聚合物成型加工第1章.ppt

1、第一编辑聚合物的基本性能，第一章聚合物的分子结构，1.1概念，1 .定义1 .高分子材料即分子量极高的材料2 .聚合物-该物质的分子由多个单元构成，这些个的单元由单独的原子或具有稳定的化学键的几个原子的小化学基构成的天然聚合物-天然橡胶丝绸、毛皮、松香、沥青胶、紫胶人工合成聚合物-苯乙烯环氧丁烷橡胶、PE、PA、PP、PVC，3 .合成树脂-人工合成聚合物总称4 .添加(或不添加)塑料合成树脂填料、塑化剂和其他添加剂，形成塑料材料或使其固化交联二、聚合物的含义，1 .构成聚合物的分子量极高，一般为数万、数十万、数百万甚至数千万。 2 .相同或不同数量的基本网络链接作为化学结构单元通过共价键连接

2、在一起。 低分子单体(瓦斯气体)、聚合物(高分子、固体)分子量： 1万100万之间、氯乙烯聚氯乙烯、低分子单体(冷冻下、液体)、聚合物(高分子、固体)分子量： 3万10万之间2 .恒温下能够拉丝或成为薄膜后显示高各向异性现象3 .在溶液剂中溶胀质根据分子量的量而变化，体积缩小的话比重增加，黏性系数增大。 低分子物质在不同温度下为固体，液体，气体*高分子聚合物在不同温度下呈固体，高弹性，粘流化态，呈1.2聚合物分子结构，另一方面，聚合物分子结构组成化学结构高分子组成1 .高分子链结构(初生结构)高分子结构(分子内结构)高分子的形态高分子结构(二级结构)2.集合状态结构(分子间结构)三级结构，二、

3、高分子的初生结构(邻近结构) 链结构的分支、交联、末端化学基、分子量、分子量分布、取代化学基包围特定原子的空间排列模式配置、旋光异构、几何异构、图1-1 PP的头尾配置和头配置模拟结构、*链结构的成分：只有一个单体成分参加反应时生成的聚合物AAAAA中两种以上不同的成分与云同步合成有关ABABA ABABBA AAABBBBAAA图1.2链结构的成分示意图*初生结构反映高分子各种特性的最主要结构层次，直接影响熔点、密度、溶解性、黏性系数、密合性等。图1-3 HDPE和癸烷的模拟结构、图1-4 LDPE的模拟结构、图1-5 PE结构模式、CH4甲烷、C2H6乙烷、C3H8专业摇镜头、C4H10正

4、丁烷、C4H10异丁烷、C5H12三分支方式b共立结构c随机立体， 图1-9聚乙烯管与等规聚丙烯及随机立体多甲基乙烯的分子结构的关系，图1.10顺同分异构体(1，4加成二烯烃系多聚体的几何同分异构体)、三、高分子的二级结构(远程结构)，是指各高分子存在于空间的形式结构，三次结构也称为集合状态结构，在加工成形过程中形成，从微观结构向宏观结构转移的状态，二图1-12高分子三级结构模式图、*凝聚态结构的结晶、取向是决定聚合物制品使用性能的主要因素。 研究凝聚态结构的意义在于了解高分子凝聚态结构的特点、形成条件及与材料性能的关系，人工控制成型条件得到具有一定结构和性能的材料，同时对高分子材料的物理改性

5、和材料设定进行科学打底子。 1.3聚合物的分子量和分子量分布，一方面，聚合物分子量的特征聚合物是分子量多分散性(分子量的不均匀性)，即聚合物具有相同的化学组成(链结构相同)，是分子链长不同(即每个分子的网络链接数不同)的同系聚合的混合物，与聚合物的分子量是统订平均值。 二、由于分子量多分散性的原因、1、聚合反应中反应机理和条件的不同，链的起始、生长、终止、分解等因素可能有多种。 2 .分离纯化均聚物实际上很困难。 m表示单体分子*，由于具有活性单体或活性链Mn大分子(失活)链生长时间n聚合度(网络链接数) n=v链生长速度(每单位时间的单体消失数)、三、平均聚合度、聚合物分子量多分散性，聚合物

6、大分子中含有的网络链接数全部为聚合物分子量m与聚合度DP的关系， M=DPS或DP=S为网络链接分子量、四、平均分子量，由于平均聚合度，聚合物的分子量只意味着统一平均，聚合物分子量实质上意味着平均分子量。 用各种方法测定的分子量也是分子量的平均值，根据统订平均方法有各种平均分子量。 例如，基于分子数的统一平均分子量基于分子重量的统一平均重均分子量，如果在一个多分散体系中具有多个不同分子量的成分，分子量为M1、M2、M3Mi的各成分分别具有N1、N2、N3Ni个摩尔，则根据定义，在具有以下关系的式中， 分子量为的重分子量为的分子量为的重分子量、平均分子量根据其定义而具有各自不同的特性，数均分子量

7、对试样中的低分子量部分的多少敏感，而重均分子量和z平均分子量对高分子量部分的含量敏感。 例1 .在100克分子量为105的试样中加入1克分子量为103的成分时，可知：由于分子量不同的统一方法的特征、少量的低分子量成分的加入，会大幅降低，和没有明显的影响。 例2 .在100克分子量为105的试样中加入1克分子量为107的成分时，少量的高分子量成分的添加大幅增加，可知没有明显的影响。 相同的多分布系统采用不同的统一平均方法，得到不同的平均值*样品间分子量的比较时，必须注意只有同种平均分子量的情况下才能直接比较。 (5)分子量多分散性的表示方法用多分散性指数(系数)表示分子量多分散性。 作为测定分子

8、量分散程度的一个尺度。 称为不均匀指数、多分散性指数(系数)或分散度。 如果=1，则聚合物具有相同的分子组成，没有分散性，越接近表示单分散聚合物的1，则聚合物试样的分散性越小，如果接近单分率的1，则说明分散性，越远离1，则分散性越大。 一般聚合物的分散度在1.53.0之间，有的大到30 (例如由齐格勒催化剂或表面催化构成的HDPE )。 用、2、分子量分布曲线表示分子量的多分散性，即用分子量分布的宽窄表示分子量的多分散性(1)分子量分布的宽广的显示分子的大小不均匀，即大小大。 (2)分子量分布狭窄的表示分子尺寸比较均匀。六、分子量和分子量分布对机械性能和成形加工性的影响、聚合物材料的机械性能的

9、影响、1 .极限拉伸强度、冲击强度、弹性模数、硬度、抗应力裂纹和粘结强度等随分子量的增加而增加。 分子量大时，逐渐接近极限值。 2 .分子量分布狭窄的比较宽的材料有良好的抗冲击强度和耐动态疲劳3 .结晶聚合物，聚合物中的低分子量部分多，结晶化速度快，但容易引起应力裂纹。 对加工性能的影响，1 .熔融黏度强烈依赖于分子量。 在某极限分子量以上，零切割速度下的熔融黏度与重均分子量的3.4次方成比例，即重均分子量增加10倍，熔融黏度增加2000倍2 .分子量越大，熔体的非牛顿性也越大3 .对于相同平均分子量的两个聚合物样品来说， 4 .聚合物熔体在挤出时表现出弹性行为，挤出物的直径膨胀，在高速挤出时引起熔体的不稳定流动，进而使熔体破裂，影响产品品质，孔隙研究了分子量和分子量分布对熔体和熔体弹性行为等加工性能的关系，为合理选择原料规格要求和加工条件提供科学依据。 七、聚合物的分类和命名，一般为分类法(习惯法)，聚合物的化学结构类别(大分子的主链结构类别)1.有机聚合物：主链结构由c原子或c和o、n、s、p等有机化合物中常见的元素体原子组成。 例如PE、PA、PS 2.元素体有机聚合物： 3 .无机聚合物