精品高分子材料成型加工2.doc

材料—金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料四要素：合成加工，使用性能，结构成分，性质材料特点：一定组成，可加工性，形状保持性，使用性能，经济性，再生性添加剂：改善高分子材料加工性能和制品的使用性能而使用的辅助材料（工艺性，功能性）成型加工：通常是使固态（粉状，粒状）糊状溶液太高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形状，并保持已取得的形状，最终得到制品的工艺过程。三个基本条件：原料组成，工艺条件，成型模具和机械 三要素：热：聚合物固-熔，力：推动熔体流动，时间：完成加工三阶段：熔融：物料塑化过程，入膜成型：获取制品赋型，出模成型：稳定形状高分子材料加工特性：可挤压型：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力：机筒内、辊筒间、模具可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变及在模具中模制成型的能力: 注射挤出可延展性：材料在一个或两个方向上受到压延或拉伸的形变能力: 压延、拉伸成型可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力：挤出喷头 高分子材料加工形式成型加工是一个复杂的化学/物理变化过程，其中流动性是必要条件。 加工的形式有：①聚合物熔体的加工-塑性形变Tf—Td多用于一次加工，②类橡胶状聚合物的加工-弹性形变Tg—Tf多用于二次加工，③聚合物溶液的加工④单体或预聚物的加工-浇注、反应注射⑤聚合物悬浮体的加工-胶乳制品、搪塑、涂料⑥聚合物的机械加工-机械切削流动-硬化是其基本程序，可细分为三类加工技术：第一类 加工过程只发生物理变化热塑性塑料：材料、加热、流动、冷却、固化。第二类 加工过程只发生化学变化浇注、反应注射；单体或预聚体、加热或引发剂、聚合、成型。第三类 加工过程兼有物理和化学变化：热固性塑料、橡胶：材料、加热、流动、交联或硫化、成型.一次成型：挤出、注射、模压、传递模塑、层压、吹塑、压延、发泡、拉伸,二次成型：真空，加压，冲压，机械处理、冲压等加工与成型温1.TTg表现普弹形变适应机械加工2.TgTTf表现高弹太经历Tg转变适应二次加工3.TTf表现粘流太经历Tf转变处于可流动状态易于输送和造型适应多种加工 结晶性--结晶过程、成核方式、结晶方式结晶度、 影响结晶性的因素：链的对称性链的规整性、侧基及取代基、柔韧性与分子间力结晶形态:斜方、单斜、三斜晶型结晶过程：在加工中熔体冷却结晶通常生成球晶；而高应力下熔体能生成纤维状晶体。熔体中某些有序区域、杂质、本体微区冷却形成晶坯长至临界形成初始晶核经过链重排得到晶片沿晶轴方向生长并偏离得到初始球晶长大形成球晶。结晶过程=成核过程+晶体生长过程 成核方式：均相成核-纯聚合物中由于热起伏而自发生成晶核，过程中晶核密度连续上升。异向成核-不纯聚合物中，某些物质（成核剂、杂质、残余结晶）起晶核作用而成结晶中心，引起晶体生长，过程中晶核密度不变。结晶方式：静态结晶过程-等温条件下结晶，动态结晶过程-非等温条件下结晶。通常情况成型加工是非等温的过程，并受各种应力、环境的影响。 结晶温度： Tg T Tm TTm 分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构。TTg 链段运动被冻结，不能分子发生重排和形成结晶。成型条件对结晶度的影响1.熔融温度和熔融时间：2. 成型压力：应力有利于成核（应力—大分子取向—诱发成核）3. 冷却速度：骤冷-非晶态，易产生应力；缓慢冷却-可获得一定的结晶度，球晶大；中速冷-有利晶核生成和晶体长大，性能好。通常采用中等的冷却速度，冷却温度选择在Tg--Tmax （玻璃化温度到最大结晶速度的温度）之间。成型后处理:二次结晶-指一次结晶后，在残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。后结晶-指部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。在这一过程中不形成新的结晶区域，而在球晶界面上使晶体进一步长大，是初结晶的继续。退火-对有结晶倾向的聚合物，可以使其：非晶态—晶态、不稳定—稳定、微小—较大，淬火-改善制品的韧性、冲击性能。 成型过程中的取向/流动取向：剪切作用，取向的单元如果继续存在于制品中，则制品的整体就将出现各向异性。 拉伸取向：在Tg—Tm(Tf)之间，可进行拉伸生产一些产品。由拉伸得到的薄膜，由于具有弹性恢复记忆（解取向）在重新加热至Tg以上时，将会沿着原来的拉伸方向发生较大的收缩。 拉伸定向机理：①瞬时弹性变形-是一种瞬息可逆的变形。是由分子键角的扭变和分子链的伸长造成的。类似虎克定律②分子排直变形-排直是无规线团解开的结果，排直方向与应力方向相同。分子定向部分，在Tg之下变形被冻结③黏性变形-与液体的变形一样，分子间的彼此滑移。不可恢复。 稳定剂(防老剂)：热稳定剂-对热敏性PVC，抗氧剂（防老剂—橡胶，热氧稳定剂-塑料），光稳定剂-紫外线吸收剂，光屏蔽剂.PVC稳定性：主链上不对称的氯原子易与相邻的H原