(优选)聚合物的加工性质
聚合物的类型和特性
聚合物的类型和特性
聚合物是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
它们在日常生活和工业中具有广泛的应用，是现代化学领域中至关重要的一部分。
根据结构和特性的不同，聚合物可以分为多种类型，每种类型都拥有独特的特性和用途。
首先，根据合成方式的不同，聚合物可以分为线性聚合物、支化聚合物和交联聚合物。
线性聚合物是由一种或多种单体分子链性连接而成的，例如聚乙烯和聚丙烯。
支化聚合物在主链上还有支链的存在，使其分子结构更为复杂，例如聚乙烯醇。
交联聚合物具有三维网络结构，在分子链之间形成共价键，如橡胶和环氧树脂。
其次，根据聚合物的性质和用途，可以将其分为塑料、橡胶和纤维三大类。
塑料通常为线性或分支状结构，具有优异的可塑性和耐热性，广泛用于包装、建筑材料和日常用品中。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，广泛应用于轮胎、密封件和弹簧等领域。
纤维是由聚合物长链分子组成的，具有良好的拉伸性和导热性，被用作纺织品和合成纤维。
此外，聚合物的特性还包括力学性能、热性能、化学稳定性和生物相容性等。
力学性能包括弹性模量、屈服强度和韧性，决定了聚合物的强度和变形能力。
热性能包括玻璃转化温度和热分解温度，影响了聚合物在高温环境下的稳定性。
化学稳定性决定了聚合物在不同化学环境中的耐腐蚀性能。
生物相容性是指聚合物与生物体相接触时不会引起不良反应，适用于医疗器械和药物包装。
总的来说，聚合物是多种类型和特性的高分子化合物，在不同领域具有重要的应用。
通过深入了解各种聚合物的结构和性质，可以更好地选择合适的材料满足特定需求，推动科学技术的发展和创新。
1。
聚合物加工-2—聚合物的加工性质-237
d.靠近Tf附近，聚合物粘度很大。
加工方法：压力成型、吹塑成型、弯曲和拉伸操作。
2014-6-4
7
注意：在高弹态下进行加工时，关键问题是：在保持外 力作用下，把制品的温度迅速冷却到Tg以下。也就是说 要充分考虑到加工中的可逆形变，否则就得不到符合形
状尺寸要求的制品。
2014-6-4
8
（3）在C区，粘流态。大分子除 了链段运动以外，整个大分子链 在外力作用下也产生滑移。
2014-6-4 29
2014-6-4
30
2014-6-4
31
2014-6-4
32
四.聚合物的可延性
1.定义：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时伸变形的能力。
生产长径比很大的产品
2014-6-4
33
2.聚合物的拉伸过程 可延性来自于大分子的长链结构和柔性。当固体聚合 物在Tg-Tm(或Tf)间受到大于屈服强度的拉力作用时，就 会产生宏观拉伸变形。 应力-应变关系图：
2014-6-4 3
2.聚合物处于不同聚集态时与加工方法的关系
1）无定形聚合物处于不同聚集态与加工方法的关系
形 变 玻璃 态区 高弹态区 粘 流 态 区
A
B
C
Tb Tb：脆化温度 Tf：粘流温度
2014-6-4
Tg
Tf TD Tg：玻璃化转变温度
4
形 变 玻璃 态区 高弹态区 粘 流 态 区
在A区，玻璃态，坚硬的固体，链段处于 冻结状态，普弹形变。
第二章 聚合物的加工性质
2.1 聚集态与加工方法的关系
2.2 聚合物的加工性 一、 可模塑性 二、 可挤压性 三、 可延性 四、 可纺性
高分子材料成型加工原理笔记(精简)
11 减轻挠度的方法：通常可将辊筒设计和加工成略带腰鼓型，或调整两辊筒的轴，使其交叉一定角度或加预应力，就能在一定程度上克服或减轻分离力的有害作用，提高压延制品厚度的均匀性。
12 在压延过程中，热塑性塑料由于受到很大的剪切应力的作用，因此大分子会顺着薄膜前进方向发生定向作用，使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性，这种现像称为压延效应。
压延效应的大小，受压延温度、转速、供料厚度和物料性能等的影响，升温或增加压延时间，均可减轻压延效应。
5 压延分离力：在辊筒对物料挤压和剪切的同时，辊筒液受到来自物料的反作用力，这种力图使两辊分开的力称为分离力或横压力。
1、简述离模膨胀的含义、原因及主要影响因素。
答：定义：被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大的现象。
离模膨胀比定义为充分松弛的挤出物直径d 与口模直径D之比。
原因：a、取向效应b、弹性变形效应c、正应力效应影响因素：1)长径比一定，B随剪切速率增加而增大。
在熔体破裂临界剪切速率之前有最大值Bmax，而后下降；2)低于τc之下，B随τ增加而增大。
高于τc 时，B值则下降；3)在低于临界ɤc的一定的剪切速率下，B随温度升高而降低；4)剪切速率恒定，B随长径比L/D的增大而降低。
L/D超过某一数值时，B为常数。
5)离模膨胀比随熔体在口模内停留时间呈指数关系地减少。
6)离模膨胀比随聚合物的品种和结构不同而异。
线性、柔性聚合物位阻低，松弛时间短，B值小；粘度大，分子量高，分布窄，非牛顿性强，松弛缓慢，B值大。
5、为什么在一种设备上螺杆转速（n）不能过高？并且靠增加转速来提高生产率也是有限度的？答：随着转速的增加，物料所受到的剪切作用加大，即剪切速率增大，因为大多数聚合物都是假塑性流体，因此，随γ↑，η↓，则漏流↑，逆流↑，所以，当转速高到一定程度时，漏流和逆流对产量的影响就不能忽略了。
在实际生产中，也不能靠提高螺杆的转速无限制的增加生产能力，随n不断提高，剪切速率达到一定范围后，就会出现熔体破裂现象。
聚合物加工原理复习及作业
四、粘度随时间的变化
聚合物完成熔融过程以后，流变性质应不随时间而改变。 但实际上，许多聚合物的粘度均随时间而逐渐变化。 引起这种变化的原因，其中有工艺的如加聚类聚合物的 热降解和热氧化降解，缩聚类聚合物与低分子杂质(如水) 之间的交联反应所造成的降解反应等。 因此，在成型过程中聚合物熔体处于注射喷嘴、挤出口 模或喷丝头高温区域的时间应尽可能缩短。
聚合物流体（熔融状聚合物和聚合物溶液或悬浮液）的 流变性质主要表现为粘度的变化，根据粘度与应力或应变速 率的关系，可将流体分为以下两类：牛顿流体和非牛顿流体。
一、牛顿流体及其流变方程 1.流动类型
层流和湍流
Re<2100
层流
低分子流体 Re>2100
湍流
Re=2100～4000 过渡态（介于层流与湍
剪切增加，粘度升 高
1.粘性液体及其指数定律
切力变稀原因（假塑性流体）
假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的 增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
解缠理论：
造成粘度下降的原因在于其中大分子彼
对 此之间的缠结。
聚 合 物 熔
当缠结的大分子承受应力时，其缠结点 就会被解开，同时还沿着流动的方向规则 排列，因此就降低了粘度。
二、压力对粘度的影响 原因来自熔体的可压缩性。利用自由体积来解释。 因为在加压时，聚合物的自由体积减小，熔体分子间的自
由体积也减小，使分子间作用力增大，最后导致熔体剪切粘度 增大。
与低分子液体相比，聚合物因其长链大分子形状复杂，分 子链堆砌密度较低，受到压力作用时，体积变化较大。
聚合物熔体成型压力通常都比较高，例如注射成型时，聚 合物在150℃下受压达350kPa到3000kPa，其压缩性是很可观的。
聚合物加工成型选填判断题库
1、聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。
2、__熔融指数__是评价聚合物材料的可挤压性的指标。
3、分别写出下列缩写对应的中文：PS: 聚苯乙烯, PMMA: 聚甲基丙烯酸甲酯, PE:聚乙烯, PP:聚丙烯, PVC 聚氯乙烯, PC 聚碳酸酯, SBS: 苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物, PA: 聚酰胺,POM 聚甲醛4、按照经典的粘弹性理论，线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变三部分组成。
5、晶核形成的方法：均相成核、异相成核。
6、单螺杆挤出机的基本结构：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备。
7、生胶按物理性状通常分为捆包胶、颗粒胶、粉末胶、乳胶和液体胶。
1聚合物加工转变包括：（形状转变）、（结构转变）、（性能转变）。
2写出熔融指数测量仪结构示意图各个结构的名称：（热电偶测温管）、（料筒）、（出料孔）、（保温层）、（加热器）、（柱塞）、（重锤）。
3按照塑料塑化方式的不同，挤出工艺可分为（干法）和（湿法）二种；按照加压方式的不同，挤出工艺又可分为（连续式）和（间歇式）两种。
4填充剂按用途可分为两大类：（补强填充剂）、（惰性填充剂）。
5测硫化程度的硫化仪：（转子旋转振荡式硫化仪）。
6合成纤维纺聚合物的加工方法：（熔融法）和（溶液法）。
7聚合物流动过程最常见的弹性行为是：端末效应和不稳定流动。
8、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。
5、开放式炼胶机混炼通常胶料顺序：生胶（或塑炼胶）、小料、液体软化剂、补强剂、填充剂、硫黄6、常用的硫化介质有：饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水、热空气以及热水。
7、螺杆结构的主要参数：t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度。
1、非牛顿流体受到外力作用时，其流动行为有以下特征：（剪应力）和（剪切速率）间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用有依赖性；非牛顿性是(粘性)和(弹性)行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。
聚合物的类型及特点
聚合物的类型及特点在化学领域中，聚合物是由许多重复单元结合而成的大分子化合物。
根据聚合物的结构和性质可以分为多种类型，每种类型聚合物都具有独特的特点和应用领域。
第一种类型是线性聚合物。
线性聚合物的分子链结构呈直线状排列，单体依次连接在一起而形成长链状结构。
这种类型的聚合物通常具有良好的柔性和延展性，易于加工成各种形状，广泛用于塑料制品、纤维材料等领域。
例如，聚乙烯、聚丙烯等常见的塑料制品就属于线性聚合物。
第二种类型是支化聚合物。
支化聚合物的分子链中含有支链结构，使其分子呈三维立体形态。
这种类型的聚合物往往具有更高的强度和刚度，可以用于制备高强度的工程塑料、胶粘剂等产品。
例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是常见的支化聚合物。
第三种类型是交联聚合物。
交联聚合物的分子链之间通过交联结构相互连接，形成一个密不可分的网络结构。
这种类型的聚合物具有优异的热稳定性和耐化学腐蚀性，广泛用于制备高性能材料如橡胶制品、高温胶粘剂等。
例如，氟橡胶和硅橡胶就是交联聚合物的典型代表。
此外，还有共聚物和共价聚合物等类型，它们是不同单体按一定比例共同聚合形成的混合聚合物，具有综合两种单体的性质。
不同类型的聚合物具有各自独特的特点，但总体而言，聚合物具有以下几个共同特征：1.高分子量：聚合物的分子量通常很大，由于重复单元的不断连接，分子链长度很长。
2.可塑性：许多聚合物具有良好的可塑性和可拉伸性，可以根据需要加工成不同形状的制品。
3.耐磨损：聚合物通常具有较好的耐磨损性能，能够长时间保持物品的外观和性能。
4.耐化学性：大多数聚合物具有良好的耐化学性，不易受到酸碱和溶剂的侵蚀。
5.绝缘性：一些聚合物具有良好的绝缘性能，适用于电子电器领域。
综上所述，各种类型的聚合物在人类生活和工业生产中都扮演着重要角色，它们的不同特点和应用领域为我们带来了许多便利和创新。
随着科学技术的不断进步，相信聚合物的应用领域和性能将得到更广泛的拓展和提升。
材料成型及加工原理第一章
第一章1.聚合物材料的加工性质：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性。
2.什么是可挤压性？答：可挤压性是指聚合物经过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒用、模具中等聚合物力学的状态：粘流态。
表征参数：熔融指数3.什么是可模塑性？答：可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。
发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等聚合物力学状态：高弹态、粘流态表征方法：螺旋流动试验在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来表示。
4.什么是可纺性？答：可纺性是聚合物材料经过加工形成连续的固态纤维的能力。
发生地点：主要有熔融纺丝聚合物力学状态：粘流态表征方法：纺丝实验5.什么是可延性？答：可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
发生地点：压延或拉伸工艺聚合物力学状态：高弹态、或玻璃态。
表征方法：拉伸试验（速率快慢、式样）可延性源于：1）大分子结构非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团：结晶高聚物：折叠链状细而长的长链结构和巨大的长径比2）大分子链的柔性。
6.什么是粘弹性？答：粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。
A，粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外边后，形变不能回复。
B，弹性：物全受力后，发生形变，除去外力后，形变能回复1）普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。
（符合胡克定律）2）高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。
（不符合胡克定律）7.什么是滞后效应？答：在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
形成原因：长链结构和大分子的运动具有步性，存在松弛过程，需要松弛时间。
聚合物的可挤压性：粘度---流动性---MFR表征、表征意义及使用意义聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、滞后效应线型高聚合物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法重要的成型加工特征温度：Tb /Tg/Tm/Tf/Td习题：1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解说塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
材料成型与加工复习-1
材料成型与加工复习试卷类型一、选择题（共20题，每题0.5分，共10分）二、填空题（共20个空，每个0.5分，共10分）三、名词解释（共4题，每题2.5分，共10分）四、是非题（共5题，每题2分，共10分）（先判断对或错，若错请写出理由。
）五、计算题（共2题，每题5分，共10分）六、简答题（共4题，每题5分，共20分）七、论述题（共2题，每题15分，共30分）成绩评定：卷面成绩：70%。
平时成绩：30%。
考勤未到一次扣5分，迟到一次扣2分；作业未交一次扣2分）；PPT报告共10分（根据PPT质量及回答问题情况综合给分）。
一、填空题（1）聚合物加工通常包括两个过程，其一是：，其二是：。
（2）聚合物所具有的四种加工性质是：、、、。
（3）物料的混合有、、三种基本运动形式，聚合物成型时熔融物料的混合以运动形式为主。
（4）单螺杆挤出机的基本结构包括：、、、、五部分（5）挤出成型工艺过程大体相同，其程序为、、、，有时还包括。
（6）注塑机的基本结构由、和三部分组成。
（7）橡胶塑炼的实质是。
（8）碳黑在橡胶中分散分三个阶段，分别是第一阶段：；第二阶段：；第三阶段：。
（9）成纤聚合物的纺丝过程是在态进行的，而加工过程是在态进行的。
（10）热敏性的PVC宜用螺槽；熔体粘度低和热稳定性较高的PA宜用螺槽螺杆二、名词解释：1．均相成核：2．异相成核：3．二次结晶：4．后结晶：5．热处理（退火）：6．淬火：7．压延涂层法：8．帖胶：9．擦胶：10．热成型：11．喷硫：12．弹性记忆：13．威廉氏可塑度（P）：14．门尼粘度：15. 压缩比：二选择题：（1）对结晶聚合物，Tg与Tm间有一大致关系，即Tm(K):Tg(K)的比值约为：A. 3:1; B. 4:1; C. 3:2; D. 2:1。
（2）对聚合物的结晶，其最大结晶速率时的温度约为其熔点的倍。
A. 0.7;B. 0.8;C. 0.85;D.0.9.(3) 在聚合物熔点以上，下面的加工方式不适宜操作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在Tg以上的高弹态，聚合物模量减少很多，形变能力 显著增大，形变是可逆的。达到高弹形变的平衡值与完 全恢复形变不是瞬时的，高弹形变有时间依赖性，因此 应充分考虑到加工中的可逆形变 。 对于非晶聚合物，在Tg～Tf温度区间靠近Tf一侧，由 于聚合物粘性很大，可进行某些材料的真空成型、压力 成型、压延和弯曲成型等。
（优选）聚合物的加工性质
本门课程的研究对象、性质
高分子材料具有其它传统材料不能比拟的突出性能， 在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域已经成为 不可缺少的材料。而大多数高分子材料需要经过成型 加工才能形成制品，制品的质量取决于材料的选择和 加工条件。
高分子材料成型加工与工艺是控制高分子制品结构和 性能的中心环节，其内容涉及化学、物理、力学、机 械、计算机模拟与控制等多学科，它的任务是了解高 分子材料加工特性，确定最适宜的加工条件和设备， 制得最佳产品，为合成具有预期性能的高分子材料提 供理论依据，为解决高技术的突破提供关键材料。图源自-1 线型聚合物聚集态与成型加工的关系
聚合物在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些 转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理 的加工工艺，在保持聚合物原有性能的条件下，能以最 少的能量消耗，高效率地制得质量良好的产品。
玻璃化温度Tg以下的聚合物 ，在外力作用下大分子主 链上的键角或键长可发生一定变形，弹性模量高，形变 值小，故玻璃态聚合物不宜进行引起大变形的加工。 在Tg以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，
发生聚合反应或交联反应而固化。
第三类则是加工过程中同时兼有物理和化学变化的 。 热固性塑料的模压成型、注射成型和传递模塑成型以
及橡皮的成型等。
这些加工技术大致包括以下四个过程：
（1）混合、熔融和均化作用； （2）输送和挤压； （3）拉伸或吹塑； （4）冷却和固化
第一篇 聚合物加工的理论基础
第一章 概论 材料的加工性质
[教学内容和要点]
聚合物加工的概念、本门课程研究的主要任务、加工 过程中聚合物的变化、聚合物加工过程与形式。重点 是聚合物加工的基本概念和研究的基本任务。
1.1 聚合物材料的加工性
1.1.1聚合物的可挤压性、可模塑性、可纺性与可延性
1.2 聚合物加工过程中的粘弹性行为
1.2.1 聚合物的粘弹性形变与加工条件的关系 1.2.2 粘弹性形变的滞后效应
[思考题]
1）聚合物成型加工主要研究的任务是什么？ 2）聚合物加工的过程由几步组成？ 3）聚合物加工的形式有哪些？试举例说明。 4）聚合物加工中的松弛时间是如何表示的？
聚合物加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂 或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 要实现这种转变，就要采用适当的方法。
材料结构的转变包括聚合物组成、组成方式、材料宏观 与微观结构的变化等.
这种转变主要是为满足对成品内在质量的要求而进行的， 一般通过配方设计、原材料的混合、采用不同加工方法
和成型条件来实现。
大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程：
(1) 使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，
(2) 设法保持取得的形状（即固化) 。
高弹态的上限温度是Tf，由Tf(或Tm)开始聚合物转变 为粘流态，通常又将这种液体状态的聚合物称为熔体。
从Tf开始，材料在Tf以上不高的温度范围表现出类橡 胶流动行为。这一转变区域常用来进行压延成型、某些 挤出成型和吹塑成型等。
比Tf更高的温度使分子热运动大大激化，材料的模量 降低到最低值，聚合物熔体形变的特点是不大的外力就 能引起宏观流动，形变主要是不可逆的粘性形变，冷却 聚合物就能将形变永久保持下来，因此这一温度范围常 用来进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工。
聚合物加工与成型通常有以下形式：
1. 聚合物熔体的加工 2. 类橡胶状聚合物的加工 3. 聚合物溶液的加工 4. 低分子聚合物或预聚物的加工
5. 聚合物悬浮体的加工
根据加工方法的特点或聚合物在加工过程变化的特征， 可用不同的方式对这些加工技术进行分类。
常见的一种分类方法是根据聚合物在加工过程是否有物 理或化学变化，而将这些加工技术分为三类：
第一章 材料的加工性质
聚合物具有一些特有的加工性质： 良好的可模塑性(Mouldability)， 可挤压性(Extrudability)， 可纺性(Spinnability)，
可延性(Stretchability)。 正是这些加工性质为聚合物材料提供了适于多种多样 加工技术的可能性，也是聚合物能得到广泛应用的重要 原因。
第一类是加工过程主要发生物理变化。 热塑性聚合物的加工属于此类。 例如注射成型、挤出成型、压延成型等。 加工过程中聚合物都必须加热到软化温度或流动温度
以上，通过塑性形变或流动而成型，并通过冷却固化
而得成品。
第二类是加工过程只发生化学变化的。 如铸塑成型中单体或低聚物在引发剂或热的作用下因
Tf与Tg一样都是聚合物材料进行成型加工的 重要参考温度。
一、聚合物的可挤压性
可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和 保持形状的能力。
研究这些方法及所获得的产品质量与各种因素(材料的 流动和形变的行为以及其它性质、各种加工条件参数 及设备结构等)的关系，就是聚合物加工这门技术的基
本任务。
加工过程中聚合物表现出形状、结构和性质等方面的 变化。 形状转变往往是为满足使用的最起码要求而进行的，
例如将粒状或粉状聚合物制成各种型材、各种形式的 制品等，大多数情况下总是使聚合物流动或变形来实 现形状的转变。
第一节 聚合物材料的加工性
根据聚合物所表现的力学性质和分子热运动特征，可 以将聚合物划分为玻璃态(结晶聚合物为结晶态)、高弹 态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。 在聚合物及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度 有关。
熔融纺丝 注射成型 薄膜吹塑 挤出成型 压延成型 中空成型 真空和压力成型 薄膜和纤维热拉伸 薄膜和纤维冷拉伸