高分子材料成型加工原理 期末复习重点教案资料
1聚合物主要有哪几种聚集态形式？
玻璃态（结晶态）、高弹态和粘流态
2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T T < Tg 玻璃态——适应机械加工；聚合物使用的最低 (下限) 温度为脆化温度Tb Tg T > Tf (Tm) 粘流态（熔体，液态）比Tf略高的温度，为类橡胶流动行为，可进行压延、挤出和吹塑成型。可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工 3熔融指数？说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系, 挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同？ 熔融指数（Melt Flow Index） 一定温度（T >Tf 或Tm）和压力（通常为2.160kg ）下，10分钟内从出料孔(?= 2.095mm ) 挤出的聚合物重量（g∕10 min）。 a评价热塑性聚合物的挤压性; b评价熔体的流动度(流度φ= 1/η), 间接反映聚合物的分子量大小; c购买原料的重要参数。 分子量高的聚合物，易缠结，分子间作用力大，分子体积大，流动阻力较大，熔体粘度大，流动度小，熔融指数低；加工性能较差。分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。 分子量较低的聚合物，流动度小，熔体粘度低，熔融指数大，加工流动性好。分子量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低 4成纤聚合物的一般特性，纤维成型过程，纺丝液体的制备，工业生产主要纺丝成形方法。 1）分子量较高，分子间作用力（含强极性基团或氢键）较大；可制成强度好的纤维； 2）无较长支链、交联结构和很大的取代基团，为线型结构，结晶性较好，使拉伸取向结晶后，纤维的强度和模量较高。 3）分子量分布窄：低分子级份过多，纤维强度下降；高分子级份太多，熔体粘 度急剧增大，出现凝胶型颗粒，难于拉伸取向。 4）溶解或熔融后，液体具有适度的粘度； 5）良好的热稳定。 纤维成形过程包括：液体纺丝及液体细流的冷却固化过程 纺丝液体的制备：成纤聚合物的熔融/成纤聚合物的溶解：溶剂同高聚物相互扩散、渗透、溶解的过程。 工业生产中，纤维纺丝成形的方法：熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝 5解释：应变软化；应力硬化；塑性形变及其实质。T b是塑料使用的下限温度; 应变软化：材料在拉伸时发热，温度升高，以致形变明显加速，并出现形变的细颈现象。 应力硬化：随着取向度的提高，分子间作用力增大，引起聚合物粘度升高，表现出“硬化”倾向，形变也趋于稳定而不再发展。 塑性变形：材料在外力作用下产生不可逆的变形。实质：大分子链的解缠和滑移随温度升高，屈服强度和断裂强度均下降，两曲线在Tb 相交。T 6根据线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线，可获得哪些性能参数? 弹性模量，屈服强度（应力），定伸强度, 抗张强度（应力），断裂伸长率，断裂能 7分析聚合物在贮存或使用过程中，制品变形和收缩的原因，提出稳定制品形状的方法。 原因：1) 成型时熔体的骤冷，使大分子堆积松散 (自由体积大)； 2) 贮存或使用中，大分子或链段重排运动，后结晶等，使堆积变紧密，密度增加，体积收缩。随冷却速度增大，体积收缩程度增大。 3) 骤冷对制件质量不利，降低制品尺寸和形状的稳定性，严重变形或收缩不匀形成的内应力，使制品开裂。同时降低制品的综合性能 改进方法：在（Tg～Tf）对制品热处理，可缩短松弛时间，加速结晶，使制品形状较快稳定。如PC, PS, PA, PVC等。 8说明粘度对剪切速率和温度的敏感性在成型加工中的应用。 1）在炼胶、压延、压出和注射成型中，提高剪切速率和温度，聚合物粘度降低，可改善加工流动性。 2）外力解除或流动停止时（材料或半成品停放过程中），降低温度，粘度增大，使半成品有良好的挺性，不易变形。 3）可根据原材料特性，正确选择加工工艺（剪切速率和温度）PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感，通过提高剪切速率可降粘，改善加工流动性。 PS、PC、PMMA 、CA 、PET 、PA等的粘度对温度敏感，通过提高加工温度可降粘，改善加工流动性。 POM、PC、PET和PA 的粘度对剪切速率不敏感 4）加工制品时，合理的加工剪切速率范围应选择在粘度对剪切速率不敏感区域（400秒-1 ～600秒-1以上） 9 说明压力对熔体粘度的影响机理，压力-温度等效性原理。 增大压力，自由体积减小，大分子间距离缩小，链段活动范围减小，分子间作用力增加，熔体粘度增大。但单纯通过增大压力提高熔体流量不恰当，过大压力造成功率消耗过大，设备磨损更大。不同聚合物的压缩率不同，粘度对压力的敏感性不同压力从138公斤／厘米2升至173公斤／厘米2 ，HDPE和PP的粘度增加4～7倍，PS的粘度增加100倍 压力—温度等效性 加工温度范围，增加压力或降低温度，可使熔体获得同样的粘度变化。压力增加到1000大气压，等效于降温30～50℃。根据压力-温度等效性原理，加工中为维持粘度恒定，增加熔体压力的同时，应提高温度 10解释控制加工温度是调节热塑性聚合物熔体流动性的重要手段, 但PE、PP 、POM和天然橡胶等加工时，粘度对加工温度变化并不敏感。 11分别说明固体填充剂（以炭黑为例）、增塑剂或溶剂对聚合物粘度的影响。通常，固体填料用量（ 10%～50wt% ）增加，粒径减小，表面活性增高，会阻碍大分子链段的运动，使聚合物熔体粘度增大。尤其加入活性炭黑的橡胶。炭黑粒子细、表面含有活性基团，与高聚物的亲合性极好，可形成化学或物理结点，阻碍大分子链的运动和滑移，使粘度大幅升高。增塑剂类小分子或溶剂，会增大分子间距离，减小分子间作用力和流动阻力，使聚合物粘度降低。 液体或增塑剂的作用：削弱聚合物分子间力，分子间距离增大，缠结减少，使聚合物粘度降低；随溶剂含量增加，出现非牛顿流动的临界剪切速率升高，牛顿性增强。 相容性对粘度影响：1)增塑剂与聚合物之间相溶性好随浓度增大，增塑剂/聚合物体系的粘度上升；聚合物粒子被溶胀，形成软外层，剪切力增大时，容易变形滑过，表现假塑性流动； 2)增塑剂与聚合物之间相溶性差剪应力作用时，粒子间相互滑移困难，膨胀性流动行为。 12热固性聚合物加工工艺关键? 使热固性聚合物在交联之前，完成流动过程 热固性成型设备与模具温度的控制： 注射或挤出的温度控制：粘度最低，不迅速交联的温度； 模具或后处理的温度控制：有利于迅速硬化的温度。 13.宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体，震凝性液体触变性液体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体。 震凝性流体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递增的流体。 宾汉流体：与牛顿型流体的流动曲线均为直线，但它不通过原点，只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动 14宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体，震凝性液体?对于每一种流体，各试举出一个例子，其中多数聚合物熔体属于哪一类流体？宾汉流体：牙膏，巧克力酱 牛顿流体：酒，汽油 膨胀性流体：淀粉溶液，蜂蜜 假塑性流体：蛋黄酱，血液 触变性液体：油漆，护手霜 震凝性液体：饱和聚酯 15影响聚合物粘度的环境因素有哪些? 粘度对剪切速率敏感的聚合物有哪几种? 粘度对温度敏感的聚合物有哪几种? 温度、应力、应变速率、低分子物(溶剂)等 PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感，通过提高剪切速率可降粘，改善加工流动性 PS、PC、PMMA 、CA 、PET 、PA等的粘度对温度敏感，通过提高加工温度可降粘，改善加工流动性 16 影响聚合物粘度的结构因素有哪些?如何用熔融指数仪辨别聚合物分子量大小及其分布? 聚合物结构（链结构和极性、分子量、分子量分布和组成等）流动粘度源于分子间内摩擦，分之间作用力小，分子链柔性高，相对位移容易，粘度低，流动性好。（1）链柔性大，缠结点多，解缠和滑移困难，非牛顿性愈强； （2）链刚性或分子间力大(极性和结晶)，粘度高，加工难；粘度的温敏性增加，升温可增大流动性(PC、PS、PET 、PA)； （3）长支链高分子中，主链及支链均形成缠结结构，其粘度大于直链高分子粘度，其粘度对剪切速率的敏感性增大。短支链高分子, 大分子缠结减小，分子间距离增大，分子间作用力降低, 其粘度低于直链高分子粘度。 （4）分子中含大侧基，自由体积增大，粘度对压力和温度敏感性增加，升温和升压均能改变流动性（PMMA，PS） 流动是分子链间发生相对位移，分子量增大，分子的缠结程度提高，分子间作用力增大，分子链重心移动愈慢，流动需更长时间和更多能量，粘度增大 分子量分布宽，剪切速率增大，熔体粘度迅速下降，表现更多假塑性；分子量分布窄，在宽剪切速率范围内，熔体表现更多牛顿性 17聚合物流体有几种流动类型?什么是零切粘度、极限粘度、表观粘度? 零切粘度，就是当剪切速率趋于零时，非牛顿指数n=1，表观粘度与剪切速率无关，流体流动性之与牛顿性流体相仿，粘度趋于常数，称零切粘度 表观黏度，是指在一定速度梯度下，用相应的剪切应力除以剪切速率所得的商。表观黏度有可能大于真实黏度也有可能小于真实黏度 极限黏度 18拖曳流动，收敛流动，管外拉伸流动的特点 收敛流动：在流道截面尺寸逐渐变小的锥管或其它形状管道中的流动。特点：流动液体受剪切和拉伸两种作用。 拖曳流动：管道或口模的一部分运动，使聚合物随管道或口模的运动部分产生拖曳流动。特点：剪切流动，液体压力降及流速分布受运动部分的影响。 管外拉伸流动：非抑制性收敛流动（拉伸流动），壁面速度不为0；收敛角很小；拉伸方向存在速度梯度dvz / dz；拉伸流动区，聚合物细流在径向不存在速度梯度，细流截面上各点的速度相同。 19评价聚合物流变性的常用仪器和方法有哪些? 毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计、熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。 1）挤出式毛细管粘度计： 剪切速率，10-1～6 秒-1 ，熔体和溶液，102 ～8 泊 能观察熔体弹性行为和熔体破裂等现象。 2）旋转粘度计： 剪切速率，10-3～105秒-1 转筒式适合浓溶液，锥板和平板式适合熔体。 能观测聚合物体系的弹性行为和松弛特性。 3) 落球粘度计：剪切速率。10 -2 秒-1以下，溶液。 4）熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。 20非牛顿液体在管壁上产生滑移的原因。判断各种因素对入口效应和离模膨胀的影响。 理论上，管壁液体流速为零。实际上，管壁上液体产生滑移。流动过程中聚合物分子量的分级效应；聚合物中低分子物导致的分层流动 影响入口效应和离模膨胀的各种因素 与流动中的弹性成分增加密切相关(聚合物性质，应力或应变速率，温度以及管道形状等) 。 （1）分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物流动中储存的可逆弹性成分多，松弛时间长，离模膨胀明显； （2）高弹性模量的聚合物流动中可逆弹性应变少，离模膨胀降低； PA，POM，PET，Df/D =1.5；PP，PE ，Df/D = 3～4.5 （3）应力或应变速率的提高使流动中法向应力差和可逆弹性应变增加，出口膨胀严重； （4）熔体温度的影响：低剪切速率下，降低熔体温度，使入口区弹性应变增加，松弛时间延长，离模膨胀变大；超过临界剪切速率，膨胀比反而降低，为不稳定流动。 （5）管子流道尺寸和形状的影响：增大管径 D 或管长径比（L／D），减小入口端收敛角，能降低液体中的可逆弹性应变，使离模膨胀降低。 管道形状的影响：窄缝口模厚度方向的膨胀比＞其水平方向膨胀比圆形口模 21分析管道中流动液体，管中心区域温度低，管壁附近区域温度高的原因。（1）摩擦热管中心，剪应力（剪切速率）低，摩擦热小；随半径增大，剪应力和剪切速率增加，管壁区域的摩擦热最大。 （2）膨胀冷却效应流体沿流动方向，存在压力降，体积逐渐膨胀，表观密度减小。膨胀作用消耗液体中部分能量，产生冷却效应。管壁：限制和摩擦力较大，膨胀率小，冷却效应较小；管中心：膨胀率大，冷却效应更大。 22端末效应对加工主要有哪些不利影响? 减小或消除端末效应和不稳定流动的主要方法。 端末效应：:不管是那种截面流道的流动方程，都只能用于稳态流动的流体，但总有不稳态流动。（包括入口效应和离模膨胀） 加工中如何减小入口效应和离模膨胀的影响 注射、挤出和纺丝中，入口效应和离模膨胀导致产品变形和扭曲，降低尺寸稳定性，增大内应力，降低机械性能。 增加（L／D）或口模平直段长度Ls，减小收敛角； 降低加工应力，提高加工温度，适当速度的牵引拉伸； 在保证产品性能的前提上，选用分子量较低、分子量分布较宽的树脂。？？？？？？ 23“拉伸变硬”及其在加工中的应用。 吹塑薄膜或挤压中空容器型型坯时，采用“拉伸变硬”的物料, 制品很少出现 应力集中或局部强度变弱而破裂，可获得形变均匀的制品，有利于挤压中空容器型坯、纺丝、吹塑薄膜以及片材的热成型。“拉伸变稀”会导致材料破坏。 24入口效应（入口端产生更大压力降）的原因 （1）大管小管（液体收敛流动），流速和剪切速率增大，要消耗更多的能量才能相应提高剪应力和压力梯度； （2）流速增大，液体动能增加，使能量消耗增多； （3）液体剪切速率的增大，使大分子伸展取向更大，高弹形变增加，要克服分子内和分子间的作用作力，也要消耗能量。导致液体进入小管时，能量消耗增多，压力降更大。 25聚合物结构和固体杂质对聚合物结晶的影响; （1）摩擦热管中心，剪应力（剪切速率）低，摩擦热小；随半径增大，剪应力和剪切速率增加，管壁区域的摩擦热最大。 （2）膨胀冷却效应流体沿流动方向，存在压力降，体积逐渐膨胀，表观密度减小。膨胀作用消耗液体中部分能量，产生冷却效应。管壁：限制和摩擦力较大，膨胀率小，冷却效应较小；管中心：膨胀率大，冷却效应更大。 26聚合物结晶的温度范围? 结晶过程是大分子链段重排进入晶格，有无序变为有序的松弛过程。（1）重排需要一定的热运动能，当T＜Tg ，大分子双重运动冻结，不能发生分子重排和结晶。(2）稳定结晶结构的形成需要足够内聚能，当T＞Tm，分子热运动的自由能大于内聚能，难形成有序结构。结晶所必需的热力学条件：热运动能和内聚能有适当比值结晶的温度范围在： Tg＜T＜Tm 27熔融温度和时间对成核、结晶和制品性能等影响; 1加工熔融温度 原料本身结晶度高，晶粒较完整，重新熔化需较高温度。加工温度高，对原结晶结构破坏愈多，残存晶核愈少； 2熔融状态的停留时间 高温停留时间长，对原结晶结构破坏愈多，残存晶核愈少 3熔融温度和熔融时间对成核过程和制品性能的影响 熔融温度高和熔融时间长，冷却时，残存晶核少，结晶主要为均相成核，成核需要诱导期，结晶速度慢，结晶尺寸较大；熔融温度低和熔融时间短，冷却时，残存晶核引起异相成核， 结晶速度快，晶体尺寸小而均匀，有利于提高力学强度、耐磨性和热畸变温度28 何谓高分子的取向? 取向和结晶有何异同? 取向对聚合物性能影响的利弊。 聚合物的取向：高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行排列的过程。包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优排列。 结晶取向的异同 （1）高分子的结晶属于高分子的一个物理特性，不是所有的高聚物都会结晶，而所有的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。 （2）结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整排列，而取向一般是在一定程度上的一维或二维有序，是在外力作用下整个分子链沿特定方向发生较为规整排列。 （3）结晶是在分子链内部和分子链之间的相互作用下发生的，外部作用也可以 对结晶产生一定的影响；取向一般是在外力作用和环境中发生的，没有外力的作用，取向一般不会内部产生。 （4）结晶主要发生在Tg~Tm范围内，而取向可以发生在Tg或Tm以上的任何温度（热拉伸或流动取向），也可以在室温下进行冷拉伸获得。 （5）结晶单元为高分子链和链段，而取向单元还可以是微晶(晶粒)。 取向是聚合物在加工过程中或者加工后处理阶段形成的，结晶聚合物和非晶聚合物均可以产生取向。非晶态高聚物的取向，包括链段的取向和大分子链的取向，而结晶态高分子的取向包括晶区的取向和非晶区的取向，晶区的取向发展很快，非晶区取向较慢。取向能提高拉伸制品的力学强度，还可使分子链有序性提高，这有利于结晶度的提高，从而提高其耐热性。在纤维和薄膜的生产中取向状况的控制显得特别重要。但对其他成型制品，如果流动过程中取向得以保存，则制品的力学强度会降低并易变型，严重时会造成内力不均而易开裂。 29 聚合物中的低分子物(溶剂或增塑剂)对取向的影响 使T g和T f 降低，高弹形变活化能减小，松弛时间缩短；内摩擦减弱，聚合物形变加速，易于取向，且取向应力和温度降低；但解取向速度增大。取向后，去除溶剂或形成凝胶有利于保持取向结构。 30聚合物中不对称性固体物（纤维）的取向特点? 纤维取向方向与液流方向一致；取向主要依赖于剪切力而非温度；制品使用时，不发生解取向；导致制品性能呈现各向异性。 31球晶拉伸形变过程有哪些阶段? ？？？？？ 32聚合物结构对降解的影响。 加工时的能量≧共价键能；从弱键开始降解 （1） （2）—C—C＝C —，双键β位置上的单键不稳定，含不饱和双键的橡胶比饱和聚合物更易降解、 （3）极性大和分布规整的取代基，增加主链的稳定性；不规整取代基，使聚合物稳定性降低。 （4）主链有芳环、饱和环、杂环，等规立构和结晶结构的聚合物，稳定性好。（5）含碳—杂链结构的大分子，键能弱；对杂质（微量水分、酸、碱等极性物）敏感，易发生无规降解，稳定性差。 33游离基链式降解过程中伴随聚合物结构的变化，其活性链转移和减短阶段会形成哪些产物；其链终止阶段可能形成的降解产物有哪些。 初始游离基使相邻C—C键断裂，同时形成以下产物 1新游离基和分子链末端有双键的降解产物 (2)新游离基和单体 (3) 游离基向邻近大分子转移，产生有支链的降解产物 链终止 游离基结合，链终止, 过程中伴随聚合物结构的改变， (1)形成线型降解产物 (2) 形成支链型降解产物 (3) 形成交联降解产物 (4) 两游离基歧化，活性消失，分别形成不饱和和饱和产物。 34易发生水降解的聚合物有哪些。 水解的难易取决于聚合物结构中是否存在被水解的基团 35降解的实质，降解机理的分类。 降解的实质：大分子的断链；交联；分子链结构的改变；侧基的改变；上述四种的综合作用。分类：链锁降解和无规降解。 聚合物以热降解为主；力、氧和水引起的降解居其次；光、超声波和核辐射的降解很少。 36加工过程中减小和避免聚合物降解的措施。 (1) 严格控制原材料（双键，支链，多分散性等），减少杂质的催化降解作用；（2）严格干燥，控制树脂 (聚酯,聚酰胺,聚醚等) 水含量（< 0.01％~ 0.05％）；(3) 确定合理的加工工艺和加工条件； （4）设备和模具应具有良好的结构； (5) 根据聚合物特性，在配方中添加抗氧剂、稳定剂等。 37交联度。 大分子上总的反应活性中心中已参与交联的分数 38影响聚合物大分子交联的因素。 (1) 温度的影响：温度升高，硬化时间缩短，硬化速度加快。初期，温度升高，流动性增大；随温度升高，最大流动峰对应的时间提前；温度升高，交联速度加快。 (2) 硬化时间的影响：随交联形成，聚合物流动性降低，大分子扩散运动减慢，交联反应愈来愈困难；大分子中反应活性点或官能团浓度逐渐降低，交联速度降低，交联度<100%，交联聚合物中保留有残存的活性点。 39环氧树脂交联的过程（阶段）。 3-3 P211 212 40 PVC的非正常交联反应过程是如何进行的。 3-3 p209-210 41应力对聚合物大分子交联有哪些影响。 增大加工过程中的扩散因素（流动，搅拌等）或剪切作用，能增加官能团或活性点间接触和反应的机会，加快交联反应速度； 引起应力活化作用，使大分子间反应活化能降低，反应速度增加。 42橡胶硫化（交联，固化）过程的四个阶段及其各阶段对橡胶性能的影响。 1硫化起步阶段(焦烧期或硫化诱导期) ：硫化时胶料开始变硬，到不能进行热塑性流动的那一段时间。交联未开始，焦烧期内胶料在模具内具有流动性 2欠硫阶段(预硫)：胶料的交联度很低，硫化胶力学性能较低，制品无实用意义。 3 正硫阶段：制品达到适当交联度，硫化胶综合机械性能最好。对应硫化的正硫化温度和正硫化时间 4 过硫阶段：超过正硫化平坦期之后，由于断链多于交联，橡胶出现硫化返原现象而变软；或因交联继续占优势和环化结构增多，橡胶变硬，伸长率降低，使橡胶性能受损。 43粉料和粒料的制备过程, 混合、捏和与塑炼的区别 1）混合--- 固态组分间的混合，如粉状固体物； 2）捏和---- 液态与固体物料的浸渍和混合，捏合机中，借助剪切作用； 混合和捏和，T < Tf，缓和的剪切速率下进行，物料各组分本质基本无变化；3）塑炼----塑性物料与液体或固体物料的混合。塑炼，T > Tf，熔融状态下，较强剪切速率下进行，组分化学或物理性质有所 44初混合的目的，常用的初混合设备。 熔点以下，低剪切下的混合 ①增加各组分微粒的无规排列程度，获得原料组份间的一定均匀性； ②增加塑炼前的各组分物料的均匀性，缩短塑炼时间，减轻降解； 设备：转鼓式混合机、螺带混合机、Z型捏合机、高速混合机 45塑炼的目的，塑炼工艺控制因素，常用的塑炼设备。 1 塑炼的目的：使物料在剪切力作用下，热熔、剪切混合达到适当柔软度和可塑性，使各组分分散更趋均匀，同时驱出其中的挥发物，改变物料的性状，利于输送和成型。 2塑炼工艺控制：塑炼时间、塑炼温度、剪切力 3塑炼设备双辊塑炼机，密炼机，挤出机 46内润滑剂，外润滑剂，润滑剂的作用机理 改进熔体流动性，减少或避免对设备的粘附，提高制品表面光洁度等（包括脱模剂）； 内润滑剂：与聚合物有一定相溶性，可减少聚合物分子间的内聚力，削弱分子间内摩擦，降低熔体粘度。 硬酯酸及其盐类、硬酯酸丁酯、硬脂酰胺，油酰胺等。 外润滑剂：与聚合物相溶性小，成型过程中易析出至表面，粘附于设备表面，形成润滑剂层，降低熔体和设备表面间的摩擦，防止熔体对设备的粘结，避免降解。 硬酯酸、石蜡、矿物物油及硅油等。 47树脂溶液配制所用设备和配料方法 设备：溶解釜（强力搅拌，加热夹套） 方法：慢加快搅和低温分散法，以不出现聚合物结块为度。慢加快搅：先加热溶剂至一定温度，高速搅拌下，缓慢投入粉状或片状聚合物。 48粉料和粒料的配制一般分为哪四步，混合过程一般是靠哪三种作用来完成。答：粉料和粒料的配制一般分为四步：①原料的准备，包括原料的预处理、称量及输送。 初混合，是在聚合物熔点以下的温度和较为缓和的剪切应力下进行的一种简单混合。混合时的加料次序：树脂、增塑剂、由稳定剂、润滑剂、染料等调制的混合物和其它固态填料等。③初混物的塑炼，塑炼的目的是为了改变物料的性状，使 物料在剪切力的作用下热熔、剪切混合达到适当的柔软度和可塑性，使各组分的分散更趋均匀，同时还依赖于这种条件来驱逐其中的挥发物及弥补树脂合成中带来缺陷（驱赶残余单体、催化剂残余体等），使有利于输送和成型等。④塑炼物的粉碎和粒化，粉碎和粒化都是使固体物料在尺寸上得到减小；所不同的只是前者所成的颗粒大小不等，而后者比较整齐且具有固定形状。 49增强剪切混合效果的因素(方法) 提高剪切速率，混合效果提高；改变剪切方向，混合效果提高。 50塑料工业常用的混合设备及其用途 常用混合设备： 初混合设备：捏合机、高速混合机、管道式捏合机等，主要靠对流作用完成混合；塑炼设备：双辊塑炼机、密炼机和螺杆挤出机等，主要靠剪切作用完成混合。51混合的基本原理为哪三种作用 (1) 扩散：浓度差推动（对于聚合物熔体，扩散作用不明显） (2) 对流：机械搅拌下，达到各组分在空间上的均匀分布。物料的初混。 (3) 剪切：机械剪切力，达到均匀混合，物料组分的形态发生变化。塑炼。 52标注螺杆结构的主要参数, 讨论螺杆结构的各主要参数对加工能力、混合塑化效果等的影响。 螺杆结构的基本参数：直径、长径比、螺距、螺槽深度、螺杆压缩比、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。 （1）螺杆直径：45～150mm，D↑，加工能力↑ ∝ D2； （2）螺杆长径比: 18～25。 L/D↑，有利于混合和塑化，减少漏流，适应性较强； L/D 过大，降解；螺杆下垂，功率消耗大； L/D过小，塑化不良。 （3）螺杆压缩比：加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。表示塑料在通过螺杆全长范围内被压缩的倍数。压缩比↑，塑料受到的挤压作用↑，有利于压实物料和排除物料中的气体。53标注单螺杆挤出机和圆管挤出机头的各结构名称。 （4）螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑，混合及塑化效率↑，生产率↓。 热敏塑料，深螺槽，PVC。熔体粘度低，热稳定性好的塑料，浅螺槽，PA （5）螺旋角φ：螺纹与螺杆横断面的夹角。φ ↑ ，产量↑ ，剪切作用和挤压力↓。 通常φ=10~300；等距螺杆（螺距=直径），17041， （6 ）螺杆的各段结构及其作用： 加（送）料段：将物料输送往压缩段，物料呈固态或部分熔化。螺槽容积可保持不变；挤出结晶聚合物，加料段较长；光滑的螺杆可减少物料与螺杆的摩擦；冷却料筒，在料筒内壁面开纵向沟槽，增大物料与料筒摩擦，有利于物料输送。 压缩（迁移）段：固体物料转化为熔体，压实物料，排除低分子。螺槽容积逐减。物料压缩率= 制品比重/塑料表观比重，粉料（4～5），粒料（2.5～3）。熔温宽的PVC，压缩段长；熔温很窄的PA，一个螺距。 LDPE 105 ～120℃；HDPE 125 ～130 ℃，45 ～50％； （7）螺杆间隙：0.1 ～0.6 mm 间隙大，生产率降低。间隙小，剪切较大，塑化好； 间隙过小，强烈剪切使物料热机械降解，螺杆与料筒壁易摩擦；漏流和逆流减小，影响熔体的混合。 54挤出成型圆管的定型方法及其原理； 3-3 420 55 熔化(塑化)物料的热源；挤出压力是如何建立建立的。 热源（料筒传热；物料内摩擦剪切生热） 挤出压力的建立 挤出成型时，沿料筒轴线方向，在物料内部建立起不同的压力。 挤出压力的建立是物料得以经历物理状态变化，获得均匀密实的熔体，并最后成型制品的重要条件之一。 挤出压力的建立主要源于： a. 螺杆压缩比的存在（螺杆螺槽深度或螺距的逐渐减小）； b. 滤网和机头（口模）等产生的阻力； 56 挤出成型原理主要涉及哪三个过程，并简述挤出成型过程。 57 简述挤出机头的作用。 改变熔料的流动方向，由螺旋流动变为直线运动；赋予成型压力，使制品密实；使物料进一步塑化均匀；熔体通过一定截面形状的口模，取得所需形状，成型制品。 58简述熔融理论的物理模型； 熔化理论的物理模型： 熔化过程，假设： (1)挤出过程稳定，分界面位置固定不变； (2）整个固相为均匀连续体； (3)熔温范围窄，固液相界面明显；螺槽与固相的横断面是矩形。 ）在热源（料筒传热；物料内摩擦剪切生热）作用下，螺槽固体物料在料筒附近部分熔化，形成熔膜； 2）熔膜厚度> 螺纹间隙，熔膜被“拖曳”，汇集于熔池； 3）固体床移向分界面，形成新熔膜； 4）固体床减小，直至物料完全熔融。 59写出机头特性曲线方程和螺杆特性曲线方程。绘制螺杆口模特性曲线图, 讨论螺杆和机头特性曲线与挤出机生产率的关系，以及螺杆特性曲线与挤出量和压力降的关系。 3-3 404 60交联法制备交联聚乙烯管的工艺过程，偶氮化合物和过氧化物交联法制备交联聚乙烯管的交联反应机理; 61压延成型；共挤出；交联挤出 压延成型是生产薄膜和片材的主要方法，它是将已经塑化的接近粘流温度的热塑性 塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度宽度与割面光洁的薄片状制品 共挤出：使用数台挤出机向一个复合机头同时供给不同塑胶熔融料流、汇合 复合成多层混合制品的挤出工艺 62 判断螺杆转速、螺杆与料筒的间隙、螺槽深度、均化段压力降等对挤出机挤出量的影响； 1.螺杆转速增加，挤出量增大，模具阻力增大（口模尺寸减小），挤出量减小， 压力降增加 2.螺槽深浅对物料压力、挤出量和熔体温度的影响。 3.压力（模具阻力）变化时, 浅螺槽螺杆，挤出量的波动较小；浅螺槽螺杆， 对料温的影响较小。 4.均化段长度对挤出量的影响口模阻力变化和机头内压较大波动时，均化段长 度较长时, 挤出量变化较小 63熔体在均化段输送，其流动的主要形式。双螺杆挤出机的特点。 双螺杆挤出机的特点： 1）强制输送物料：螺杆互相啮合，利用啮合空间将物料推向前。 2）对物料的剪切力大、塑化效果好：反向旋转双螺杆，啮合处螺棱、螺槽的速度方向相同，速度差；同向旋转双螺杆，啮合处螺棱、螺槽的速度方向相反，剪切力大，生热多， 3）螺杆具有自洁作用：两根螺杆的螺棱、螺槽存在速度差，互相剥离或刮去粘附的螺杆上的积料。锥形双螺杆挤出机可直接加工PVC粉料，省去造粒工序，可降低生产费用。 64注塑机螺杆螺杆的作用 螺杆是注塑机的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、熔化、搅拌和施压。所有这些都是通过螺杆在料筒内的旋转来完成的。在螺杆旋转时，塑料对于机筒内壁、螺杆螺槽底面、螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动 65讨论注塑过程中压力的作用； 注射过程中压力的作用： (１) 预塑时，推动料筒中塑料向前移动，使塑料混合和塑化，克服固体粒子和熔体在料筒和喷嘴中流动时的阻力； (２)充模阶段应克服浇注系统和型腔对塑料的流动阻力，使塑料获得足够充模速度及流动长度，使塑料在冷却前充满型腔； (３)保压阶段，压实模腔中的塑料，对冷却收缩的物料进行补料，使塑料熔成一体，使制品保持精确形状，获得所需性能。 注射压力与塑料品种、注射机类型、模具浇注系统结构尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有关。一般40～130MPa 66注塑系统由哪几部分组成；注塑模具由哪几大部分组成； 注射系统 均匀塑化达到流动状态，高压下，螺杆或柱塞的推挤，使熔体快速充模。 1 加料装置锥形加料斗，加热干燥装置。 2 料筒内壁光滑，呈流线型，避免缝隙、死角；决定注塑机最大注射量。螺杆搅拌和推挤，传热效率高，混合塑化较好；分段加热，热电偶控温。 3分流梭和柱塞 螺杆注射机无分流梭；柱塞式注塑机，料筒前端中心，鱼雷形。流线型凹槽和凸筋（定位和传热）熔体变薄，分流和收敛流动；缩短传热导程，加快传热，减少料筒壁塑料过热分解。熔体流速增加，剪切速率加大，摩擦热，料温升高，粘度下降，加强混合和塑化。 4 注塑机螺杆 作用：送料、压实、塑化、传压。 预塑（储料）过程：螺杆旋转后退，塑料卷入、物料向前推进，压实、排气、塑化，积存在螺杆顶部与喷嘴之间，螺杆停止转动； 注射过程：螺杆迅速向前平动，传递液压或机械力，使熔体注入模具。 5.喷嘴 注射模具： 浇注系统：喷嘴到型腔前的部分，主流道、分流道、浇口等。 成型零件：构成制品形状的各种零件，动模和定模型腔、型芯、排气孔等。 结构零件：导向、脱模、抽芯、分型等各种动作的各种零件。 67标注典型注射模具结构图中各部分名称。 3-3 462 68注射系统的总压力降构成 3-3 502 69注塑周期的的组成。 注塑周期：完成一次注射成型的时间 注射、保压、冷却和加料以及开模、辅助作业和闭模时间组成 70判断注塑机和挤出机的螺杆在结构、运动和作用等方面差异。 注射机螺杆与挤出机螺杆的结构基本相同都由进料输送、压缩、混炼、计量、螺杆头等组成。不同的是注塑机用单螺杆除了径向转动外还有轴向移动也叫注射行程一般为3D现在也有采用4.5-6D的通常情况下注塑机用单螺杆比挤出用单螺杆的长径比小其混炼效果也较弱而且两种螺杆的头部设计出不同。另外在螺杆与筒体的间隙要求方面注塑机比挤出要更严格这是为了防止注塑时物料的回流为此注塑机螺杆都设计有止回环料筒。 ○1注塑机用螺杆的螺纹部分长L值与螺杆直径D值之比和螺纹的压缩比都略小于挤出机用螺杆。 ②注塑机用螺杆的计量段螺纹槽深度比挤出机用螺杆的计量段螺纹槽深度略大些。 ③注塑机螺杆的加料段比挤出机螺杆的加料段略长些。塑化段长度要比挤出机 螺杆的塑化段长度 短些。 ④注塑机用螺杆头部结构多数为尖头圆锥形而且还带有逆止阀。注塑机的渐变型螺杆多用于非结晶型塑料如聚氯乙烯的注塑成型。注塑机中的突变型螺杆多用于结晶型塑料如聚烯烃类和聚酰胺的注塑成型。 71根据注塑过程中，柱塞、喷嘴和模腔压力随时间的变化曲线，并就注射过程各阶段加以说明。 a）空载期（to～t1） （柱塞）螺杆前移， 物料未进入模腔，柱塞空 载，熔体流经喷嘴和浇 口，剪切摩擦，温升，柱 塞和喷嘴压力增加。 b）充模期: （t1～t2） t1时，充模，模压上 升。t2时，型腔充满，模 压最大。料温、柱塞和喷 嘴压力升到最高。 c）保压期（t2～t3） 柱塞（螺杆）保压， 模腔中塑料得到压实和 成型，补料；熔体冷却， 体积收缩。料温下降，模 压下降。 d）返料期(t3 ～t4) t3时，柱塞（螺杆旋转） 后退，预塑。喷嘴和浇口 压力下降，模压较高，未 冻结熔体倒流。 e）凝封期（t4～t5） 型腔料温下降；浇口冻 结，倒流停止。 f）继冷期： 浇口冻结后的冷却期， 冷却到玻璃化温度附近， 脱模。 1聚合物主要有哪几种聚集态形式？ 玻璃态(结晶态)、高弹态与粘流态 2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T 第三节功能高分子材料 教材分析 1、地位与功能 初中化学介绍了高分子化合物的一般概念，描述了塑料、合成纤维及合成橡胶在生活中的应用；化学2介绍了常见有机化合物的结构、性质和用途，以及高分子单体（乙烯、丙烯）的矿物来源、乙烯和丙烯等的聚合反应和应用；本书前四章又较深入地学习了常见有机化合物与天然高分子化合物的结构、性质和用途。在此基础上，本章较为简单地从相对分子质量大小说明高分子化合物与低分子化合物的区别，加成聚合反应与缩合聚合反应的基本特征，并以典型实例介绍了三大合成材料与功能高分子材料的合成、性能及应用。目的是让学生体验高分子材料在工农业生产、提高人民生活质量和高新科技领域中的重要作用。 2、内容选择与呈现 本节在了解功能高分子材料概念后，以高吸水性树脂为例，仍然从结构与性能的关系入手，由具有吸水性的天然高分子得到启示，用天然高分子改性或以亲水性的单体聚合获得高吸水性树脂、在具有高吸水性的同时，还要有不溶于水的性能，必须加入交联剂将线型结构转变为网状结构，使其既吸水又不溶于水。让学生感受到，在掌握了高分子的结构与性能的关系后，人们可以从需求的性能出发，设计出具有某种功能的高分子化合物、复合材料部分，只要举例说明涵义就可以了。 教学策略 当今国际社会普遍认为，能源、信息和材料是国民经济发展的三大支柱产业。材料是指人类利用化合物的某些功能来制作物件时所用到的化学物质。材料对人类社会的发展贡献巨大，它是人类赖以生存和发展的重要物质基础。没有耐高温、高强度的特殊结构材料，就不可能有今天的宇航技术；没有半导体材料，就不可能有目前的计算机技术；没有光导纤维，就不会出现信息的长距离传输，实现高速、高容量的光通讯；没有有机高分子材料，人类的生活就不会像今天这样丰富多彩。材料的发明和开发使用，极大地促进了人类社会的进步，是人类社会文明的重要标志之一。人类社会的发展历史，也可以说是一部材料科学和技术的发展史，材料代表着生产力的发展水平，历史上的石器时代、陶器时代、青铜器、铁 专题一 为课堂教学注入新的生命力 ---淡如何面对和认识新课程 南京金陵中学李惠娟 们常常会看到这样两种截然不同的景象，如右图所示。 其实，作为老师谁不希望自己的课堂精彩受欢迎？ 然而现实中不少老师发出这样的感慨和困惑： 比起以往，现在的学生（尤其城市）对学习的热情 越来越缺乏，对人间的真情越来越淡漠，…… 传统的教育似乎越来越乏力，老师的工作越来越辛 苦，身心越来越疲惫，成就感却越来越缥缈…… 究竟我们的教育出了什么问题？让辛苦的老师得不 到鼓励；让认真的学生无法获得肯定；让学以致用的梦 想无法落实！ 如果老师课堂上只是把一个个有理智、有情感的鲜活学生看成是一只只吞咽僵化知识的“饲料鸡”，学习的内容和过程抽离实际的生活情境，他们自然会对学习觉得无聊，对未来感到茫然，这样的教育终究是失败和悲哀的。 也许我们每个老师的脑际时隐时现地会思考这样一些问题： 问题1：“学习是什么？学习如何发生？以及如何使用知识？” 问题2：作为老师的我，今天的教育或教学，想给学生最关键、最宝贵的是什么？ 问题3：怎样才能把老师的辛勤付出、美好期待与学生的现在渴求、未来发展紧密相连？ …… 其实细细品味，这不是与新课程倡导的三维目标不谋而合吗？所以，我相信绝大多数老师的内心深处对新课程的是持赞同和欢迎态度的。 也许新课程的美好理念与面临的残酷现实似乎存在难以调和的矛盾，“高考考什么，老师教什么，学生学什么！”在现实中这样的教育现象并不少见，也许这是许多老师面对现实无奈的选择。不少老师进行新课改时顾虑重重，其中一点就是认为注重过程、方法的培养势必会影响学生知识技能的操练，因为高中三年的时间是个定量，只要会做题、考高分，现在社会就是这样评价你！ 我一直倍感中学老师重任在肩，不仅要为他们眼前高考的现实渴求着想，更要为他们的未来发展负责！也许小学还稚嫩，大学已成型，中学时代学生正处于身体发育、性格形成、思维养成最关键的阶段。中学对一个人的一生影响是非同寻常的！中学老师的人品修养、气 高分子材料成型加工 考试重点内容及部分习题答案 第二章高分子材料学 1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。受热不熔融,达到一定温度分解破坏,不能反复加工。在溶剂中不溶。化学结构就是由线型分子变为体型结构。举例:PF、UF、MF 2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型。再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。在溶剂中可溶。化学结构就是线型高分子。举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯。 3、通用塑料:就是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。 4、工程塑料:具有较好的力学性能,拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC 5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大。透明度不好,强度较大。 6、骤冷(淬火):Tc A 卷 一、 填空题:(30X1) 1、高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过 键有规律地连接而成的分子,具有高的分子量。 2、添加剂包括工艺添加剂与功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称: 、 、 、 。 3、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有: 、 、 。 4、写出四种聚合物成型方法: 、 、 、 。 5、通常单螺杆挤出机由 、 、 组成。 6、据实现功能的不同,可将双螺杆元件分为 (由正向螺纹元件组成,不同的螺杆头数与导程)、 (主要就是指反向螺纹元件)、 (就是捏合盘及其组合)、 (主要就是指齿形盘元件)等。 注塑机性能的基本参数有: 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有高的光洁度、机械 与 精度。 9、锁模力的校核公式: 中,p 就是 A 分就是 。 二、简答题(3X10) 1、聚合物成型过程中降解？ 分锁pA F 2、什么单螺杆的几何压缩比？长径比？ 3、什么就是双螺杆传动过程中的正位移移动？ 三、说明题:(2X10) 1、注塑成型的一个工作周期？(以生产一产品为例) 2、在单螺杆设计过程中,采用那些方法可实现对物料的压实？(从螺杆的结构上说明) 四、分析题:(20) 1、简述管材成型机头的组成(1-10的名称)及工作过程？ B卷 一、填空题:(40X1) 1、高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过键有规律地连接而成的分子,具有高的分子量。 2、热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为3个阶段,其分别就是: 、 、 。 3、添加剂包括工艺添加剂与功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称: 、 、 、 。 4、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有: 、 、 。 5、写出四种聚合物成型方法: 、 、 、 。 6、通常单螺杆挤出机由 、 、 与温控系统组成。 7、注塑机的基本参数有: 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有 、 、 。 9、锁模力的校核公式: 中,p 就是 A 分就是 。 二、简答题(3X10) 1、什么就是聚合物成型过程中入口效应？ 2、什么就是单螺杆的几何压缩比？长径比？物料的物理压缩比？ 3、什么就是双螺杆传动过程中的正位移移动？ 三、说明题:(2X15) 1、高速高效单螺杆挤出机就是如何来实现的？ 分 锁pA F 高分子材料成型加工考 试试题 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） A 卷 一、 填空题：（30X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过 键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名 称： 、 、 、 。 3、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有： 、 、 。 4、写出四种聚合物成型方法： 、 、 、 。 5、通常单螺杆挤出机由 、 、 组成。 6、据实现功能的不同，可将双螺杆元件分为 (由正向螺纹元件组成，不同的螺杆头数和导程)、 (主要是指反向螺纹元件)、 (是捏合盘及其组合)、 (主要是指齿形盘元件)等。 注塑机性能的基本参数有： 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有高的光洁度、机械 和 精度。 9、锁模力的校核公式： 中，p 是 A 分是 。 二、简答题（3X10） 1、聚合物成型过程中降解 2、什么单螺杆的几何压缩比长径比 3、什么是双螺杆传动过程中的正位移移动 分 锁pA F 三、说明题：（2X10） 1、注塑成型的一个工作周期（以生产一产品为例） 2、在单螺杆设计过程中，采用那些方法可实现对物料的压实（从螺杆的结构上说明） 四、分析题：（20） 1、简述管材成型机头的组成（1-10的名称）及工作过程 B卷 一、填空题：（40X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为3个阶段，其分别是： 、、。 3、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称：、、、。 4、聚合物物理状态有、、。所对应的温度有：、、。 5、写出四种聚合物成型方法：、、、。 6、通常单螺杆挤出机由、、和温控系统组成。 7、注塑机的基本参数有：、、、。等。 第一章绪论 1.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。 (1)一次成型技术 一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。 (2)二次成型技术 二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。 目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。 (3)二次加工技术 这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。也称作“后加工技术”。大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。 2.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？ (1)过程集中制 生产设备集中； 宜于品种多、产量小、变化快的制品； 衔接生产工序时所需的运输设备多、费时、费工、不易连续化。 (2)产品集中制 一种产品生产过程配套； 宜于单一、量大、永久性强的制品、连续性强； 物料运输方便，易实现机械化和自动化，成本降低。 3.塑料制品都应用到那些方面？ (1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电气工业 (5)化学工业(6)仪表工业(7)建筑工业(8)航空工业 (9)国防与尖端工业(10)家具(11)体育用品和日用百货 4.如何生产出一种新制品？ (1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等方面所应具备的指标； (2)根据要求，选定合适的塑料，从而决定成型方法； (3)成本估算； (4)试制并确定生产工艺规程、不断完善。 第二章塑料成型的理论基础 1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？ 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 晶态聚合物：Tm——Td；非晶态聚合物：Tf——Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。 新型有机高分子材料 教学目标 1．使学生初步了解两类新型有机高分子材料的功能和用途。 2．通过对新型有机分子材料的学习，培养学生的阅读能力和想象能力。 3．认识有机高分子材料在日常生活、高科技等领域中所发挥的重要作用，激发学生的学习兴趣和热爱科学、崇尚科学的精神。 教学重点、难点 功能高分子材料（高分子分离膜和医用高子材料）和复合材料的功能及用途。 教学方法 采用阅读、讨论相结合的方法。 教学过程 [提问]当代社会新技术革命的三大支柱是什么？ [学生回答]材料、能源、信息。 [介绍引入]其中材料又是能源和信息发展的物质基础。随着科学的发展，特别在一些高科技领域中人们对传统材料提出了更高的要求来适应科学发展的需要。有需求，科学家们就要想办法解决，因此产生了一系列的新型高分子材料。今天我们主要通过分析社会上急待解决的几个问题让学生发挥自己的想象来合成新型的材料。 [讲授新知]新型有机高分子材料 [问题]水资源危机是当今社会上的重要能源危机之一，思考有哪些方法可以解决？学生讨论，教师引导。 [学生总结回答]几种可行方法，如：节约用水、把污染的水净化或把海洋的水淡化。 [提问]如何把海水和污染的水去除杂质？ [学生回答]蒸馏、沉淀、磺化媒、过滤等方法。 [讲解]对学生所提的方法进行评价，帮肋找出错误或不足。蒸馏：不适合大量的生产；沉淀：海水中Na+不容易沉淀，而且这种化学方法还会引进其他杂质离子；磺化媒是用来软化硬水的，它的原理是把硬水中的Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+ 进行交换，除掉了Ca2+、Mg2+，但又引进了Na+。[设想]既然有能进行阳离子交换的树脂，能否设计可以进行阴离子交换的树脂？ [学生回答]可以。 [设想]即然有进行阳离子交换的树脂又有进行阴离子交换的树脂，那就可以把溶液分别通过阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，这样原溶液中的离子就通过交换变成别的阴、阳离子，思考变成什么阴、阳离子最好？ [学生回答]转变成H+和OH?，最后得到不含其他离子的纯净水。 [讲解]科学家根据这样的思路已经把它应用到实际生活中，如生产去离子水，主要应用于锅炉用水等，但这种方法不适合大面积的生产生活用水。 [引导]通常化学中的过滤是用来固液分离，而我们要把海水淡化是希望让海水中的水分子“滤过”，但海水中的Na+、Cl?、Mg2+等不要“滤过”，有无这样的“滤纸”呢？（提示生物中的膜）[学生回答]合成一种像细胞膜一样的选择性透过膜，这种膜只能让水分子透过，而不能让其他离子透过。 [讲解]利用仿生学原理，我们只要让海水通过这层膜，Na+、Cl?、Mg2+等被拒之门外，而纯净的水 1.高分子材料成型加工：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。 2.热塑性塑料：是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。具有可塑性可逆 热固性塑料：是指受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。 3. 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料 工程塑料：指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料. 4.可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力。 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力。 可延展性：材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。 可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。 5.塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差. 6.稳定流动：凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化，此种流动称为稳定流动。 不稳定流动：凡流体在输送通道中流动时，其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化，此种流动称之不稳定流动。 7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。（在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等） 不等温流动：在塑料成型的实际条件下，由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应，这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差，因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。 8. 熔体破裂: 聚合物在挤出或注射成型时，在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时，在挤出物表面失去光泽且表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂. 9. 离模膨胀:聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。有如下三种定性的解释：取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应）、正应力效应。 10. 均匀程度指混人物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大。粒径小，起分散程度就高；反之。粒径大，破碎程度小，则分散的不好 11. 塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。 混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。 12. 固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与标准试件的厚度的比值（s/mm厚度）来表示，此值愈小，固化速率愈大。 13.成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L 。和制品相应的单向尺寸L之差与 1、什么叫混合、混炼？并指出各自的特点。 混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作。 混炼是指用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂练成混炼胶的工艺。 混合：温度低（一般低于聚合物熔点），剪切速率小；混炼：温度高（一般高于聚合物熔点），剪切速率大。 2、试述捏合机、高速混合机、开炼机、密炼机的基本结构、工作原理和机器的规格型号。 （1） Z形捏合机 基本结构：带有加热（冷却）夹套的鞍形混合室、一对Z形搅拌器、电气传动装置等。捏合机除了通过夹套加热和冷却外，还可在搅拌器中心开设通道，通加热或冷却载体，以便准确及时地控制捏合时物料的温度。 工作原理：混合时，物料借助于相向转动的一对搅拌器沿着混合室的侧壁上翻,而后在混合室的中间下落，再次为搅拌器所作用。这样重复循环，物料得到多次折叠和撕捏作用，从而得到均匀混合。 (2)高速混合机 基本结构：附有加热或冷却夹套的圆筒形混合室、一个装在混合室底部的高速转动的搅拌叶轮、排料装置、折流板（挡板）以及电气传动装置等。 工作原理：高速混合机工作时，高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩擦力和侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运动。同时，由于离心力的作用物料被抛向混合室内壁，并且沿内壁面爬升，当升到一定高度后，由于重力的作用，物料又落回到叶轮中心，接着又被抛起。物料的表面不断得到更新，由于叶轮的转速很高，物料运动速度很快，快速运动的物料粒子之间相互碰撞、摩擦，使得团块破碎，物料因摩擦升温，同时迅速地进行着交叉混合，这些作用促进了各组分的均匀分布和对液态添加剂的吸收。规格型号：GH200，GH表示高速混合机，200表示工作容量200升。实际加料量为工作容量的50～75％。 （3）开炼机 基本结构：两只辊筒、辊距调节装置、安全装置、加热冷却系统和传动系统等。辊筒为中空结构，内部可通加热或冷却载体，也可直接放置电加热棒加热。 工作原理：开炼机工作时，两个辊筒相向旋转，且速度不等。放在辊筒上的物料由于与辊筒的摩擦和粘附作用以及物料之间的粘结力而被拉入辊隙之间，在辊隙内物料受到强烈的挤压和剪切，这种剪切使物料产生大的形变，从而增加了各组分之间的界面，产生了分布混合。该剪切也使物料受到大的应力，当应力大于物料的许用应力时，物料会分散开，即分散混合。所以提高剪切作用就能提高混合塑炼效果。 规格型号：SK-160；SK表示塑料开炼机，160表示辊筒直径160mm。 XK橡胶双辊开炼机。 3、决定开炼机正常工作的条件是什么？ 开炼机正常工作时的两个条件： ①物料与辊筒的摩擦角应大于接触角； ②两个辊筒之间存在速比。减小辊筒间距和加大辊筒速比，可以加大剪切作用。 4、高速混合机中折流板的作用是什么？ 改变混合时物料的流型；内部安装测温传感器，测试物料的温度。 5、常见的连续混合设备有哪几种，各有什么特点？ 连续混合设备主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星螺杆挤出机和连续混炼机。 6、生胶在成型加工前为什么要进行塑炼？ 塑炼主要是为了降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当流动性，使橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀，也利于胶料进行各种成型操作。此外，还要使生胶的可塑性均匀一致，从而使制得的胶料质量也均匀一致。 模压成型部分 1、试简述热固性塑料的模压成型（压缩模塑）工艺过程。 模压成型通常称压缩模塑，是将模塑塑料在已加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下，经过一定的时间，使其发生化学交联反应而变成具有三维体型结构的热固性塑料制品。 2、为什么热塑性塑料较少采用模压成型的方法加工？ 热塑性塑料模压成型时，必须将模具冷却到塑料固化温度以下才能定型为制品，为此需交替加热与冷却模具，生产周期长，故生产中很少采用。 3、什么是BMC、SMC？它们常采用何种方法成型？ BMC:块状模塑料，用预混法制成的聚酯树脂模塑料，模塑料成团块状，故也称料团。 SMC:片状模塑料，用预浸法制成的片状聚酯树脂模压料。 4、热固性塑料、热塑性塑料、橡胶的模压成型有什么不同？ 成型过程中热塑性塑料不发生化学变化，而后两者有物理和化学变化。 《功能高分子材料》微型课教学过程及特色 （江阴市山观中学杭进华） 《功能高分子材料》是高中化学选修五中的一节内容，前面已经学习了传统的高分子材料，本节课重点介绍吸水性功能高分子材料的性能和结构特点。 第一部分教学过程 一、创设情境 一曲《时间都去哪儿了》把我们的思绪带进了温馨的童年。《时代周刊》评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿”榜上有名！因为它解决了航天员在太空的排尿问题，我们无锡人唐鑫源发明了“尿不湿”，被美国誉为“太空衣之父”。我国的神7、神9航天员也都使用了尿不湿。因此，“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！ 二、问题串设计 为了突出功能高分子的性能和结构这个重点，我设计了如下问题： 1、“尿不湿”应具备哪些重要性能？ 2、若请你设计，“尿不湿”应分几层？每一层材料应具有哪些性能？ 展示“尿不湿”介绍：内层是功能性“单向”渗水面料，水“只进不出”，否则皮肤会浸泡在尿液中；外层材料，必须不透水。设计者的灵感来源于对生活的细心观察——“不透水”的过程类似于水珠从荷叶上滚落——我们称之为“荷叶效应”。（PPT展示荷花叶）“尿不湿”的吸水功能主要中间层来承担，它是一种怎样的材料？我们通过实验来探究！ 三、活动串设计 为了化解功能高分子材料与传统高分子材料的区别这个难点，我对教材中的定量试验进行了改进，用生活中常见的棉花和餐巾纸来做对比实验。（实验视频）点拨提升：“尿不湿”的吸水性主要归功于功能基—COONa，那么传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？我引导学生从纤维素的结构简式入手考虑，得出吸水性主要归功于亲水基—OH,从而让学生总结出功能高分子材料的概念及分类。 四、反馈串设计 第三单元高分子材料和复合材料 第4课时 功能高分子材料复合材料 【教学目标】 1?知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。 2?知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。 3?体验化学科学的进步与材料科学发展的联系， 能科学评价高分子材料的使用对人类生 活质量和环境质量的影响。 【板书】 四、功能高分子材料 复合材料 【引言】 什么是功能高分子材料？它的分类如何？它的性能和应用怎样？这些是我们这节课要 弄清楚 的。 【讲解】 一、功能高分子材料： 1 ?功能高分子材料的定义：功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又 有某些特殊功能的高分子材料。 (它是一类性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。 是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。 ) 2 ?功能高分子材料的分类： 3?日常生活中常见的几种功能高分子材料： (1) 高吸水性树脂 高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料， 它本身不溶于水或有机溶剂，与水接触时 能在短时间内可吸收自身质量几百倍、上千倍，最高可达 5300倍的水，即使挤压也很难脱 水，被冠于超级吸附剂”的桂冠，因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。高吸水性树 脂与苯、乙醇、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂 发生化学反应。它吸收试剂中的水分后，变成一种凝胶状的物质。 (2) 导电性材料 如果在高分子中加入各种导电物质，如铁粉、铜粉、石墨粉等，就可制成导电橡胶、导 电塑 料、导电涂料、导电胶粘剂等。 (3) 医用高分子材料 a 性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。 b ?应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 【过渡】 不同的材料具有不同的性能， 每种材料都有它的优缺点。 如普通金属材料强度大， 但易 被腐蚀；普通陶瓷材料耐高温，但易碎裂；合成高分子材料强度大、密度小，但易老化。航 天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。有没有 兼具它们优点的一种材料呢？复合材料的出现很好地回答了这个问题。 【板书】 二、复合材料 【板书】 1 ?复合材料的定义：复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料组合而成的一种新 功能咼分子材料 r 物理功能高分子材料 分离功能高分子材料 -化学功能高分子材料 如：导电材料、光敏性材料、液晶高分子材料 如：膜材料、吸附分离功能材料 如：高分子试剂、高分子卤化剂 高分子材料成型加工原理试题 Material Science & Technology Department, Major: Polymer Science & Engineering, Class: 2008-2. 一、填空 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。 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。 1. 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。 2 、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。 3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。 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。 2、聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生(粘性形变)，也有弹性效应，当Tg 人教版高中化学教案【精品学案】 一、教材分析 当今国际社会普遍认为， 能源、 信息和材料是国民经济发展的三大支柱产业。 材料是指 人类利用化合物的某些功能来制作物件时所用到的化学物质。 材料对人类社会的发展贡献巨 大，它是人类赖以生存和发展的重要物质基础。没有耐高温、 高强度的特殊结构材料， 就不 可能有今天的宇航技术；没有半导体材料，就不可能有目前的计算机技术；没有光导纤维， 就不会出现信息的长距离传输， 实现高速、高容量的光通讯； 没有有机高分子材料，人类的 生活就不会像今天这样丰富多彩。材料的发明和开发使用，极大地促进了人类社会的进步， 是人类社会文明的重要标志之一。 人类社会的发展历史， 也可以说是一部材料科学和技术的 发展史，材料代表着生产力的发展水平，历史上的石器时代、陶器时代、青铜器、铁器时代 等，就是以材料作为标志来命名的。 可以相信，材料科学和材料技术的发展和突破，必将为 人类社会发展做出更大的贡献，把人类文明推向更高的层次。教学策略中可利用上网查询， 从历史的角度使学生体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影， 通过对不同时期化学 材料发展过程的了解，使学生对化学科学发展的进程有所认识。 二、教学目标 1?知识目标 ⑴举出日常生活中接触到的新型高分子材料 ⑵认识到功能材料对人类社会生产的重要性。 2?能力目标. ⑴培养学生阅读、自学和讨论、归纳总结的能力 ⑵培养学生动手实验的能力 3?情感、态度和价值观目标 培养学生用科学的方法发现问题、认识问题的意识。 三、 教学重点难点 重点：举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料， 的重要性。 难点：扩大学生的知识面，激发学生对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。 四、 学情分析 教材介绍的新型功能高分子材料的重点是较常见的高吸水性树脂和一些复合材料， 教学中可 作适当的补充， 教师可以收集多方面的素材， 介绍用于印刷的感光树脂、液晶高分子、 磁性 高分子、高分子导体、高分子药物、高吸水性树脂、高分子智能材料等。如高分子分离膜、 人造器官的图片、 实物和视频提供给学生， 使他们能够对所学内容有一个感性的认识， 以动员学生从身边熟悉的事物入手，将学生分成若干组，引导学生通过观察、调查、参观、 收集、阅读、讨论、角色扮演、实验等活动，突出学生自主实 践活动，自己撰写有关高分子 材料的论文。 除走出去参观， 也可以请进来， 安排一两次专业技术人员作功能高分子材料的 科普讲座等 第五章 进入合成有机高分子化合物时代 第三节 功能高分子材料 认识到功能材料对人类社会生活生产 也可 第三节功能高分子材料 教学目标 【知识与技能】 1、举出日常生活中接触到的新型高分子材料。 2、认识到功能材料对人类社会生产的重要性。 【过程与方法】 利用上网查询，从历史的角度体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影，对化学科学发展的进程有所认识，培养用科学的方法发现问题，认识问题的意识。 【情感、态度与价值观】 扩大知识面，激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。 教学重点 功能高分子结构与性能之间的关系 教学难点 功能高分子材料和复合材料的结构对性能的影响 课时安排 1课时 教学过程 一、复习上节课学习的内容：——三大合成材料 三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。 二、新知识点讲解： 【引入】材料的重要性： 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料，医用高分子材料，隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。这些新型有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用。 【板书】第三节功能高分子材料 一、功能高分子材料： 1．功能高分子材料的涵义： 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 2．几种功能高分子材料： （1）高吸水性材料——亲水性高聚物（分子链带有许多亲水原子团） 师：有了高吸水性树脂就可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。又如，婴儿用的“尿不湿”可吸入其自身重量约几百倍的尿液而不滴不漏，可以保证婴儿夜晚安睡和白天的活动。 （2）高分子分离膜： ①组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。 ②特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。 ③应用：物质分离 （3）医用高分子材料： ①性能：优异的生物相溶性；很高的机械性能。 ②应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。（为拓展学生的知识面，下面再介绍另外一类新型高分子材料） 【板书】二、复合材料： 功能高分子材料 ▲1、什么是功能高分子？什么是特种高分子？两者的区别和关系如何？ （1）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 （2）特种高分子材料：是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料的范畴。 （3）功能高分子属于特种高分子材料的范畴。特种高分子材料可细分为功能高分子和高性能高分子两类。 ▲2、功能和性能有什么区别？功能高分子和高性能高分子有什么不同？ （1）性能：材料对外部作用的抵抗特性。（2）功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。 （3）功能高分子：是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应输出的高分子材料。 （4）高性能高分子：是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。 （从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼于它们所具有的独特的功能； 而对高性能材料，人们关心的是它与通用材料在性能上的差异。） 3B、功能高分子材料的类型 （1）力学功能材料：①强化功能材料，②弹性功能材料。 （2）化学功能材料：①分离功能材料，②反应功能材料，③生物功能材料。 （3）物理化学功能材料：①耐高温高分子，②电学功能材料，③光学功能材料，④能量转换功能材料。 （4）生物化学功能材料：①人工脏器用材料，②高分子药物，③生物分解材料。 这一分类，实际上包括了所有特种高分子材料。国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分为8种类型。 （1）反应性高分子材料，（2）光敏型高分子，（3）电性能高分子材料，（4）高分子分 离材料，（5）高分子吸附材料，（6）高分子 智能材料，（7）医药用高分子材料，（8）高 性能工程材料。 ▲1、什么是活性聚合？阴离子活性聚合的 特征是什么？ （1）活性聚合：是指引发速度远远大于增 长速度，并且在特定条件下不存在链终止反 应和链转移反应，亦即活性中心不会自己消 失的反应。二氯乙基氯/乙酸乙酯引发 （2）阴离子活性聚合的基本特点：①聚合 反应速度极快；②单体对引发剂有强烈的选 择性；③无链终止反应；④多种活性种共存； ⑤相对分子质量分布很窄。 ▲2、通过哪些途径可实现阳离子活性聚 合？哪些单体适合进行阳离子活性聚合？ （1）途径①设计匹配性亲核反离子，如 采用HI/I2引发体系引发烷基乙烯基醚进行 阴离子活性聚合②适当的lewis酸碱配对 引发，如采用二氯乙基铝/乙酸乙酯引发 （2）目前，烷基乙烯基醚、异丁烯、苯乙 烯及其衍生物、1, 3 —戊二烯、茚和α-蒎烯 等都已经实现了阳离子活性聚合。 ▲3、为什么基团转移聚合也属于活性聚合 范畴？ 基团转移聚合与阴离子型聚合一样，属“活 性聚合”范畴。基团转移聚合是以不饱和酯、 酮、酰胺和腈类等化合物为单体，以带有硅、 锗、锡烷基等基团的化合物为引发剂，用阴 离子型或路易士酸型化合物作催化剂，选用 适当的有机物为溶剂，通过催化剂与引发剂 之间的配位，激发硅、锗、锡等原子与单体 羰基上的氧原子结合成共价键，单体中的双 键与引发剂中的双键完成加成反应，硅、锗、 锡烷基团移至末端形成“活性”化合物的过 程。 包括①链引发反应，②链增长反应，③链终 止反应。 ▲4、自由基活性可控聚合有哪几类？ 阴离子活性聚合、阳离子可控聚合、基团转 移聚合、原子转移自由基聚合、活性开环聚 合、活性开环歧化聚合等 ▲5、什么是高分子的化学反应？他们与小 分子的化学反应有什么异同点？影响高分 子化学反应的因素有哪些？ （1）高分子的化学反应：可以将天然和合 成的通用高分子转变为具有新型结构与功 能的聚合物的化学反应。 （2）与小分子的化学反应的相同点： 高分子可以进行与低分子同系物相同的化 学反应。例如含羟基高分子的乙酰化反应和 乙醇的乙酰化反应相同；聚乙烯的氯化反应 和己烷的氯化反应类似。 （3）与小分子的化学反应的不同点： ①在低分子化学中，副反应仅使主产物产率 降低。而在高分子反应中，副反应却在同一 分子上发生，主产物和副产物无法分离，因 此形成的产物实际上具有类似于共聚物的 结构。 （4）高分子的反应活性的影响因素： ①聚集态结构因素：结晶和无定形聚集态结 构、交联结构与线性结构、均相溶液与非均 向溶液等结构因素均会对高分子的化学反 应造成影响。 ②化学结构因素：a）几率效应：当高分子 的化学反应涉及分子中相邻基团作无规成 对反映时，某些基团由于反应几率的关系而 不能参与反应，结果在高分子的分子链上留 下孤立的单个基团，使转化程度受到限制。 b）邻近结构效应：分子链上邻近结构的某 些作用，如静电作用和位阻效应，均可使基 团的反应能力降低或增加。 6、有哪些制备特种与功能高分子的制备方 法？各有什么优缺点？ （1）功能高分子的制备方法主要有以下四 种类型： ①功能性小分子的高分子化；②已有高分子 材料的功能化；③多功能材料的复合；④已 有功能高分子的功能扩展。 （2）制备方法各自的优缺点： ①功能性小分子的高分子化：对功能性小分 子进行高分子化反应，赋予其高分子的功能 特点。 包括：a）带有功能性基团的单体的聚合，b） 带有功能性基团的小分子与高分子骨架的 结合，c）功能性小分子通过聚合包埋与高 分子材料结合。 主要优点是可以使生成的功能高分子功能 基分布均匀，聚合物结构可以通过聚合机理 预先设计，产物的稳定性较好。 精品文档 高分子材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：高分子材料 所属专业：材料化学 课程性质：必修 学分：2 （二）课程简介、目标与任务； 课程简介：高分子材料是材料科学与工程科学科的一个重要组成部分，课程以聚合物材料为研究对象，从材料学基本知识为基础，结合高分子材料自身的特点，结合高分子材料的各类助剂，主要讲述了各类高分子材料的特征、物理性质（如力，电，摩擦学等性质）及应用领域；此外，也介绍了各类功能高分子材料的制备及主要品种，应用范围及其加工工艺。 目标与任务：本课程是针对材料化学专业开设的一门必修课。通过对本课程的学习，使学生掌握高分子材料结构，合成和性能三者之间的关系，了解主要高分子材料及其应用，并进一步掌握当今高分子材料的研究及发展现状，开阔视野，拓宽知识面。本课程以课堂讲述为主，辅以资料查阅文献调研及习题解答。 （三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 高分子材料这门课以高分子导论为基础，某些章节与高分子导论有紧密的联系，应课程要求，需要具备化学合成及高分子物理方面的基础知识。 （四）教材与主要参考书。 教材： 《高分子材料导论》主编：张留成化学工业出版社2007 主要参考书目： 1.《高分子材料》第二版，贾红兵，宋晔，杭祖圣，南京大学出版社，2013 2.《高分子科学教程》主编：韩哲文华东理工大学出版社2001 3.《高分子化学与物理教程》主编：赫立新、潘炯玺化学工业出版社1997 4.《高聚物结构、性能与测试》主编：焦剑、雷渭媛化学工业出版社2003 5.《高分子化学》主编：潘祖仁化学工业出版社第四版 6.Hall C. Polymer Materials. The Macmillan press LTD. 1981. 二、课程内容与安排 第一章高分子材料概述 第一节材料科学及其发展现状 第二节高分子材料的基本概念的命名和分类高分子材料成型加工原理 期末复习重点
高中化学选修五《有机化学基础》《功能高分子材料》【创新教案】
《功能高分子材料》教学设计
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工考试试题
高分子材料成型加工考试试题
高分子材料成型加工原理
新型有机高分子材料教案
高分子材料成型加工(含答案)
高分子成型加工原理
功能高分子材料说课稿
【化学】3.3.4《高分子材料和复合材料》教案(苏教版选修1)
高分子材料成型加工原理试题
第5章第3节功能高分子材料教案
2020年 5.3 功能高分子材料第1课时教案2
功能高分子材料讲课教案
高分子材料课程教学大纲