第六章 高分子材料的聚合、成形与加工
第六章 功能高分子材料
▪
电子受体掺杂剂如I2、AsF5等，电子给体掺杂剂如
Na、K等。
▪
覆盖在电极表面上的聚合物与电极间发生电荷转移的氧化还
原反应称为电化学掺杂。
▪
向共轭聚合物链上引入质子，聚合物链上电荷分布状态发生
改变，质子所带正电荷转移和分散到聚合物链上，相当于聚合物
链失去电子而发生氧化掺杂，称为质子酸掺杂。
▪
其它的物理掺杂如向聚合物中注入离子或进行光激发都可
▪ 1）血液净化
▪ 2）（小分子物质吸附
▪ 3）药物吸附剂用于解毒
▪ 4）中分子吸附剂
▪ 5）大分子吸附剂
▪ 2、环保中的应用
▪ 1）分离气体
▪ 2）废水处理、废渣处理
导电高分子材料
▪ 一、共轭结构与导电聚合物
▪
1977年发现聚乙炔与I2、AsF5等反应之后变成导体，
电导率达100-1000S/cm，这个发现导致新的功能材料的
▪
利用掺杂电子聚合物的导电性和半导电体性，可反射或吸
收电磁波；在电子仪器壳内壁和孔壁上形成导电高分子层，以实
现电子屏蔽；利用在掺杂前后导电性能的巨大变化，实现富豪层
从反射电磁波到透过电磁波的切换，达到隐身目的。
贯孔吸附树脂。
▪ 二、吸附高分子材料的活性吸附点的设计与合成
▪ 1、免疫吸附剂的设计与合成
▪ 2、含肽、多糖侧链的仿生吸附剂的设计与合成
▪
酶、抗体及某些抗原为蛋白质，这些生物大分子在固定化
过程中或固定化后易失活，使成本因素或应用受到限制。将其活
性部位的肽段通过固相肽合成技术连接到高分子载体上，对目标
诞生-导电聚合物。
▪ 1、掺杂与导电
▪
研究发现纯净的（或无缺陷）的共轭结构高分子是
高分子材料成型加工聚合物加工原理
第三节 制造方法及组成对高分子材料性能的影响 一、聚合方法的影响
1 聚乙烯（Polyethylene,PE）
LDPE：高压法，自由基聚合； HDPE：中、低压法，配位聚合； LLDPE：乙烯与α -烯烃共聚，低压、配位聚合
2 聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)
S-PVC：悬浮法，最常用； E-PVC：乳液法，粒径小，用作糊树脂； 本体法PVC：纯度高，透明、电绝缘性好、加工性好。
决定
性能
第一节
影响高分子材料性能的化学因素
一、构成的元素种类及其连接方式
按主链的构成元素，可将高分子化合物分为三类： 碳链高分子 通用热塑性塑料、通用橡胶。 杂链高分子 C—O、C—N、C—S等，链刚性大、耐热性和力学性能好， 可用作工程塑料如PET、PA、POM、PSF及特种橡胶。 元素有机高分子 主链中含硅、磷、硼等元素，如有机硅高分子化合物。 耐热性高。 侧基对高分子化合物性质也有很大影响。
3 SBS SBS加氢成为SEBS
4 IIR
由异丁烯和少量异戊二烯经阳离子聚合而得。 氯化、溴化，改进IIR的硫化性、粘合性。
三、高分子合金化的影响
高分子合金：塑料或橡胶经物理共混或化学改性后，形成的宏观上均相的一类 材料。 分为：完全相容型 NBR/PVC、PPO/HIPS、PBT/PET等； 微观分相型 PVC/ABS等大多数高分子合金。 相容剂：与两种高分子化合物组分都有较好的相容性，可降低界面张力，强化 两种或两种以上高分子化合物界面粘结性的物质。 相容剂分类：非反应型（共聚物） ； 反应型（酸酐型、环氧型、离子聚合物等）。
1 高分子材料的特征
以塑料为例 优点：比强度高； 电绝缘性、绝热性、耐腐蚀性优良； 减震、消音性能良好； 着色性好，成型加工性优良；
高分子材料的加工成型技术
高分子材料的加工成型技术摘要：在现代社会发展潮流中，高分子材料的成型加工技术受到了社会各界人士的高度关注，且应用范围也在不断的扩展延伸。
鉴于此，深入分析高分子材料的加工成型技术以及应用，可以帮助我国研究成员更好的探究该领域的内容，促使高分子材料成型加工技术与各行业进行充分融合。
关键词：高分子材料；加工成型；技术应用引言随着聚合物在很多重要行业中的应用越来越广泛，在保证其经济性的基础上，我们应该加强聚合物成形工艺的研发，以确保其在生产成本和时间上的良好应用，促进国家的繁荣。
1.高分子材料的概述1.1高分子材料的分类高分子材料有很多种，橡胶，塑料，纤维，粘合剂，涂料等都在这一范畴之中，该种材料在很多领域都有很大的用途。
高分子又称为聚合物质，通过多次使用共价键联，将不计其数的简单相同的结构单位反复组合而形成。
目前，关于聚合物的种类有很多种，根据原料的种类划分，可以将其划分为自然物质和人造物质。
根据物料性质可分为橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料等；根据用途的不同，可以将其划分为：普通高分子材料、特种高分子材料、功能性高分子材料。
当前，聚合物在建筑、交通、家电、工农业、航空等领域得到了越来越多的应用，并逐渐朝着功能化、智能化、精细化方向发展。
而国内在此领域的发展和科研工作起步较迟，亟需加强技术创新，加强技术人员培训，使聚合物成形工艺水平持续提升，才能走在国际前沿。
1.2高分子材料的成型性能在不同的物理条件下，聚合物的特性差异很大，所以在对聚合物的成形特性进行分析时，必须对聚合物的溶质特性有一定的认识。
已有的实验结果显示，非晶体聚合物的主要形态有玻璃态、高弹态、粘性态三种形态，但多数晶体物质仅有两种形态，即晶态和粘性态。
玻璃态、高弹态和晶体态是物料成形后所采用的形态，而粘流态则是物料在处理时所表现出的形态，不过，也有一些聚合物在高弹状态下完成处理加工作业。
聚合物的制造工艺一般是将聚合物材料制成熔化，放入模具和流动通道中，再经过降温再进行定型，从而使聚合物具有良好的流变性。
高分子材料成型加工原理
⾼分⼦材料成型加⼯原理第⼀章绪论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。
高聚物成型加工-12第六章-1综述-214
(2) 断裂强度和断裂伸长率
相对强度 :断裂强力/线密度（cN/dtex）
断裂强度 强度极限: 断裂强力/负荷作用前纤维的横截面积(N/mm2)
断裂长度:纤维自身重量与断裂强力相等时的纤维长度 (km）
打结强度：一根纤维在中央打结后测得的断裂强度；
环扣强度：纤维抗弯性能有关，强度高的纤维，耐折，耐磨
中空纤维膜
(4)智能纤维
一维的纤维状智能材料。一方面，它具有一般智能材料的智能化功 能，即能够感知环境的变化或刺激，并能做出响应，是一种长度、形状、 温度、颜色和渗透速率等能够随着环境发生变化而发生敏锐变化的新型纤 维；另一方面，它具有普通纤维长径比大的特点，能加工成多种产品。
图 Outlast纤维的电子显微镜照片
第六章 化学纤维成型原理
第一节 概述
一.化学纤维的基本概念与分类
(一)纤维的定义（Fiber）
纤维（Fiber）是一种细长形状的物体，其长度对其最大平均横向 尺寸比，至少为10：1，其截面积小于0.05mm2，宽度小于0.25mm。 作为组成织物的基本单元纺织纤维的直径一般为几微米至几十微米， 长度与直径之比一般大于1000：1，还应具有一定的柔曲性、强度、 模量、伸长和弹性等.
4.按取向程度分类的化学纤维 (1)未取向丝(UDY) (2)预取向丝(POY) (3)全取向丝(FOY)
5.按性能分类的化学纤维
(1)差别化纤维 泛指对常规化学纤维产品有所创新或赋予某些特性
的化学纤维。主要是指经过化学改性或物理改性，使常 规化学纤维的服用性能得以改善，并具有一些新的性能， 使同一化学纤维大品种的产品多样化和系列化。
例:仿丝纤维、异形纤维、细旦纤维、高收缩纤维、 抗起球纤维、三维卷曲纤维、高湿模量粘胶纤维、阳离 子可染聚酯纤维、酸性可染聚丙烯腈纤维等。
高分子材料成型加工习题参考答案
高分子材料成型加工习题参考答案(1~5章)绪论1、高分子材料可应用于哪些方面? 有哪些特点, 答:高分子材料可应用于如下各个方面:结构材料:机械零部件、机电壳体、轴承……电器材料:电缆、绝缘版、电器零件、家用电器、通讯器材…… 建筑材料:贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管…… 包装材料:各种瓶罐、桶、塑料袋、薄膜、绳、带、泡沫塑料…… 日用制品:家具、餐具、玩具、文具、办公用品、体育用品及器材……交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 化纤类:布、线、服装、……高分子材料具有如下特点:优点: a.原料价格低廉; b.加工成本低; c.重量轻; d.耐腐蚀;e.造型容易;f.保温性能优良;g.电绝缘性好。
缺点: a.精度差; b.耐热性差; c.易燃烧; d.强度差; e.耐溶剂性差; f.易老化2、塑料制品生产的完整工序有哪五步组成,答:成型加工完整工序共五个1.成型前准备:原料准备:筛选，干燥，配制，混合 ?2.成型:赋预聚合物一定型样 ?3.机械加工:车，削，刨，铣等。
?4.修饰:美化制品。
?5.装配: 粘合，焊接，机械连接等。
?说明:a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序b 五个次序不能颠倒3、学习本课程的重点是什么,答:本课程的重点是:高分子材料方面:应掌握高分子材料定义，高分子材料工程特征，高分子材料及其制品的制备方法，高分子材料的组成，添加剂的作用、机理、品种及其选择，高分子材料配方设计原则，配方分析，影响高分子材料性能的化学因素和物理因素。
成型加工方面:应掌握高分子材料制品各种成型方法，成型加工过程，成型工艺特点，成型工艺的适应性，成型工艺流程，成型设备结构及作用原理，成型工艺条件及其控制，成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性。
高分子成型与加工作业参考答案
Chapter 11.什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？聚合物的结晶：高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的排列的过程。
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。
不同之处：（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)。
●结晶是结晶性高聚物加工成型过程中必然经历的过程，结晶直接影响到聚合物的成型加工和制品的性能。
结晶温度越低，聚合物加工熔点越低且熔限越宽，结晶温度越高，熔点较高且熔限越窄。
化学结构相似而结晶度较大的聚合物成型加工温度较高。
结晶过程中结晶速度的快慢直接决定了制品的成型加工周期，结晶越快，冷却时间越短，而结晶越慢，加工成型周期变长。
聚合物结晶颗粒的尺寸对制品的透明性、表观形态和机械性能也有非常大的影响。
因此结晶在聚合物的成型加工过程中占有举足轻重的低位。
●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。
高分子材料成型加工PPT课件
连续成型 管、棒等的生产 按操作方式
间歇成型
第14页/共32页
课后了解内容： 高分子材料成型工业的发展 我国的高分子材料工业
第15页/共32页
第一篇 聚合物加工的理论基础
第一章 材料的加工性质
聚合物具有一些特有的加工性质，如可挤 压性、可模塑性、可纺性和可延性，为聚合 物提供了适于多种多样加工技术的可能性， 也是聚合物得到广泛应用的重要原因。
第24页/共32页
Tg 玻璃化温度 Tf 粘流温度 TD 分解温度
第25页/共32页
<Tg 玻璃态 键长键角微小变化 很小的普弹形变（与时间无关、可逆） 只能进行车、铣、削、刨等机械加工
Tg～Tf 高弹态 链段的形变和位移 大的高弹形变（时间依赖性、可逆） 可进行加压、弯曲、中空或真空成型
>Tf 粘流态 大分子链解缠和滑移 粘性形变 （时间依赖性、不可逆） 常进行纺丝、注射、挤出、吹塑、贴 合等成型加工
24学时
挤出、注射、压制、压延、吹塑等
第三篇 高分子复合材料成型 12学时 原料、成型设备、方法
第四篇 实践课
4学时
常用高分子及复合材料制品设计
第9页/共32页
课程要求
★闭卷考试，参考平时成绩（考勤、提问、 作业、工艺设计）。 ★结合实验课、生产实践，加深认识理解。 ★理解聚合物加工的理论基础。 ★基本掌握聚合物材料的成型加工方法（以 塑料为主）。
小，有效形变值减小。
第28页/共32页
2.与作用力、作用时间的关系
当T<Tf时，σ↑ t↑ γV↑,可逆形变部分的 转变为不可逆形变。
塑性形变：固体聚合物在Tg~Tf范围，以较 大的外力和较长的作用时间下产生的不可逆形 变。其实质是高弹条件下大分子的强制性流动。