高分子材料成型加工PPT课件.ppt
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1、1聚合物加工工程主讲人:白绘宇主讲人:白绘宇.2 聚合物加工工程聚合物加工工程 授课说明授课说明 授课内容授课内容 授课顺序授课顺序 考核及要求考核及要求 教材和参考书教材和参考书.3教 材周达飞周达飞 唐颂超唐颂超 主编主编中国轻工业出版社中国轻工业出版社上海普通高校上海普通高校“九五九五”重点教材重点教材专专 业:高分子材料业:高分子材料学时数:学时数:48学时学时内内 容:塑料、橡胶和合成纤维容:塑料、橡胶和合成纤维 三者的共性和各自的特性三者的共性和各自的特性主要讲授:主要讲授:加工工艺加工工艺以及与工艺相关以及与工艺相关 的的设备设备.4课程性质:课程性质:高分子材料与工程专业的高分
2、子材料与工程专业的 专业课程专业课程 核心课程核心课程.5授课方式:授课方式:1、讲课、讲课PowerPoint录像录像2、自学、自学讲要点(部分章节)讲要点(部分章节)出专题、查资料、写报告出专题、查资料、写报告做相关的小课题做相关的小课题3、课外兴趣小组、课外兴趣小组写专题读书报告、集体讨论写专题读书报告、集体讨论.6授课内容与考核:授课内容与考核:主要讲授的章节主要讲授的章节部分了解的章节部分了解的章节考核方式考核方式绪论、第一章、第五章、第六章、绪论、第一章、第五章、第六章、第七章、第八章、第九章、第十章、第十一章第七章、第八章、第九章、第十章、第十一章第二章、第三章、第四章、第十二章
3、、第十三章第二章、第三章、第四章、第十二章、第十三章习题、读书报告、期终考试习题、读书报告、期终考试.7教 学 参 考 书.8教 学 参 考 书.9教 学 参 考 书.10学习方法高分子材料成型加工主要内容:高分子材料成型加工主要内容: (1)高分子材料;)高分子材料; (2)成型加工工艺;)成型加工工艺; (3)材料制品性能。)材料制品性能。.11主要内容主要内容高分子材料加工工艺高分子材料加工工艺相关理论相关理论材料制备材料制备配方设计配方设计、混、混合、配制合、配制影响加工工艺影响加工工艺制品性能的因制品性能的因素、各种工艺素、各种工艺的原理、物理的原理、物理和化学变化和化学变化成型成型
4、工艺特点、工工艺特点、工艺过程、工艺艺过程、工艺条件、控制因条件、控制因素素聚合物助剂、配方设计、加工机械和模具是独立课程,故不做详细介绍聚合物助剂、配方设计、加工机械和模具是独立课程,故不做详细介绍.12所需要的所需要的基本知识基本知识:热力学、力学热力学、力学物理化学、有机化学物理化学、有机化学质量和能量的传递质量和能量的传递高分子化学、高分子物理高分子化学、高分子物理粘弹性流体力学(流变学)粘弹性流体力学(流变学).13(1)始终围绕)始终围绕一条主线一条主线“高分子材料成型加工性高分子材料成型加工性能能” ;(2)掌握高分子材料成型加工的)掌握高分子材料成型加工的三基三基:基本原理,基
5、:基本原理,基本方法,基本规律;本方法,基本规律;(3)结合)结合高分子材料工程实验高分子材料工程实验、模具设计模具设计、高聚物助剂和配方高聚物助剂和配方和和高聚物流变学高聚物流变学等的学习,等的学习,加深对课程要求的理论、技术与应用的系统掌握和理解;加深对课程要求的理论、技术与应用的系统掌握和理解; (4)通过参加)通过参加课外兴趣小组课外兴趣小组,加深对课程中某一内容,加深对课程中某一内容的深入而广泛的学习,同时理解成型加工的最新科研信的深入而广泛的学习,同时理解成型加工的最新科研信息;息;(5)加强同学之间的)加强同学之间的交流交流,加强与教师的,加强与教师的讨论讨论。 .14绪绪 论论
6、.15高分子高分子工程工程高分子高分子物理物理高分子高分子化学化学高分子科学高分子科学 研究高分子化合物合成、改性,高分子及其聚集态的结研究高分子化合物合成、改性,高分子及其聚集态的结构、性能,聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高构、性能,聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。高分子高分子科学科学.161、高分子材料的定义、高分子材料的定义2、高分子材料的成型加工、高分子材料的成型加工3、高分子材料的制造、高分子材料的制造4、高分子材料的工程特征、高分子材料的工程特征第一节第一节 高分子材料高
7、分子材料.17人类的文明史人类的文明史 = 材料的发展史材料的发展史 .18金属材料金属材料有机高分子有机高分子材料材料非金属非金属无机材料无机材料改性改性合金材料合金材料复合材料复合材料金属合金金属合金高分子合金高分子合金材料的三大领域材料的三大领域.19材料四要素材料四要素化学工程合成/加工使用性能结构/成分性质物理.20材料的通性材料的通性高分子材料在材料中的地位高分子材料在材料中的地位(1)组成)组成 (2)加工性()加工性(3)形状)形状(4)使用性()使用性(5)经济性()经济性(6)再生性)再生性1、年轻学科、有生命力、年轻学科、有生命力2、最有发展前途、最有发展前途3、应用广泛
8、、应用广泛.21石油石油天然气天然气煤煤加工加工C3、C4、C5等碳氢化合物等碳氢化合物有机合成有机合成乙烯乙烯丙烯丙烯苯乙烯苯乙烯氯乙烯氯乙烯聚合反应聚合反应高聚物高聚物成型加工成型加工制品制品高分子化学高分子化学聚合反应工程聚合反应工程高分子合成工艺高分子合成工艺生产过程及设备生产过程及设备反应机理反应机理高高分分子子物物理理加工工艺加工工艺机械机械模具模具改性改性应用应用高分子化工高分子化工高分子材料高分子材料高分子材料科学高分子材料科学与工程体系与工程体系高分子材料学科在化工学科中的位置高分子材料学科在化工学科中的位置.22高高 分分 子子 化化 学学有机化学有机化学物理化学物理化学化
9、学工程化学工程.聚合反应工程聚合反应工程高高 分分 子子 物物 理理小分子化合物小分子化合物高分子化合物高分子化合物制品制品聚合物成型加工聚合物成型加工材料力学材料力学流体力学流体力学.分分 子子 结结 构构形形 态态 形形 状状使使用用性性能能无机化学无机化学分析化学分析化学物物 理理循环利用循环利用石油天燃气煤其它高分子科学高分子科学高分子工程高分子工程高分子材料涉及的学科高分子材料涉及的学科.23 高分子材料是一定配合的高分子化合物高分子材料是一定配合的高分子化合物(由主要由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成)在成型设备在成型设备中,受一定温度和压力
10、的作用熔融塑化,然后通过中,受一定温度和压力的作用熔融塑化,然后通过模塑制成一定形状,冷却后在常温下能保持既定形模塑制成一定形状,冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。状的材料制品。1、高分子材料的定义、高分子材料的定义.24高分子材料高分子材料成型加工工艺成型加工工艺实用的材料实用的材料或制品或制品(聚合物(聚合物+助剂)助剂)这一过程的工程技术这一过程的工程技术1 如何实现如何实现方法方法(挤出、注射、压制等挤出、注射、压制等)2 方法不同,产品性能不同方法不同,产品性能不同3 材料不同,方法不同材料不同,方法不同4 方法不同,设备不同方法不同,设备不同2、高分子材料的成型加工、高分子材
11、料的成型加工.253、高分子材料的制造、高分子材料的制造高分子材料高分子材料及制品生产及制品生产高分子高分子化合物制造化合物制造成型加工成型加工聚合反应聚合反应高分子反应高分子反应复合化复合化合金合金填充填充表表0-5表表0-6表表0-7(添加剂、混合、成型)(添加剂、混合、成型)图图0-5.26 影响高分子材料制造的因素:影响高分子材料制造的因素:高分子化合物的性质(化学结构、物理结构)高分子化合物的性质(化学结构、物理结构) (与高分子化合物的制造有关(与高分子化合物的制造有关高分子材料学)高分子材料学)成型加工过程成型加工过程:添加剂的作用添加剂的作用 混合过程混合过程 成型过程成型过程
12、 (添加剂、混合、各成型工艺章节)(添加剂、混合、各成型工艺章节).271熔融纺丝熔融纺丝2注射成型注射成型3薄膜成型薄膜成型4挤出成型挤出成型5压延成型压延成型6中空成型中空成型7真空和压力成型真空和压力成型8薄膜和纤维热拉伸薄膜和纤维热拉伸9薄膜和纤维冷拉伸薄膜和纤维冷拉伸高聚物的状态变化与成型加工的关系高聚物的状态变化与成型加工的关系三种物理状态:三种物理状态:玻璃态:玻璃态:Tg高弹态:高弹态:TgTf(Tm)粘流态:粘流态: Tf(Tm)Td.28影响聚合物的状态变化的因素:影响聚合物的状态变化的因素:聚合物的分子结构聚合物的分子结构聚合物体系的组成聚合物体系的组成聚合物所受应力聚合
13、物所受应力环境温度环境温度当聚合物和组成一定时,在一定外力作用下,聚合物聚集当聚合物和组成一定时,在一定外力作用下,聚合物聚集态的转变主要与态的转变主要与温度温度有关:有关:聚合物聚合物聚集态聚集态不同不同性能性能不同不同内聚能内聚能不同不同主价键主价键次价键次价键聚合物对加工聚合物对加工技术的适用性技术的适用性不同不同.29.30成型加工方法和实质成型加工方法和实质 高分子材料成型加工是一个复杂的物理化学变化过高分子材料成型加工是一个复杂的物理化学变化过程,其中,程,其中,流动性是必要条件流动性是必要条件。物理变化物理变化软化、熔化、溶解、冷却固化、溶剂挥软化、熔化、溶解、冷却固化、溶剂挥发
14、盐析、结晶、取向(拉伸强度发盐析、结晶、取向(拉伸强度)化学变化化学变化接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合、接枝、嵌段、分解、降解、炭化、聚合、交联交联.31成型加工过程中发生的物理化学变化成型加工过程中发生的物理化学变化(1)物理变化为主:热塑性塑料)物理变化为主:热塑性塑料(2)化学变化为主:浇铸成型)化学变化为主:浇铸成型(3)物理变化化学变化兼有:热固性塑料、橡胶)物理变化化学变化兼有:热固性塑料、橡胶材料材料加热加热流动流动冷却冷却凝固凝固 加热或引发剂加热或引发剂单体或预聚体单体或预聚体聚合聚合成型成型材料材料加热加热流动流动交联(硫化)交联(硫化)成型成型.32加工技术从加工技术
15、从形变形变出发:出发:(1)高聚物熔体塑性形变:)高聚物熔体塑性形变:Tf(m)Td多用于一次成型多用于一次成型(2)高聚物类橡胶态弹性形变(残余形变):)高聚物类橡胶态弹性形变(残余形变): TgTf,多用于二次成型,多用于二次成型(3)高聚物溶液态:用于浸渍、湿法或干法纺丝)高聚物溶液态:用于浸渍、湿法或干法纺丝(4)高聚物分散体(悬浮体、溶液、胶乳):搪塑)高聚物分散体(悬浮体、溶液、胶乳):搪塑(5)高聚物单体或预聚体直接成型化学加工:浇注)高聚物单体或预聚体直接成型化学加工:浇注(6)高聚物机械加工后处理)高聚物机械加工后处理.33制品的性能制品的性能内在性质:通过选择合适材料容易解
16、决内在性质:通过选择合适材料容易解决制品性能制品性能外观性质外观性质使用性质使用性质耐久性质耐久性质材料内在性质材料内在性质加工中产生的附加性质加工中产生的附加性质=附加性质:加工中使材料发生实质性变化附加性质:加工中使材料发生实质性变化对制品性能的影响极为重要对制品性能的影响极为重要.34附加性质对制品性能影响附加性质对制品性能影响(1)形状上的变化:使用上的要求)形状上的变化:使用上的要求(3)性质上的变化:反应出制品宏观性能改变)性质上的变化:反应出制品宏观性能改变如如:结晶结晶刚性刚性取向取向各相异性各相异性交联交联弹性、强度弹性、强度结构上结构上的变化的变化分子结构上的变化:交联、硫
17、化分子结构上的变化:交联、硫化聚集态结构上的变化:微观结晶、取向聚集态结构上的变化:微观结晶、取向 等等(2).354、高分子材料的工程特征、高分子材料的工程特征高分子材料高分子材料结构上的特殊性结构上的特殊性性能上的可变性性能上的可变性(随加工过程而变)(随加工过程而变)高分子材高分子材料成型加料成型加工方法具工方法具有多样性有多样性.36材料性能材料性能材料本身材料本身成型加工中成型加工中产生的附加性质产生的附加性质有目的有目的的产生的产生加工中加工中自发产自发产生生有利有利不利:分解、烧焦不利:分解、烧焦结晶结晶交联交联取向取向塑料降解塑料降解结论:结论:材料不同材料不同性能要求不同性能
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