高分子材料成型加工原理课件1.ppt
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- 关 键 词:
- 高分子材料 成型 加工 原理 课件
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1、第一篇第一篇 聚合物加工的理论基础聚合物加工的理论基础第一章第一章 材料的加工性质材料的加工性质第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质可模塑性(可模塑性(Mouldability)1可挤压性可挤压性(Extrudability)2可纺性可纺性(Spinnability)3可延性(可延性(Stretchability)4 聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成,因而其结构有聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成,因而其结构有两方面的含义:(两方面的含义:(1)单个高分子链的结构;()单个高分子链的结构;(2)许多高分子)许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次:链
2、聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次:一级结构一级结构近程结构近程结构结构单元的化学组成、连接顺序、结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型,以及支化、交联等立体构型,以及支化、交联等二级结构二级结构远程结构远程结构高分子链的形态(构象)以及高分子链的形态(构象)以及高分子的大小(分子量)高分子的大小(分子量)链结构链结构聚集态结构聚集态结构三级结构三级结构晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。聚合物的结构聚合物的结构1.1.0聚合物的结构聚合物的结构第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质 高分子链的运动是以链段为单元的,是蠕动。
3、高分子链的运动是以链段为单元的,是蠕动。高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态,如高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态,如取不同的构象,如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。取不同的构象,如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子链的构象高分子链的构象第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质1.1.0 聚合物的力学三态及其转变聚合物的力学三态及其转变 若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力,观察试若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力,观察试样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系,便得到该样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系,便得到该聚合物试样的聚合物试
4、样的温度温度-形变曲线形变曲线(或称(或称热热-机械曲线机械曲线)。)。非晶态聚合物典型的热非晶态聚合物典型的热-机械曲线如下图,存在两个斜机械曲线如下图,存在两个斜率突变区,这两个突变区把热率突变区,这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域,分机械曲线分为三个区域,分别对应于三种不同的力学状态,三种状态的性能与分子运别对应于三种不同的力学状态,三种状态的性能与分子运动特征各有不同。动特征各有不同。形形变变温度温度IIIIII第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质 在区域在区域I,温度低,链段运动被冻结,温度低,链段运动被冻结,只有侧基、链节、只有侧基、链节、链长、键角等的局部运
5、动链长、键角等的局部运动,因此聚合物在外力作用下的形,因此聚合物在外力作用下的形变小,具有变小,具有虎克弹性行为:虎克弹性行为:形变在瞬间完成,当外力除去形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为无机玻璃相似,称为玻璃态玻璃态。玻璃态玻璃态温度温度形变形变IIIIII第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质 随着温度的升高,链段运动逐渐随着温度的升高,链段运动逐渐“解冻解冻”,形变逐渐增大,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,当温度升高到某一程度时,链段运动得以充分发展链段运动
6、得以充分发展,形变发,形变发生突变,进入区域生突变,进入区域II,这时即使在较小的外力作用下,也能这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的复。这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称性能称高弹性高弹性,相应的力学状态称,相应的力学状态称高弹态高弹态。温度温度形变形变IIIIII玻璃态玻璃态高弹态高弹态第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质 由玻璃态向高弹态发生由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫突变的区域叫玻璃化转变区玻璃
7、化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的玻璃态开始向高弹态转变的温度称为温度称为玻璃化转变温度玻璃化转变温度(glass temperature),以以Tg表示。表示。当温度升到足够高时,在外力作用下,由于链段运动剧烈,导致当温度升到足够高时,在外力作用下,由于链段运动剧烈,导致整个分整个分子链质量中心发生相对位移子链质量中心发生相对位移,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为种力学状称为粘流态粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度粘流温度(flowing temperatrue),以,以Tf表示,其
8、间的形变突变区域称为粘弹态转变区。表示,其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。温度继续升高,聚合物发生热分解,对应温度为热分解温度(温度继续升高,聚合物发生热分解,对应温度为热分解温度(decomposition temperatrue),用,用Td表示。表示。玻璃态、高弹态和粘流态玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态称为聚合物的力学三态。第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质形变形变温度温度IIIIII玻璃态玻璃态高弹态高弹态玻璃化转变区玻璃化转变区Tg粘流态粘流态粘弹态转变区粘弹态转变区Tf粘弹态转变区粘弹态转变区Td第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性
9、质真空成型、压力成型、压延、弯曲成型等加工车、铣、刨、削等机械加工熔融纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合等加工玻璃态高弹态粘流态第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质第一节第一节 聚合物材料的加工性质聚合物材料的加工性质v什么是可挤压性?什么是可挤压性?可挤压性可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获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。得形状和保持形状的能力。v发生地点:主要有发生地点:主要有挤出机挤出机、注塑机料筒注塑机料筒、压延机压延机辊筒间辊筒间、模具中等模具中等v聚合物力学状态:聚合物力学状态:粘流态粘流态v表征参数:表征参数:熔融指数熔融指数(Melt Fl
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