《塑料模具設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》1聚合物結(jié)構(gòu)性能

1、問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)學(xué)無(wú)常師,道在則是 晉潘岳 問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)1聚合物的分子結(jié)構(gòu)1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)nCH2CH2CHCH2 2CHCH2 2n n 乙烯乙烯聚乙烯聚乙烯：聚合物中重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，如聚乙烯的結(jié)聚合物中重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，如聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元是構(gòu)單元是CHCH2 2CHCH2 2。：由許多鏈節(jié)構(gòu)成的一個(gè)很長(zhǎng)的聚合物分子。由許

2、多鏈節(jié)構(gòu)成的一個(gè)很長(zhǎng)的聚合物分子。：能合成聚合物的小分子物質(zhì)，如聚乙烯的單體能合成聚合物的小分子物質(zhì)，如聚乙烯的單體是是CHCH2 2=CH=CH2 2。：聚合物分子結(jié)構(gòu)中的聚合物分子結(jié)構(gòu)中的 值表示聚合物中鏈節(jié)值表示聚合物中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)，的重復(fù)次數(shù)，n n值越大，相對(duì)分子質(zhì)量越大。值越大，相對(duì)分子質(zhì)量越大。問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)2聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流

3、動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)3聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)示意圖1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)：線型聚合物的物理特性是具有彈性和塑性，線型聚合物的物理特性是具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙?，?dāng)溫度升高時(shí)則軟化至熔在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙?，?dāng)溫度升高時(shí)則軟化至熔化狀態(tài)而流動(dòng)，且這種特性在聚合物成型前、成型后化狀態(tài)而流動(dòng)，且這種特性在聚合物成型前、成型后都有存在，因而可以反復(fù)成型，這樣的聚合物具有熱都有存在，因而可以反復(fù)成型，這樣的聚合物

4、具有熱塑性，稱為熱塑性聚合物。塑性，稱為熱塑性聚合物。 ：體型聚合物的物理特性是脆性大、彈性較高體型聚合物的物理特性是脆性大、彈性較高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一經(jīng)硬化成和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一經(jīng)硬化成型（化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)）后，就成為既不溶又不熔的固體，型（化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)）后，就成為既不溶又不熔的固體，即使在再高的溫度下（甚至被燒焦碳化）也不會(huì)軟化，即使在再高的溫度下（甚至被燒焦碳化）也不會(huì)軟化，這樣的聚合物稱為熱固性聚合物。這樣的聚合物稱為熱固性聚合物。 4聚合物的性質(zhì)1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)

5、構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)5聚合物的聚集形態(tài)及性能1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)長(zhǎng)鏈分子長(zhǎng)鏈分子分子長(zhǎng)鏈具有柔性分子長(zhǎng)鏈具有柔性高分子鏈間一旦有交聯(lián)結(jié)構(gòu)存在將不溶不熔高分子鏈間一旦有交聯(lián)結(jié)構(gòu)存在將不溶不熔聚合物存在晶態(tài)和非晶態(tài)兩種聚合物存在晶態(tài)和非晶態(tài)兩種具有取向性具有取向性 6聚合物分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1.1 1.1 聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難

6、點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1聚合物的熱力學(xué)性能熱力學(xué)曲線熱力學(xué)曲線：線型無(wú)定型聚合物和線型結(jié)晶型聚合物：線型無(wú)定型聚合物和線型結(jié)晶型聚合物受恒定壓力時(shí)的變形程度與溫度的關(guān)系曲線受恒定壓力時(shí)的變形程度與溫度的關(guān)系曲線 。問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)各溫度點(diǎn)含義：各溫度點(diǎn)含義：b b ：脆化溫度：脆化溫度g g ：玻璃化溫度：玻璃化溫度f(wàn) f ：粘流溫度：粘流溫度d d ：熱分解溫度：

7、熱分解溫度線型無(wú)定形聚合物的熱力學(xué)性能線型無(wú)定形聚合物的熱力學(xué)性能1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1聚合物的熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)各物理狀態(tài)：各物理狀態(tài)：高彈態(tài)：高彈態(tài)：粘流態(tài)：粘流態(tài)：玻璃態(tài)：玻璃態(tài)：線型無(wú)定形聚合物的熱力學(xué)性能線型無(wú)定形聚合物的熱力學(xué)性能1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1聚合物的熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)m m

8、 ： 熔點(diǎn)熔點(diǎn)線型結(jié)晶型聚合物的熱力學(xué)性能線型結(jié)晶型聚合物的熱力學(xué)性能1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1聚合物的熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)由于分子運(yùn)動(dòng)阻力很大，一般隨溫度發(fā)生的力學(xué)狀態(tài)由于分子運(yùn)動(dòng)阻力很大，一般隨溫度發(fā)生的力學(xué)狀態(tài)變化很小，所以通常不存在粘流態(tài)或高彈態(tài)，即遇熱變化很小，所以通常不存在粘流態(tài)或高彈態(tài)，即遇熱不熔，高溫時(shí)則分解。不熔，高溫時(shí)則分解。體型聚合物的熱力學(xué)性能體型聚合物的熱力學(xué)性能1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1聚合物的

9、熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)2聚合物的加工工藝性玻璃態(tài)玻璃態(tài): 車、銑、刨、鋸、鉆、銼車、銑、刨、鋸、鉆、銼高彈態(tài)高彈態(tài): 沖壓、鍛造、壓延、氣動(dòng)成型沖壓、鍛造、壓延、氣動(dòng)成型粘流態(tài)粘流態(tài): 注射、壓縮、壓注、擠出等注射、壓縮、壓注、擠出等1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工藝性能熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工

10、藝性能狀狀 態(tài)態(tài)玻玻 璃璃 態(tài)態(tài)高高 彈彈 態(tài)態(tài)粘粘 流流 態(tài)態(tài)溫度溫度g g以下以下g gf ff fd d分子分子狀態(tài)狀態(tài)分子糾纏為無(wú)規(guī)分子糾纏為無(wú)規(guī)則線團(tuán)或卷曲狀則線團(tuán)或卷曲狀分子鏈展開，鏈分子鏈展開，鏈段運(yùn)動(dòng)段運(yùn)動(dòng)高分子鏈運(yùn)動(dòng)，高分子鏈運(yùn)動(dòng)，彼此滑移彼此滑移物理物理狀態(tài)狀態(tài)堅(jiān)硬的固態(tài)堅(jiān)硬的固態(tài)高彈態(tài)固態(tài)，橡高彈態(tài)固態(tài)，橡膠狀膠狀塑性狀態(tài)或高塑性狀態(tài)或高粘粘滯狀態(tài)滯狀態(tài)加工加工可能可能性性可作為結(jié)構(gòu)材料可作為結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行車、銑、進(jìn)行車、銑、刨、刨、銼、鋸、鉆等機(jī)銼、鋸、鉆等機(jī)械加工械加工彎曲、吹塑、彎曲、吹塑、壓壓延延、沖壓等，成、沖壓等，成型型后會(huì)產(chǎn)生較大后會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力的內(nèi)應(yīng)力可

11、注射、擠出、可注射、擠出、壓壓縮縮、壓、壓注注等，等，成成型型后應(yīng)力小后應(yīng)力小2聚合物的加工工藝性1.2 1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)1. 溫度和壓力對(duì)粘度的影響溫度和壓力對(duì)粘度的影響溫度對(duì)粘度的影響溫度對(duì)粘度的影響粘度對(duì)溫度敏感的塑料：粘度對(duì)溫度敏感的塑料：PMMA、PC、PA壓力對(duì)粘度的影響壓力對(duì)粘度的影響粘度對(duì)壓力敏感的塑料：粘度對(duì)壓力敏感的塑料：PE、PP、POM1.3 1.3 聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重

12、點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)2. 影響塑料熔體流動(dòng)過程中的壓力損失影響塑料熔體流動(dòng)過程中的壓力損失p的因素：的因素：1.3 1.3 聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)1) 壓力損失壓力損失p和流動(dòng)距離和流動(dòng)距離L成正比，隨著流動(dòng)距離成正比，隨著流動(dòng)距離L的增加而增大。的增加而增大。2) 壓力損失壓力損失p和流道（包括型腔）的截面尺寸有關(guān)。和流道（包括型腔）的截面尺寸有關(guān)。3) 壓力損失壓力

13、損失p和熔體的表觀粘度成正比，表觀粘度和熔體的表觀粘度成正比，表觀粘度越大，壓力損失也越大。越大，壓力損失也越大。48RLqpva312WhLqpva(公式公式1.20)(公式公式1.25)2. 影響塑料熔體流動(dòng)過程中的壓力損失影響塑料熔體流動(dòng)過程中的壓力損失p的因素：的因素：1.3 1.3 聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析聚合物的流動(dòng)狀態(tài)分析問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)1. 聚合物在成型過程中的結(jié)晶聚合物在成型過程中的結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)分為：結(jié)晶型和無(wú)定形兩種聚合物的結(jié)構(gòu)分為：結(jié)晶型和無(wú)定形兩種結(jié)晶度：結(jié)晶

14、型聚合物的結(jié)晶程度，結(jié)晶區(qū)在聚結(jié)晶度：結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶程度，結(jié)晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分比。合物中所占的重量百分比。結(jié)晶型聚合物在成型過程中能否結(jié)晶，取決于成結(jié)晶型聚合物在成型過程中能否結(jié)晶，取決于成型時(shí)的冷卻速率。型時(shí)的冷卻速率。工業(yè)上常采用熱處理的方法工業(yè)上常采用熱處理的方法（烘若干時(shí)間）使結(jié)晶型聚合（烘若干時(shí)間）使結(jié)晶型聚合物達(dá)到設(shè)計(jì)要求的結(jié)晶度，從物達(dá)到設(shè)計(jì)要求的結(jié)晶度，從而改變具有結(jié)晶傾向的聚合物而改變具有結(jié)晶傾向的聚合物所成型的塑件性能。所成型的塑件性能。1.4 1.4 聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)

15、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)2. 聚合物在成型過程中的取向作用聚合物在成型過程中的取向作用在聚合物成型過程中，由于受剪切力和拉伸力在聚合物成型過程中，由于受剪切力和拉伸力的作用，聚合物會(huì)發(fā)生取向作用。的作用，聚合物會(huì)發(fā)生取向作用。取向分類取向分類：流動(dòng)取向和拉伸取向：流動(dòng)取向和拉伸取向注射成型過程中注射成型過程中固體填料的流動(dòng)取向固體填料的流動(dòng)取向注射成型過程中注射成型過程中聚合物分子的流動(dòng)取向聚合物分子的流動(dòng)取向橫直橫直沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)1.4 1.4 聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化問題問題基本內(nèi)

16、容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)3. 成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解聚合物成型塑件是在高溫和應(yīng)力作用下進(jìn)行的，聚合物成型塑件是在高溫和應(yīng)力作用下進(jìn)行的，因此，聚合物分子可能由于受到熱和應(yīng)力的作用因此，聚合物分子可能由于受到熱和應(yīng)力的作用或由于高溫下聚合物中微量水分、酸、堿等雜質(zhì)或由于高溫下聚合物中微量水分、酸、堿等雜質(zhì)及空氣中氧的作用而導(dǎo)致其相對(duì)分子質(zhì)量降低，及空氣中氧的作用而導(dǎo)致其相對(duì)分子質(zhì)量降低，使聚合物的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化。通常把相使聚合物的大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化。通常把相對(duì)分子質(zhì)量降低的

17、現(xiàn)象稱為降解。對(duì)分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為降解。1.4 1.4 聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化聚合物在成型過程中的物理和化學(xué)變化問題問題基本內(nèi)容基本內(nèi)容重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)理化變化理化變化思考與練習(xí)思考與練習(xí)加工過程中減少和避免聚合物降解的措施：加工過程中減少和避免聚合物降解的措施：1) 嚴(yán)禁控制原材料的技術(shù)指標(biāo)和使用合格的原材料嚴(yán)禁控制原材料的技術(shù)指標(biāo)和使用合格的原材料;2) 使用前對(duì)聚合物進(jìn)行嚴(yán)格的干燥使用前對(duì)聚合物進(jìn)行嚴(yán)格的干燥;3) 確定合理的加工工藝和加工條件確定合理的加工工藝和加工條件;4) 使用附加劑使用附加劑(抗氧化劑、穩(wěn)定劑抗氧化劑、穩(wěn)定劑)。3. 成型過程中聚合物的降解成型過程中聚合物的降解1.4 1.4 聚合物在成型過程