塑料橡膠成型工藝及設(shè)備緒論ppt課件

1、LOGO塑料橡膠成型工藝及設(shè)備塑料橡膠成型工藝及設(shè)備主講人：付一政主講人：付一政內(nèi)容緒論1高聚物加工根底實(shí)際2塑料的塑化與橡膠的混煉3塑料與橡膠模壓成型工藝4塑料與橡膠擠出成型工藝51 緒論v1.1什么是塑料橡膠成型工藝？什么是塑料橡膠成型工藝？v 研討高分子資料塑料、橡膠從研討高分子資料塑料、橡膠從原資料到塑料制品的制備過程中發(fā)生的一原資料到塑料制品的制備過程中發(fā)生的一系列物理或化學(xué)變化，然后從研討過程中系列物理或化學(xué)變化，然后從研討過程中總結(jié)歸納確定消費(fèi)工藝、指點(diǎn)消費(fèi)的學(xué)科?？偨Y(jié)歸納確定消費(fèi)工藝、指點(diǎn)消費(fèi)的學(xué)科。塑料橡膠工業(yè)包含塑料橡膠消費(fèi)樹脂和塑料橡膠工業(yè)包含塑料橡膠消費(fèi)樹脂和半制品的消

2、費(fèi)和塑料橡膠制品消費(fèi)也半制品的消費(fèi)和塑料橡膠制品消費(fèi)也稱為塑料橡膠成型工業(yè)兩個部分。稱為塑料橡膠成型工業(yè)兩個部分。制品的消費(fèi)制品的消費(fèi)塑料制品的消費(fèi)橡膠制品的消費(fèi)1 緒論v1.2 塑料、橡膠制品的消費(fèi)塑料、橡膠制品的消費(fèi)v塑料制品的消費(fèi)塑料制品的消費(fèi)1.2 塑料、橡膠制品的消費(fèi)橡膠制品的消費(fèi)1.3本課程的內(nèi)容簡介 本課程是“高分子資料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課。它主要引見塑料橡膠制品的成型方法和成型加工中的根本原理和各種工藝控制過程。本課程所論及的內(nèi)容主如下：1.3本課程的內(nèi)容簡介1.4學(xué)習(xí)目的及要求v 經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)，掌握每種工藝所根據(jù)的原理、消費(fèi)控制要素以及在工藝過程中塑料所發(fā)生的物理和

3、化學(xué)變化和它們對制品性能的影響具有明晰的概念，能根據(jù)不同資料的特性、運(yùn)用要求和不同的成型工藝特點(diǎn)選擇適宜的工藝參數(shù)，制造出高性能低本錢的塑料制品。為進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研討和處置工程技術(shù)問題，打下科學(xué)技術(shù)根底。1.5學(xué)習(xí)方法及規(guī)律v 本課程是一門實(shí)際性很強(qiáng)的課程，除了課堂教學(xué)外，還需求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)中聯(lián)絡(luò)消費(fèi)實(shí)踐去了解和掌握。這就要求我們不僅要掌握各種成型工藝和設(shè)備的原理、特點(diǎn)、工藝過程的選擇和控制等根本內(nèi)容，還要從更深層次培育本人的動手才干、實(shí)際才干和本人進(jìn)展獨(dú)立思索、分析問題和處理問題的才干。LOGO2 高聚物加工根底實(shí)際內(nèi)容聚合物熔體的流動特性 2.1 聚合物熔體的彈性行為2.2高聚物的熱物理

4、性質(zhì)2.3塑料與橡膠模壓成型工藝4塑料與橡膠擠出成型工藝32.1聚合物熔體的流動特性 2.1.1概述概述 2.1.1.1研討高聚物流變性的意義研討高聚物流變性的意義 除極少數(shù)幾種工藝外，在大多數(shù)成型除極少數(shù)幾種工藝外，在大多數(shù)成型過程中都要求聚合物處于粘流態(tài)塑化形過程中都要求聚合物處于粘流態(tài)塑化形狀，由于在這種形狀下聚合物不僅易于狀，由于在這種形狀下聚合物不僅易于流動，而且易于變形，這給它的保送和成流動，而且易于變形，這給它的保送和成型都帶來極大方便，掌握聚合物熔體的流型都帶來極大方便，掌握聚合物熔體的流動與變形的景象和根本原理，對分析和處動與變形的景象和根本原理，對分析和處置加工過程中的工藝

5、和工程問題，正確擬置加工過程中的工藝和工程問題，正確擬定加工工藝條件具有指點(diǎn)意義。定加工工藝條件具有指點(diǎn)意義。2.1.1概述v2.1.1.2聚合物流動變形時的受力情況聚合物流動變形時的受力情況v主要受剪切應(yīng)力；主要受剪切應(yīng)力；v其次有拉伸應(yīng)力；其次有拉伸應(yīng)力；v緊縮應(yīng)力。緊縮應(yīng)力。2.1.1概述v2.1.1.3高聚物粘流態(tài)的主要特征高聚物粘流態(tài)的主要特征v1流動機(jī)理流動機(jī)理鏈段相繼躍遷；鏈段相繼躍遷；v2流動粘度大，流動困難，不符合牛頓流動粘度大，流動困難，不符合牛頓流體的流動規(guī)律；流體的流動規(guī)律；v3流動中伴隨高彈形變。聚合物熔體流動中伴隨高彈形變。聚合物熔體的彈性效應(yīng)的彈性效應(yīng)2.1.1概

6、述2.1.1概述2.1.2高聚物的流動性2.1.2.1層流與湍流層流與湍流 層流：流體主體的流動是按彼此平行的層流：流體主體的流動是按彼此平行的流層進(jìn)展，同一流層之間隔點(diǎn)速度彼此一流層進(jìn)展，同一流層之間隔點(diǎn)速度彼此一樣，各層速度不一定相等，各層之間無可樣，各層速度不一定相等，各層之間無可見的擾動。見的擾動。 湍流：流體各點(diǎn)的速度大小，方向隨時湍流：流體各點(diǎn)的速度大小，方向隨時間而變化。流體內(nèi)出現(xiàn)擾動。間而變化。流體內(nèi)出現(xiàn)擾動。2.1.2高聚物的流動性v 層流和湍流的區(qū)分以雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為根據(jù)。雷諾數(shù)由下式定義：v v式中D為管道直徑， 為流體的平均流速， 為流體的密度，為流體的剪切粘度。Re21

7、002300，為層流；Re23004000，為過渡流；Re4000為湍流。 ReD2.1.2高聚物的流動性v 由于聚合物的粘度大，流速低，聚合物在成型條件下的雷諾準(zhǔn)數(shù)值很少大于1，普通呈現(xiàn)層流形狀。但是在特殊場所，會出現(xiàn)彈性湍流，熔體的破碎會破壞成型。2.1.2高聚物的流動性v2.1.2.2穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動v 凡流體在保送通道中流動時，該流體在凡流體在保送通道中流動時，該流體在任何部位的流動情況堅持恒定，不隨時間而變?nèi)魏尾课坏牧鲃忧闆r堅持恒定，不隨時間而變化，此種流體稱為穩(wěn)定流動。并不是流體在化，此種流體稱為穩(wěn)定流動。并不是流體在各部位的流速以及物理形狀都相等，而指任何

8、各部位的流速以及物理形狀都相等，而指任何一定部位，他們的流動形狀都不隨時間而變化。一定部位，他們的流動形狀都不隨時間而變化。v 凡流體在保送通道中流動時，其流動情凡流體在保送通道中流動時，其流動情況都隨時間而變化，此種流動稱為不穩(wěn)定流動。況都隨時間而變化，此種流動稱為不穩(wěn)定流動。2.1.2高聚物的流動性v2.1.2.3等溫流動和非等溫流動等溫流動和非等溫流動v 流體各處的溫度堅持不變情況下的流動。流體各處的溫度堅持不變情況下的流動。聚合物流體的流動普通均呈現(xiàn)非等溫形狀。聚合物流體的流動普通均呈現(xiàn)非等溫形狀。v 緣由：成型工藝要求將流道各區(qū)域控制緣由：成型工藝要求將流道各區(qū)域控制在不同的溫度下；

9、在不同的溫度下；v 粘性流動過程中有生熱和熱效應(yīng)。粘性流動過程中有生熱和熱效應(yīng)。2.1.2高聚物的流動性v2.1.2.4一維流動、二維流動、三維流動一維流動、二維流動、三維流動v 一維流動：流體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的速度僅在一一維流動：流體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的速度僅在一個方向上變化。個方向上變化。v 二維流動：流道截面上各點(diǎn)的速度需二維流動：流道截面上各點(diǎn)的速度需求兩個垂直于流動方向的坐標(biāo)表示。求兩個垂直于流動方向的坐標(biāo)表示。v 三維流動：流體的流速要用三個相互三維流動：流體的流速要用三個相互垂直的坐標(biāo)表示。垂直的坐標(biāo)表示。v2.1.2.5拉伸流動和剪切拉伸流動和剪切流動流動v剪切流動：剪切流動：v 質(zhì)點(diǎn)速度沿垂直質(zhì)點(diǎn)

10、速度沿垂直于流動方向變化。于流動方向變化。2.1.2高聚物的流動性2.1.2高聚物的流動性v 由運(yùn)動邊境所呵斥的流動稱為庫愛特流動Couetter flow如由運(yùn)動的平面、圓柱面、錐面帶動的流動。v 邊境相對靜止，由壓力梯度產(chǎn)生的流動稱為泊肅葉流動、壓力流Poiseuille flow流體靜壓力。 拉伸流動：質(zhì)點(diǎn)速度沿平行于流動方向變化。 有單軸和雙軸拉伸。單軸拉伸的特點(diǎn)是一個方向被拉長，其他兩方向縮短。 雙軸拉伸時兩個方向被同時拉長，另一方向減少2.1.2高聚物的流動性2.1.3流體類型及其流動特征剪切應(yīng)力作用下聚合物的流變性質(zhì)剪切應(yīng)力作用下聚合物的流變性質(zhì)2.1.3.1牛頓型流動牛頓型流動

11、 式中式中比例系數(shù)為牛頓粘度，它是流體本比例系數(shù)為牛頓粘度，它是流體本身所固有的性質(zhì)，其大小表征抵抗外力所身所固有的性質(zhì)，其大小表征抵抗外力所引起的流體變形的才干。引起的流體變形的才干。 屬于此類型的流體：低分子化合物的液體或溶液，除PC、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物等少數(shù)幾種與牛頓流體相近外，絕大多數(shù)都屬于非牛頓型流體。2.1.3流體類型及其流動特征v2.1.3.2非牛頓流動非牛頓流動v特點(diǎn)：凡流體流動時不服特點(diǎn)：凡流體流動時不服從牛頓流動定律的，均稱從牛頓流動定律的，均稱為非牛頓型流體。其流動為非牛頓型流體。其流動時剪切應(yīng)力與剪切速率的時剪切應(yīng)力與剪切速率的比值不再被稱為粘度而稱比值不再被稱為

12、粘度而稱為表觀粘度為表觀粘度a 。va = f、 、T、t2.1.3流體類型及其流動特征。2.1.3流體類型及其流動特征v 假設(shè)不思索聚合物熔體的彈性，可將非牛頓流體歸為兩個系統(tǒng)：粘性系統(tǒng)和有時間依賴性的系統(tǒng)。v1粘性系統(tǒng)：v特性：受力流動時其剪切速率只依賴剪切應(yīng)力的大小。v分類：賓哈流體；假塑性流體；膨脹性流體。2.1.3流體類型及其流動特征v1賓哈流體：va、特點(diǎn)：這種流體與牛頓流體一樣，其剪切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系表現(xiàn)為直線，不同的是它的流動只需當(dāng)剪切應(yīng)力高至一定值y后才發(fā)生塑性流動。vb、流動方程：y =p* (d/dr )= p 2.1.3流體類型及其流動特征v式中y為屈服應(yīng)力；p為剛

13、度系數(shù)，等于流動曲線的斜率。vc、不流動的緣由：由于流體在靜止時構(gòu)成了凝膠構(gòu)造，外力超越y(tǒng)時這種三維構(gòu)造即遭到破壞。vd、屬于此類型的流體有：牙膏、油漆、瀝青等。2.1.3流體類型及其流動特征v2假塑性流體：非牛頓流體中最為普通的一種。va、特點(diǎn)：表觀粘度隨剪切應(yīng)力的添加而降低，但流動曲線是非直線，且不存在屈服應(yīng)力。vb、流動方程：冪律方程指數(shù)定律方程v= K(d/dr )n = K v式中n偏離因子非牛頓指數(shù)；k粘度系數(shù)流體稠度，單位Pas，資料常數(shù)，流體粘稠性越大， k值就越高。n。2.1聚合物熔體的流動特性vc、切力變稀的緣由分析：v 聚合物溶液：應(yīng)力作用下，原來由溶劑化作用而被封鎖在粒

14、子或大分子環(huán)繞空穴的小分子被擠出，粒子或環(huán)繞大分子的有效直徑即隨應(yīng)力的添加而減少，使粘度下降粘度大小與粒子或大分子的平均大小成正比。v 聚合物熔體：受力時，聚合物大分子間的纏結(jié)點(diǎn)被解開，同時還沿著流動的方向規(guī)那么陳列，因此就降低了粘度。2.1.3流體類型及其流動特征v3膨脹性流體切力變稠：va、特性：流動曲線也不是非直線，而且也不存在屈服應(yīng)力。它的表觀粘度隨剪切應(yīng)力添加而上升；用冪律方程表示時n1m0;而2233很小，第一法向應(yīng)力差N1隨剪切速率的添加而增大。2.2.1.1景象景象 熔體由大管或儲槽進(jìn)入小熔體由大管或儲槽進(jìn)入小管后最初一段區(qū)域內(nèi)的壓力管后最初一段區(qū)域內(nèi)的壓力降要比實(shí)際計算值大。

15、料筒降要比實(shí)際計算值大。料筒中某點(diǎn)與口模出口之間的總中某點(diǎn)與口模出口之間的總壓力降：壓力降：P = Pen + Pdi + Pex2.2.1入口效應(yīng)2.2.1入口效應(yīng)v2.2.1.2壓力降產(chǎn)生的緣由壓力降產(chǎn)生的緣由v口模入口處的壓力降口模入口處的壓力降Pen被以為是三種緣由呵被以為是三種緣由呵斥：斥：v1熔體粘滯流動流線收斂引起能量損失。熔體粘滯流動流線收斂引起能量損失。v2聚合物熔體產(chǎn)生彈性變形，彈性能的儲蓄呵斥聚合物熔體產(chǎn)生彈性變形，彈性能的儲蓄呵斥能量的耗費(fèi)。能量的耗費(fèi)。v3速度的猛烈變化，為到達(dá)穩(wěn)定的流速分布呵斥速度的猛烈變化，為到達(dá)穩(wěn)定的流速分布呵斥壓力降。壓力降。v入口壓力降絕大部

16、分都是由熔體的彈性所引起的入口壓力降絕大部分都是由熔體的彈性所引起的95%。2.2.1入口效應(yīng)v口模內(nèi)的壓力降Pdi取決于穩(wěn)態(tài)層流的粘性能損失。v口模出口壓力Pex是聚合物熔體在出口處所具有的壓力。就牛頓流體而言，Pex為零；對非牛頓流體 Pex0。v2.2.2.1定義定義v 被擠出的聚合物熔體被擠出的聚合物熔體斷面積遠(yuǎn)比口模斷面積斷面積遠(yuǎn)比口模斷面積大的景象。大的景象。v1表達(dá)式：離模膨脹比表達(dá)式：離模膨脹比定義為充分松弛的擠出定義為充分松弛的擠出物直徑物直徑d與口模直徑與口模直徑D之之2.2.2出模膨脹景象比。圓形口模的離模膨脹比為：B = d / D 或B = d2/D2B22.2.2出

17、模膨脹景象2.2.2出模膨脹景象v2.2.2.2出模膨脹機(jī)理出模膨脹機(jī)理va、取向效應(yīng)：聚合物熔體處于高剪切場內(nèi)，其大、取向效應(yīng)：聚合物熔體處于高剪切場內(nèi)，其大分子在流動方向取向，但在口模出口處發(fā)生解取分子在流動方向取向，但在口模出口處發(fā)生解取向，從而引起離模膨脹。向，從而引起離模膨脹。vb、彈性變形效應(yīng)或稱之為記憶效應(yīng)所引起。聚、彈性變形效應(yīng)或稱之為記憶效應(yīng)所引起。聚合物進(jìn)入口模時產(chǎn)生彈性變形，在熔體分開口模合物進(jìn)入口模時產(chǎn)生彈性變形，在熔體分開口模時彈性形變恢復(fù)，從而引起離模膨脹。時彈性形變恢復(fù)，從而引起離模膨脹。vc、正應(yīng)力效應(yīng)所引起。、正應(yīng)力效應(yīng)所引起。2.2.2出模膨脹景象v2.2.

18、2.3影響要素影響要素v 有兩個相反的過程，其一彈性效應(yīng)，其二彈性有兩個相反的過程，其一彈性效應(yīng)，其二彈性恢復(fù)即松弛恢復(fù)即松弛v1長徑比一定，長徑比一定，B隨剪切速率添加而增大。在熔隨剪切速率添加而增大。在熔體破裂臨界剪切速率之前有最大值體破裂臨界剪切速率之前有最大值Bmax，而后下，而后下降；降；v2低于低于c之下，之下，B隨隨添加而增大。高于添加而增大。高于c時，時，B值那么下降；值那么下降；v3在低于臨界在低于臨界 的一定的剪切速率下，的一定的剪切速率下，B隨溫度升隨溫度升高而降低；高而降低；2.2.2出模膨脹景象v4剪切速率恒定，B隨長徑比L / D的增大而降低。L / D超越某一數(shù)值

19、時，B為常數(shù)。v5離模膨脹比隨熔體在口模內(nèi)停留時間呈指數(shù)關(guān)系地減少。v6離模膨脹比隨聚合物的種類和構(gòu)造不同而異v解釋緣由：線性、柔性聚合物位阻低，松弛時間短，B值?。徽扯却?，分子量高，發(fā)布窄的非牛頓性強(qiáng)，松緩和慢，B值大。2.2.2出模膨脹景象v7離模膨脹與口模入口的幾何構(gòu)造無關(guān)。平板、圓筒形、截錐形v8增塑劑，減弱分子間的作用力縮短松弛時間，使B值減小，填料使含膠量下降，B值減小。v9隨口模直徑增大，先增大后減小。v10狹縫厚度方向比程度方向的膨脹比大，圓形介于兩者之間。2.2.3.1定義定義 當(dāng)擠出速率逐漸添加時，當(dāng)擠出速率逐漸添加時，擠出物外表出現(xiàn)凹凸不平、擠出物外表出現(xiàn)凹凸不平、外形發(fā)

20、生畸變或斷裂的不外形發(fā)生畸變或斷裂的不規(guī)那么景象總稱，使其內(nèi)規(guī)那么景象總稱，使其內(nèi)在質(zhì)量遭到破壞。在質(zhì)量遭到破壞。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象v2.2.3.2緣由熔體彈性行為的典型表現(xiàn)緣由熔體彈性行為的典型表現(xiàn)v1在流動中，聚合物遭到拉伸，由于它的粘彈性，在流動中，聚合物遭到拉伸，由于它的粘彈性，在流場中產(chǎn)生了可回復(fù)的彈性形變。形變程度隨在流場中產(chǎn)生了可回復(fù)的彈性形變。形變程度隨剪切速率的增大而增大。當(dāng)剪切速率增大到一定剪切速率的增大而增大。當(dāng)剪切速率增大到一定程度，彈性形變到達(dá)極限，熔體再不可以接受更程度，彈性形變到達(dá)極限，熔體再不可以接受更大的形變了，于

21、是流線發(fā)生周期性斷開，呵斥大的形變了，于是流線發(fā)生周期性斷開，呵斥“破破裂。裂。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象v 入口區(qū)邊部環(huán)流乘機(jī)而入，主料流與環(huán)流交替進(jìn)入口型，不同形變歷史的物料出口型后彈性恢復(fù)不均勻，擠出物產(chǎn)生破裂。低密度聚乙烯、丁苯像膠等支化型聚合物的破裂屬子這種破裂機(jī)理。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象v2粘滑機(jī)理v 由于熔體與流道壁之間缺乏粘著力，在某一臨界切應(yīng)力以上時，熔體產(chǎn)生滑動，同時釋放出由于流經(jīng)口模而吸收的過量能量。能量釋放后以及由于滑動呵斥的“溫升，使得熔體再度粘上。由于這種粘滑機(jī)理過程，流線出現(xiàn)不延續(xù)性，使得有不同形變歷史的熔體段參差交

22、替地組成擠出物。v3剪切歷史差別引起：入口區(qū)與管內(nèi)流動區(qū)，受剪切不一樣，產(chǎn)生不均勻的彈性恢復(fù)。入口端死角存在漩渦流動，周期性進(jìn)入流道，引起流線中斷。 v普通以為鱉魚皮狀破裂產(chǎn)生于出口處。在無滑動的情況下，管壁上流體的速度為零，而一旦分開管口，邊壁處流體的速度必需忽然添加到與擠出物的線速度相一致，當(dāng)此加速度過大時，呵斥流體分于的彈性形變達(dá)極限值導(dǎo)致熔體表觀破裂。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象v 臨界判據(jù)：研討擠出破裂的臨界條件，即確定在剪切速率和剪切應(yīng)力多大時將發(fā)生高彈湍流，對消費(fèi)控制是非常重要的。va.韋森堡值韋森堡值又稱為“彈性雷諾數(shù)。該準(zhǔn)數(shù)將熔體破裂的條件與其分子本身的松弛時間和外界剪切

23、速率關(guān)聯(lián)起來:v，松弛時間； ，聚物熔體的粘度；G高聚熔體的剪切彈性模量。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象vNW7時，發(fā)生高彈湍流，熔體破裂。v b.臨界粘度降 巴托斯(Bartos)在1964年提出了另一個衡量高聚物不穩(wěn)定流動的臨界條件，即“臨界粘度降。其表述為：隨剪切速率增大，當(dāng)熔體粘度降至零切粘度的0. 025倍時，那么發(fā)生熔體破裂：vc臨界剪切應(yīng)力 有人從最大剪切應(yīng)力來思索熔體破裂的臨界條件。1963年本博(Benbow)和拉姆(Lamb)指出，當(dāng)mf =1.25*105N/m2時發(fā)生熔體破裂景象。vd熔體破裂指數(shù)Nmf 1957年巴蔡特(Barnett

24、)指出，熔體破裂指數(shù)Nmf接近予106 N/m2時即發(fā)生熔體破裂。2.2.3不穩(wěn)定流動熔體破裂景象v 高聚物的彈性形變是由鏈段運(yùn)動引起的，而鏈段運(yùn)動的才干，即松弛的快慢程度，由松弛時間所決議。當(dāng)很小時，形變的察看時間t遠(yuǎn)大于 ，那么形變以粘性流動為主；當(dāng)很大時，t遠(yuǎn)小于，那么彈性形變?yōu)橹鳎瑥椥孕?yīng)顯著。2.2.4影響高聚物熔體彈性的要素2.2.4影響高聚物熔體彈性的要素v1聚合物的性質(zhì)：非牛頓性越大， c或 c 越低。v2分子量和分子量分布：v 分于量大，分子間作用力強(qiáng)，熔體粘度高，松弛時間長，彈性形變松弛得慢，那么彈性效應(yīng)就可明顯地察看出來。擠出膨脹率高，熔體易破裂。分子量分布寬，那么高分子

25、量級分的松弛時間長，熔體的彈性表現(xiàn)那么更明顯。2.2.4影響高聚物熔體彈性的要素v3成型條件：剪切速率增大，外力作用時間短，分子鏈來不及松弛，那么彈性效應(yīng)顯著。假設(shè)剪切速率太大，以致于流道中的大分于鏈都來不及伸.展，那么彈性效應(yīng)反而不太明顯。v 溫度升高，分子的活動才干加強(qiáng)，分于間間隔增大，分子間作用力減小，大分子的松弛時間縮短，熔體膨脹收縮率減小，熔體破裂的臨界剪切速率提高。2.2.4影響高聚物熔體彈性的要素v4口模尺寸：入口角流線形， c；L/D， c；v5模具資料：與口模光滑程度關(guān)系不大與模具資料有關(guān)，黃銅 c最大。銀鋼 c最小。v6某些聚合物HDPE即使在剪切速率高出臨界值時擠出物并不

26、出現(xiàn)熔體破碎景象，適宜高速加工，但粘度太多，流動性太差。2.3高聚物的熱物理性質(zhì)v2.3.1體積特征v2.3.1.1根本概念v比容：單位質(zhì)量物質(zhì)的體積；v密度：單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。v摩爾體積：1mol物質(zhì)的質(zhì)量。1MMV2.3.1體積特征v規(guī)范溫度下的摩爾體積298Kv零點(diǎn)摩爾體積0Kv范德華摩爾體積：分子電子云所占的體積。v 近代物質(zhì)構(gòu)造實(shí)際：任何物質(zhì)的體積均由分子本身體積和自在體積所組成，自在體積受溫度的影響，范德華摩爾體積不受溫度的影響。v摩爾體積計算方法：集團(tuán)奉獻(xiàn)加和法298298iirVV2.3.2熱膨脹v2.3.2.1熱膨脹系數(shù)v體積熱膨脹系數(shù)：v線熱膨脹系數(shù)：1V1KTVp1L1

27、KTLp2.3.2熱膨脹v摩爾熱膨脹系數(shù)：v密度溫度系數(shù)：KmkgTqp3/VqMVE 3KmolmTVEp/32.3.2熱膨脹v2.3.2.2受熱時尺寸變化v體積變化：v線性尺寸變化：)1 ()(0TTVTV)1 ()(0TTLTL2.3.2熱膨脹1201602002402803203601.091.101.111.121.131.141.15Specific Volume(cm3g-1)Temperature(K)2.3.2熱膨脹v2.3.2.3希姆哈-波義耳熱膨脹模型2.3.2熱膨脹v 結(jié)論：v 高彈態(tài)高聚物的熱膨脹系數(shù)比玻璃態(tài)時要大得多，這是由于高彈態(tài)的高聚物(如常溫下的橡膠)具有典型

28、的液體特性，鏈段運(yùn)動相當(dāng)于液體分子的運(yùn)動，所以高彈態(tài)高聚物的體脹系數(shù)等于液體的體脹系數(shù)。gr2.3.2熱膨脹v 處于玻璃態(tài)時高聚物的體脹系數(shù)與結(jié)晶體的體脹系數(shù)大致相等，兩條線平行，其斜率一樣。v Vl線的延伸線(用虛線表示)與Vc在熱力學(xué)溫度0K時相交一點(diǎn)，這就是說，假設(shè)液體(或高彈態(tài)高聚物)在冷卻過程中不發(fā)生玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的話，那么在0K時最緊湊的堆砌密度正好是結(jié)晶體在0K時的那種堆砌密度。cg2.3.3熱容v2.3.3.1定義：溫度升高一度所需的熱量。v 1Kg物質(zhì)溫度升高一度所需的熱量叫比熱容c。 1mol物質(zhì)溫度升高一度所需的熱量叫摩爾熱容C。v等容比熱容cv。2.3.3熱容v等壓比熱容c

29、pv等容摩爾熱容Cvv等壓摩爾熱容Cp2.3.3熱容v2.3.3.2高聚物的比熱容v 在不發(fā)生化學(xué)反響的情況下，非晶態(tài)高聚物的比熱容隨溫度添加而直線上升，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度處發(fā)生突變。v 等壓熱容的取決于熱焓隨溫度的變化，由于固體的內(nèi)能隨溫度的變化比液體要大，所以在玻璃態(tài)以下時，熱容上升的斜率比玻璃態(tài)以上時要大。2.3.3熱容2.3.3熱容v對于結(jié)晶資料，結(jié)晶熔化時，由于發(fā)生相變，在熔點(diǎn)附近。Cp趨于無窮大。結(jié)晶高聚物也會發(fā)生同樣的變化。2.3.4導(dǎo)熱性2.3.4.1 定義 所謂導(dǎo)熱性是指物體傳送熱能的才干。各種物質(zhì)的導(dǎo)熱才干是不同的。隨物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)造、聚集態(tài)、溫度、壓力等要素而改動。導(dǎo)熱系數(shù)是

30、指當(dāng)溫度梯度為1時，該物質(zhì)在單位時間內(nèi)，單位面積上所能傳送的熱量，通常用符號表示。單位用W/(m.K) 2.3.4導(dǎo)熱性v2.3.4.2傳熱機(jī)理v 聚合物資料的傳熱機(jī)理，大多采用德拜(Debye)的固體傳熱聲子模型來解釋：傳熱過程中不發(fā)生分子的傳送，傳熱過程是一種能量在物質(zhì)中依次逐層傳送的過程。它是以聲速、按量子方式一份份傳送的，每份能量的大小與資料密度和比熱成正比。2.3.4導(dǎo)熱性2.3.4導(dǎo)熱性v 1965年K.愛尹爾曼從分子運(yùn)動觀念來討論聚合物的傳熱機(jī)理：v 高聚物分子是一種鍵型不同的三維網(wǎng)格，即沿分子鏈方向是化學(xué)鍵，垂直方向是范德華力的物理鍵，沿分子鏈方向上的原子陳列比垂直方向要規(guī)那么

31、緊湊的多，所以聲子的逸散沿分子鏈方向也比垂直方向少得多，因此熱阻抗也小得多。 2.3.4導(dǎo)熱性v 隨分子量M的添加， 開場逐漸增高，然后漸漸趨于一穩(wěn)定不變的常數(shù)。所以對高分子化合物來說， 與分子量無關(guān)。v 聚合物交聯(lián)后，導(dǎo)熱系數(shù)稍有添加，但添加不多，由于在交聯(lián)度不太高時，分子鏈間物理鍵依然是主要方式。v取向影響較大。由于取向后分子鏈沿一定方向陳列，根據(jù)這種導(dǎo)熱性上顯著的各方異性特點(diǎn)，在實(shí)踐任務(wù)中可用它來測定高聚物分子的取向度。2.3.4導(dǎo)熱性v2.3.4.3溫度的影響v 普通固體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的上升而添加，液體的導(dǎo)熱系數(shù)(除水和甘油外)隨溫度上升而下降。高聚物在玻璃化溫度以下時具有固體的性質(zhì)

32、，導(dǎo)熱系數(shù)也隨溫度的上升而添加，玻璃化溫度處出現(xiàn)一極大值，各種非晶相高聚物都符合這一規(guī)律。2.3.4導(dǎo)熱性2.3.4導(dǎo)熱性2.3.4導(dǎo)熱性v假設(shè)取對比導(dǎo)熱系數(shù)與對比溫度T/Tg作圖，各種橡膠及非晶高聚物都在一條曲線上，當(dāng)溫度由Tg上升到T時，聚集態(tài)構(gòu)造一樣的高聚物的對比導(dǎo)熱系數(shù)相近。2.3.5導(dǎo)溫系數(shù)v2.3.5導(dǎo)溫系數(shù)v 在高聚物的熱物理性質(zhì)中，還常用到導(dǎo)溫系數(shù)這一參數(shù)。導(dǎo)溫系數(shù)表示物體在冷卻或加熱時各部分溫度趨向一致的才干。導(dǎo)溫系數(shù)越大，在同樣的外部加熱或冷卻條件下，物料內(nèi)部各處的溫差就越小。反之，導(dǎo)溫系數(shù)越小，物體各部分的溫差就越大。2.3.5導(dǎo)溫系數(shù)v值的大小與導(dǎo)熱系數(shù)成正比，與熱容和

33、密度成反比，其值可用下式計算：v =/ Cp v式中為導(dǎo)溫?zé)岱稚⑾禂?shù)；為導(dǎo)熱系數(shù)； Cp為定壓熱容；為密度。v 各種聚合物由玻璃態(tài)至熔融態(tài)的導(dǎo)溫?zé)岱稚⑾禂?shù)是逐漸下降的，但在熔融形狀下的較大溫度范圍內(nèi)卻幾乎堅持不變。緣由：比熱容隨溫度上升的趨勢恰為密度隨溫度下降的趨勢所抵消。2.3.5導(dǎo)溫系數(shù)v對聚合物加熱和冷卻的限制v 聚合物熱傳導(dǎo)的傳熱速率很小，冷卻和加熱都不容易；粘流態(tài)聚合物由于粘度高，對流傳熱的速率小。v 加熱時，不能將推進(jìn)傳熱速率的溫差提得過高，以免由于部分溫度過高引起降解。2.3.5導(dǎo)溫系數(shù)v 冷卻時，不能使冷卻介質(zhì)與熔體之間溫差太大，否那么會由于冷卻過快而使內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。v 皮層

34、冷卻快，處于玻璃態(tài)，成鞏固外殼，內(nèi)層收縮，處于拉伸形狀，皮層遭到應(yīng)力作用，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。結(jié)果物理性能下降，彎曲、拉伸強(qiáng)度下降，制品翹曲，開裂。2.3.6摩擦熱 聚合物熔體的粘度大，在成型過程中發(fā)生流動時，會因摩擦而產(chǎn)生顯著的熱量，此摩擦熱在單位體積的熔體中產(chǎn)生的速率Q為：式中Q為摩擦熱在單位體積的熔體中產(chǎn)生的速率；為剪切應(yīng)力；為 剪切速率；a為表觀粘度；J為熱功當(dāng)量。 熔體在圓管內(nèi)流動，Q在管的中心處為0，而在管壁處最大。 用摩擦方法加熱對聚合物是非常有力的，它使聚合物燒焦的能夠性不大。 聚合物熔體在流動過程中，由于粘度大，會在較短的流道內(nèi)呵斥很大的壓力降，從而使前后密度不一致。密度變小熔體的體

35、積膨脹，膨脹耗費(fèi)能量。結(jié)晶聚合物在受熱熔融和冷卻時伴隨有相態(tài)的轉(zhuǎn)變，需求吸收和放出較多的熱量。2.3.6摩擦熱2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶 2.4.1結(jié)晶形狀結(jié)晶形狀單晶、球晶、串晶、柱晶和伸直鏈晶等。單晶、球晶、串晶、柱晶和伸直鏈晶等。2.4.2高分子的結(jié)晶才干高分子的結(jié)晶才干2.4.2.1鏈節(jié)大小鏈節(jié)大小小有利于結(jié)晶。由于易構(gòu)成晶核。小有利于結(jié)晶。由于易構(gòu)成晶核。2.4.2.2鏈對稱性鏈對稱性PE對稱性好易結(jié)晶。但許多構(gòu)造對稱性不強(qiáng)而空間對稱性好易結(jié)晶。但許多構(gòu)造對稱性不強(qiáng)而空間陳列規(guī)整的聚合物同樣也能結(jié)晶如：陳列規(guī)整的聚合物同樣也能結(jié)晶如：PTFE。2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v 2

36、.4.2.3規(guī)整性規(guī)整性v 任何破壞構(gòu)造規(guī)整性的要素都導(dǎo)致難結(jié)晶甚至不結(jié)晶。如：任何破壞構(gòu)造規(guī)整性的要素都導(dǎo)致難結(jié)晶甚至不結(jié)晶。如：支化、交聯(lián)支化、交聯(lián)結(jié)晶才干下降；共聚：嵌段結(jié)晶才干下降；共聚：嵌段能結(jié)晶，規(guī)整能結(jié)晶，規(guī)整序列應(yīng)該占絕對優(yōu)勢，無規(guī)序列應(yīng)該占絕對優(yōu)勢，無規(guī)不能結(jié)晶。不能結(jié)晶。v 舉例：舉例：PP、PPB、PPR、PPHv 2.4.2.4鏈的柔順性鏈的柔順性v 適中的有利于結(jié)晶。一方面不容易纏結(jié)，另一方面使適中的有利于結(jié)晶。一方面不容易纏結(jié)，另一方面使其具有適當(dāng)?shù)臉?gòu)象才干排入晶格構(gòu)成一定的晶體構(gòu)造。分其具有適當(dāng)?shù)臉?gòu)象才干排入晶格構(gòu)成一定的晶體構(gòu)造。分子間作用力是影響鏈的柔順性主要

37、要素，分子間作用力越子間作用力是影響鏈的柔順性主要要素，分子間作用力越強(qiáng)，分子鏈的柔順性越小，結(jié)晶構(gòu)造越穩(wěn)定，而且結(jié)晶度強(qiáng)，分子鏈的柔順性越小，結(jié)晶構(gòu)造越穩(wěn)定，而且結(jié)晶度和熔點(diǎn)越高；和熔點(diǎn)越高；2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v 2.4.2.5聚合物類型聚合物類型v 縮聚物比加聚物難以結(jié)晶反復(fù)的單元比較長，鏈節(jié)比較縮聚物比加聚物難以結(jié)晶反復(fù)的單元比較長，鏈節(jié)比較大，難以排入晶格中。大，難以排入晶格中。2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v2.4.4結(jié)晶對性能的影響結(jié)晶對性能的影響v2.4.4.1對力學(xué)性能的影響對力學(xué)性能的影響v結(jié)晶度高，彈性模量增大，外表硬度增大，屈服結(jié)晶度高，彈性模量增大，外表硬度

38、增大，屈服應(yīng)力增大。應(yīng)力增大。v2.4.4.2增對光學(xué)性能的影響增對光學(xué)性能的影響v結(jié)晶度大，透明度下降。結(jié)晶度大，透明度下降。v2.4.4.3對熱性能的影響對熱性能的影響v結(jié)晶度增大，結(jié)晶度增大，Tg升高。升高。2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v2.4.5晶態(tài)與非晶態(tài)的互轉(zhuǎn)過程晶態(tài)與非晶態(tài)的互轉(zhuǎn)過程v2.4.5.1晶態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)v結(jié)晶聚合物結(jié)晶聚合物熔融熔融急冷至急冷至Tg以下以下非晶非晶態(tài)態(tài)v2.4.5.2非晶態(tài)非晶態(tài)晶態(tài)晶態(tài)v非晶態(tài)聚合物非晶態(tài)聚合物熔融熔融Tm緩慢冷卻緩慢冷卻晶態(tài)晶態(tài)2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v2.4.6成型加工與聚合物結(jié)晶的關(guān)系成型加工與聚合物結(jié)晶的關(guān)系v2.

39、4.6.1結(jié)晶壓力的影響結(jié)晶壓力的影響v 隨著壓力的添加，熔體的結(jié)晶速率添加，因此片晶隨著壓力的添加，熔體的結(jié)晶速率添加，因此片晶厚度添加，熔點(diǎn)升高。解釋：注射成型中假設(shè)澆口凍厚度添加，熔點(diǎn)升高。解釋：注射成型中假設(shè)澆口凍結(jié)后，保壓壓力大，晶片厚度大結(jié)后，保壓壓力大，晶片厚度大v2.4.6.2應(yīng)變和流動誘導(dǎo)結(jié)晶應(yīng)變和流動誘導(dǎo)結(jié)晶v 外部施加應(yīng)力導(dǎo)致熔體大分子鏈拉伸并按與形變一外部施加應(yīng)力導(dǎo)致熔體大分子鏈拉伸并按與形變一樣的方向陳列，由此大大降低了結(jié)晶時大分子規(guī)那么陳樣的方向陳列，由此大大降低了結(jié)晶時大分子規(guī)那么陳列的阻力從而加快了結(jié)晶速率。舉例：聚丙烯纖維經(jīng)列的阻力從而加快了結(jié)晶速率。舉例：聚

40、丙烯纖維經(jīng)過熔體擠出并使之在高壓下結(jié)晶得到過熔體擠出并使之在高壓下結(jié)晶得到2.4聚合物的結(jié)晶聚合物的結(jié)晶v2.4.6.3退火又稱熱處置退火又稱熱處置v 為穩(wěn)定的結(jié)晶構(gòu)造，小的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為穩(wěn)定的結(jié)晶構(gòu)造，小的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的晶粒使結(jié)晶聚合物的結(jié)晶趨于完善，大的晶粒使結(jié)晶聚合物的結(jié)晶趨于完善，結(jié)晶度添加，比較不穩(wěn)定的結(jié)晶構(gòu)造轉(zhuǎn)變結(jié)晶度添加，比較不穩(wěn)定的結(jié)晶構(gòu)造轉(zhuǎn)變等。使晶片厚度添加，熔點(diǎn)提高。也有利等。使晶片厚度添加，熔點(diǎn)提高。也有利于大分子的解取向和消除注射成型等過程于大分子的解取向和消除注射成型等過程中制品的凍結(jié)壓力。中制品的凍結(jié)壓力。2.5成型過程中的定向作用v2.5.1根本概念根本概念v

41、2.5.1.1什么是定向什么是定向v 在剪切應(yīng)力或拉伸應(yīng)力的作用下，聚合物大分子在剪切應(yīng)力或拉伸應(yīng)力的作用下，聚合物大分子或熔體中的纖維狀填料沿著力的方向作平行陳列，這或熔體中的纖維狀填料沿著力的方向作平行陳列，這種陳列常稱為定向作用。種陳列常稱為定向作用。v2.5.1.2發(fā)生定向的緣由分析發(fā)生定向的緣由分析v 不作這樣的陳列，細(xì)而長的單元勢必以不同的速不作這樣的陳列，細(xì)而長的單元勢必以不同的速度運(yùn)動，其結(jié)果是被拉斷，否那么只能在不同的位置度運(yùn)動，其結(jié)果是被拉斷，否那么只能在不同的位置順著流動方向作平行陳列。由于同樣緣由，熱塑性塑順著流動方向作平行陳列。由于同樣緣由，熱塑性塑料在其玻璃化溫度與

42、熔點(diǎn)之間進(jìn)展拉伸時，也會發(fā)生料在其玻璃化溫度與熔點(diǎn)之間進(jìn)展拉伸時，也會發(fā)生定向作用。定向作用。2.5.1根本概念根本概念v2.5.1.3定向?qū)χ破沸阅艿挠绊懚ㄏ驅(qū)χ破沸阅艿挠绊憊 各向異性。有利：定向薄膜、單絲以及拉伸各向異性。有利：定向薄膜、單絲以及拉伸網(wǎng)格等，使制品沿拉伸方向的拉伸強(qiáng)度和抗蠕變網(wǎng)格等，使制品沿拉伸方向的拉伸強(qiáng)度和抗蠕變性能得到提高。不利：厚度大或模塑制品，制品性能得到提高。不利：厚度大或模塑制品，制品中的定向景象不一致，而且各部分的定向程度也中的定向景象不一致，而且各部分的定向程度也有差別，使制品某些方向的力學(xué)強(qiáng)度提高，另外有差別，使制品某些方向的力學(xué)強(qiáng)度提高，另外一些方向

43、變劣，發(fā)生翹曲或裂痕。一些方向變劣，發(fā)生翹曲或裂痕。2.5.2熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向v2.5.2.1成型方法成型方法v 用帶有纖維狀填料的熱固性塑料消費(fèi)模壓制用帶有纖維狀填料的熱固性塑料消費(fèi)模壓制品的方法有兩類：品的方法有兩類：v緊縮模塑法：其中定向作用很少。緊縮模塑法：其中定向作用很少。v傳送模塑法和熱固性塑料的注射模塑法：制品中傳送模塑法和熱固性塑料的注射模塑法：制品中會引起纖維狀填料的定向作用。會引起纖維狀填料的定向作用。2.5.2熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向v2.5.2.2扇形片狀物中填料的扇

44、形片狀物中填料的定向情況定向情況v 定向構(gòu)成的過程：填料定向構(gòu)成的過程：填料陳列的的方向主要是順著流陳列的的方向主要是順著流動方向的，碰上模壁后，它動方向的，碰上模壁后，它的流動就改為與阻力成垂直的流動就改為與阻力成垂直的方向。見圖的方向。見圖v 定向的結(jié)果：機(jī)械強(qiáng)度：定向的結(jié)果：機(jī)械強(qiáng)度：切向徑向；收縮率和后收切向徑向；收縮率和后收縮率：切向徑向縮率：切向徑向2.5.2熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向v2.5.2.3定向的特點(diǎn)定向的特點(diǎn)v 填料定向的方向和程度主要依賴于澆口的外填料定向的方向和程度主要依賴于澆口的外形它能決議高分子資料流動速度的梯度和位

45、形它能決議高分子資料流動速度的梯度和位置。置。v 成型工藝條件的變卦與定向沒有關(guān)系。成型工藝條件的變卦與定向沒有關(guān)系。v 熱固性塑料定向不能消除，而熱塑性塑料可熱固性塑料定向不能消除，而熱塑性塑料可以消除。以消除。2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向v 熱塑性塑料制品在消費(fèi)時，只需在消費(fèi)過程中存在熔體流動，幾乎都有聚合物分子定向的問題。v2.5.3.1定向機(jī)理v定向的影響要素：剪切；松弛。v 分子定向是流動速度梯度誘導(dǎo)而成的，而這種梯度又是剪應(yīng)力呵斥的。當(dāng)所加的應(yīng)力曾經(jīng)停頓或減弱時，分子定向又會被分子熱運(yùn)動所摧毀，因此分子定向在各點(diǎn)的差別應(yīng)該是這兩

46、個對立效應(yīng)的凈結(jié)果。2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向v 定向程度最大：層在熔態(tài)塑料柱的邊緣；點(diǎn)在熔體最先灌滿處。v 緣由：熔體進(jìn)入模腔后壓力逐漸降低流動的壓力在入模處最高，在料的前端最低，熔體的速度梯度也由澆口的最大值逐漸降低到料流前端的最小值。所以熔體前沿區(qū)域分子的取向程度低。當(dāng)這部分熔體首先與溫度低的多的模壁接觸時，即被迅速冷卻而構(gòu)成取向構(gòu)造少或無規(guī)取向構(gòu)造的凍結(jié)層。2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向v 但接近凍

47、結(jié)層的熔體依然挪動，且粘度高，流動時的速度梯度大，故次外表層的這部分熔體有有很高的取向程度，模腔中心的熔體，流動速度梯度小，取向程度低，同時由于溫度高，冷卻速度慢，分子的解取向有時間開展，故最終的取向程度極抵。v 熔體進(jìn)入模腔后最先充溢的地方在距澆口不遠(yuǎn)的地方，有較長的冷卻時間，凍結(jié)層厚，分子在這里遭到的剪切作用最大，取向程度也最高。2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向v定向結(jié)果：va、機(jī)械強(qiáng)度：直向橫向vb、抗張強(qiáng)度、伸長率、收縮率：直向橫向2.5.3熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向熱塑性高分子資料中聚合物大分子的定向v2.5.3.3影響定向

48、的要素影響定向的要素v影響分子定向程度的要素有很多，各種要素彼此影響分子定向程度的要素有很多，各種要素彼此牽制，壓力增大，粘度變化，溫度梯度變化。牽制，壓力增大，粘度變化，溫度梯度變化。v1T模具模具，制品厚度，制品厚度，T塑料進(jìn)模時間塑料進(jìn)模時間，定向，定向程度程度。v2澆口長度澆口長度，壓力，壓力，充溢塑模的時間，充溢塑模的時間，定向，定向程度程度。v分子定向程度與澆口安設(shè)的位置和外形有很大關(guān)分子定向程度與澆口安設(shè)的位置和外形有很大關(guān)系部位。為減少分子定向程度，澆口最好設(shè)在型系部位。為減少分子定向程度，澆口最好設(shè)在型腔深度較大的腔深度較大的2.5.4拉伸定向拉伸定向2.5.4.1什么是拉伸

49、定向什么是拉伸定向 在在TgTm之間的溫度區(qū)域內(nèi)，對塑料施以單之間的溫度區(qū)域內(nèi)，對塑料施以單軸單向或雙軸雙向拉伸，那么其中的分子鏈將在軸單向或雙軸雙向拉伸，那么其中的分子鏈將在很大程度上沿著拉伸方向作整齊陳列，也就是分很大程度上沿著拉伸方向作整齊陳列，也就是分子在拉伸過程中出現(xiàn)了定向。子在拉伸過程中出現(xiàn)了定向。2.5.4拉伸定向拉伸定向v 拉伸后重新加熱，在沿分子定向方向發(fā)生較大收縮，礦泉水瓶參與熱水后假設(shè)將制品在張緊的情況下進(jìn)展熱處置，在高于拉伸溫度而低于熔點(diǎn)的溫度區(qū)域內(nèi)加熱假設(shè)干時間，急冷至室溫，制品收縮率下降。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2.5.4.2拉伸定向的本質(zhì)拉伸定向的本質(zhì)v 在在

50、TgTm之間進(jìn)展是由于分子在高于之間進(jìn)展是由于分子在高于Tg時時才有足夠的活動，這樣在拉應(yīng)力的作用下，分子才有足夠的活動，這樣在拉應(yīng)力的作用下，分子從無規(guī)線團(tuán)中被拉開、拉直和在分子彼此之間發(fā)從無規(guī)線團(tuán)中被拉開、拉直和在分子彼此之間發(fā)生挪動。生挪動。v 本質(zhì)上，聚合物在拉伸定向過程中的變形可本質(zhì)上，聚合物在拉伸定向過程中的變形可分為三個部分：分為三個部分：2.5.4拉伸定向拉伸定向v瞬時彈性變形：瞬息可逆的變形，是由分子鍵角的扭變和分子鏈的伸長呵斥的。拉應(yīng)力解除時能全部恢復(fù)。v分子排直的變形：排直是分子無規(guī)線團(tuán)解開的結(jié)果，排直的方向與拉應(yīng)力的方向一樣。分子定向部分，是拉伸定向工藝要求的部分，它在

51、制品的溫度降到Tg以下后即自行凍結(jié)而不能恢復(fù)。2.5.4拉伸定向拉伸定向v粘性變形：分子間的彼此滑動，不能恢復(fù)。粘性流動，定向程度小。v拉伸定向是一個動態(tài)的過程，一方面有分子被拉直，另一方面又有分子糾集成無規(guī)線團(tuán)。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2.5.4.3影響要素影響要素v1在給定拉伸比和拉伸速度的情況下，拉伸溫度在給定拉伸比和拉伸速度的情況下，拉伸溫度越低不得低于越低不得低于Tg越好。越好。v解釋：目的添加排直變形而減少粘性變形。解釋：目的添加排直變形而減少粘性變形。v2在給定拉伸比和拉伸溫度下，拉伸速度越大那在給定拉伸比和拉伸溫度下，拉伸速度越大那么所得分子定向的程度越高。么所得分子定向的

52、程度越高。2.5.4拉伸定向拉伸定向v3在給定拉伸速度和定溫下，拉伸比越大，定向程度越高。v不論拉伸情況如何，驟冷的速率越大，能堅持定向的程度越高。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2.5.4.4對結(jié)晶和無結(jié)晶聚合物的影響對結(jié)晶和無結(jié)晶聚合物的影響v1對于無結(jié)晶傾向的聚合物：對于無結(jié)晶傾向的聚合物： va、M ，定向程度，定向程度。vb、拉伸有時在降溫情況下進(jìn)展、拉伸有時在降溫情況下進(jìn)展v解釋緣由：降溫暖拉伸同時進(jìn)展，厚度動搖小，解釋緣由：降溫暖拉伸同時進(jìn)展，厚度動搖小，厚的降溫慢有較大的粘性變形，降低了厚度動搖厚的降溫慢有較大的粘性變形，降低了厚度動搖的幅度。的幅度。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2

53、對于有結(jié)晶傾向的聚合物：v緣由；結(jié)晶聚合物制造薄膜單絲如為無定形，那么沒有運(yùn)用價值，結(jié)晶而沒有定向的產(chǎn)品性脆缺乏透明性，定向而無結(jié)晶的產(chǎn)品有較大的收縮性。只需定而又結(jié)晶的性能最好，具備透明性收縮性小。定向中無結(jié)晶，或結(jié)晶度缺乏的具有較大的收縮性。v關(guān)鍵是熱處置的溫度、時間和驟冷的速率。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2.5.4.5結(jié)晶對拉伸的影響結(jié)晶對拉伸的影響v要求：拉伸前的聚合物中應(yīng)不含有晶相。含晶相要求：拉伸前的聚合物中應(yīng)不含有晶相。含晶相不容易使其定向程度提高。不容易使其定向程度提高。v有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸過程中伴有晶體的有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸過程中伴有晶體的產(chǎn)生，結(jié)晶構(gòu)造的轉(zhuǎn)變

54、和晶相的定向。分子定向產(chǎn)生，結(jié)晶構(gòu)造的轉(zhuǎn)變和晶相的定向。分子定向加速結(jié)晶過程。加速結(jié)晶過程。v有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸時有熱量產(chǎn)生，有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸時有熱量產(chǎn)生，v因此拉伸定向應(yīng)在溫度梯度下降的情況下進(jìn)展。因此拉伸定向應(yīng)在溫度梯度下降的情況下進(jìn)展。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2.5.4.6熱處置熱處置 v1定義：在定義：在T拉伸拉伸- Tm某一適宜的溫度對制品某一適宜的溫度對制品烘假設(shè)干時間通常為幾秒鐘，而后急冷至室烘假設(shè)干時間通常為幾秒鐘，而后急冷至室溫以降低其收縮率。溫以降低其收縮率。v2目的：使曾經(jīng)拉伸定向的中間制品中的短鏈分目的：使曾經(jīng)拉伸定向的中間制品中的短鏈分子和分子鏈

55、段得到松弛，但不擾亂它的主要定向子和分子鏈段得到松弛，但不擾亂它的主要定向部分。所以溫度應(yīng)盡能夠低，以免擾亂主要定向部分。所以溫度應(yīng)盡能夠低，以免擾亂主要定向部分。部分。2.5.4拉伸定向拉伸定向v2本質(zhì)：va、無結(jié)晶傾向：使曾經(jīng)拉伸定向的中間制品中的短鏈分子和分子鏈段得到松弛，但不擾亂他的主要定向部分。vb、有結(jié)晶傾向：使聚合物構(gòu)成足夠的結(jié)晶度以防止收縮。v2.6.1降解的本質(zhì)降解的本質(zhì)v 聚合物在熱主要、力、氧、水次要、聚合物在熱主要、力、氧、水次要、光、超聲波和核輻射很少等作用下發(fā)生的分光、超聲波和核輻射很少等作用下發(fā)生的分子鏈斷裂，分子量降低的化學(xué)過程，在這個變化子鏈斷裂，分子量降低的

56、化學(xué)過程，在這個變化過程中，包括大分子的斷裂、支化、交聯(lián)、分子過程中，包括大分子的斷裂、支化、交聯(lián)、分子鏈構(gòu)造的改動、側(cè)基的改動等以上幾種作用的綜鏈構(gòu)造的改動、側(cè)基的改動等以上幾種作用的綜合。合。2.6聚合物的降解及交聯(lián)作用2.6.1降解的本質(zhì)v 在以上的許多作用中，自在基是一個活潑的中間產(chǎn)物，作用的結(jié)果是聚合物分子構(gòu)造發(fā)生變化。對成型來說，在正常操作的情況下，熱降解是主要的，由力、氧和水次要位置。標(biāo)志熱作用大小的是溫度，但是溫度的大小與力、氧和水等對聚合物的降解有親密關(guān)系。溫度高時對氧、水與聚合物的反響均有利，與力的影響那么相反，由于溫度高時聚合物的粘度小。2.6.2降解對聚合物的影響v2.

57、6.2.1輕度降解輕度降解: 使聚合物變色。使聚合物變色。v2.6.2.2進(jìn)一步降解進(jìn)一步降解v 使聚合物分解出低分子物質(zhì)，分子量或粘使聚合物分解出低分子物質(zhì)，分子量或粘度降低，制品出現(xiàn)氣泡和流紋等弊病，并因此度降低，制品出現(xiàn)氣泡和流紋等弊病，并因此減弱制品的各項(xiàng)物理和機(jī)械性能。減弱制品的各項(xiàng)物理和機(jī)械性能。v2.6.2.3嚴(yán)重降解嚴(yán)重降解v 使聚合物焦化變黑，產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)，使聚合物焦化變黑，產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)，甚至分解產(chǎn)物連同完全未分解的聚合物從加熱料甚至分解產(chǎn)物連同完全未分解的聚合物從加熱料筒中猛烈噴出，使加工過程不能順利進(jìn)展。筒中猛烈噴出，使加工過程不能順利進(jìn)展。2.6.3加工過程

58、中各種要素對降解的影響v2.6.3.1聚合物的影響聚合物的影響v1在聚合物主鏈中各種化學(xué)鍵的強(qiáng)度是：在聚合物主鏈中各種化學(xué)鍵的強(qiáng)度是：CFCHCC。v2CC鍵的強(qiáng)度：伯仲叔季，因此，與鍵的強(qiáng)度：伯仲叔季，因此，與叔叔C原子或季原子或季C原子相鄰的鍵都是不穩(wěn)定的。原子相鄰的鍵都是不穩(wěn)定的。v3主鏈中含有主鏈中含有CC鍵與鍵與CC雙鍵構(gòu)成雙鍵構(gòu)成位置位置的關(guān)系上的單鍵具有相對的不穩(wěn)定性，如橡膠比的關(guān)系上的單鍵具有相對的不穩(wěn)定性，如橡膠比其它飽和聚合物易發(fā)生降解。其它飽和聚合物易發(fā)生降解。2.6.3加工過程中各種要素對降解的影響v4主鏈上CC鍵的鍵能還遭到側(cè)鏈上取代基和原子的影響。極性大和分布規(guī)整的

59、取代基，添加主鍵的強(qiáng)度，穩(wěn)定性提高；不規(guī)整的取代基降低聚合物的穩(wěn)定性。v5主鏈含有苯環(huán)、飽和環(huán)的聚合物以及具有等規(guī)立構(gòu)和結(jié)晶構(gòu)造的聚合物的穩(wěn)定性好，降解傾向小。2.6.3加工過程中各種要素對降解的影響v6大分子鏈中含有酰胺類、酯類、氰類、縮醛類和酮類等碳雜鏈構(gòu)造時，一方面由于其鍵能較弱，又對水、酸、堿、胺等性物質(zhì)有敏感性，因此穩(wěn)定性差。v7聚合物的降解速度還與資料中所含雜質(zhì)有關(guān)，不同雜質(zhì)促使聚合物降解歷程不同。2.6.3加工過程中各種要素對降解的影響v2.6.3.2溫度的影響溫度的影響v 沒有別的要素起作用，僅由于熱引起的降解沒有別的要素起作用，僅由于熱引起的降解稱為熱降解。熱降解為游離基連鎖

60、過程自在基稱為熱降解。熱降解為游離基連鎖過程自在基鏈?zhǔn)椒错懀到夥错懙乃俣入S溫度升高而加快。鏈?zhǔn)椒错?，降解反響的速度隨溫度升高而加快。如：如：PS：T227，降解速度很慢；，降解速度很慢；T227，降解速度非常迅速。降解速度非常迅速。2.6.3加工過程中各種要素對降解的影響v2.6.3.3氧的影響氧的影響v 空氣存在下的熱降解為熱氧降解。游離基連空氣存在下的熱降解為熱氧降解。游離基連鎖過程。常溫下降解緩慢，在熱的作用下氧化顯鎖過程。常溫下降解緩慢，在熱的作用下氧化顯著。著。v N2 70 v PVC 空氣空氣 125 毫克分子毫克分子/克克/小時小時v O2 225v氧含量氧含量、溫度、溫度、