聚合物加工原理-緒論1課件

聚合物加工原理北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院姓名：楊海波

研究方向：聚合物加工過程的模擬通訊地址：100029北京化工大學(xué)57號(hào)信箱聯(lián)系電話O.）

E-mail:yanghb@授課教師課程名稱：聚合物加工原理學(xué)時(shí)：56授課對(duì)象：研究生授課安排：4學(xué)時(shí)/周課程簡(jiǎn)介第一章緒論Why?What?

How?一、Why？1、滿足社會(huì)需求2、構(gòu)建完整知識(shí)體系3、培養(yǎng)工程實(shí)踐能力（1）高分子材料在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位

21世紀(jì)科技三大支柱：材料、能源、信息1、社會(huì)需求金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料材料科學(xué)與技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，在國家科學(xué)研究、國防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有重要地位。1、社會(huì)需求（2）高分子材料應(yīng)用廣泛，發(fā)展前景廣闊

交通運(yùn)輸、國防建設(shè)建筑光學(xué)介質(zhì)、電信、家電服裝、鞋帽體育用品、兒童玩具食品、飲料包裝醫(yī)療勞斯萊斯汽車交通運(yùn)輸—汽車交通運(yùn)輸－汽車進(jìn)氣管減震器航空航天關(guān)鍵橡膠材料：太空服橡膠氣密層軌道艙門橡膠密封艙外服橡膠手套……制造太空服材料有相當(dāng)部分為高分子材料直升飛機(jī)2000年，法航“協(xié)和”式客機(jī)因飛機(jī)輪胎爆炸導(dǎo)致永久停飛。波音747航空航天武器裝備裝備越野輪胎戰(zhàn)車要求抓著、穩(wěn)定減震、快速撤離武器裝備T-63水陸兩用坦克武器裝備土木建筑伸縮縫減震墊公路隔離帶集裝箱密封條建筑防震土木建筑土木建筑具有高彈性的橡膠材料在抗震減災(zāi)中可以發(fā)揮重要作用！土木建筑抗震墊塊土木建筑抗震墊塊各種不同結(jié)構(gòu)、芯數(shù)的光纜印刷膠輥電信印刷工業(yè)制品各種密封件普通型和特殊型橡膠雜件O型密封圈工業(yè)制品辦公設(shè)備醫(yī)療衛(wèi)生制品輸液管、注射器假肢醫(yī)療衛(wèi)生制品防輻射服

高爾夫設(shè)備塑料、碳纖維成功應(yīng)用高爾夫球桿、球袋座生活用品生活用品各種餐盒、餐具生活用品色彩繽紛的眼鏡

兒童玩具生活用品2、知識(shí)體系使用性能性質(zhì)合成/加工結(jié)構(gòu)/成分（物理）（化學(xué)）（工程）材料四要素聚合物工業(yè)原料聚合高分子反應(yīng)復(fù)合化高分子化合物高分子材料高分子制品添加劑成型加工聚合物制備聚合物成型加工課程體系無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)高分子化學(xué)高分子物理高分子材料高分子材料改性聚合物制備工程聚合物加工工程基礎(chǔ)課專業(yè)基礎(chǔ)課專業(yè)平臺(tái)課3、工程能力高分子材料高分子制品材料設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)設(shè)備配型工業(yè)實(shí)施加工過程投入與產(chǎn)出比加工方法和原理《聚合物加工工程》材料制備聚合釜

星形S-SBR材料改性密煉機(jī)控制室密煉機(jī)卸料口胎面擠出輪胎制品輪胎成型材料加工—制品生產(chǎn)安裝輪胎的測(cè)試車型、測(cè)試儀器制品檢驗(yàn)

理論與實(shí)踐緊密結(jié)合理論知識(shí)工程實(shí)踐能力多學(xué)科彼此交叉與滲透合成、加工、機(jī)械制造多學(xué)科的工程開發(fā)能力綜合知識(shí)的工程應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、流變學(xué)在聚合物加工工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選用等工程領(lǐng)域中的應(yīng)用3、工程能力二、What?高分子材料高分子制品How?ProcessingMethodProcessingTheoryProcessingMachineProcessingCondition研究?jī)?nèi)容：聚合物加工性能加工設(shè)備選型工藝條件選取制品性能。研究方法：采用模糊處理的方法，憑經(jīng)驗(yàn)解決問題。二、What?研究加工過程參數(shù)與材料性能間的關(guān)系材料相互作用參數(shù)（擴(kuò)散、相容、界面作用等）材料結(jié)構(gòu)參數(shù)(Tg、Tf

、Td、Tm、Mn、Mw）工藝參數(shù)

(T、P、V、σ、τ

）設(shè)備參數(shù)（容量、轉(zhuǎn)速、幾何形狀、能耗）材料性能加工過程參數(shù)之間關(guān)系二、What?流變響應(yīng)性能（ηa、γ或ε、形變速率）熱力學(xué)性質(zhì)（熵、焓、自由能－－－）力學(xué)性能（模量、強(qiáng)度、抗沖擊、耐撕裂）

動(dòng)態(tài)力學(xué)性能（彈性、損耗模量、損耗角）特種功能（光、電、磁、聲）加工過程參數(shù)與材料性能間關(guān)系的研究結(jié)果：

a了解加工過程中流變學(xué)參數(shù)（應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變速率等）與加工工藝（溫度、壓力、速度等）、材料結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)間關(guān)系，指導(dǎo)加工技術(shù)的確定、設(shè)備選型及其設(shè)計(jì)；

b掌握聚合物在外力場(chǎng)中的流變響應(yīng)及形成各種凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，指導(dǎo)材料結(jié)構(gòu)改性、控制和預(yù)測(cè)制品的性能。二、What?三、How?1、課程特點(diǎn)內(nèi)容多（多門課程集一體）領(lǐng)域?qū)挘ǘ鄬W(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)）實(shí)踐性強(qiáng)（與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密）（2）研究方法

化

簡(jiǎn)真實(shí)加工過程

簡(jiǎn)單過程

建立數(shù)學(xué)模型

求解參數(shù)及分布

修正

描述真實(shí)生產(chǎn)過程

預(yù)測(cè)加工參數(shù)及分布和制品性能數(shù)學(xué)－－力學(xué)模型法三、How?

選擇合適的流體本構(gòu)方程并輸入流體性能參數(shù)，劃分有限元網(wǎng)格，施加邊界條件，生成有限元模型.用有限元法計(jì)算雙螺桿擠出機(jī)流道中壓力和速度分布用有限元法計(jì)算雙螺桿擠出機(jī)流道中速度和粘度分布總體壓力分布橫截面上的壓力分布總體速度分布橫截面上的速度分布嚙合區(qū)流線螺槽區(qū)流線加工原理的研究方法總述：建立場(chǎng)的概念，利用數(shù)學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、化工原理的基本概念和理論，建立數(shù)學(xué)模型。研究外力作用與材料形變之間的定量關(guān)系，解釋材料凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。從而可將工藝的“宏觀”考慮方式與原理的“微觀”具體分析相結(jié)合，推動(dòng)高分子成型技術(shù)研究的深入與創(chuàng)新。3、課程講授內(nèi)容、方式及學(xué)時(shí)分配內(nèi)容：材料加工方法、設(shè)備結(jié)構(gòu)、加工原理（重點(diǎn)）、加工工藝控制、制品性能。方法:課堂講授、多媒體課件、課堂討論、自學(xué)講授內(nèi)容、方式三、How?學(xué)時(shí)分配緒論及基礎(chǔ)知識(shí)8混合與混煉8

擠出成型18壓延成型4

注射成型10其他成型2

習(xí)題和討論4

合計(jì)48學(xué)時(shí)三、How?【1】《聚合物成型原理及成型技術(shù)》，瞿金平、胡漢杰主編，中國化學(xué)工業(yè)出版社，2001【2】《反應(yīng)擠出原理與實(shí)踐》，瞿金平等譯，[美]馬里諾.贊索斯編著，化工出版社，1999、7【3】《聚合物加工原理》，Z.塔莫爾，C.G.戈戈斯箸，耿孝正等譯，1990【4】《聚合物加工工程》，趙素合主編，中國輕工出版社，2001、3【5】《聚合物加工中的傳遞現(xiàn)象》，戴干策編箸，中國石化出版社，1999、7教學(xué)參考書【6】《PolymerProcessingFundamental》，TimOsswald，HanserPu