材料合成与加工工艺课件-聚合物结构性能.pptVIP

问题 基本内容 重点难点 结构特点 热力学性能 流动状态 理化变化 思考与练习 3.聚合物在成型过程中的物理变化和化学 变化有哪些? 问题： 1.什么是热塑性？什么是热固性？ 2. 聚合物的热力学性能是什么？ * 基本内容： 1.了解聚合物的分子链结构、聚集态； 2.理解热塑性、热固性两个概念，二者的区别； 3.掌握聚合物的热力学性能和加工工艺性。 1.重点：热塑性、热固性的概念； 重点难点： 2.难点：对概念的理解 聚合物的热力学性能。 * 1．聚合物的分子结构 1.1 聚合物的分子结构特点 nCH2＝CH2 —CH2—CH2—n 乙烯 聚乙烯 链节：聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是－CH2—CH2—。 分子链：由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。 单体：能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。 聚合度：聚合物分子结构中的n值表示聚合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。 * —CH2—CH2—n 2．聚合物的化学结构 1.1 聚合物的分子结构特点 * 线型聚合物 带有支链的线型聚合物 体型聚合物 3．聚合物的分子链结构示意图 1.1 聚合物的分子结构特点 * 热塑性：线型聚合物的物理特性是具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔化状态而流动，且这种特性在聚合物成型前、成型后都有存在，因而可以反复成型，这样的聚合物具有热塑性，称为热塑性聚合物。 热固性：体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成型（化学交联反应）后，就成为既不溶又不熔的固体，即使在再高的温度下（甚至被烧焦碳化）也不会软化，这样的聚合物称为热固性聚合物。 4．聚合物的性质 1.1 聚合物的分子结构特点 * 结晶型聚合物 无定形聚合物 5．聚合物的聚集形态及性能 固态、液态 1.1 聚合物的分子结构特点 * 长链分子 分子长链具有柔性 高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔 聚合物存在晶态和非晶态两种 具有取向性 6．聚合物分子结构的特点 1.1 聚合物的分子结构特点 * 1.2 聚合物的热力学性能 1．聚合物的热力学性能 热力学曲线：线型无定型聚合物和线型结晶型聚合物受恒定压力时的变形程度与温度的关系曲线 。 * 各温度点含义： θ b ：脆化温度 g ：玻璃化温度 θ f ：粘流温度 θ d ：热分解温度 θ 线型无定形聚合物的热力学性能 1.2 聚合物的热力学性能 1．聚合物的热力学性能 * 各物理状态： 高弹态： 粘流态： 玻璃态： 线型无定形聚合物的热力学性能 1.2 聚合物的热力学性能 1．聚合物的热力学性能 * θ m ： 熔点 线型结晶型聚合物的热力学性能 1.2 聚合物的热力学性能 1．聚合物的热力学性能 * 由于分子运动阻力很大，一般随温度发生的力学状态变化很小，所以通常不存在粘流态或高弹态，即遇热不熔，高温时则分解。 体型聚合物的热力学性能 1.2 聚合物的热力学性能 1．聚合物的热力学性能 * 2．聚合物的加工工艺性 玻璃态: 车、铣、刨、锯、钻、锉 高弹态: 冲压、锻造、压延、气动成型 粘流态: 注射、压缩、压注、挤出等 1.2 聚合物的热力学性能 * 热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能 状 态 玻 璃 态 高 弹 态 粘 流 态 温度 θg以下 θg～θf θf～θd 分子状态 分子纠缠为无规则线团或卷曲状 分子链展开，链段运动 高分子链运动，彼此滑移 物理状态 坚硬的固态 高弹态固态，橡胶状 塑性状态或高粘滞状态 加工可能性 可作为结构材料进行车、铣、刨、锉、锯、钻等机械加工 弯曲、吹塑、压延、冲压等，成型后会产生较大的内应力 可注射、挤出、压缩、压注等，成型后应力小 2．聚合物的加工工艺性 1.2 聚合物的热力学性能 * 1. 温度和压力对粘度的影响 温度对粘度的影响 ● 粘度对温度敏感的塑料：PMMA、PC、PA 压力对粘度的影响 ● 粘度对压力敏感的塑料：PE、PP、POM 1.3 聚合物的流动状态分析 * 2. 影响塑料熔体流动过程中的压力损失△p的因素： 1.3 聚合物的流动状态分析 * 1) 压力损失△p和流动距离L成正比，随着流动距离L的增加而增大。 2) 压力损失△p和流道（包括型腔）的截面尺寸有关。 3) 压力损失△p和熔体的表观粘度成正比，表观粘度越大，压力损失也越大。 (公式1.20) (公式1.25) 2. 影响塑料熔体流动过程中的压力损失△p的因素： 1.3 聚合物的流动状态分析 * 1. 聚合物在成型过程中的结晶 聚合物的结构分为：结晶型和无定形两种 ● 结晶度：结晶型聚合物的结晶程度，结晶区在聚合物中所占的重量百分比。 ● 结晶型聚合物在成型过程中能否结晶，取决于成型