塑料成型工藝與模具講義

1、HYPERLINK javascript: ExpandAndView(7);上篇塑料成型工藝第一章 緒論一、塑料成型加工及其重要性 1、人類主要使用的四大類材料木材、水泥、鋼鐵、塑料 2、塑料工業(yè)的內(nèi)容：塑料生產(chǎn)(包括樹脂和半制品的生產(chǎn))；塑料制品生產(chǎn)(也稱為塑料成型工業(yè))。 3、塑料制品生產(chǎn)過程 主要由原料準(zhǔn)備、成型、機(jī)械加工、修飾和裝配等連續(xù)過程組成。成型：壓縮模塑、擠出模塑、注射模塑、傳遞模塑、吹塑、鑄塑、旋轉(zhuǎn)模塑、層壓成型、壓延、涂層、泡沫塑料的成型、熱成型、其它。機(jī)械加工：車削和銑削、制孔、切螺紋、鋸切、剪切和沖切、其它。修飾：銼削、轉(zhuǎn)鼓滾光、磨削、拋光、溶浸增亮和透明涂層、彩飾、

2、涂蓋金屬、其它。二、塑料成型工業(yè)的過去和未來1、塑料成型工業(yè)的歷程仿制、擴(kuò)展、變革三個(gè)時(shí)期。2、塑料制品的應(yīng)用農(nóng)牧、漁業(yè)；包裝；交通運(yùn)輸；電氣工業(yè)；化學(xué)工業(yè)；儀表工業(yè)；建筑工業(yè)；航空工業(yè)；國防與尖端；家具；體育用品和日用百貨。三、塑料制品的生產(chǎn)工序和組織1、從塑料到塑料制品的流程原料、樹脂、塑料、塑料制品。2、生產(chǎn)設(shè)備的布置過程集中制、產(chǎn)品集中制。第二章 塑料成型的物化基礎(chǔ)第一節(jié) 高分子化合物一、高分子化合物（macromolecule）1、定義高分子化合物是由單體經(jīng)聚合反應(yīng)而形成的由許多重復(fù)單元以共價(jià)鍵相連接形成的較大分子量的化合物。2、特點(diǎn)：聚合的單體(結(jié)構(gòu)單元)可以是一種(均聚物)，也可

3、以是幾種(共聚物)； 聚乙烯（CH2 CH2）n 聚氯乙烯（ CH2 CH2）n 尼龍66（聚己二酰己二胺） HO OC（CH2）4CO NH（CH2）NHnH化學(xué)鍵為共價(jià)鍵或配位鍵；聚合度可以不同，約為100以上。二、高分子的命名與分類 1、高分子的命名一般以單體名稱為基礎(chǔ)，前面加一個(gè)“聚”字如乙烯CH2=CH2聚合得到CH2-CH2-CH2-CH2稱為聚乙烯。有些是取其原料的名稱(簡名)后附“樹脂”二字以聚合物的特征命名如己二胺與己二酸的反應(yīng)物叫做聚己二酰己二胺。 習(xí)慣命名如聚己二酰己二胺叫尼龍66，尼龍后的第一個(gè)數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，第二個(gè)數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇

4、酯被稱為滌綸，即的確良。“綸”字常作為纖維商品的后綴。共聚物如橡膠往往從共聚單體中各取一個(gè)字頭，后加“橡膠”二字來命名，如丁二烯與丙烯腈的共聚物稱為丁腈橡膠。 國際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的系統(tǒng)命名法A確定重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)；B排好重復(fù)單元中的次級(jí)單元(subunit)的次序；C給重復(fù)單元命名；D在重復(fù)單元名稱前面加一個(gè)“聚”字。 2、高分子的分類高聚物的常見分類方法分類方法的出發(fā)點(diǎn)類型按來源分類天然高分子、合成高分子按性能、用途分類塑料、橡膠、纖維按合成產(chǎn)物分類加聚物、縮聚物按高分子幾何構(gòu)成型分類線型高聚物、支鏈型高聚物、體型高聚物按高聚物熱行為分類熱塑性樹脂、熱固性樹脂按主鏈結(jié)構(gòu)分

5、類碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機(jī)高分子、無機(jī)高分子三、高分子化合物特點(diǎn)1、分子量很大相對(duì)分子質(zhì)量(俗稱分子量)在104以上，又稱大分子、大分子化合物、高聚物、聚合物(polymer)；當(dāng)分子量不太大時(shí)叫低聚物；分子量接近104時(shí)稱準(zhǔn)聚物。用作塑料、橡膠或纖維的多數(shù)高聚物，其分子量在104一106之間。高分子沒有氣態(tài)；隨著分子量的增大分子間的作用力增大，機(jī)械強(qiáng)度增大；難以形成百分之百的晶體。 2、分子量的多分散性和平均分子量高聚物的分子量及分子量分布是高分子材料最基本的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它們直接影響材料的物理機(jī)械性能，還明顯影響材料的加工性能，不同的加工工藝對(duì)高聚物的分子量和分子量分布要求不同。(1)

6、 分子量的多分散性同一高聚物中的各個(gè)分子有不同的分子量(分子鏈長度或聚合度)，這種特性稱為多分散件。(2)高聚物的分子量設(shè)高聚物的總分子數(shù)為N，重量為W，其中分子量為Mi的分子有Ni重量為Wi=NiMi數(shù)均分于量Mn重均分子量MwZ均分子量MZ粘均分子量M 通常在0.51之間MnMMwMZ(3)高聚物的分子量分布四、高分子的發(fā)展歷程第一階段高分子科學(xué)的萌芽時(shí)期：19世紀(jì)30年代20世紀(jì)20年代。 第二階段高分子學(xué)說興起和建立的重要時(shí)期：20世紀(jì)20年代40年代。 第三個(gè)階段高分子發(fā)展進(jìn)入由鏈到片的發(fā)展：20世紀(jì)5060年代。 第四個(gè)階段高分于的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)三維立體式發(fā)展的階段：20世紀(jì)70年代

7、以后。 第五個(gè)階段現(xiàn)在的高分子學(xué)科已經(jīng)進(jìn)人成熟時(shí)期。 第二節(jié) 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與形態(tài)一、高分子結(jié)構(gòu)的多層次性1、 結(jié)構(gòu)的概念結(jié)構(gòu)是指物質(zhì)的組成單元（原子、分子）之間相互作用（吸引和排斥）達(dá)到平衡時(shí)在空間的幾何排列。分子結(jié)構(gòu)：分子內(nèi)原子間的幾何排列。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：分子之間的幾何排列。2、 高分子結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、鍵接方式 近程結(jié)構(gòu) 與序列、立體構(gòu)型和空間排列、 支化與交聯(lián)、端基 高分子鏈結(jié)構(gòu) 高分子大?。ǚ肿恿考捌浞植迹?遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu) 高分子結(jié)構(gòu) 高分子形態(tài)（分子鏈的柔性） 晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 取向結(jié)構(gòu) 織態(tài)結(jié)構(gòu) 二、近程結(jié)構(gòu)（以均聚物為例）1、結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成 鏈高分

8、子：分子主鏈全部由碳原子以共價(jià)鍵相連接而成。如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。雜鏈高分子：分子主鏈由兩種或兩種以上的原子，包括碳、氧、氮、硫等以共價(jià)鍵相連接而成。常見的有聚酰胺、酚醛樹脂、聚甲醛、聚醚等。元素高分子：分子主鏈中由硅、磷、鍺、鋁、鎳、砷、銻等元素以共價(jià)鍵結(jié)合而成的高分子，主鏈中不合碳元素。其他高分子：有些高分子的主鏈不是一條單鏈，而是像“梯子”和“雙股螺線”那樣的高分子鏈。2、鍵接方式與序列所謂鍵接方式是指結(jié)構(gòu)單元在聚合反應(yīng)中是按什么樣的方式鍵接成長鏈高分子的對(duì)于縮聚產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)單元的鍵接都是通過一定的官能團(tuán)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，它們的鍵接方式是明確的，例如尼龍66

9、HOOC（CH2）4COOH+NH2（CH2）6NH2 HOOC（CH2）4CO- NH（CH2）6NH2 自由基聚合產(chǎn)物的鍵接方式不一定完全相同如CH2CHR 思考CH2CH-CH2CH2 3、高分子的立體構(gòu)型和空間排列所謂構(gòu)型是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子或基團(tuán)在空間的幾何排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組分子鏈構(gòu)型不同的異構(gòu)體分為旋光異構(gòu)體與幾何異構(gòu)體兩類:旋光異構(gòu)體：對(duì)于不對(duì)稱的碳原于(以C*表示)構(gòu)成的化合物，它能構(gòu)成互為鏡影的兩種異構(gòu)體，表現(xiàn)出不同的旋光性，稱為旋光異構(gòu)體。又分為：全同立構(gòu)(等規(guī)立構(gòu))：整條分子鏈全由同一旋光異構(gòu)的單元(D型或L型)鍵接而成

10、。間同立構(gòu)：鏈節(jié)由D型和L型交替地鍵接而成。無規(guī)立構(gòu)：D型和L型兩種旋光異構(gòu)單元完全無規(guī)鍵接。幾何異構(gòu)體：雙烯類單體1、4加成時(shí)形成的順式和反式兩種構(gòu)成型。4、支化與交聯(lián)線形高聚物：指高聚物的分子鏈?zhǔn)蔷€狀的。支化高聚物：是指線形分子鏈上延伸出或短或長的分支結(jié)構(gòu)(支鏈)。交聯(lián)高聚物：通過化學(xué)反應(yīng)把高分子鏈用共價(jià)鍵相互連接起來，產(chǎn)生網(wǎng)狀體形結(jié)構(gòu)。熱塑性高分子：能在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙?，加熱時(shí)能熔化的高分子。其分子形態(tài)為線形、支化高分子。常見高分子有熱塑性塑料、未硫化橡膠、合成纖維。熱固性高分子：既不能在溶劑中溶解，加熱也不熔化，只有交聯(lián)程度不太大時(shí)可能在溶劑中溶脹的高分子。其分子形態(tài)為網(wǎng)狀高分子。常見

11、高分子有熱固性塑料、硫化橡膠。5、共聚物的結(jié)構(gòu)共聚物：指兩種以上單體單元所組成的高聚物。無規(guī)共聚物：即兩種單體的鍵接順序沒有一定規(guī)律；ABAABAABBBBAA交替共聚物：即兩種單體有規(guī)律地交替鍵接；ABABABABAB，嵌段共聚物：它們是由兩種(或三種)均聚物鍵接而成。AAAABBBB(兩段嵌段)接枝共聚物：A主鏈上接B分子鏈而成。三、高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu) 1、高聚物的分子量和分子量分布 2、分子鏈的柔性小分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)象：由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子內(nèi)各原子在空間的幾何排布稱為構(gòu)象。高分子鏈柔性高分子鏈柔性我們把高分子鏈能夠改變其構(gòu)象的性質(zhì)稱為柔(順)性。高分子鏈柔性的根本原因 含有許多可以內(nèi)

12、旋轉(zhuǎn)的單鍵。高分子鏈柔性的本質(zhì)孤立高分子鏈在沒有外力作用下總是自發(fā)地采取卷曲的形態(tài)，這就是高分子鏈柔性的實(shí)質(zhì)。柔性高分子鏈的外形呈橢球狀。高分子鏈柔性的表征鏈段：高分子鏈中劃分出來的、可以任意取向的最小鏈單元。影響高分子鏈柔性的結(jié)構(gòu)因素主鏈結(jié)構(gòu)、取代基、氫鍵、交聯(lián)四、高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指平衡態(tài)時(shí)分子與分子之間的幾何排列。1、 小分子與高分子聚集態(tài)的比較小分子：晶態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、玻璃態(tài)、液晶態(tài)。高分子：晶態(tài)、液態(tài)、玻璃態(tài)、液晶態(tài)。高聚物在加工成型中形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定高聚物制品的主要因素。鏈結(jié)構(gòu)相同的高聚物由于加工條件的不同，制品性能可能相差很大。 2、非晶態(tài)高聚物定義非晶(性)

13、高聚物也稱無定形高聚物，人們把高聚物分于鏈不具備三維有序排列的凝聚狀態(tài)稱為非晶態(tài)。分子特點(diǎn)一般來說，分子具有支化、交聯(lián)、無規(guī)立構(gòu)、無規(guī)共聚和帶有較大側(cè)基等結(jié)構(gòu)時(shí)往往得到無定形高聚物。性能特點(diǎn)可顯示明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變(Tg鏈段運(yùn)動(dòng)溫度)使用溫度受Tg的限制，但有非常好的光學(xué)透明性。理論學(xué)說無規(guī)線團(tuán)模型局部有序模型2、 織態(tài)結(jié)構(gòu)為了改善高聚物的某些性能而在高聚物中參入添加劑或填料。類型：高分子-增塑劑體系增塑高聚物。高分子-填充劑體系復(fù)合材料。碳黑增強(qiáng)、泡沫塑料等。高分子-高分子體系共混高聚物。有時(shí)將嵌段、接枝共聚物算在內(nèi)。 第三節(jié) 高聚物的分子運(yùn)動(dòng)及力學(xué)狀態(tài) 不同結(jié)構(gòu)的高聚物，其分子運(yùn)動(dòng)方式不同而

14、使材料顯示不同的物理力學(xué)性能。即使相同結(jié)構(gòu)的高聚物，由于外界環(huán)境如溫度等造成的分子運(yùn)動(dòng)的差異，也可使材料表現(xiàn)出不同的宏觀性質(zhì)。一、高聚物分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1、 運(yùn)動(dòng)單元的多重性側(cè)基、支鏈、鏈節(jié)、鏈段（微布朗運(yùn)動(dòng)）和整個(gè)分子鏈（布朗運(yùn)動(dòng)）。2、運(yùn)動(dòng)方式的多重性整個(gè)分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)和各運(yùn)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)和搖擺運(yùn)動(dòng)。3、分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依賴性松弛過程與松弛時(shí)間在一定溫度和外場(力場、電場、磁場)作用下，高聚物從一種平衡狀態(tài)通過分于運(yùn)動(dòng)而過渡到與外界環(huán)境相適應(yīng)的新的平衡狀態(tài)的過程稱為松弛過程。完成這個(gè)過程所需要的時(shí)間稱為松弛時(shí)間。同一變化過程，高聚物的不同運(yùn)動(dòng)單元的松弛時(shí)間不同，因而具有“松弛時(shí)間譜”

15、。4、分子運(yùn)動(dòng)的溫度依賴性升溫的作用：增加分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；使高聚物體積膨脹增加了分子間的自由空間。對(duì)松馳過程的影響（阿累尼烏斯Arrhenius方程） 式中，為松弛時(shí)間，R為氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，H為松弛過程所需的活化能二、高聚物的力學(xué)狀態(tài)實(shí)驗(yàn)：在等速升溫下，對(duì)高聚物試樣施加一恒定的力，在力的作用時(shí)間一定（一般為10秒）的情況下，描繪試樣發(fā)生的形變與溫度曲線。1、 線形非晶態(tài)高聚物三種力學(xué)狀態(tài)及兩種轉(zhuǎn)變: 1-玻璃態(tài)；2-玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)；3-高彈態(tài)；4-粘彈轉(zhuǎn)變區(qū)；5-粘流態(tài)。玻璃態(tài)的特征運(yùn)動(dòng)單元：側(cè)基、鏈節(jié)、短支鏈等小運(yùn)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)及鍵長、鍵角的變化。力學(xué)性質(zhì)：材料受力后變形小，通常為0

16、.11.0，具有虎克彈性行為。材料模量較高，可達(dá)10910Pa。高彈態(tài)的特征運(yùn)動(dòng)單元：鏈段運(yùn)動(dòng)使分子鏈發(fā)生伸展或卷曲等構(gòu)象變化，但分子鏈質(zhì)心不能運(yùn)動(dòng)。力學(xué)性質(zhì)：高聚物受較小的力就可以發(fā)生很大的形變，外力除去后，形變可以逐步恢復(fù)。材料模量減少到1010Pa。粘流態(tài)的特征 運(yùn)動(dòng)單元：在外力作用下，整鏈分子質(zhì)心發(fā)生相對(duì)位移。力學(xué)性質(zhì)：材料模量下降到103104 Pa。 三種力學(xué)狀態(tài)及兩種轉(zhuǎn)變的實(shí)際意義常溫下處于玻璃態(tài)的非晶高聚物可作為塑料使用，最高使用溫度為Tg；常溫下處于高彈態(tài)的非晶高聚物可作為橡膠使用，使用溫度為TgTf；粘流態(tài)是高聚物加工的重要狀態(tài)，溫度范圍為TfTd。2、 晶態(tài)高聚物結(jié)晶度4

17、0時(shí)，微晶分布于非晶中：TTg，Tg上升，非晶部分為玻璃態(tài)；TgTTm，高彈態(tài)（非晶）+微晶即皮革態(tài)；TTm、Tf，粘流態(tài)。結(jié)晶度40時(shí)，微晶彼此銜接：TTm，晶態(tài)，可作塑料和纖維使用；TmTTf，高彈態(tài)；TTm，TTf粘流態(tài)。3、 交聯(lián)高聚物交聯(lián)度較小時(shí)有玻璃態(tài)和高彈態(tài)；交聯(lián)度較大時(shí)只有玻璃態(tài)，可作為熱固性塑料。 第四節(jié) 高聚物的幾個(gè)力學(xué)性能力學(xué)性能：材料受機(jī)械力作用時(shí)發(fā)生可逆或不可逆形變的能力以及抗破損的能力。高聚物在力學(xué)性能上表現(xiàn)出來的最大特點(diǎn)：（1）在一定條件呈高彈性；（2）具有突出的粘彈性。一、高彈性高聚物的形變可以分為可逆的彈性形變和不可逆的塑性形變?？赡娴膹椥孕巫儼ㄆ諒椥巫兒透?/p>

18、彈形變。1、 定義高聚物在一定條件（TgTf或TgT）處于高彈態(tài)。高彈態(tài)高聚物在小應(yīng)力作用下能產(chǎn)生很大的可逆彈性形變，這種獨(dú)特的行為稱為高彈性。2、高聚物高彈性的特點(diǎn)：彈性形變大，最高可達(dá)1000；而金屬的彈性形變一般不超過1。彈性模量低，高彈模量只有0.11MPa；而金屬的普彈模量10102GPa?？焖倮鞎r(shí)，材料發(fā)熱、溫度升高；金屬材料則相反。高聚物的高彈性模量隨溫度升高而增加；而金屬材料的普彈性模量隨溫度升高而減小。3、高彈性的本質(zhì)高彈性的本質(zhì)是熵彈（熵是指體系的混亂程度），即高彈形變主要引起體系的的熵變化。普彈性的本質(zhì)則為能彈性，普彈形變由鍵長、鍵角的變化引起，因而造成體系的內(nèi)能變化。

19、二、粘彈性1、蠕變?nèi)渥兪侵覆牧显谝欢ǖ臏囟群瓦h(yuǎn)低于該材料斷裂強(qiáng)度的恒定應(yīng)力作用下，形變隨時(shí)間逐漸增大的現(xiàn)象。形變包括普彈形變、高彈形變、粘性流動(dòng)。2、應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛是指在一定溫度下，使試件維持恒定應(yīng)變所需的應(yīng)力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。3、滯后現(xiàn)象高聚物在受到交變應(yīng)力作用下所觀察到的應(yīng)變的變化落后于應(yīng)力的變化的現(xiàn)象，稱為滯后現(xiàn)象。 高聚物的滯后現(xiàn)象與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。剛性分子的滯后現(xiàn)象較小，而柔性分子的滯后現(xiàn)象較嚴(yán)重。此外，滯后現(xiàn)象還強(qiáng)烈地依賴于外界條件。只有外力變化的頻率適中時(shí)，鏈段既可以運(yùn)動(dòng)，但又跟不上應(yīng)力的變化才出現(xiàn)較明顯的滯后現(xiàn)象。改變溫度也會(huì)產(chǎn)生類似的影響。4、 玻爾茲曼疊加

20、原理一種材料加上某一特定分負(fù)荷所產(chǎn)生的效應(yīng)與以前加到該材料上的任何負(fù)荷所產(chǎn)生的效應(yīng)無關(guān)。即每一負(fù)荷對(duì)材料產(chǎn)生的效應(yīng)是獨(dú)立的。觀查時(shí)間相同時(shí)，各負(fù)荷使試樣產(chǎn)生的形變與應(yīng)力成正比；各負(fù)荷產(chǎn)生的效應(yīng)可以疊加。5、 時(shí)-溫等效原理高聚物的同一力學(xué)松馳現(xiàn)象可以在較高的溫度、較短的作用時(shí)間（或較高的作用頻率）表現(xiàn)出來，也可以在較低的溫度、較長的作用力時(shí)間（或較低的作用頻率）表現(xiàn)出來。三、銀紋1、 定義高分子材料在儲(chǔ)存或使用過程中于材料內(nèi)表面或內(nèi)部出現(xiàn)許多肉眼可見的微細(xì)凹槽，這些（透明材料）凹槽像一面微小的鏡子，強(qiáng)烈地反射光線，看上去銀光閃閃，所以形象地稱之為“銀紋”。裂銀紋總是垂直于應(yīng)力方向。2、 組成：

21、銀紋質(zhì)（高度取向的纖維束）和空穴3、 形成機(jī)理材料在張應(yīng)力作用下，于局部薄弱處發(fā)生屈服和冷拉，使局部本體材料高度拉伸取向，但由于其周圍本體材料并未屈服，局部冷拉中所需的材料的橫向收縮受到限制，結(jié)果在取向微纖間留下大量空穴。4、 應(yīng)用：橡膠增韌塑料。第三章 塑料成型的理論基礎(chǔ)第一節(jié) 概述一、塑料成型的目的是將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂脙r(jià)值并能保持原有性能、甚至超過原有性能的材料和制品。二、本章內(nèi)容塑料在成型過程中表現(xiàn)的一些共同的基本物理和化學(xué)行為聚合物的流變、傳熱、結(jié)晶、定向和化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象。 第二節(jié) 聚合物的流變行為一、連續(xù)性、動(dòng)量和能量方程理論思想：將運(yùn)動(dòng)著的熔體劃分成無數(shù)的體積單元，每個(gè)體積單元在

22、運(yùn)動(dòng)的過程中遵循質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒定律，從而有：連續(xù)方程：動(dòng)量增加速率方程：能量方程：二、剪切粘度和非牛頓流動(dòng)明確：1、聚合物成型時(shí)狀態(tài)：粘流態(tài)（塑化狀態(tài)）；聚合物液體：溶液或分散體(懸浮液)、熔體。2、聚合物成型時(shí)的應(yīng)力：剪切、拉伸、壓縮。3、切應(yīng)力作用時(shí)液體流動(dòng)的形式：層流、湍流。1、 牛頓定律表達(dá)式：流動(dòng)曲線：適用對(duì)象：低分子化合物的液體或溶液。絕大數(shù)聚合物只能在剪切應(yīng)力很小或很大時(shí)表現(xiàn)為牛頓流體。非牛頓流體：凡流體的流動(dòng)行為不遵從牛頓流動(dòng)定律的流體。表觀粘度：剪切應(yīng)力與剪切速率的比值a 。2、 粘性系統(tǒng)這一系統(tǒng)在受到外力作用而發(fā)生流動(dòng)時(shí)的特性是剪切速率只依賴于所施加剪切應(yīng)力的

23、大小。賓哈流體表達(dá)式：原因：流體在靜止時(shí)形成凝膠結(jié)構(gòu)。適用對(duì)象：牙膏、油漆、潤滑脂、鉆井用的泥漿、下水污泥、聚合物在良溶劑中的濃溶液和凝膠性糊塑料等屬于或接近賓哈流體。假塑性流體適用對(duì)象：大多數(shù)聚合物的熔體、所有聚合物在良溶劑中的溶液。表達(dá)式：在一定范圍內(nèi) （n1）或 （m1） 則原因：受力時(shí)聚合物溶液中的粒子的有效直徑減小，聚合物熔體中的大分子解纏。膨脹性流體適用對(duì)象：大多數(shù)為固含量很高的懸浮液。表達(dá)式：同上，但n1、m1。原因：溶劑的潤滑作用受到限制。3、 有時(shí)間依賴性的系統(tǒng)特征：流體的剪切速率不僅與剪切應(yīng)力的大小有關(guān)，而且還依賴于應(yīng)力施加時(shí)間的長短。類型：搖溶性（觸變性）：表觀粘度隨應(yīng)力

24、作用的時(shí)間的延長而減小。 震凝性：表觀粘度隨應(yīng)力作用的時(shí)間的延長而增大。塑料在成型時(shí)的剪切速率范圍熔體成型糊塑料成型成型方法剪切速率/s-1成型方法剪切速率/s-1壓縮模塑110涂層102103混煉與壓延10103澆鑄與蘸浸10擠出102103 注射模塑103105 三、拉伸粘度 1、定義1、 剪切流動(dòng)與拉伸流動(dòng)的區(qū)別流動(dòng)形式剪切流動(dòng)拉伸流動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式平面與平面間的滑動(dòng)同一平面上兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距離的拉長作用方式單向、雙向粘度與關(guān)系 2、 拉伸粘度對(duì)成型的指導(dǎo)意義在吹塑薄膜或成型中空容器型坯時(shí)，采用拉伸粘度隨拉伸應(yīng)力增大而上升的物料，則很少會(huì)使制品或半制品出現(xiàn)應(yīng)力集中或局部強(qiáng)度變?nèi)醯默F(xiàn)象。四、溫度和壓

25、力對(duì)粘度的影響1、 溫度對(duì)剪切粘度的影響 a在溫度變化小于50為常數(shù)注意：當(dāng)分子量及分子量分布確定時(shí)，高分子鏈剛性越大、分子間作用力越大時(shí)表觀粘度對(duì)溫度的敏感性越大。2、 壓力對(duì)剪切粘度的影響注意：低壓粘度不可隨意用于高壓液體；一般情況下帶有苯基的高聚物、分子量較大、密度較低者其粘度受壓力的影響較大。對(duì)于聚合物流體而言，壓力的增加相當(dāng)于溫度的降低。 3、溫度和壓力對(duì)拉伸粘度的影響（同上）。五、彈性1、 高聚物流體流動(dòng)時(shí)的三種基本形變能量耗散形變或粘性流動(dòng)、貯能彈性或可回復(fù)彈性形變、破裂。2、 剪切彈性剪切彈性模量G：R剪切彈性變形定溫下，絕大多數(shù)聚合物熔體的剪切模量隨應(yīng)力的增大而上升。影響剪切

26、彈性模量的因素溫度、壓力、相對(duì)分子量、相對(duì)分子量分布（影響較大）。松馳時(shí)間判斷是否是剪切彈性形變的依據(jù)凡是變形經(jīng)歷的時(shí)間大于松弛時(shí)間，則粘性變形將占優(yōu)勢。3、 拉伸彈性拉伸彈性模量E： R拉伸彈性變形聚合物熔體的E在單向拉伸應(yīng)力低于1MPa時(shí)，等于剪切彈性模量的三倍，拉伸彈性變形的最高限值約為2。松馳時(shí)間判斷是否是拉伸彈性形變的依據(jù)（同上）判斷是剪切彈性形變還是拉伸彈性形變的依據(jù)在彈性變形中占優(yōu)勢的將是松弛時(shí)間數(shù)值較大的一種。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：如果兩種應(yīng)力都不超過103Pa則兩種松弛時(shí)間近似相等，應(yīng)力較大時(shí)，拉伸松弛時(shí)間總是大于剪卻松弛時(shí)間。六、流體在簡單截面管道中的流動(dòng)研究范圍：圓形和狹縫形；與

27、有聯(lián)系的流道；截面形狀是圓形與狹經(jīng)縫形的組合形狀；矩形、橢圓形和等邊三角形截面的流道。1、 在圓形流通中的流動(dòng)牛頓剪切速率：將非牛頓流體看成牛頓流體（m=1）時(shí)的剪切速率也稱為表觀剪切速率。表觀流動(dòng)常數(shù)：在中，為表觀流動(dòng)常數(shù)例題：用內(nèi)徑為2cm、長度8cm、的口模擠出聚乙烯棒材擠出溫度235。聚乙烯在235的流動(dòng)曲線見圖：如果不計(jì)端末效應(yīng)所引起的壓力降則當(dāng)擠出速率為50cm3s時(shí)，聚乙烯熔體進(jìn)入口模時(shí)的壓力為多少M(fèi)Pa？2、 在狹縫形流道內(nèi)的流動(dòng)七、流動(dòng)的缺陷1、 管壁上的滑移貼近管壁處的一層流體會(huì)發(fā)生間斷的流動(dòng)，這種滑移不僅會(huì)影響流率的穩(wěn)定和在無滑移前提下的計(jì)算結(jié)果(通常比實(shí)際結(jié)果小5左右)

28、?；频某潭炔粌H與聚合物品種有關(guān),而且還與采用的潤滑劑和管壁的性質(zhì)有關(guān)。2、 端末效應(yīng)入口效應(yīng)：流體出大管或貯槽流入小管后的最初一段區(qū)域流體的流動(dòng)不是穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，流體存在著變形及調(diào)速，所需壓力降大于計(jì)算值。出口效應(yīng)：塑料熔體從流道流出時(shí)，料流有先收縮后膨脹的現(xiàn)象。牛頓流體則只有收縮而無膨脹。3、 彈性對(duì)層流的干擾彈性湍流：當(dāng)R4.55時(shí)產(chǎn)生。4、 鯊魚皮癥是發(fā)生在擠出物表面上的一種缺陷，這種缺陷可自擠出物表面發(fā)生悶光起，變至表面呈現(xiàn)與流動(dòng)方向垂直的許多具有規(guī)則和相當(dāng)間距的細(xì)微棱脊為止。5、 熔體破碎是擠出物表面出現(xiàn)凹凸不平或外形發(fā)生畸變或斷裂的總稱。 第三節(jié) 聚合物的加熱與冷卻一、熱擴(kuò)散系數(shù)1、

29、定義: k導(dǎo)熱系數(shù)（cal/cm2s）， cp定壓熱容（cal/ g），為密度（g/cm3）2、特點(diǎn)某些材料的熱性能（常溫）材料cp（cal/ g），k（10-4cal/cm2s）（104 cm/s）聚酰胺12聚乙烯（高密度）聚乙烯（低密度）16聚丙烯8聚苯乙烯10聚氯乙烯（硬）15聚氯乙烯（軟）ABS11聚甲基丙烯酸甲酯11聚甲醛11聚碳酸酯13聚砜16聚甲醛（木粉填充）11酚甲醛塑料（礦物填充）1222脲甲醛塑料14密胺塑料8醋酸纖維素612玻璃2037鋼材1100950銅100001200從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，聚合物由玻璃態(tài)至熔融態(tài)的熱擴(kuò)散系數(shù)是逐漸下降的，在較大溫度范圍內(nèi)其變化幅度不大，通常

30、不到兩倍，但在熔融狀態(tài)下的幾乎保持不變。聚合物熱傳導(dǎo)的傳熱速率很小，比銅和鋼要小12個(gè)數(shù)量級(jí)，且粘流態(tài)聚合物由于粘度很高，對(duì)流傳熱速率也很小。加工時(shí)注意：成型時(shí)不采用在較短的時(shí)間內(nèi)使塑料各部達(dá)到同一溫度； 對(duì)聚合物加熱時(shí)不能將溫差提得過高，否則會(huì)引起降解；在冷卻時(shí)也不能使冷卻介質(zhì)與熔體之間溫差太大、否則就會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。二、摩擦熱1、 定義：聚合物熔體在成型過程發(fā)生流動(dòng)時(shí)，因內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的熱量。2、 注意：用摩擦熱對(duì)聚合物升溫使塑料熔體燒焦的可能性不大；加工時(shí)各處壓力不同、Q值不同、密度不同；相變時(shí)需吸收或放出更多的熱量。 第四節(jié) 聚合物的結(jié)晶一、聚合物的結(jié)晶能力1、判斷聚合物能否結(jié)晶的

31、依據(jù)：聚合物分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性。2、影響聚合物結(jié)晶的因素：化學(xué)結(jié)構(gòu)的規(guī)整性；分子鏈節(jié)的大小和柔順性；分子間作用力。二、聚合物的結(jié)晶度1、 結(jié)晶度的概念試樣中結(jié)晶部分的重量百分?jǐn)?shù)或體積百分?jǐn)?shù)。2、 測定方法常用方法有量熱法、x射線衍射法、密度法、紅外光譜法以及核磁共振波譜法等。最為簡單的人法是密度法。注意：上述方法測出的都是平均結(jié)晶度，而且是一個(gè)相對(duì)值，其值的大小與測試方法有關(guān)。三、結(jié)晶形態(tài)1、 晶片的形式：折疊鏈晶片、伸直鏈晶片2、 晶體的形態(tài)單晶：從極稀的聚合物溶液制得的折疊鏈晶片晶體；球晶：聚合物從濃溶液或熔體冷卻時(shí)往往形成球晶多晶聚集體。伸直鏈晶體：在極高的壓力下結(jié)晶得到完全伸直鏈構(gòu)成的晶

32、片；纖維狀晶體：完全伸直鏈構(gòu)成，分子鏈交錯(cuò)，長度超過分子鏈；柱晶：合物熔體在應(yīng)力作用下冷卻結(jié)晶，中心為伸直鏈結(jié)構(gòu)的纖維狀晶體，外延間隔地生長著折疊鏈晶片。四、結(jié)晶對(duì)性能的影響1、 晶態(tài)聚合物抵抗形變的能力優(yōu)于非晶態(tài)；結(jié)晶度高的優(yōu)于結(jié)晶度低；2、 絕大多數(shù)結(jié)晶聚合物，在玻璃化溫度與熔點(diǎn)之間的溫度區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)屈服點(diǎn)，拉伸時(shí)一定出現(xiàn)細(xì)頸化。五、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)1、 聚合物的熔點(diǎn)結(jié)晶聚合物的熔融有一個(gè)較寬的溫度范圍，通常以聚合物晶體完全熔融時(shí)的溫度作為熔點(diǎn)。結(jié)晶聚合物的熔點(diǎn)、熔融范圍與結(jié)晶歷程、結(jié)晶度的高低及球晶的大小有關(guān)。2、 聚合物結(jié)晶的溫度范圍：TmTg。3、 聚合物的結(jié)晶過程晶核的形成、晶體的生長。

33、4、 溫度與時(shí)間對(duì)結(jié)晶過程的影響晶核的形成（無成核劑）：如圖晶體的生長：在熔點(diǎn)以下的溫度時(shí)最快，隨溫度下降而下降。注意：A結(jié)晶過程的速度總是由速度較慢的部分控制。最大結(jié)晶速率的溫度通常為（0.80.85）Tm;B聚合物熔體通過緩冷或在較高溫度下形成大球晶，結(jié)晶度高，晶片厚，晶片和球晶之間連接鏈少；C球晶是聚合物熔體結(jié)晶的基本形態(tài)，是使結(jié)晶聚合物呈現(xiàn)乳白色不透明的原因。阿芙拉密(Avrami)方程V-試樣的起始體積，V0-試樣的終了體積，K-等溫下的結(jié)晶速率常數(shù)，n-是與晶核生成和晶體生長過程以及晶體形態(tài)有關(guān)的常數(shù)。對(duì)上式兩次對(duì)數(shù)得： 六、成型加工與聚合物結(jié)晶聚合物結(jié)晶不僅與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且強(qiáng)

34、烈地依賴結(jié)晶發(fā)生的歷史。1、 結(jié)晶壓力的影響隨著壓力的增加，分子鏈伸直量增加，熔體的結(jié)晶速率增加，晶片厚度增加，熔點(diǎn)明顯提高。2、 應(yīng)變和流動(dòng)誘導(dǎo)結(jié)晶當(dāng)外部施加應(yīng)力時(shí)熔體大分子鏈拉伸并按形變方向排列，從而降低了結(jié)晶時(shí)大分子規(guī)則排列的阻力，加快了結(jié)晶速率。3、 退火退火能夠使結(jié)晶聚合物的結(jié)晶趨于完善(結(jié)晶度增加)，比較不穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，微小的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的晶粒等。退火可明顯使晶片厚度增加，熔點(diǎn)提高，但在某些性能提高的同時(shí)又可能導(dǎo)致制品“凹陷”或形成空洞及變脆。退火有利于大分子的解取向和消除注射成型等過程中制品的內(nèi)應(yīng)力。七、液晶聚合物1、 液晶的定義液晶是存在于液體與固體之間的

35、中間相（介晶態(tài)），與固體相比它獲得位移自由度，是一種能流動(dòng)的晶體（獲得轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的聚合物分子可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能流動(dòng)并處在固體狀態(tài)，稱為塑性晶體）。2、 分類按光學(xué)方法的研究結(jié)果分類 近晶型、向列型、膽甾型。按產(chǎn)生的原因分類熱致型：當(dāng)把化合物加熱到一定溫度以上時(shí)，可以觀察到它穩(wěn)定的晶型轉(zhuǎn)變，變成混濁的液體；當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，混濁突然消失，得到各向同性的澄清液體。溶致型：聚合物溶液在一定濃度等條件下，可以形成液晶。 第五節(jié) 成型過程中的定向作用一、取向1、定義在外場力作用下，高分子鏈沿外場方向作某種方式和某種程度的平行排列。2、取向單元非晶態(tài)高聚物：鏈段和分子鏈。晶態(tài)高聚物：鏈段、分子鏈和晶片。3

36、、 取向發(fā)生的溫度范圍（）、（）。4、取向方式與高聚物的各向異性取向方式：單軸取向、雙軸取向。各向異性：取向后，在取向方向上原子之間的作用力以化學(xué)鍵為主，而與之垂直方向上原子之間的作用力以范得華力為主，因此各向異性。沿取向方向模量、強(qiáng)度等顯著增加。二、熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定向1、 取向單元：纖維狀填料由于熱固性塑料原料分子雖在流動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生取向，但在成型過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而使取向作用喪失。2、 成型過程及結(jié)果分析模壓制品中填料的定向方向與程度主要依賴于澆口的形狀(它能左右塑料流動(dòng)速度的梯度)與位置；扇形片狀試樣切線方向的機(jī)械強(qiáng)度總是大于徑向方向，而在切線方向的收縮率和后收縮率(試樣在

37、存放期間的收縮)又往往小于徑向。三、熱塑性塑料成型過程中聚合物分子的定向1、 取向單元：纖維狀填料、聚合物分子。2、 只考慮聚合物分子定向時(shí)的成型過程及結(jié)果分析成型過程：分子定向程度與澆口設(shè)置的位置、形狀的關(guān)系；分子定向程度與溫度、壓力及時(shí)間的關(guān)系；分子定向程度與制品厚度的關(guān)系。結(jié)果分析：制品中順著分子定向的方向(簡稱直向)上的機(jī)械強(qiáng)度總是大于與之垂直的方向(簡稱橫向)上的。收縮率也是直向大于橫向的。四、拉伸定向1、 溫度范圍：（）2、 拉伸過程中的形變瞬時(shí)彈性變形：是一種瞬時(shí)可逆變形，是由分子的鍵角的扭變和分子鏈的伸長造成的。在拉伸應(yīng)力解除時(shí)，能全部恢復(fù)。分子排直的變形：是分子無規(guī)線團(tuán)解開的

38、結(jié)果，是拉伸定向工藝要求的分子定向部分，它在制品的溫度降到玻璃化溫度以下凍結(jié)而不能恢復(fù)。粘性變形：是分子間的彼此滑動(dòng)，是不能恢復(fù)的。3、 拉伸通則在給定拉伸比和拉伸速度的情況下，拉伸溫度越低(但大于玻璃化溫度)越好。其目的是增加排直變形而減少粘性變形。在給定拉伸比和拉伸溫度下，拉伸速度越大則所得分子定向的程度越高。在給定拉伸速度和定溫下，拉伸比越大，定向程度越高。不管拉伸情況如何，驟冷的速率越大，能保持定向的程度越高。4、 非晶高聚物的拉伸定向在相同的拉伸條件下，同一聚合物平均相對(duì)分子質(zhì)量高的定向程度較相對(duì)分子量低的要小。拉伸過程有時(shí)是在降溫的情況下進(jìn)行的，使制品的厚度波動(dòng)減小。5、 結(jié)晶高聚

39、物的拉伸定向定向與結(jié)晶的關(guān)系結(jié)晶而沒有定向的產(chǎn)品一般性脆且缺乏透明性；定向而沒有結(jié)晶或結(jié)晶度不足的產(chǎn)品具有較大的收縮性；唯有定向而又結(jié)晶的在性能上較好，同時(shí)還具備透明性和收縮性小?？刂平Y(jié)晶度的關(guān)鍵是最后熱處理的溫度與時(shí)間以及驟冷的速率。拉伸過程注意事項(xiàng)A拉伸前的聚合物中不含或少含晶相，拉伸溫度定在最大結(jié)晶速率溫度以上和熔點(diǎn)之間；B具有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸過程中伴有晶體的產(chǎn)生、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變(指拉伸前已存有晶相的聚合物)和晶相的定向；C具有結(jié)晶傾向的聚合物在拉伸時(shí)伴有熱量產(chǎn)生，拉伸定向最好是在溫度梯度下降的情況下進(jìn)行。6、 熱處能夠減少制品收縮的原因無結(jié)晶傾向的聚合物：熱處理的目的在于使已經(jīng)

40、拉伸定向的中間制品中的短鏈分子和分子鏈段得到松弛，但是不能擾亂它的主要定向部分。有結(jié)晶傾向的聚合物：熱處理的目的在于使聚合物形成足夠的結(jié)晶度以防止制品收縮。 第六節(jié) 聚合物的降解一、降解的實(shí)質(zhì)斷鏈、交聯(lián)、分子鏈結(jié)構(gòu)的改變、側(cè)基的改變、以上四種作用的綜合，即聚合物分子結(jié)構(gòu)改變。二、降解的形式1、 熱降解產(chǎn)生的條件A化學(xué)鍵的穩(wěn)定性：CFCHCCCCLCH2CHCB是否存在降解催化劑。乙烯類聚合物的降解歷程：引發(fā)、增長、傳遞和終止。2、 力降解產(chǎn)生的條件：聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、聚合物所處的物理狀態(tài)。力降解的通性：A聚合物相對(duì)分子質(zhì)量越大的，越容易發(fā)生力降解；B施加的應(yīng)力愈大，降解速率愈大，最終生

41、成的斷裂分子鏈段愈短；C一定大小的應(yīng)力，只能使分子斷裂到一定的長度，當(dāng)全部分子鏈都已斷裂到施加的應(yīng)力所能降解的長度后力降解將不再繼續(xù)；D聚合物在升溫與添有增塑劑的情況下，力降解的傾向趨弱。3、 氧化降解產(chǎn)生的條件：常溫下，絕大多數(shù)聚合物都能和氧氣發(fā)生極為緩慢的作用，只有在熱、紫外輻射等的聯(lián)合作用下，氧化作用才比較顯著。聚合物的氧化降解歷程A引發(fā)形成自由基：B鏈傳遞： C鏈終止： 結(jié)論A發(fā)生氧化降解的聚合物在電性能上降低，易受光降解，相對(duì)分子質(zhì)量降低或增高；制品會(huì)變色、變脆、拉伸強(qiáng)度和伸長率下降、熔體的粘度發(fā)生變化，甚至還會(huì)發(fā)出氣味。B任何降解作用速率在氧氣存在下總是加快，而且反應(yīng)的類型增多。4

42、、 水降解水降解對(duì)象：分子結(jié)構(gòu)中存在能被水解的化學(xué)基團(tuán)酰胺類： 酯類： 腈類： 縮醛類：等。 第七節(jié) 熱固性塑料的交聯(lián)作用一、分子形態(tài)成型前：是帶有反應(yīng)基團(tuán)和反應(yīng)活點(diǎn)的線型或帶有支鏈的分子。成型后：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。二、交聯(lián)反應(yīng)難以完全的原因1、 交聯(lián)反應(yīng)是熱固性樹脂分子向三維發(fā)展，并逐漸形成巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過程。隨著過程的進(jìn)展，未發(fā)生作用的反應(yīng)基團(tuán)之間，或者反應(yīng)活點(diǎn)與交聯(lián)劑之間的接觸機(jī)會(huì)就越來越少，甚至變?yōu)椴豢赡堋?、有時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)中包含著氣體反應(yīng)生成物(如水汽)，因而阻止了反應(yīng)的進(jìn)行。三、工業(yè)生產(chǎn)中的常用名詞1、硬化（熟化）交聯(lián)。2、硬化得好（完全）并不意味著交聯(lián)作用的完全，而是指交聯(lián)作用發(fā)展到一種最

43、為適宜的程度，以制品的物理力學(xué)性能等達(dá)到最佳的境界。顯然交聯(lián)程度是不會(huì)大于100的，但是硬化程度是可以的。一般稱硬化程度大于100的為“過熟”，反之則為“欠熟”。3、 樹脂交聯(lián)過程的三個(gè)階段甲階：樹脂既可以溶解又可以熔化的物質(zhì)。乙階：部分樹脂是不溶解不熔化的但依然是可塑的。丙階：樹脂是不熔不溶的物質(zhì)，嚴(yán)格地說，丙階樹脂中仍有少量可以溶解的物質(zhì)。第四章 成型用物料第一節(jié) 粉料及粒料一、概述1、塑料的組成及各部分的作用組成=聚合物(合成樹脂)+助劑(添加劑)聚合物：是塑料的主要成分，決定了制品的基本性能。其作用是將各種助劑粘結(jié)成一個(gè)整體，從而具有一定的物理力學(xué)性能。助劑：為使復(fù)合物或其制品具有某種

44、特性（改善成型工藝性能，改善制品的使用性能或降低成本）而加入的一些物質(zhì)。 2、成型用塑料的類型粉料、粒料、溶液和分散體等。 3、粉料與粒料的異同點(diǎn)粉料與粒料在組成是相同的，但在混合、塑化和細(xì)分的程度不同。粉料通常是經(jīng)過簡單混合作業(yè)使各組分混合分散均勻；粒料是將粉料通過塑煉(混煉)或擠出等作業(yè)使之進(jìn)一步塑化再制成，它可以減少成型過程中的塑化要求，從而使成型操作較容易完成。二、助劑常用的塑料助劑種類很多，主要有增塑劑、穩(wěn)定劑、加工助劑、沖擊改性劑、填充劑、增強(qiáng)劑、著色劑、潤滑劑、防靜電劑阻燃劑、防霉劑等20多類。加至塑料中的助別是隨制品的不同要求而定的，并不是各類部需要，加入的各類助劑必須以相互發(fā)

45、揮為要?jiǎng)t，切忌彼此抑制。1、增塑劑定義：為降低塑料的軟化溫度范圍和提高其加工性、柔韌性或延展性，加入的低揮發(fā)性或揮發(fā)性可忽略的物質(zhì)稱為增塑劑，而這種作用則稱為增塑作用。對(duì)增塑劑的要求：除與聚合物的相容性好、增塑效率高、揮發(fā)度低、化學(xué)穩(wěn)定性高、對(duì)光、熱穩(wěn)定性好等外，還要求無色、無臭、無毒、不燃、吸水量低，在水、油、溶劑等中的溶解度和遷移性小、介電性能好，在室溫和低溫下制品外觀和手感好、耐霉菌及污染、價(jià)廉等?；疽笫牵合嗳菪院煤蛽]發(fā)度低。增塑劑的分類A按化學(xué)組成分：鄰苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、石油磺酸苯酯、磷酸酯、聚酯、環(huán)氧化合物、含氯化合物等。B按對(duì)聚合物的相容性分：主增塑劑和次增塑劑。C按

46、結(jié)構(gòu)分：單體型和聚合體型。D按應(yīng)用性能分：耐熱型增塑劑、耐寒型增塑劑、耐光熱增塑劑、耐燃型增塑劑、耐霉菌增塑劑及無毒低毒增塑劑等。增塑機(jī)理增塑劑的分子因溶劑化及偶極力等作用而“插入”聚合物分子之間并與聚合物分子的活性中心發(fā)生時(shí)解時(shí)結(jié)的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，從而減少聚合物之間原有的聯(lián)結(jié)點(diǎn)，使聚合物分子間的力減弱，并導(dǎo)致聚合物材料一系列性能的改變。增塑劑性能的評(píng)價(jià)A聚合物與增塑劑的相容性；B增塑劑的效率。2、穩(wěn)定劑定義凡在成型加工和使用期間為有助于材料性能保持原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。分類A紫外線抗御劑a聚合物吸收入射的紫外線而放出無破壞性的長波光能或熱能，從而使聚合物減緩或免除降解

47、。具有這種作用的物質(zhì)稱為紫外線吸收劑或放光劑。b移出聚合物吸收的光能使其內(nèi)儲(chǔ)的光能達(dá)不到光降解所需要的水平，以這種作用保護(hù)聚合物的物質(zhì)常稱為能量轉(zhuǎn)移劑。B抗氧劑抗氧劑是加至塑料中可以制止或推后聚合物在正?；蜉^高溫度下氧化的一類物質(zhì)。其類型有自由基或增長鏈的終止劑和氫過氧化物的分解劑。C轉(zhuǎn)變降解催化劑的物質(zhì)在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)聚合物降解具有催化作用的主要物質(zhì)是金屬離子，催化作用的強(qiáng)弱隨重金屬離子的性質(zhì)而異。消除催化作用的原理，是用鰲合劑與重金屬鹽形成絡(luò)合物。D去除活性中心的物質(zhì)a活性中心：凡是原來或發(fā)生降解以后的聚合物分子，如果其結(jié)構(gòu)的某一部分具有化學(xué)活性且能促使其本身或?qū)е缕渌酆衔锓肿影l(fā)生降解的

48、，則該部分結(jié)構(gòu)即為活性中心。b活性中心的種類聚合物降解后析出的自由基、聚氯乙烯分子中的不穩(wěn)定氯原子、雙鍵結(jié)構(gòu)。3、填充劑(填料)目的：改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些性能，賦予塑料新的性能和(或)降低成本。作用機(jī)理：填充劑與聚合物形成次價(jià)力，從而改變了聚合物分子的構(gòu)象平衡和松弛時(shí)間，還可使聚合物的結(jié)晶傾向和溶解度降低以及提高玻璃化溫度和硬度等。注意：為了改善聚合物與填充劑之間的結(jié)合性能，最好先用偶聯(lián)劑對(duì)填充劑進(jìn)行處理。填料性態(tài)與作用：球狀、正方體狀的通常可提高成型加工性能，但機(jī)械強(qiáng)度差，而鱗片狀的則相反。粒子愈細(xì)時(shí)對(duì)塑料制品的剛性、沖擊性、拉伸強(qiáng)度、因次穩(wěn)定性和外觀等改進(jìn)作用愈大。對(duì)填充

49、劑的要求：分散性好，吸油量小。4、增強(qiáng)劑定義：加入聚合物中使其機(jī)械性能得到提高的纖維類材料，稱作增強(qiáng)劑。實(shí)際是聚合物填料中的一種。常用的增強(qiáng)物：玻璃、石棉、金屬、劍麻、棉花或合成纖維所制成的纖絲(或稱纖維)粗紗和織物等，在對(duì)性能要求很高的尖端技術(shù)等領(lǐng)域，也用到碳纖維、硼纖維，以至金屬晶須等。5、著色劑（色料）定義：給予塑料以色彩或特殊光學(xué)性能或使之具有易于識(shí)別等功能的材料稱為著色別。類型：無機(jī)顏料、有機(jī)顏料和染料。三大基本色料的比較 無機(jī)顏料有機(jī)顏料染料來源天然或合成合成天然或合成相對(duì)密度在有機(jī)溶劑及聚合物中的溶解情況不溶難溶或不溶溶在透明塑料中不能成透明體一般不能成透明體，低濃度時(shí)少數(shù)能成半

50、透明體能成透明體著色力小中等大顏色的亮度小中等大光的穩(wěn)定性強(qiáng)中等差熱的穩(wěn)定性大多在500以上分解220260分解175200分解化學(xué)穩(wěn)定性高中等低吸油量小大-游移現(xiàn)象小中等大 具有特殊光學(xué)效應(yīng)的色料種類組分光學(xué)效應(yīng)金屬絮片鋁、銅或金的細(xì)小碎片能反射出輝亮的色彩，鋁呈銀色、銅呈銅紅色、銅合金呈金黃色珠光色料鉛或鉍的合成物，魚鱗的提煉物能使塑料呈現(xiàn)珠光磷光色料無機(jī)硫化物的晶體經(jīng)光線照射后能在黑暗中發(fā)光熒光色料無機(jī)鎢酸鹽、硼酸鹽、硫化物或有機(jī)多環(huán)化合物能放出與吸收不同波長的光線，形成閃爍輝光，但不能在黑暗中發(fā)光不同塑料在配制和成型時(shí)對(duì)色料的要求。6、潤滑劑定義：為改進(jìn)塑料熔體的流動(dòng)性能，減少或避免對(duì)

51、設(shè)備的摩擦和粘附(粘附也可能由其它助劑引起)以及改進(jìn)制品表面光亮度等，而加入的一類助劑稱為潤滑劑。類型：內(nèi)潤滑劑：在聚合物中具有限量的相容性，主要作用是減少聚合物分子的內(nèi)摩擦。外潤滑劑：與聚合物僅有很低的相容性，故能保留在塑料熔體的表層，降低塑料與加工設(shè)備間的摩擦。影響潤滑作用的因素：溫度和壓力。選用時(shí)注意的問題：A聚合物的流動(dòng)性能已滿足成型加工的需要?jiǎng)t主要考慮外潤滑作用，否則就應(yīng)求得內(nèi)外平衡。B外潤滑劑應(yīng)對(duì)其它助劑無不良作用。C外潤滑劑是否有效，應(yīng)以能否在成型溫度時(shí)在塑料面層結(jié)成完整的液體薄膜為準(zhǔn)。 7、防靜電劑作用：避免塑料在成型過程中與模具或設(shè)備表面分開而積有靜電，使制品具備適量的導(dǎo)電能

52、力以消除帶靜電的現(xiàn)象。方法：在塑料中加入少量防靜電劑、在塑料中添加一些導(dǎo)電填料、使用結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料。8、其它助劑：阻燃劑、驅(qū)避劑、發(fā)泡劑、開口劑、表面活化劑等等。 第二節(jié) 粉料和粒料的工藝性能一、熱固性塑料的工藝性能1、收縮率定義 L0-模具型腔在室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力下的單維尺寸；L-制品在相同情況下與模具型腔相應(yīng)的單維尺寸。注意：實(shí)際工作中采用實(shí)測收縮率的平均值。引起熱固性塑料制品尺寸變化的基本原因A化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化（尺寸變?。?；B熱收縮（尺寸變?。?；C塑性變形 （尺寸變小）；D彈性回復(fù)（尺寸變大）。影響制品收縮率的因素：工藝條件、模具和制品的設(shè)計(jì)、塑料的性質(zhì)。影響熱固性塑料制品收縮率的因素和原因的

53、關(guān)系見P423。2、流動(dòng)性定義：塑料在受熱和受壓下充滿整個(gè)模具型腔的能力稱為流動(dòng)性。 測定方法：A測流程法：在特定的模具中，于固定溫度、壓力及施速率下，測定塑料在模具中的流動(dòng)距離；B測流動(dòng)時(shí)間法：從開始對(duì)模具加壓至模具完全關(guān)閉所需的時(shí)間。C流程時(shí)間測量法：將上兩法結(jié)合起來即用流動(dòng)速度來表示流動(dòng)性。影響流動(dòng)性的因素： A塑料本身； B模具與成型條件。注意：制造不同制品對(duì)流動(dòng)性的要求不同。3、水分與揮發(fā)分定義：水分是指大氣中滲入塑料的水汽或在制造塑料時(shí)沒有排完的游離水。揮發(fā)分是指塑料受熱受壓時(shí)所放出的低分子物，如氨、甲醛與結(jié)合水等。對(duì)性能的影響：A塑料中水分與揮發(fā)分過多時(shí)，會(huì)使其流動(dòng)件過大(水分有

54、增塑作用)，成型周期增長，制品收縮率增大、多孔以及易于出現(xiàn)翹曲、表面帶有波紋和悶光等，同時(shí)降低了制品的電性能和力學(xué)性能。B絕對(duì)干燥的塑料因其流動(dòng)性較低，從而使預(yù)壓和壓制發(fā)生困難。測定方法：一般是取稱準(zhǔn)的試樣(約5g)，在100105的烘箱內(nèi)烘30min，烘后的重量損失率即為水分與揮發(fā)分的含量。1、 細(xì)度與均勻度定義：細(xì)度是指塑料顆粒直徑的毫米數(shù)，均勻度是指顆粒間直徑大小的差數(shù)。對(duì)性能的影響：A顆粒小的塑料能提高制品的外觀質(zhì)量；顆粒太小的塑料在壓制中的空氣不容易排出，會(huì)延長成型周期，還會(huì)引起制品在脫模時(shí)起泡。B均勻度好的塑料，受熱比較均勻，制品質(zhì)量較高，前后制品的性能也比較一致；均勻度差的，在生

55、產(chǎn)制品時(shí)就會(huì)出現(xiàn)制品性能的前后不一致。測定方法：篩分。篩孔（孔/cm2）36645761000通過1000者殘留物/0203530152、 壓縮率定義：壓縮率越大、模具的裝料室越大，成型周期越長。3、 硬化速率定義：用塑料壓制標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)使制品物理力學(xué)性能達(dá)到最佳值的速率。通常用“秒毫米厚度”來表示，此值越小，硬化速率就越大。對(duì)制品性能的影響：過小時(shí)會(huì)使成型周期延長，過大時(shí)不宜用作壓制大型或復(fù)雜的制品，會(huì)使模具難充滿。 測定方法：是通過一系列標(biāo)準(zhǔn)試樣來確定的。試樣壓制的條件，除時(shí)間外，其他都保持不變，各個(gè)試樣按逐次增加10秒壓成。壓成后，檢定各試樣的某一性能指標(biāo)，并繪出性能與壓制時(shí)間的曲線。從曲

56、線上即可確定最好的硬化時(shí)間，從而標(biāo)出硬化速率。二、熱塑性塑料的工藝性能熱塑性塑料的工藝性能除硬化速率(熱塑性塑料在成型時(shí)的硬化是物理的冷卻過程，與模具的冷卻速率有關(guān))外，其他項(xiàng)目都與熱固性塑料相同，在此僅補(bǔ)充兩點(diǎn)。1、收縮率與熱塑性塑料收縮最密切的是塑料體積與溫度和壓力的關(guān)系。聚合物的收縮存在時(shí)間效應(yīng)收縮率的計(jì)算值對(duì)實(shí)踐只具有指導(dǎo)意義A制品在成型過程中冷卻時(shí)，各部分的冷卻速率和冷卻的最終壓力不完全相同，因而各部分的收縮不會(huì)相等；B冷卻時(shí)由于制品厚的部分比薄的部分冷得快些，塑料在模具內(nèi)冷卻過程中兩部分的密度就會(huì)出現(xiàn)差別；C制品在成型和使用過程中所發(fā)生的塑性形變、定向、結(jié)晶和吸濕等對(duì)體積變化有影響

57、。2、流動(dòng)性熱塑性塑料的流動(dòng)性是它在熔融狀態(tài)下的粘度的倒數(shù)。影響熱塑性塑料流動(dòng)性的因素：聚合物和助劑的性質(zhì)、成型條件。測試方法：A用流變儀測粘度；B測定熔體流動(dòng)速率(Melt f1ow rate)-3 N)下，每10min內(nèi)通過指定尺寸毛細(xì)管的試料總質(zhì)量(克數(shù))，即為該材料的熔體流動(dòng)速率(MFR)，單位是“克10分鐘(g10min)”。聚合物的熔體流動(dòng)速率(MFR)越大，就是流動(dòng)性越好。C用拉西格法測1min流下的塑料量；D用長流程的模具(常稱為阿基米德螺旋線模)測試樣的長度。第五章 壓縮模塑第一節(jié) 概述一、定義壓縮模塑又稱模壓成型或壓制成型。這種成型方法是先將粉狀、粒狀或纖維狀等塑料放入成型

58、溫度下的模具型腔中，然后閉模加壓而使其成型并固化的作業(yè)?？捎糜跓峁绦运芰虾蜔崴苄运芰稀６?、壓縮模塑工藝過程1、物料的準(zhǔn)備：預(yù)壓（熱固性塑料）和預(yù)熱（熱塑性和熱固性塑料）。2、模壓三、成型特點(diǎn)壓縮模塑的主要優(yōu)點(diǎn)是可模壓較大平面的制品和利用多槽模進(jìn)行大量生產(chǎn)，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長效率低，不能模壓要求尺寸準(zhǔn)確性較高的制品。 第二節(jié) 預(yù)壓一、定義將松散的粉狀或纖維狀的熱固性塑料預(yù)先用冷壓法(即模具不加熱)壓成質(zhì)量一定、形樣規(guī)整的密實(shí)體的作業(yè)稱為預(yù)壓。所壓的物體稱為預(yù)壓物（壓片、錠料或形坯）。二、常用預(yù)壓物的形狀及其優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)壓物的形狀及其優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)壓物形狀優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用情況圓片壓模簡單，易于操作，運(yùn)轉(zhuǎn)中破損少，

59、可以用各種預(yù)熱方法預(yù)熱。廣泛采用圓角或腰鼓形長條適用于質(zhì)量要求較重的預(yù)壓物，順序排列時(shí)可獲得較為緊密的堆積，便于用高頻電流加熱，如果尺寸取得恰當(dāng)，則模壓時(shí)可使型腔受壓均勻。缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)中破損較大。較少采用扁球運(yùn)轉(zhuǎn)中磨損較少，模壓裝料容易，缺點(diǎn)是難以規(guī)整排列，表觀密度低，不宜用高頻電流預(yù)熱。較少采用與制品形狀相仿便于采用流動(dòng)性較低的壓塑粉，制品的溢料痕跡不十分明顯，模壓時(shí)可以使型腔受壓均勻。缺點(diǎn)是制品表面易染上機(jī)械雜質(zhì)，有時(shí)不符合高頻電流預(yù)熱的要求。用于較大的制品空心體（兩瓣合成）和雙合體模壓時(shí)可保證型腔受壓均勻，不使嵌件移位或歪曲，不易使嵌件周圍的塑料出現(xiàn)熔接不緊的痕跡，缺點(diǎn)同上。用于帶精細(xì)嵌件

60、的制品三、使用預(yù)壓物的優(yōu)缺點(diǎn)1、加料快，準(zhǔn)確而簡單，從而避免加料過多或不足時(shí)造成的廢次品；2、降低塑料的壓縮率，從而可以減小模具的裝料室，簡化模具的結(jié)構(gòu)；3、避免壓縮粉的飛揚(yáng)，改善了勞動(dòng)條件；4、預(yù)壓物中的空氣含量少，使傳熱加快，縮短了預(yù)熱和固化的時(shí)間，避免制品出現(xiàn)較多的氣泡，有利于提高制品的質(zhì)量；5、便于運(yùn)轉(zhuǎn)；6、改進(jìn)預(yù)熱規(guī)程；7、便于模壓較大或帶有精細(xì)嵌件的制品；它的局限性在于一是需要增加相應(yīng)的設(shè)備和人力，如不能從預(yù)壓后生產(chǎn)率提高上取得補(bǔ)償，則制品成本就會(huì)提高，二是松散度特大的長纖維狀塑料預(yù)壓困難，需用大型復(fù)雜的設(shè)備，三是模壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜或混色斑紋制品不如用粉料的好。四、壓塑粉的性能對(duì)預(yù)壓的影