第一章 高分子材料的成形品質(zhì)

第一章高分子材料的成形品質(zhì)第1頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一章高分子材料的成形品質(zhì)1.1高分子材料的可成形性1.2高分子成形的形變學(xué)特性1.3高分子成形的熱學(xué)特性第2頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1高分子材料的可成形性

1.1.1可擠出性1.1.2可紡性1.1.3可模塑性1.1.4可延性第3頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.1可擠出性可擠出性：指液態(tài)聚合物通過(guò)擠壓作用獲得形狀改變的能力擠壓作用：擠出機(jī)和注塑機(jī)料筒及噴嘴、壓延機(jī)輥筒間以及模具內(nèi)固體狀態(tài)難以通過(guò)擠壓而成形，液態(tài)（包括熔融態(tài)和溶液）才能擠壓擠壓過(guò)程主要受剪切作用，可擠出性主要取決于流動(dòng)性第4頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、影響因素可擠出性因素：聚合物內(nèi)在性質(zhì)、成形加工條件和加工設(shè)備結(jié)構(gòu)內(nèi)在性質(zhì)：包括聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、體系組成等成形加工條件：成形溫度、成形壓力和剪切速率等第5頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物分子極性越大、分子量越高、存在氫鍵以及大分子主鏈上取代基的體積越大等，則可擠出性越差多組分物料的影響規(guī)律較為復(fù)雜低分子物（如增塑劑、溶劑等）含量增大，則物料的流動(dòng)性和可擠出性提高固態(tài)的填充物（如填料）含量增大，則物料的流動(dòng)性和可擠出性變差第6頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月溫度和擠壓壓力增加，可擠出性提高大多數(shù)聚合物流動(dòng)性隨剪切速率（即擠出速度）的增加而迅速提高擠壓設(shè)備或模具的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，幾何尺寸越小，則可擠出性越差第7頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法：熔融指數(shù)、流動(dòng)速率和流變性能流變性能：聚合物的黏度隨剪應(yīng)力或剪切速率的變化特性熔融指數(shù)（[MI]或[MFI]）：測(cè)定給定剪應(yīng)力下聚合物熔體的流動(dòng)度測(cè)定方法：2.16kg，10min，2.095mm毛細(xì)孔熔融指數(shù)越大，則可擠出性越好

第8頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖1.1熔融指數(shù)測(cè)定儀結(jié)構(gòu)示意圖1－出料孔2－保溫層3－加熱器4－柱塞5－重錘6－熱電偶測(cè)溫管7－料筒重錘+柱塞=2160g第9頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點(diǎn)：熔融指數(shù)測(cè)定儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方法簡(jiǎn)便測(cè)定時(shí)剪切速率值僅約10-2~10-1s-1范圍缺點(diǎn)：實(shí)際注射或擠出成形102~104s-1，因此[MI]通常不能完全代表意義：對(duì)聚合物成形時(shí)材料的選擇和工藝條件的設(shè)定有一定的參考價(jià)值第10頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月制品結(jié)構(gòu)不同和成形方法不同，通常應(yīng)選用熔融指數(shù)不同的聚合物擠出成形管材：[MI]＜0.1

纖維：[MI]≈1

瓶狀物：[MI]約1~2注射成形：厚制品[MI]約1~2，薄制品[MI]約3~6第11頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.2可紡性可紡性：指液態(tài)聚合物流體通過(guò)噴絲板毛細(xì)孔擠出、并能承受單軸拉伸形變作用而形成連續(xù)的固態(tài)細(xì)長(zhǎng)絲條的能力良好可紡性是保證紡絲過(guò)程持續(xù)不斷的基本要求，是成纖聚合物的必要條件可紡性的實(shí)質(zhì)是單抽拉伸流動(dòng)的流變學(xué)問(wèn)題第12頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、可紡性因素?cái)D出細(xì)流類型：液滴型、漫流型、脹大型和破裂型4種液滴型：不能成為連續(xù)細(xì)流，顯然無(wú)法形成纖維漫流型：能形成連續(xù)細(xì)流，但細(xì)流間易相互粘連破裂型：初生纖維外表不規(guī)則甚至斷裂，紡絲過(guò)程必須避免脹大型：正常紡絲細(xì)流類型，脹大比控制在適當(dāng)范圍內(nèi)第13頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.2擠出細(xì)流的類型(a)液滴型(b)漫流型(c)脹大型(d)破裂型第14頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

越大，越小，則細(xì)流縮小表面積成為液滴的傾向越大在104s/m以上時(shí)，形成液滴型可能性隨增大而減小聚合物熔體很大，較小，遠(yuǎn)大于104s/m，因此通常不出現(xiàn)液滴型液態(tài)細(xì)流最大穩(wěn)定長(zhǎng)度：第15頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月噴絲孔徑和擠出速度增大，則形成液滴型的可能性降低隨、和的增加及的減小，擠出細(xì)流由液滴型向漫流型過(guò)渡從漫流型轉(zhuǎn)變?yōu)槊洿笮偷淖畹团R界擠出速度和越大，則越小第16頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月減輕或避免漫流型措施：噴絲頭（板）表面噴涂硅油或適當(dāng)改變噴絲頭材料性質(zhì)適當(dāng)降低紡絲流體的溫度以提高其增大泵供量使增大脹大型：脹大比B一般約在l~2.5范圍內(nèi)，個(gè)別B值可達(dá)7實(shí)際紡絲過(guò)程中希望B接近1第17頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紡絲擠出速度提高到另一臨界，則擠出細(xì)流轉(zhuǎn)化為破裂型紡絲流體出現(xiàn)擠出脹大和熔體破裂的根源均是紡絲流體的彈性正常紡絲擠出細(xì)流應(yīng)為脹大型，紡絲擠出速度應(yīng)該控制在~之間綜上所述：可紡性要求紡絲流體應(yīng)有較高的黏度、較低的表面張力和合適的紡絲擠出速度，并且噴絲孔徑不能太細(xì)第18頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月拉伸和冷卻作用都使紡絲液的黏度增大，因而有利于提高紡絲穩(wěn)定性聚合物須有較高液態(tài)強(qiáng)度：紡速增大，細(xì)流受拉應(yīng)力增加，可能斷裂內(nèi)聚能較小，則液態(tài)強(qiáng)度較低，而拉伸過(guò)程穩(wěn)定，容易造成細(xì)流斷裂液態(tài)強(qiáng)度一般隨液態(tài)黏度的增大而提高第19頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月成纖聚合物還需有良好的熱和/或化學(xué)穩(wěn)定性熔體紡絲：高溫的熔體狀態(tài)，并經(jīng)受設(shè)備和毛細(xì)孔中流動(dòng)剪切作用溶液紡絲：溶劑，凝固浴液，因而須良好化學(xué)穩(wěn)定性第20頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、可紡性理論決定最大絲條長(zhǎng)度的斷裂機(jī)理（波蘭學(xué)者Ziabicki）至少兩種：內(nèi)聚破壞（即脆性斷裂）和毛細(xì)破壞內(nèi)聚破裂機(jī)理：拉伸流儲(chǔ)存的彈性能密度超過(guò)內(nèi)聚能密度則流動(dòng)發(fā)生破壞穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下拉伸應(yīng)力隨離開(kāi)噴絲頭的距離增加而逐漸增加離開(kāi)噴絲頭的某個(gè)位置等于時(shí)，紡絲線將在此處中斷第21頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.3運(yùn)動(dòng)絲條的內(nèi)聚斷裂圖1.4毛細(xì)破壞機(jī)理示意圖第22頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月毛細(xì)破壞機(jī)理：絲條的毛細(xì)破壞與表面張力引起的擾動(dòng)及這種擾動(dòng)（或稱不穩(wěn)定性）的滋長(zhǎng)和傳播有關(guān)，當(dāng)某處毛細(xì)波振幅發(fā)展到等于該處自由表面無(wú)擾動(dòng)絲條的半徑時(shí)，液流便解體成滴而斷裂兩種斷裂機(jī)理都獨(dú)立地對(duì)可紡性的中斷起作用哪種機(jī)理所決定的最大絲條長(zhǎng)度更小，即實(shí)際制約可紡性第23頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可作為是否出現(xiàn)毛細(xì)斷裂的判據(jù)：熔紡和濕紡過(guò)程通常不會(huì)毛細(xì)破壞毛細(xì)破壞對(duì)可紡性的限制作用決定擠出速度和噴絲孔直徑的下限值內(nèi)聚破裂機(jī)理發(fā)生作用的紡絲條件范圍則比毛細(xì)破壞寬內(nèi)聚破裂導(dǎo)致的絲條不穩(wěn)定性決定卷繞速度和噴絲頭拉伸率比的上限第24頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、評(píng)價(jià)方法特定紡絲設(shè)備上可達(dá)到的最大穩(wěn)定紡絲速度特定紡絲條件下在一定時(shí)間內(nèi)的斷頭次數(shù)第25頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.3可模塑性可模塑性：指壓力作用發(fā)生形變而在模具中模制成形制品的能力一、影響因素聚合物的流動(dòng)性越大，可模塑性越好可模塑性因素聚合物的流變性、模塑條件、熱性質(zhì)和其它物理力學(xué)性質(zhì)等對(duì)于熱固性聚合物還與交聯(lián)反應(yīng)性能有關(guān)第26頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模塑條件包括模塑溫度和模塑壓力，聚合物模塑時(shí)溫度和壓力應(yīng)適中模塑溫度提高，熔體的流動(dòng)性大，可模塑性好溫度過(guò)高：明顯熱分解；成形收縮率大，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、裂紋等缺陷溫度過(guò)低：流動(dòng)困難，可模塑性不好；成形制品的形狀穩(wěn)定性差第27頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月適當(dāng)增加壓力，通常能改善聚合物的流動(dòng)性壓力過(guò)高：模具分型面之間出現(xiàn)溢料；制品出現(xiàn)較大的內(nèi)應(yīng)力壓力過(guò)低：缺料，使成形制品缺損不完整模塑最佳區(qū)域：粘彈性極限、熱分解線、缺料線和溢料線所圍成模塑條件不僅影響聚合物的可模塑性，且對(duì)制品的力學(xué)性能、外觀、收縮以及制品中的結(jié)晶和取向等都有較大的影響第28頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.5模塑面積圖(A－成形區(qū)域)a－表面不良線b－溢料線c－熱分解線d－缺料線abcd表面不良線溢料變形分解線溢料線缺料線充模不足成形困難溫度壓力第29頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物熱性能：如導(dǎo)熱系數(shù)、熱焓、等壓比熱容等，影響加熱與冷卻過(guò)程，從而影響聚合物制品的性質(zhì)（如結(jié)晶、內(nèi)應(yīng)力、收縮、畸變等）模具結(jié)構(gòu)尺寸：影響聚合物的可模塑性，模具結(jié)構(gòu)不良甚至?xí)钩尚问峁绦跃酆衔铮航宦?lián)反應(yīng)速度、反應(yīng)熱及其反應(yīng)活化能等都影響可模塑性第30頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法：測(cè)定聚合物流變性能；生產(chǎn)上常采用螺旋流動(dòng)試驗(yàn)螺線越長(zhǎng)，表明聚合物的流動(dòng)性越好，可模塑性越好阿基米德螺旋形槽的橫截面形狀可根據(jù)成形設(shè)備和成形模具流道形狀設(shè)計(jì)第31頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.6螺旋流動(dòng)試驗(yàn)?zāi)＞呤疽鈭D(入口處在螺旋中央)螺旋流道截面第32頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月螺線極限長(zhǎng)度：加工條件變數(shù)聚合物流變性與熱性能變數(shù)為螺槽橫截面的有效直徑，為熔體與螺槽壁間的溫度差，為壓力降，為固體聚合物的密度，為熔體和固體之間的熱焓差，為固體聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)，為熔體黏度，為熔體平均線速度，為與螺線橫截面的幾何形狀有關(guān)的常數(shù)第33頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.7螺旋形槽中熔體的流動(dòng)與硬化第34頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨冷卻速度（即熔體與螺槽壁間的溫差）的增加而減小隨擠壓熔體的壓力增大而增大擠壓時(shí)間即注射時(shí)間對(duì)螺線長(zhǎng)度也有影響隨聚合物黏度的增加、導(dǎo)熱性的增大和熱焓量的減小，螺線長(zhǎng)度減小增大螺槽的幾何尺寸，則螺線長(zhǎng)度增大第35頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1.4可延性可延性：受拉伸或壓延時(shí)延展變形的能力――薄膜、纖維和片材一、可延性特征1．拉伸曲線基本類型（1）凸形曲線（a型）：模量隨著的發(fā)展而減小，（稱為屈服應(yīng)力）后出現(xiàn)應(yīng)力集中和細(xì)化點(diǎn)，不可拉伸第36頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月000000圖1.8聚合物表觀應(yīng)力－應(yīng)變曲線基本類型第37頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）先凸后凹形曲線（b型）

非均勻拉伸，出現(xiàn)細(xì)頸，屈服點(diǎn)和拉伸平臺(tái)區(qū)區(qū)域：普彈變形區(qū)、屈服區(qū)、不均勻塑性變形擴(kuò)展區(qū)和均勻塑性變形－斷裂區(qū)高分子試樣呈該類型拉伸曲線時(shí)可以進(jìn)行拉伸，可延性較好第38頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）凹形曲線（c型）

模量隨著應(yīng)變的增大而增大：拉伸過(guò)程發(fā)生自增強(qiáng)作用，不出現(xiàn)細(xì)化點(diǎn)，拉伸可順利進(jìn)行，屬于均勻拉伸該類型拉伸曲線時(shí)，可延性好，應(yīng)創(chuàng)造條件具備這種應(yīng)力－應(yīng)變曲線實(shí)例：濕紡初生纖維是高度溶脹網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凍膠體，基本屬c型曲線第39頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．可延性分析選擇不同拉伸條件可以獲得a型、b型或c型的應(yīng)力－應(yīng)變曲線a型形變特征不能拉伸得到薄膜、纖維和片材等制品，應(yīng)使呈b型或c型控制成形條件以使所得被拉伸坯件（比如初生纖維）具有良好拉伸性能第40頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月拉伸溫度很低（）：拉伸曲線會(huì)呈a型曲線隨著溫度升高：拉伸曲線會(huì)從a型b型c型變化玻璃化溫度附近時(shí)為非均勻拉伸的b型曲線高于玻璃化溫度后逐漸變?yōu)榫鶆蚶斓腸型曲線拉伸溫度太高：出現(xiàn)超拉伸（即薄膜或纖維被拉伸細(xì)化但取向度沒(méi)有增加）第41頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨著溫度升高，聚合物可延性越好（倍數(shù)越大，模量和應(yīng)力越小）化學(xué)纖維和拉幅薄膜等通常采用熱拉伸：（或）溫度區(qū)間非均勻拉伸：自然拉伸倍數(shù)；越大，可延性越好第42頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、可延性的影響因素影響因素：聚合物自身性質(zhì)和塑性形變條件聚合物自身性質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、物料組成及超分子結(jié)構(gòu)等分子鏈柔性越大，無(wú)位阻大的取代基，可延性好分子量較低時(shí)隨其增大，可延性提高；分子量超過(guò)合適值后黏度太大，分子解纏和滑移困難，可延性降低物料組成（如增塑劑、填料等）對(duì)可延性影響較大，但規(guī)律較復(fù)雜第43頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月塑性形變條件：塑性形變溫度、速度等（特別是溫度）隨溫度的提高，聚合物的可延性提高，可拉伸倍數(shù)增大可延性只在（或）溫度區(qū)間表現(xiàn)出來(lái)溫度低于時(shí)，可表現(xiàn)出非均勻性拉伸，但是拉伸模量大，可延性小溫度高于（或）時(shí)，熔融狀態(tài)，不具有延展性，而發(fā)生粘性流動(dòng)第44頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月半結(jié)晶聚合物通常在稍低于以下的溫度進(jìn)行拉伸非晶聚合物則通常在接近的溫度進(jìn)行拉伸塑性形變速度增大，聚合物的可拉伸倍數(shù)減小，可延性降低對(duì)于c型形變，則隨著拉伸速度的增大逐漸由c型向b型轉(zhuǎn)化第45頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2高分子成形的形變學(xué)特性形變是所有成形過(guò)程最基本的特征成形過(guò)程形變同時(shí)含有彈性形變和粘性形變兩種成分粘性形變是是高分子材料成形中獲得制品形狀的物理基礎(chǔ)第46頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1成形過(guò)程與高分子粘彈性1.2.2成形過(guò)程與高分子松弛特性1.2.3成形過(guò)程與高分子應(yīng)力硬化特性第47頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.1成形過(guò)程與高分子粘彈性一、高分子形變的粘彈性形變：彈性形變（包括普彈和高彈）與粘性形變（高彈態(tài)時(shí)慣稱塑性形變）總和經(jīng)典粘彈性理論：和分別普彈和高彈形變模量；和分別鏈段和分子鏈運(yùn)動(dòng)黏度第48頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通常成形條件下普彈形變量很小，形變主要由高彈形變和粘性形變構(gòu)成0圖1.9聚合物的形變－時(shí)間曲線第49頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、成形過(guò)程的粘彈特征成形形式和條件不同，成形過(guò)程可逆形變和不可逆形變相對(duì)比例不同時(shí)間延長(zhǎng)：逐漸趨于平衡值，而與成線性增加溫度升高：和降低，和都增加，但成比例增大，增大漸減第50頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘流態(tài)成形：成形溫度高于（或），形變以為主制品使用因次穩(wěn)定性（形狀和尺寸穩(wěn)定性總稱）好成形形式：擠出、注射、壓延、壓制、澆鑄和紡絲等粘流態(tài)形變含有

：高彈形變回復(fù)存在危害（液流膨脹甚至熔體破裂），制品內(nèi)應(yīng)力甚至制品使用過(guò)程形狀或尺寸變化（如翹曲等），降低制品因次穩(wěn)定性第51頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高彈態(tài)成形：（或），彈性成分為主高彈態(tài)成形（或稱塑性成形）是聚合物較重要成形形式增大或延長(zhǎng)，及其含量能較快增大工藝：中空容器的吹塑、熱成形以及纖維或薄膜的熱拉伸等塑性成形時(shí)高彈形變：成形后熱處理回復(fù)；利用（如收縮性包裝薄膜）第52頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2成形過(guò)程與高分子松弛特性聚合物成形的形變是松弛過(guò)程，松弛時(shí)間衡量形變松弛過(guò)程的快慢運(yùn)動(dòng)單元大小不同，松弛時(shí)間長(zhǎng)短不同溫度不同，形變的松弛速度不同即松弛時(shí)間不同溫度高，熱運(yùn)動(dòng)能大，運(yùn)動(dòng)阻力小，松弛時(shí)間短，因此成形采用較高溫度第53頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高彈形變成分的回復(fù)也是松弛過(guò)程：溫度越高，高彈形變的回復(fù)越快形變回復(fù)的松弛特性會(huì)對(duì)成形制品的質(zhì)量帶來(lái)危害：內(nèi)應(yīng)力甚至制品翹曲等形變回復(fù)對(duì)溫度依賴特性的利用：①高彈態(tài)熱處理，提高形變回復(fù)速度②熱處理輔以溶脹作用（水或溶劑）或者制品置于溶劑蒸氣中熱處理第54頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3成形過(guò)程與高分子應(yīng)力硬化特性應(yīng)力硬化：塑性成形時(shí)形變過(guò)程中結(jié)構(gòu)單元如鏈段、大分子和微晶發(fā)生沿應(yīng)力方向取向，大分子間物理作用力增大，抵抗形變的能力提高，力學(xué)性能提高通過(guò)應(yīng)力硬化以提高力學(xué)性能是塑性成形的重要功能：比如中空容器的吹塑、熱成形以及纖維或薄膜的拉伸等第55頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月力學(xué)性能圖1.10化學(xué)纖維力學(xué)性能隨拉伸倍數(shù)變化的典型曲線1－拉伸強(qiáng)度（按初始截面計(jì)算）2－斷裂伸長(zhǎng)率3－拉伸模量第56頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月拉伸時(shí)拉伸溫度應(yīng)合適：過(guò)高時(shí)極端的均勻拉伸，僅拉伸細(xì)化，無(wú)取向發(fā)展制品成形（比如纖維）時(shí)可采用多級(jí)拉伸第一道拉伸時(shí)采用較低拉伸溫度，通過(guò)拉伸使發(fā)生應(yīng)力硬化再進(jìn)行第二道或后道拉伸，通過(guò)逐漸提高拉伸溫度進(jìn)行多級(jí)拉伸化學(xué)纖維拉伸工藝中經(jīng)常采用多級(jí)拉伸第57頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1熱膨脹1.3.2熱容1.3.3導(dǎo)熱性1.3.4相變熱焓1.3高分子成形的熱學(xué)特性第58頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3.1熱膨脹一、熱膨脹特性體積熱膨脹系數(shù)β、線熱膨脹系數(shù)α、摩爾熱膨脹系數(shù)和密度溫度系數(shù)等體積變化：線性尺寸變化：第59頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.11聚合物體積隨溫度的變化第60頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高彈態(tài)和值與粘流態(tài)為同一數(shù)量級(jí)，比玻璃態(tài)體要高一個(gè)數(shù)量級(jí)Tg時(shí)熱膨脹系數(shù)發(fā)生突變，和值均下降到原高彈態(tài)時(shí)1/5~1/6聚合物配有配合劑之后往往熱膨脹系數(shù)減小，加和原則計(jì)算分子鏈取向時(shí)垂直方向的線膨脹系數(shù)大于平行方向的線膨脹系數(shù)部分結(jié)晶聚合物的熱膨脹系數(shù)比完全不結(jié)晶者低第61頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、熱膨脹模型1962希姆哈和波義耳熱膨脹模型：適用于低分子物質(zhì)和聚合物圖1.12希姆哈－波義耳熱膨脹模型圖第62頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)希姆哈－波義耳熱膨脹模型得到聚合物熱膨脹的三點(diǎn)結(jié)論：

①高彈態(tài)的體積膨脹系數(shù)βr等于粘流態(tài)的體積膨脹系數(shù)βl，遠(yuǎn)大于玻璃態(tài)的熱膨脹系數(shù)βg

②玻璃態(tài)體積膨脹系數(shù)βg與結(jié)晶體體積膨脹系數(shù)βc大致相等③Vc（0K）＝Vl（0K）第63頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2熱容最常用熱容：等壓比熱容比熱容：不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)情況下隨溫度增加而直線上升，處發(fā)生突變對(duì)于結(jié)晶聚合物，由于發(fā)生相變，在熔點(diǎn)附近出現(xiàn)→∞趨向第64頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖1.13非晶態(tài)及結(jié)晶聚合物的比熱容隨溫度的變化1－非晶態(tài)聚合物2－結(jié)晶聚合物第65頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比熱容：實(shí)測(cè)確定；基團(tuán)貢獻(xiàn)加和法計(jì)算混合物料的比熱容按照加和原則進(jìn)行計(jì)算：（i＝1，2，…，n分別為各種聚合物和配合劑）第66頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3.3導(dǎo)熱性一、基本特征聚合物傳熱機(jī)理：多采用Debye固體傳熱聲子模型解釋導(dǎo)熱系數(shù)表達(dá)式：式中為無(wú)量綱常數(shù)，為等容比熱容，為密度，為彈性波（聲子）傳遞速度，為聲子自由行程平均長(zhǎng)度第67頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物導(dǎo)熱性表現(xiàn)出以下基本特征：①對(duì)聚合物來(lái)說(shuō)，與分子量無(wú)關(guān)②輕微交聯(lián)后導(dǎo)熱系數(shù)稍有增加，但增加不多，因?yàn)榻宦?lián)度不太高時(shí)，分子鏈間物理鍵仍然是主要形式。③取向?qū)τ休^大影響。取向后分子鏈沿一定方向排列，＞。第68頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、導(dǎo)熱的溫度依賴性非晶態(tài)聚合物以下導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的上升而增加，處出現(xiàn)一極大值主要取決于、和：以下上升較大，和下降都較小，所以隨溫度的上升較大以上體積膨脹大，和很快下降，增加不多，故隨溫度上升而下降與作圖，各種非晶態(tài)聚合物曲線重疊

第69頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)：物體在冷卻或加熱時(shí)各部分溫度趨向一致的能力越大，物體內(nèi)部溫差越??；反之越大

應(yīng)用：確定加熱或冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)分布及其變化、加熱或冷卻時(shí)間第70頁(yè)，課