高分子材料成型加工原理期末复习重点(升华提升版)

1聚合物主要有哪几种聚集态形式? 玻璃态(结晶态)、高弹态和粘流态

2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T

Tg 材料的屈服强度.可进行薄膜或纤维拉伸;聚合物加工的最低温度: 玻璃化温度 Tg

T > Tf (Tm) 粘流态(熔体.液态)比Tf略高的温度.为类橡胶流动行为.可进行压延、挤出和吹塑成型。可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工

3熔融指数?说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系, 挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同? 熔融指数(Melt Flow Index) 一定温度(T >Tf 或 Tm)和压力(通常为2.160kg )下.10分钟内从出料孔 (? = 2.095mm ) 挤出的聚合物重量( g∕10 min)。 a评价热塑性聚合物的挤压性;

b评价熔体的流动度 (流度 φ= 1/η), 间接反映聚合物的分子量大小; c购买原料的重要参数。

分子量高的聚合物.易缠结.分子间作用力大.分子体积大. 流动阻力较大.熔体粘度大.流动度小.熔融指数低;加工性能较差。 分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。

分子量较低的聚合物.流动度小.熔体粘度低.熔融指数大.加工流动性好。 分子量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低

4解释:应变软化;应力硬化;塑性形变及其实质。Tb是塑料使用的下限温度; 应变软化:材料在拉伸时发热.温度升高.以致形变明显加速.并出现形变的细颈现象。

应力硬化:随着取向度的提高.分子间作用力增大.引起聚合物粘度升高.表现出“硬化”倾向.形变也趋于稳定而不再发展。

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塑性变形:材料在外力作用下产生不可逆的变形。实质:大分子链的解缠和滑移 随温度升高.屈服强度和断裂强度均下降.两曲线在Tb 相交。T

5根据线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线.可获得哪些性能参数?

弹性模量.屈服强度(应力).定伸强度, 抗张强度(应力).断裂伸长率.断裂能

6分析讨论聚集态与成型加工的关系;

T< Tg .玻璃态.链段冻结.自由体积小.内聚力较强.力学强度较大.为坚硬固体;外力作用下.大分子链的键角或键长发生变形.形变小.为可逆普弹形变.弹性模量高;适于机械加工,如车削,锉削,制孔,切螺纹等;

Tg Tf 粘流态 .整个大分子运动, 滑移和解缠.外力作用下.主要为不可逆的粘性形变.产生宏观流动.可进行变形大.形状复杂的成型。如熔融纺丝、注射、挤出等。冷却后形变永久保存

7写出线型聚合物的总形变γ公式.画出聚合物在外力作用下的形变-时间曲线, 分析各部分的性质特点;

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8画出线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线.并说明各阶段的应力-应变行为特点

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1.直线o—a线段

普弹形变.模量高.由键角和键长拉伸引起.形变很小, ab弯曲.形变加速.由普弹形变向高弹形变转变;

2.屈服点b点.水平曲线.屈服应力σy下.链段逐渐形变和位移.应变增大。 由高弹形变发展为塑性形变 (大分子链解缠和滑移) ; “应变软化”:

拉伸时 材料发热(外力功 → 分子热运动能).温度升高变软.形变加速。 “细颈”现象:

拉应力下.材料形变加速.截面突然变细。

屈服应力下.聚合物中结构单元(链段、大分子和微晶)拉伸取向。

9聚合物加工技术分类及其过程 按材料分类

(1)化学纤维成型加工 熔体纺丝, 溶液纺丝。 (2)塑料成型加工

注塑、挤塑、吹塑、模压、层压、传递模塑、浇铸、旋转成型、涂覆等 。

(3橡胶成型加工

工艺过程包括:塑炼、混炼、压出 (压延) 、成型、硫化等过程 根据加工过程中的物理或化学变化 (1)主要是物理变化

热塑性聚合物:加热软化或熔融 - 施压流动 - 冷却固化; 纤维或薄膜: 拉伸取向以及结晶; (2)主要是化学变化

引发剂或热作用下.单体或低聚物的交联固化反应; (3)兼有物理和化学变化

加热 —流动 . 交联—固化。

热固性塑料的模压、注射和传递模塑成型、橡胶成型、反应挤出等。

10说明粘度对剪切速率和温度的敏感性在成型加工中的应用。

1) 在炼胶、压延、压出和注射成型中.提高剪切速率和温度.聚合物粘度降低.可改善加工流动性。

2)外力解除或流动停止时(材料或半成品停放过程中).降低温度.粘度增大.使半成品有良好的挺性.不易变形。

3) 可根据原材料特性.正确选择加工工艺(剪切速率和温度)

PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感.通过提高剪切速率可降粘.改善加工流动性。

PS、PC、 PMMA 、CA 、 PET 、PA等的粘度对温度敏感.通过提高加工温度可降粘.改善加工流动性。

POM、PC、PET和PA 的粘度对剪切速率不敏感

4) 加工制品时.合理的加工剪切速率范围应选择在粘度对剪切速率不敏感区域(400秒-1 ~ 600秒-1以上)

11说明压力对熔体粘度的影响机理.压力-温度等效性原理。

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增大压力.自由体积减小.大分子间距离缩小.链段活动范围减小.分子间作用力增加.熔体粘度增大。但单纯通过增大压力提高熔体流量不恰当. 过大压力造成功率消耗过大.设备磨损更大。不同聚合物的压缩率不同.粘度对压力的敏感性不同压力从138公斤/厘米2升至173公斤/厘米2 . HDPE和PP的粘度增加4~7倍.PS的粘度增加100倍 压力—温度等效性

加工温度范围. 增加压力或降低温度.可使熔体获得同样的粘度变化。压力增加到1000大气压.等效于降温30~50℃。根据压力-温度等效性原理. 加工中为维持粘度恒定.增加熔体压力的同时.应提高温度

12宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体.震凝性液体 触变性液体:在恒温和恒定的切变速率下.粘度随时间递减的流体。 震凝性流体:在恒温和恒定的切变速率下.粘度随时间递增的流体。 宾汉流体:与牛顿型流体的流动曲线均为直线.但它不通过原点.只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动

13比较热塑性聚合物和热固性聚合物在加工过程中的流变行为特点; 分析讨论温度对热固性聚合物流动性的影响 热固性与热塑性聚合物粘度变化的差别

(1) 热塑性聚合物加工主要为物理过程

多次塑化引起材料一定变化 (部分降解或局部交联等).但未改变材料整体的可塑性。

(2)加热, 材料熔融.压力作用下流动.获得所需形状;一定温度下, 活性基团交联硬化.粘度变大.失去再次加热软化和流动能力。 温度对热固性聚合物粘度的影响

硬化时间H(流动度降低到某一定值时所需的时间)

温度升高.固化时间缩短.固化速度加快.粘度增高

热塑性聚合物 热固性聚合物 加工温度对聚合物粘度的影响

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