情境一高分子材料加工的基礎知識61課件

情境一高分子材料加工技術高分子材料加工的基礎知識復習：高聚物的基本性質高分子化合物（聚合物）高分子材料制品的性能高分子材料成型加工性能決定于高分子材料本身性能決定于聚合物的結構與性能（會在加工過程中改變）

聚合物是高分子材料的主體，它通過粘接各種配合劑使之成為一整體，使其具有一定的力學性能，并具有良好的加工性能。樹脂是塑料中的主要組分。要求應成為均一的連續(xù)相，能將各種助劑粘接在一起。高分子化合物（聚合物）（1）根據(jù)制品的性能要求（2）根據(jù)制品形狀——加工工藝要求聚合物的選擇分子結構掌握聚合物的聚合方法主要特征及其原理（結構與性能的關系）高分子化合物（聚合物）生膠了解：結構——特性——應用，為何？生膠天然橡膠NR合成橡膠CR通用合成橡膠特種合成橡膠丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR)、異戊橡膠(IR)、氯丁橡膠(CR)、乙丙橡膠(EPM、EPDM)、丁基橡膠(IIR)丁腈橡膠(NBR)、二甲基硅橡膠(MQ)、氟橡膠(FPM)、聚氨酯橡膠(UR)、氯化聚乙烯橡膠（CPE）、聚硫橡膠(T)、氯磺化聚乙烯(CSM)、丙烯酸酯橡膠(ACM)合成樹脂分類依據(jù)類別化學結構聚烯烴類（PE、PP、PS、EVA）、聚酰胺類（PA）、乙烯基類（PVC、CPVC、PVDC）、丙烯酸酯類（PMMA）、聚苯醚酯類（PET、PBT、PC、PPO）熱效應熱固性、熱塑性結晶能力結晶性、無定型用途性能通用性（PE、PP、PVC、PS、PF、UF）工程型（>50MPa、>6Kj/m2）、耐高溫（氟、硅樹脂）功能型（離子交換樹脂、環(huán)氧樹脂）聚合物的主要成型工藝性能1、溫度熱效應5、加工溫度與使用溫度2、流變特性多數(shù)為非牛頓型流體，表觀粘度ηa與剪切速率γ

有關；PA、PC近牛頓型，PC有較大ηa。3、結晶性PC、PVC有微晶4、加工性相關因素——熔體強度吸水率成型收縮率PVC：加工溫度:150～190℃

使用溫度:-15～60

℃影響高分子材料性能的化學因素選擇聚合物時必須考慮其分子結構。另外，加工時還會發(fā)生化學變化，引起結構改變1、共價鍵的形式鍵能不同。成型時的穩(wěn)定性、使用時的耐候性和降解性也不同。一、聚合物分子構成鍵的種類鍵能/KJ/mol鍵的種類鍵能/KJ/mol共價鍵C-C共價鍵C-Cl326脂肪族334C-F485芳香族518O-H523C=C610N-H385C-H414O-O268C-O339Si-O372C-N259范德華力4～13氫鍵13～29構成高分子化合物的主要共價鍵鍵能2、元素即主鏈的構成元素。C-C:碳鏈高分子:C-O、C-N、C-S雜鏈高分子;主鏈含Si、P、B等:元素有機高分子。3、側基（取代基）

雖然主鏈為主要影響因素。但側基也影響Tg、Tm、降解、老化、水解、耐熱性、力學性能。一、聚合物分子構成一、聚合物分子構成不同主鏈結構和不同側基對Tg、Tm的影響名稱結構式Tg/℃Tm/℃名稱結構式Tg/℃Tm/℃PEPMS105240HDPE-123/-85137LDPE——110PP-20～-26164(176)PVC75～87220（結晶區(qū)）PB-70124/135PVAc28～3135～50PS90225～250PVA85232PAN103——CH2CHnClCH2CH2nCH2CHnCH3CH2CHnCH2CH3CH2CHnCH2CnCH3CH2CHnOCOCH3CH2CHnOHCH2CHnCN二、聚合物的結構聚合單體相同，但結構單元的鍵接次序可能不同。同樣的分子式，若分子結構不一樣，則性能也不一樣。1、鍵接結構CHCH2nCHCH21,4-聚丁二烯，彈性好，耐磨1,2-聚丁二烯，強度低，彈性差CH2CHnCHCH2例：聚丁二烯二、聚合物的結構2、構型例：1,4-聚丁二烯：順式、反式性能不一樣高分子化合物空間構型等規(guī)立構間規(guī)立構無規(guī)立構幾何異構：分子鏈中雙鍵兩側基團的凡何位置不一樣，性能不一樣。

聚集態(tài)結構：分子排列規(guī)整性。

（旋光異構）表1-4等規(guī)和間規(guī)立構PP的性能ic立樹現(xiàn)整拌srIT(京規(guī)達)跌的昨間現(xiàn)立)MUNL學度/g/cm)劇股新度APa斷裂仰長率考的核證/GPa慧鶴梁沖街斷度0/m)230熱@開VC，(182MPa)0.92690.90337670125Ha批雙775現(xiàn)格0922.10.86624.84020.72不斷型35Is&z42等規(guī)和間規(guī)立構PP的性能性能等規(guī)立構間規(guī)立構立構規(guī)整性

等規(guī)立構

間規(guī)立構0.920.92MW/WN6.92.1密度/（g/cm3）0.9030.866屈服強度/MPa3724.8斷裂伸長率/%670402彎曲模量/GPa1.250.72懸臂梁沖擊強度/(J/m)23℃31不斷裂-10℃2835熱變形溫度/℃，(1.82MPa)112115透光率/%8287濁度/%77.547等規(guī)立構和通用PS的性能比較性能等規(guī)立構通用密度/（g/cm3）1.041.04熔點/℃270Tg/℃100100彎曲強度/MPa7565彎曲模量/GPa3.02.9缺口沖擊強度/(KJ/m2)2.02.2熱變形溫度/℃，(1.82MPa)9789維卡軟化點/℃25.4104介電常數(shù)（23℃，1MHz）2.62.6三、共聚物結構1、單體比例例：丁睛橡膠（NBR-18、-24、-40）丁二烯丙烯睛1536254150100聚丁二烯順丁橡膠(BR)彈性好低溫性好丁睛橡膠(NBR)強度高硬度高耐溫性好睛綸纖維(PAN)聚丙烯睛BBBBBB～2、序列分布無規(guī)共聚物交替共聚物嵌段共聚物接枝共聚物～AAABABBAABBBBAAA～～ABABABABABABABABA～～AAAAABBBBBBBBAAAAA～～AAAAAAAAAAAAAAAAA～BBB～B～丙烯一乙烯共聚物的種類和特點種類特點用途無規(guī)共聚物二元乙丙橡膠(EPR)和含二烯類第三單體的三元乙丙橡膠(EPDM)，典型的乙烯含量45~70mo1%，非結晶性橡膠耐熱運輸帶、蒸汽膠管、耐化學藥品腐蝕的密封制品、減震墊、防水材料、電線和電纜包覆層、汽車用橡膠配件等無規(guī)共聚物乙烯含量1.5~7wt%，結晶性降低，Tg降低，透明、柔軟、光澤性良好耐寒級PP薄膜、低溫熱封性膜、透明中空容器、電視機外殼等有嵌段的無規(guī)共聚物性能介于無規(guī)和嵌段共聚物之間，透明性、光澤性有下降，剛性、沖擊強度優(yōu)于無規(guī)共聚物耐寒性薄膜分段嵌段共聚物PP部分和PE部分的結晶有所下降未實際應用末端嵌段共聚物PP和PE部分不相容，各自形成獨立的相，剛性——耐沖擊性的均衡性良好PP、PE、末端嵌段共聚物的混合物PP和PE部分不相容，形成獨立的相。PP和PE部分結晶幾乎不下降。剛性——耐沖擊性的均衡性好，耐蠕變性優(yōu)，透明度和光澤度差耐沖擊的PP制品，如啤酒瓶等容器，洗衣機內(nèi)槽等四、交聯(lián)橡膠：三維網(wǎng)狀結構熱固性塑料：三維體型結構（復合材料)熱塑性塑料：PE(提高性能)、PVC(不正常交聯(lián))交聯(lián)使性能提高影響交聯(lián)密度的因素：溫度、時間、反應官能度、應力、性質生橡膠彈性體硬橡膠交聯(lián)密度～0適當極大拉伸強度/MPa1～1010～30數(shù)十彈性模量/MPa0.1～1數(shù)十～1000伸長率/%>1000數(shù)百～10回彈率不良優(yōu)秀不良彈性體交聯(lián)密度與性能的關系二乙烯基苯用量/%00.62.81.01.5交聯(lián)的PS的Tg/K360362.5365367.5370交聯(lián)點間平均鏈節(jié)數(shù)——1721019258交聯(lián)劑用量與Tg的關系交聯(lián)機理游離基逐步交聯(lián)過氧化物交聯(lián)：不飽和聚酯硫磺(S)交聯(lián)：橡膠加成反應(氫原子轉移)：環(huán)氧樹脂+胺縮合反應(有低分子物產(chǎn)生)：

酚醛樹脂：A、B、C三階五、基團與端基分子鏈中的活性基團影響加工和使用性能例1：

對加工方法的影響無活性基團——熱塑性塑料：可反復多次成型有活性基團——橡膠和熱固性塑料：只可一次成型例2：對使用性能的影響順丁膠:氯丁膠:CHCH2nCHCH2CHCH2nCCH2Cl含Cl，極性，雙鍵不易活動，耐老化，耐油，但耐低溫性