高分子材料成型（二）

高分子材料学

制品性能和加工性能决定于:
 -  高分子材料的性能
 -  聚合物的结构
 -  加工方法

1. 聚合物的种类
   
   • 化学结构
   • 热效应
   • 结晶能力
   • 用途
     
     • 通用型
     • 工程型 (50Mpa，6$KJ/m^2)
     • 耐高温 (250~300度)
     • 功能型 (导电、吸水、磁性)

2. 聚合物的工艺性能

   1. 温度热效应（Tb,Tg,Tf,Tm,Td）

   2. 流变特性 粘度与剪切速率的关系 $\eta_a = f(\dot{\gamma})$

   3. 结晶性

   4. 加工性（体积变化，强度变化，吸水率）
   5. 加工温度与使用温度

高分子材料性能的化学因素

1. 聚合物分子构成
   
   • 共价键 （热效应）
   • 元素 （除C以外主链和支链的构成元素）
   • 取代基（对力学性能、热性能的影响）
2. 键接次序和构型
3. 聚合物的组成（单体比例影响力学性能）
4. 交联（交联的方式及影响因素）
5. 基团与端基
   
   • 无活性基团 多次成型，热塑性材料
   • 端基的稳定性（耐老化性）
6. 支链
   
   • 数目
   • 长度
   • 分布

高分子材料性能的物理因素

1. 分子量及其分布
   一般分子量$\downarrow$，流动性$\uparrow$

   • 分子量与性能
     
     • 分子量对使用性能的影响
     • 分子量对加工性能的影响
   • 分子量的指标
     
     • 门尼粘度
     • 熔融指数
   • 分子量选择

   • 分子量分布

     • $M_w/M_n\leq 5$ 窄

     • $M_w/M_n\geq 5$ 宽

2. 聚合物的结晶性

   • 结晶概念
     
     • 结晶方式
     • 成核方式
     • 结晶度
   • 结晶与成型的关系
     
     • 熔融温度与熔融时间
     • 成型压力（应力/取向）
     • 冷却速率
     • 骤冷
     • 缓冷
   • 后处理与结晶
     
     • 二次结晶
     • 后结晶
   • 成核剂与结晶
   • 结晶与性能
     
     • 强度（模量）
     • 耐热性（热变形温度）
     • 吸水性
     • 收缩率

3. 粒度与分布

   • 颗粒结构：外形与孔隙率
   • 粒度：粒度大，比表面积小，混合不均匀
   • 粒度分布

4. 加工过程中的取向

   • 流动取向
     
     • 取向与解取向的关系
     • 取向的形式
     • 单轴
     • 双周
   • 拉伸取向
     
     • 类型
     • 粘流拉伸：速度快，距离大，分子运动
     • 塑性拉伸：大分子位移
     • 高弹拉伸：链段位移
     • 结晶与非晶
     • 结晶：晶区与非晶区速度不同，过程不同（破坏，重排，微晶取向）
     • 非晶：分子与链段同时

   • 影响因素

     • 取向度 $F=\frac{1}{2}(3cos^2a_m-1)$, a:取向角，结构单元排列方向与流动（拉伸）方向的角度

     • 分子结构：结构简单，易变形，不稳定

     • 低分子物质：降低Tg,Tf,易于取向（解取向）
     • 成型温度：关键的定型的速度
     • 冷却温度：Tpm，Ts，Tc
     • 应力与拉伸比
     • 应力与取向度
     • 拉伸比：拉伸前后长度比,前后辊转速比，卷绕速度与挤出速度比 ，一般大于1
   • 取向与性能
     
     • 各向异性
     • 强度提高
5. 粘度
   
   • 定义值
   • 影响因素
   • 作用

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作业

1. 粘度的定义和表述。
2. 结晶度的定义，聚合物的性能与结晶度的关系？