《高分子材料成型加工原理 期末复习重点》.docx

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  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 (Ø = 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成纤聚合物的一般特性，纤维成型过程，纺丝液体的制备，工业生产主要纺丝成形方法1）分子量较高，分子间作用力（含强极性基团或氢键 ）较大；可制成强度好的纤维；2）无较长支链、交联结构和很大的取代基团，为线型结构，结晶性较好，使拉伸取向结晶后，纤维的强度和模量较高3）分子量分布窄：低分子级份过多，纤维强度下降；高分子级份太多，熔体粘度急剧增大，出现凝胶型颗粒，难于拉伸取向4） 溶解或熔融后，液体具有适度的粘度；5） 良好的热稳定纤维成形过程包括：液体纺丝及液体细流的冷却固化过程纺丝液体的制备：成纤聚合物的熔融/成纤聚合物的溶解：溶剂同高聚物相互扩散、渗透、溶解的过程工业生产中，纤维纺丝成形的方法：熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝5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 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

同时降低制品的综合性能  改进方法： 在（Tg～Tf）对制品热处理，可缩短松弛时间，加速结晶，使制品形状较快稳定如PC,  PS,  PA,  PVC等8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）9 说明压力对熔体粘度的影响机理，压力-温度等效性原理增大压力，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10解释控制加工温度是调节热塑性聚合物熔体流动性的重要手段, 但PE、PP 、POM和天然橡胶等加工时，粘度对加工温度变化并不敏感11分别说明固体填充剂（以炭黑为例）、增塑剂或溶剂对聚合物粘度的影响通常，固体填料用量（ 10%～50wt% ）增加，粒径减小，表面活性增高，会阻碍大分子链段的运动，使聚合物熔体粘度增大尤其加入活性炭黑的橡胶炭黑粒子细、表面含有活性基团，与高聚物的亲合性极好，可形成化学或物理结点，阻碍大分子链的运动和滑移，使粘度大幅升高增塑剂类小分子或溶剂，会增大分子间距离，减小分子间作用力和流动阻力，使聚合物粘度降低 液体或增塑剂的作用： 削弱聚合物分子间力，分子间距离增大，缠结减少，使聚合物粘度降低；随溶剂含量增加，出现非牛顿流动的临界剪切速率升高，牛顿性增强。

  相容性对粘度影响：1)增塑剂与聚合物之间相溶性好  随浓度增大，增塑剂/聚合物体系的粘度上升；聚合物粒子被溶胀，形成软外层，剪切力增大时，容易变形滑过，表现假塑性流动； 2)增塑剂与聚合物之间相溶性差 剪应力作用时，粒子间相互滑移困难，膨胀性流动行为12热固性聚合物加工工艺关键? 使热固性聚合物在 交联之前， 完成流动过程热固性成型设备与模具温度的控制：注射或挤出的温度控制 ：粘度最低，不迅速交联的温度；模具或后处理的温度控制：有利于迅速硬化的温度13.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14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? 对于每一种流体，各试举出一个例子，其中多数聚合物熔体属于哪一类流体？宾汉流体：牙膏，巧克力酱牛顿流体：酒，汽油膨胀性流体：淀粉溶液，蜂蜜假塑性流体：蛋黄酱，血液触变性液体：油漆，护手霜震凝性液体：饱和聚酯15影响聚合物粘度的环境因素有哪些? 粘度对剪切速率敏感的聚合物有哪几种? 粘度对温度敏感的聚合物有哪几种? 温度、应力、应变速率、低分子物(溶剂)等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16 影响聚合物粘度的结构因素有哪些?如何用熔融指数仪辨别聚合物分子量大小及其分布?聚合物结构（链结构和极性、分子量、分子量分布和组成等）流动粘度源于分子间内摩擦，分之间作用力小，分子链柔性高，相对位移容易，粘度低，流动性好。

1）链柔性大，缠结点多，解缠和滑移困难，非牛顿性愈强；（2）链刚性或分子间力大(极性和结晶)，粘度高，加工难；粘度的温敏性增加，升温可增大流动性(PC、PS、PET 、PA)；（3）长支链高分子中，主链及支链均形成缠结结构，其粘度大于直链高分子粘度，其粘度对剪切速率的敏感性增大短支链高分子, 大分子缠结减小，分子间距离增大，分子间作用力降低, 其粘度低于直链高分子粘度4）分子中含大侧基，自由体积增大，粘度对压力和温度敏感性增加，升温和升压均能改变流动性（PMMA，PS） 流动是分子链间发生相对位移，分子量增大，分子的缠结程度提高，分子间作用力增大，分子链重心移动愈慢，流动需更长时间和更多能量，粘度增大分子量分布宽，剪切速率增大，熔体粘度迅速下降，表现更多假塑性；分子量分布窄，在宽剪切速率范围内，熔体表现更多牛顿性17聚合物流体有几种流动类型?什么是零切粘度、极限粘度、表观粘度? 零切粘度，就是当剪切速率趋于零时，非牛顿指数n=1，表观粘度与剪切速率无关，流体流动性之与牛顿性流体相仿，粘度趋于常数，称零切粘度表观，是指在一定下，用相应的除以所得的商表观黏度有可能大于真实黏度也有可能小于真实黏度极限黏度18拖曳流动，收敛流动，管外拉伸流动的特点收敛流动：在流道截面尺寸逐渐变小的锥管或其它形状管道中的流动。

特点：流动液体受剪切和拉伸两种作用 拖曳流动：管道或口模的一部分运动，使聚合物随管道或口模的运动部分产生拖曳流动特点：剪切流动，液体压力降及流速分布受运动部分的影响管外拉伸流动：非抑制性收敛流动（拉伸流动），壁面速度不为 0；收敛角很小；拉伸方向存在速度梯度dvz / dz；拉伸流动区，聚合物细流在径向不存在速度梯度，细流截面上各点的速度相同19评价聚合物流变性的常用仪器和方法有哪些 ?毛细管粘度计、 旋转粘度计、落球粘度计、 熔融指数仪、 螺旋流动试验和转矩流变仪等1）挤出式毛细管粘度计： 剪切速率，10-1～6 秒-1 ，熔体和溶液，102 ～ 8 泊 能观察熔体弹性行为和熔体破裂等现象2）旋转粘度计： 剪切速率， 10-3～ 105 秒-1 转筒式适合浓溶液，锥板和平板式适合熔体 能观测聚合物体系的弹性行为和松弛特性3) 落球粘度计：剪切速率10 -2 秒-1以下，溶液4）熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等20非牛顿液体在管壁上产生滑移的原因 判断各种因素对入口效应和离模膨胀的影响理论上，管壁液体流速为零 实际上，管壁上液体产生滑移。

流动过程中聚合物分子量的分级效应；聚合物中低分子物导致的分层流动影响入口效应和离模膨胀的各种因素 与流动中的弹性成分增加密切相关(聚合物性质，应力或应变速率，温度以及管道形状等) 1） 分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物流动中储存的可逆弹性成分多，松弛时间长，离模膨胀明显；（2）高弹性模量的聚合物流动中可逆弹性应变少，离模膨胀降低； PA，POM，PET，Df/D =1.5； 。