4第四章聚合物的熔融与溶解.pdf

课程主要内容 第一章绪论（2学时） 聚合物材料的基本 第二章高分子材料的基本概念（2学时） 概念 第三章高分子材料的生产方法（2学时） 聚合物加工的基础 第四章聚合物的熔融、溶解和混合 （4学时） 理论 第五章聚合物流体的流变性（6学时） 第六章化学纤维成型原理（14学时） 第七章化学纤维拉伸和热定型原理（8学时） 多种聚合物材料的 第八章塑料成型加工原理（10学时） 加工原理 第九章橡胶成型加工原理（6学时） 第十章 胶接与涂料配方原理 （自学） 第五章 聚合物的熔融、溶解和共混 大多数高分子材料的成型操作由熔融聚合物 大多数高分子材料的成型操作由熔融聚合物 的流动组成。成型操作而进行的准备工作通 的流动组成。成型操作而进行的准备工作通 常包括熔融过程，即完成聚合物由固体转变 常包括熔融过程，即完成聚合物由固体转变 为熔体的过程 为熔体的过程 聚合物是否一定在熔融或溶解之后才能进行加工? 特例：塑料的冷压成型（低温压力诱导流动成型） (PIF)：PLA 特例：塑料的冷压成型（低温压力诱导流动成型） (PIF)：PLA 纤维的固态挤出：超高分子量聚乙烯等 纤维的固态挤出：超高分子量聚乙烯等 例：纤维的固态挤出 聚合物固态挤出的 原料通常采用超高分 子量聚合物。固态挤 出工艺由三个基本操 作单元组成： 固态挤出不需溶剂、加工助剂或配料。所有操作均 在聚合物熔点以下进行。 超高分子量聚乙烯等的固态挤出工艺已开发成功。 4.1 聚合物熔融的基本规律 4.1.1 概述 4.1.1 概述 常见的熔融方式有以下几种 （1）无熔体移走的热传导熔融 （2 ）有熔体移走的热传导熔融 （3 ）耗散混合熔融 （4 ）耗散非传导熔融 （5）压缩熔融 （1） 无熔体移走的传导熔融 熔融全部热量由接触或暴露表面提 供，熔融速率仅由传导决定。 例：滚塑 （2） 有熔体强制移走的传导熔融 熔融的一部分热量由接触表面的传导提供，一部分热量通 过熔膜中的黏性耗散将机械能转变为热能来提供。 例：聚合物在螺杆挤出机中的熔融 （3 ）耗散混合熔融 熔融热量由整个体积内将 机械能转变为热能来提供。 例：双辊塑炼（开炼） (4)利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法 熔融的热量通过电、化 学或其他能源转变为热能 来提供。 4.1.2 熔融的基本规律 4.1.2 熔融的基本规律 在此只讨论聚合物在螺杆挤压机中的熔融，即有强制移走 的热传导熔融的基本规律。 A、熔融的能量 聚合物吸收的外界能量越大，如果分子的活动能量大于分 子间作用力时，聚合物中的链段和分子链将发生自由运动 而熔融；在外力作用下，将发生有序的流动。 在螺杆挤压机中，聚合物的能量来源于两个方面：加热器 的热传导能量、剪切作用的机械能转变而成热能。 一般来讲，机筒的温度越高，螺杆的转速越低，则热传导的 能量越重要；反之，剪切作用的机械能就处于主导地位。 B 熔融的热力学分析 对于结晶聚合物，在熔点Tm 以上转变成熔融态；对于无定形 聚合物在粘流温度以上转变成粘流态而熔融。 任何聚合物的熔融过程，都服从热力学第二定律，即有： △G ＝ △H - T·△S m m m 故有：T ＝△H / △S