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塑料材料基础知识 广东轻工职业技术学院 高分子教研室 第一节 塑料的基本概念 一、塑料的定义 “可塑性材料” “以树脂(有时用单体在加工过程中直接聚合)为主要成分，一般含有添加剂，并在加工过程中可流动成型的材料。但不包括弹性体” 组成：基体材料-----合成树脂(高分子化合物)） 辅助材料------助剂(添加剂) 二、高分子化合物的概念 1.高分子化合物（聚合物）： 分子量很高的分子组成的化合物，由许多相同的、简单的基本单元通过共价键重复连接而成 聚合反应： 2.聚合机理： （1）连锁聚合： 聚合过程由链引发、链增长、链终止几步基元反应组成 反应体系中只存在单体、聚合物和微量引发剂 进行连锁聚合反应的单体主要是烯类、二烯类化合物 （2）逐步聚合： 在低分子转变成聚合物的过程中反应是逐步进行的 聚合体系由单体和分子量递增的中间产物所组成 大部分的缩聚反应（反应中有低分子副产物生成）属于逐步聚合 单体通常是含有官能团的化合物（如二元酸、二元醇等） 第二节 聚合物的特性 1.树脂分子结构对性能的影响： （1）分子链的化学结构对性能的影响： 分子链中含有不稳定结构，聚合物的稳定性差 例：PP易氧化 PC、PET易水解 （2）分子链柔性对性能的影响： 链段：高分子链上能独立运动的最小单元 柔性好的分子，链段短，容易运动，熔体黏度小 制品拉伸强度低、抗冲击强度高 （3）分子链规整性的影响： 分子链规整性好的，可结晶 如：PE、PP 成型加工条件影响聚合物结晶度及结晶状况，影响制品性能 2.树脂分子量对塑料性能的影响： 分子量↑： 拉伸强度↑ 伸长率↑ 抗冲击强度↑ 熔体流动性↓ 溶解性↓ 第三节 塑料成型基础 一、聚合物的流动和流变行为： 流变学：研究材料流动和变形规律的一门科学 高聚物分子量大，结构及热运动复杂 故流动情况复杂：不仅存在不可逆的塑性形变，且存在可逆的弹性形变 流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响 1.高聚物熔体流动特性： (1)高聚物流动时的运动单元为链段 链段越短，越易流动，柔性分子链段短，流动性好 (2)黏度(η) 很大，且随分子量↑而显著↑ η： 室温水：10-3 (Pa?S) 高聚物： 103 ~104 (Pa?S) (3) 流动中，伴有高弹形变发生 (4) 大多数高聚物熔体不属于牛顿流体 牛顿流体的黏度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关 高聚物中仅有PC、偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物近似牛顿流体 大部分的高聚物熔体和浓溶液属假塑性流体： 切应力(和切变速率(↑： 黏度(a ↓ 原因： A.由于剪切力作用使分子缠结解开所造成 B.由于大分子的长链结构，流动取向 2.高聚物流动性的表示： 流动曲线， 表观黏度 熔体流动速率(MFR)： 一定温度及一定负荷下，在固定直径.固定长度的毛细管中l0min内挤出的高聚物熔体的重量克数，也称熔体指数(MI) 对于同一种高聚物， MFR值越大，说明流动性越好，分子量越小 3.影响高聚物黏度和流动性的因素 (1)高聚物结构对流动性的影响： ①柔性： 其它条件相同时：柔性好，链段运动能力强，黏度小，流动性好 例：PP. PVC. PC ②分子量： 分子量↑：分子间作用力↑，黏度↑(制品强度高，但成型加工困难) 例：LDPE： 数均分子量 1.9X104 5.3X104 黏度 4.5X102 1.5X107 故：分子量不应过高，达制品性能要求即可 ③分子量分布： 平均分子量相同时：分布宽：粘流温度低，流动性好，但制品强度↓ ④支化： 短支链：↑分子间距，↓黏度 支链过长：形成缠结，黏度急剧上升 (2)外界条件对高聚物熔体流动性的影响 ①切变速率(： 假塑性流体：( ↑： (a↓ ，但(a 下降幅度与分子结构有关 柔性链：流动性好，随( ↑ (a↓ 幅度大 同种聚合物，分子量高的对( 敏感( 剪敏性) 实际应用： 剪敏性聚合物，可用↑螺杆转速. 注射速度来↓ (a ，改善流动性，注射模具可用小浇口，为保持熔体稳定，成型时应控制 ( 波动小 ② 温度： T↑ ： (a↓ ，但下降幅度与分子结构有关： 刚性. 极性分