2塑料及加工工艺.ppt

§高分子聚合物的基础知识 1、基本概念 1）聚合物：是由千万个原子彼此以共价键连接的大分子化合物。是各种塑料、橡胶、纤维等有机非金属材料的总称。 2）塑料的主要成分是树脂→树脂分为天然树脂和合成树脂 §高分子聚合物的基础知识 1．高分子聚合物的特点： （1）具有可分割性，低分子物质的分子不能用一般的机械方法分开，高分子可以用外力把分子拉断或切开变成两个分子，性质没有明显改变。 （2）具有弹性，所谓弹性是指材料形变的可恢复性。高分子聚合物在外力作用下发生形变，外力解除，形变可以恢复到原状。 （3）具有可塑性，高分子聚合物受热达到一定温度后，先经过一段较长时间软化过程，而后才能变成粘流状态，这是由于高分子聚合物有很长大分子链构成，链的某一部分受热，须经过一定时间和温度间隔，整个大分子链才会变软。对加工非常重要。 §高分子聚合物的基础知识 1．高分子聚合物的特点： （4）具有绝缘性，高分子聚合物对电、热、声具有良好的绝缘性，高分子化合物都是有机化合物，分子中的化学键都是共价键，不能电离，因此不能传递电子，大分子链呈卷曲状态，互相纠缠在一起，受热、受声作用后，不易振动起来，因此绝缘。 §高分子聚合物的基础知识 2．高分子聚合物组成和结构： （1）组成，分子量很大，化学组成比较简单，由简单结构单元重复的方式连接而成。 （2）结构，包括分子链结构和聚集态结构。 分子链结构有线型、枝链型和网状结构。线型结构高分子在拉长或低温下易于呈直线形状，较高温度或稀溶液中，易于成卷曲形状。特点是可溶和可熔。线型分子易于加工，可反复使用。 枝链型结构的高分子性质和线型结构基本相同。网型结构的高分子是长链分子之间有若干枝链交联起来，构成网状形状。枝链向空间伸展，便可以得到体型大分子结构，这种聚合物任何状况下都不熔化，也不溶解。 聚集态结构根据份分子排列状态分为：晶态聚合物和非晶态聚合物。 §高分子聚合物的基础知识 3. 高分子聚合物的分类：P87表7-1 1）按聚合物来源分为：天然、人造和合成聚合物 2）按照聚合反应类型分为：加聚物和缩聚物 3）按聚合物性质分为：塑料、橡胶、纤维 4）按聚合物热行为：热塑性聚合物和热固性聚合物。 5）聚合物大分子基本上都属于长链状结构，按聚合物分子结构不同可分为：碳链聚合物，杂链聚合物和元素有机聚合物。 §高分子聚合物的基础知识 4、高分子聚合物的力学状态 1）聚合物的物理状态： 1）随着温度变化，聚合物呈现不同力学状态，对材料的耐热性、耐寒性有重要意义。热性能取决于大分子分子结构及聚集态结构。温度和聚合物形变可以反映高分子运动的状态，因此可以通过形变温度曲线研究热与结构关系。 2）线型聚合物中，一般出现三种不同力学状态： 玻璃态（结晶态） 高弹态 粘流态 §高分子聚合物的基础知识 2）聚合物的热力学曲线： §高分子聚合物的基础知识 玻璃态： 玻璃态相当于小分子物质的固态，在玻璃态由于温度较低，大分子链和链段不能产生运动，在外力作用下，只能使大分子中的原子做轻微振动，产生较小的可逆形变。如图7-4P87 高弹态： 温度增加，到达玻璃化温度，聚合物进入高弹态分子链段获得足够能量发生运动产生较大形变－高弹形变，这种形变具有可逆性。如图7-5 §高分子聚合物的基础知识 粘流态： 温度增加达到软件温度，聚合物进入粘流态，整个大分子链开始运动，产生相对滑移，形成很大形变，这种形变不可逆。聚合物的粘流态不同于玻璃态和高弹态，不是一种使用状态，而是工艺状态。如图7-6. 聚合物各状态的分子机理和力学行为特征如表格7-2 §高分子聚合物的基础知识 Tg：聚合物从玻璃态向高弹态转变时的温度称为玻璃化温度。此转变过程称为玻璃化转变。是高分子材料使用的最高温度。高于此温度，产生很大形变或断裂。Tg越高，耐热性越好。 Tf：聚合物从高弹态向粘流态转变的温度。是聚合物大分子链开始滑动的温度。主要和聚合物分子量有关，分子量越大Tf越高，决定聚合物的加工成形难易程度。 §7.2 塑料的基本特性 1.塑料的组成 合成树脂＋添加剂 1）合成树脂（40%-100%）：人工合成的高分子化合物，是塑料基本原料，受热软化后可将塑料的其它组分加以粘合，并决定塑料的主要性能 2）添加剂：可改善塑料的某些性能，以获得满足使用要求的塑料制品。 包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等 §7.2 塑料的基本特性 2.塑料的分类 1）按合成树脂的分子结构及特性分 ? 热塑性塑料 ：特定温度范围内受热软化，冷却后硬化，并多次反复，性能不发生显著变化的塑料。加热软化后具有可塑性，可采用多种方法加工成形，成形后机