精密挤出成型的材料学基础.ppt

* 球晶生长 结晶与高聚物的使用性能 结晶度提高，密度↑ ，冷却体积收缩率↑ 。 拉伸强度↑，硬度↑，刚度↑ 。但晶粒尺寸过大及不均匀会使拉伸及冲击强度降低。 结晶度提高，结晶结构均匀性↑ ，尺寸稳定性↑ 。 结晶度提高，阻隔性↑，溶解性↓。 结晶度提高，透光率↓ ，晶粒尺寸小于可见光波波长二分之一时，结晶不影响透光率。 结晶度提高，热变形温度↑ 。 高聚物的取向结构 取向结构 在外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。 高聚物的取向结构 取向结构单元 链段，分子链－非晶区取向结构单元 微晶－晶区取向单元 球晶拉伸形变时内部片晶变化 晶态聚合物在拉伸取向时结构的变化 (a) 形成新的取向的折叠链片晶 (b)形成完全伸直链片晶 高分子链取向示意图 (a) 链段取向 (b)分子链取向 取向聚合物中分子链排列示意图 (a)单轴取向 (b)双轴取向 取向类型 单轴取向，双轴取向 式中， －分子链主轴方向与取向方向之间的夹角，称为取向角。 高聚物的取向结构 取 向 度 取向角 示意图 高聚物的取向结构 理想的单轴取向： 完全未取向： 一般情况： 高聚物的取向结构 光学显微镜测定双折射，适用于透明材料，例如纤维取向测定： 声速法测定：未取向聚合物1～2km/s,取向聚合物5～10km/s 取向度的测定 以上两种方法测定的是晶区和非晶区两种取向的总效果 －声波在完全未取向聚合物中的传播速度 －待测聚合物取向方向上的传播速度 广角X射线衍射法（WAXS）测定晶区的取向度（适用于结晶性塑料） 红外二向色性分别测定晶区和非晶区的取向度 高聚物的取向结构 红外二向色性： 红外偏振光通过各向异性的薄膜或纤维样品时，若其电矢量与样品中基团振动偶极矩改 变的方向平行，基团的振动谱线具有最大的吸收强度；若其电矢量与基团振动偶极矩改变方向垂直时，基团的振动谱线强度为零，这种现象称为红外二向色性。利用二向色性比与取向度的关系，可以测定聚合物的取向度。 取向与高聚物性能的关系 取向导致聚合物各向异性：双折射，热传导，热收缩，线膨胀系数。 取向方向拉伸强度↑；取向使材料的韧性↑，模量↑ ，玻璃化温度↑ 。 结晶高聚物拉伸制品的取向结构及强度均高于非结晶高聚物。 取向也会造成制品的翘曲变形。 取向的应用 取向的应用：纤维的拉伸，薄膜/吹塑制品的生产（双向拉伸薄膜，热收缩膜，热收缩管等）， 注射成型制品的翘曲······ * * * * * * * * * * * * 分子量及分布的测定： 分子量及分布可用凝胶渗透色谱法测定，粘均分子量可用乌氏粘度计测定． 分子量及分子量分布对高聚物性能影响很大： 机械性能，流动性等：拉伸强度，伸长率，冲击强度，耐低温脆性，耐环境应力开裂性，耐药品性，流动性。 高聚物的聚集态结构 高聚物的聚集态结构：决定高聚物及制品外观、尺寸及使用性能的重要因素。高聚物聚集态结构在成型加工过程中形成。 了解高分子聚集态结构特征、形成条件及其与材料性能的关系，通过控制成型加工条件，可获得具有预定结构和性能的材料，并据此对高分子材料进行改性。 高聚物的聚集态结构 聚集态结构 一次及二次结构 成型加工控制 高聚物性能 高分子分子间作用力 高 聚 物 次价键力 范德华力 氢键 色散力 定向力 诱导力 分类： 高分子的分子间力不仅存在于各分子链之间，也存在于同一分子链中各部分间。 高分子分子间作用力 氢键 高分子分子间作用力 远小于主价键力（普通C-C键能347KJ/mol）。 高分子间作用力影响因素：分子量的大小、极性基团的极性及分布、氢键键能及氢键数量、分子间距离。 例如：分子量很大，每一个结构单元产生的次价力相当于一个单体分子的次价力，因此其次价力总和远大于主价力。高聚物没有气态。（气化前分解或碳化） 特点 PVC能直接进行挤出或注塑成型吗？为什么？ 高聚物的聚集态结构 结晶结构 非结晶结构 取向结构 液晶态结构 织态结构 高聚物的结晶与非结晶结构 结晶结构：高聚物的分子高度有序、紧密堆砌在一起形成结晶结构。典型的结晶聚合物：聚乙烯PE，聚丙烯PP，尼龙PA，聚酯等。 非结晶结构：高聚物分子无序紊乱堆砌在一起形成非结晶结构。典型的非结晶聚合物：聚氯乙烯PVC，聚苯乙烯PS，聚碳酸酯PC，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等。 高聚物的结晶与非结晶结构 非结晶结构模型： 结晶结构模型： 结晶与非结晶聚合物的熔融过程有何差别？ 螺杆结构有何差别？ 加热和冷却系统的设计应注意什么问题？ 高聚物的结晶与非结晶结构 特点： 高聚物的晶体不完善，存在晶区和非晶区。 结晶度的概念，结晶型高聚物的结晶度一般为40％~90％（溶液中生长的单晶