高分子材料的成形品质.ppt

二、成形过程的粘弹特征 成形形式和条件不同，成形过程可逆形变和不可逆形变相对比例不同 时间延长： 逐渐趋于平衡值 ，而 与 成线性增加 温度升高： 和 降低， 和 都增加，但 成比例增大， 增大渐减 粘流态成形：成形温度高于 （或 ），形变以 为主 制品使用因次稳定性（形状和尺寸稳定性总称）好 成形形式：挤出、注射、压延、压制、浇铸和纺丝等 粘流态形变含有 ：高弹形变回复存在危害（液流膨胀甚至熔体破裂），制品内应力甚至制品使用过程形状或尺寸变化（如翘曲等），降低制品因次稳定性 高弹态成形： （或 ），弹性成分为主 高弹态成形（或称塑性成形）是聚合物较重要成形形式 增大 或延长 ， 及其含量能较快增大 工艺：中空容器的吹塑、热成形以及纤维或薄膜的热拉伸等 塑性成形时高弹形变：成形后热处理回复；利用（如收缩性包装薄膜） 1.2.2 成形过程与高分子松弛特性 聚合物成形的形变是松弛过程，松弛时间衡量形变松弛过程的快慢 运动单元大小不同，松弛时间长短不同 温度不同，形变的松弛速度不同即松弛时间不同 温度高，热运动能大，运动阻力小，松弛时间短，因此成形采用较高温度 高弹形变成分的回复也是松弛过程：温度越高，高弹形变的回复越快 形变回复的松弛特性会对成形制品的质量带来危害：内应力甚至制品翘曲等 形变回复对温度依赖特性的利用： ①高弹态热处理，提高形变回复速度 ②热处理辅以溶胀作用（水或溶剂）或者制品置于溶剂蒸气中热处理 1.2.3 成形过程与高分子应力硬化特性 应力硬化：塑性成形时形变过程中结构单元如链段、大分子和微晶发生沿应力方向取向，大分子间物理作用力增大，抵抗形变的能力提高，力学性能提高 通过应力硬化以提高力学性能是塑性成形的重要功能：比如中空容器的吹塑、热成形以及纤维或薄膜的拉伸等 力学性能 图1.10 化学纤维力学性能随拉伸倍数 变化的典型曲线 1－拉伸强度（按初始截面计算） 2－断裂伸长率　3－拉伸模量 拉伸时拉伸温度应合适：过高时极端的均匀拉伸，仅拉伸细化，无取向发展 制品成形（比如纤维）时可采用多级拉伸 第一道拉伸时采用较低拉伸温度，通过拉伸使发生应力硬化 再进行第二道或后道拉伸，通过逐渐提高拉伸温度进行多级拉伸 化学纤维拉伸工艺中经常采用多级拉伸 1.3.1 热膨胀 1.3.2 热容 1.3.3 导热性 1.3.4 相变热焓 1.3 高分子成形的热学特性 1.3.1 热膨胀 一、热膨胀特性 体积热膨胀系数β、线热膨胀系数α、摩尔热膨胀系数和密度温度系数等 体积变化： 线性尺寸变化： 图1.11 聚合物体积随温度的变化 高弹态 和 值与粘流态为同一数量级，比玻璃态体要高一个数量级 Tg时热膨胀系数发生突变， 和 值均下降到原高弹态时1/5~1/6 聚合物配有配合剂之后往往热膨胀系数减小，加和原则计算 分子链取向时垂直方向的线膨胀系数大于平行方向的线膨胀系数 部分结晶聚合物的热膨胀系数比完全不结晶者低 二、热膨胀模型 1962希姆哈和波义耳热膨胀模型：适用于低分子物质和聚合物 图1.12 希姆哈－波义耳热膨胀模型图 根据希姆哈－波义耳热膨胀模型得到聚合物热膨胀的三点结论： ①高弹态的体积膨胀系数βr等于粘流态的体积膨胀系数βl，远大于玻璃态的热膨胀系数βg ②玻璃态体积膨胀系数βg与结晶体体积膨胀系数βc 大致相等 ③Vc（0K）＝Vl（0K） 1.3.2 热容 最常用热容：等压比热容 比热容：不发生化学反应情况下随温度增加而直线上升， 处发生突变 对于结晶聚合物，由于发生相变，在熔点 附近出现 →∞趋向 图1.13 非晶态及结晶聚合物的比热容随温度的变化 1－非晶态聚合物　2－结晶聚合物 比热容：实测确定；基团贡献加和法计算 混合物料的比热容按照加和原则进行计算： （ i ＝1，2，…，n分别为各种聚合物和配合剂） 1.3.3 导热性 一、基本特征 聚合物传热机理：多采用Debye固体传热声子模型解释 导热系数 表达式： 式中 为无量纲常数， 为等容比热容， 为密度， 为弹性波（声子）传递速度， 为声子自由行程平均长度 聚合物导热性表现出以下基本特征： ①对聚合物来说， 与分子量无关 ②轻微交联后导热系数稍有增加，但增加不多，因为交联度不太高时，分子链间物理键仍然是主要形式。 ③取向对 有较大影响。取向后分子链沿一定方向排列， ＞ 。 二、导热的温度依赖性 非晶态聚合物 以下导热系数随温度的上升而增加， 处出现一极