高分子材料与成形ppt课件

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1、第五篇第五篇 高分子资料与成形高分子资料与成形 第一章第一章 高分子资料简介高分子资料简介 高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以共价链接起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。共价链接起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。高分子的特点是分子量大，高达高分子的特点是分子量大，高达104106，并且分子量具有多分散性，其相对分子质量普通都在并且分子量具有多分散性，其相对分子质量普通都在几万到几百万。几万到几百万。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高分子。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高分子。高分子是用相对分子质量、聚合度反复的构

2、造单元高分子是用相对分子质量、聚合度反复的构造单元数或分子链的长度来描画的。数或分子链的长度来描画的。高分子资料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而高分子资料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，添加剂如填料，加强剂和增塑剂等的性质和用量添加剂如填料，加强剂和增塑剂等的性质和用量等许多要素有关。等许多要素有关。第五篇第五篇 高分子资料与成形高分子资料与成形 1-1 1-1 高分子资料的分类高分子资料的分类 一、塑料一、塑料 塑料分为热塑性和热固性塑料。塑料分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料是指在一定温度范

3、围内具有可反复加热软热塑性塑料是指在一定温度范围内具有可反复加热软化、冷却后硬化定型的塑料。化、冷却后硬化定型的塑料。常用的热塑性塑料常用的热塑性塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。热固性塑料是指经加热或不加热就变成永久的固热固性塑料是指经加热或不加热就变成永久的固定外形，一旦成形，就不能够再熔融成形的塑料。定外形，一旦成形，就不能够再熔融成形的塑料。常用的热固性塑料常用的热固性塑料 酚醛塑料、脲醛塑料等。酚醛塑料、脲醛塑料等。1-1 1-1 高分子资料的分类高分子资料的分类塑料按运用情况又分为通用塑料、工程塑料及特种塑料。塑料按运用情况又分为通用

4、塑料、工程塑料及特种塑料。通用塑料通用塑料 价钱廉价、产量大、成型性好，广泛用于日用品、包价钱廉价、产量大、成型性好，广泛用于日用品、包装、农业等领域。装、农业等领域。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛和脲醛塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛和脲醛塑料。工程塑料工程塑料 能接受一定的外力作用，具有较高的强度和刚度并具能接受一定的外力作用，具有较高的强度和刚度并具有较好的尺寸稳定性。有较好的尺寸稳定性。如聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺、如聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺、ABSABS等。等。特种塑料特种塑料 具有如耐热、自光滑等特异性能，可用于特殊要求。具有如耐热、自光滑等特

5、异性能，可用于特殊要求。如氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。如氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。1-1 1-1 高分子资料的分类高分子资料的分类 二、橡胶二、橡胶 橡胶具有高的弹性、电绝缘性和缓冲减振性。橡胶具有高的弹性、电绝缘性和缓冲减振性。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的弹性好、强度高、耐屈挠性好、绝缘性好。天然橡胶的弹性好、强度高、耐屈挠性好、绝缘性好。这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然橡胶至今这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然橡胶至今仍是最重要的一种橡胶。天然橡胶的加工性、粘合性、仍是最重要的一种橡胶。天然橡胶的加工性、粘合性、混合性良好。混合

6、性良好。合成橡胶的种类很多合成橡胶的种类很多 按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶普通用以替代天然橡胶来制造轮胎及其通用合成橡胶普通用以替代天然橡胶来制造轮胎及其它常用橡胶制品，如丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异它常用橡胶制品，如丁苯、顺丁、氯丁、丁基、聚异戊二烯、乙丙、丁腈等。戊二烯、乙丙、丁腈等。特种合成橡胶具有耐寒、耐热、耐油等特殊性能，用特种合成橡胶具有耐寒、耐热、耐油等特殊性能，用来制造特定条件下运用的橡胶制品，如氯蟥化聚乙烯、来制造特定条件下运用的橡胶制品，如氯蟥化聚乙烯、氯化聚乙烯、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸脂、氯醇

7、、聚氯化聚乙烯、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸脂、氯醇、聚硫橡胶等。硫橡胶等。1-1 1-1 高分子资料的分类高分子资料的分类 三、纤维三、纤维 纤维分为有机合成纤维、无机纤维和天然纤维。纤维分为有机合成纤维、无机纤维和天然纤维。无机纤维有金属纤维、碳纤维、硅系纤维及矿物纤维无机纤维有金属纤维、碳纤维、硅系纤维及矿物纤维等；等；天然纤维有植物纤维如麻、棉花等和动物纤维天然纤维有植物纤维如麻、棉花等和动物纤维如羊毛、驼毛等等。如羊毛、驼毛等等。合成纤维主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈等。合成纤维主要有聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈等。聚酰胺纤维又叫锦纶、尼龙或耐纶开场是杜邦公聚酰胺纤维又叫锦纶、尼龙或耐纶开场是杜邦

8、公司的商品名。其特点是强韧、弹性高、质量轻。约一司的商品名。其特点是强韧、弹性高、质量轻。约一半作衣料用，一半用于工业消费。半作衣料用，一半用于工业消费。聚酯纤维又叫涤纶，是消费量最大的合成纤维。约聚酯纤维又叫涤纶，是消费量最大的合成纤维。约90%用作衣料，用于工业消费的只占用作衣料，用于工业消费的只占6%左右。左右。聚丙烯腈纤维包括丙烯腈均聚物极其共聚物纤维。约聚丙烯腈纤维包括丙烯腈均聚物极其共聚物纤维。约70%用作衣料，用于工业消费的只占用作衣料，用于工业消费的只占5%左右。左右。1-2 1-2 高分子资料添加剂高分子资料添加剂一、增塑剂一、增塑剂增塑剂使塑料的粘度减小，流动性添加，同时增

9、塑剂降低了塑料的抗张强度、硬增塑剂使塑料的粘度减小，流动性添加，同时增塑剂降低了塑料的抗张强度、硬度、模量等，提高了塑料的伸长率和抗冲击性能。度、模量等，提高了塑料的伸长率和抗冲击性能。二、防老剂二、防老剂老化本质上是高分子在物理构造或化学构造上的改动使资料性能劣化的景象。依老化本质上是高分子在物理构造或化学构造上的改动使资料性能劣化的景象。依其功能可分为光稳定剂和抗氧剂等。其功能可分为光稳定剂和抗氧剂等。三、填充剂、加强剂和偶联剂三、填充剂、加强剂和偶联剂填充剂普通为无机资料，目的是增大塑料的体积，降低本钱，也可改动产品的某填充剂普通为无机资料，目的是增大塑料的体积，降低本钱，也可改动产品的

10、某些性能。些性能。加强剂主要是玻璃纤维等纤维状物质，它可以提高资料的强度。加强剂主要是玻璃纤维等纤维状物质，它可以提高资料的强度。偶联剂是指能加强填料与树脂间粘结力的物质，从而使资料具有优良的整体性能。偶联剂是指能加强填料与树脂间粘结力的物质，从而使资料具有优良的整体性能。四、阻燃剂四、阻燃剂 由于高分子聚合物根本上属于含有碳和氢的有机化合物，因此大部分是可燃的。由于高分子聚合物根本上属于含有碳和氢的有机化合物，因此大部分是可燃的。在此类聚合物中参与的阻燃性物质称为阻燃剂。在此类聚合物中参与的阻燃性物质称为阻燃剂。2-1 2-1 聚合物资料的构造和聚集态聚合物资料的构造和聚集态 聚合物通常可以

11、分为线形聚合物和体型聚合物。线形聚合物的分子具有长链构造。体型聚合物是由线型聚合物彼此贯穿、重迭和缠结在一同而构成。聚合物在加工过程所表现许多性质和行为都与聚合物的长链构造和缠结以及聚集态所处的力学形状有关。根据聚合物所表现的力学性质和分子热运动特征，可以将聚合物划分为玻璃态(结晶聚合物为结晶态)、高弹态和粘流态，通常称这些形状为聚集态。2-1 2-1 聚合物资料的构造和聚集态聚合物资料的构造和聚集态 聚集态的转变主要与温度有关。聚集态的转变主要与温度有关。Tz(Tz(脆韧转变温度脆韧转变温度TgTg玻璃化转变温度玻璃化转变温度Tf Tf 粘粘流温度流温度 处于玻璃化温度处于玻璃化温度TgTg

12、以下的聚合物为巩固固体，称为玻以下的聚合物为巩固固体，称为玻璃态。此时璃态。此时,聚合物具有相当大的力学强度。聚合物具有相当大的力学强度。聚合物在聚合物在Tg Tg TfTf之间为高弹态，形变才干显著增大。之间为高弹态，形变才干显著增大。聚合物在聚合物在TfTf以上开场转变为粘流态，通常又将这种液以上开场转变为粘流态，通常又将这种液体形状的聚合物称为熔体。体形状的聚合物称为熔体。2-2 2-2 聚合物的结晶聚合物的结晶聚合物分为结晶聚合物和非晶聚合物。结晶聚合物的结晶具有不完善性。聚合物分子链的构造对称性越高，越容易结晶，如聚乙烯、聚四氟乙烯。聚合物在不同的结晶条件下，可构成多种结晶方式，如片

13、晶、球晶、伸直链片晶和串晶等。晶区中的分子陈列规整，其密度大于非晶区，随着结晶度的添加，聚合物的密度增大。两相并存的结晶聚合物通常呈白色，不透明。结晶度减小，透明度添加，那些完全非晶的聚合物，通常是透明的。普通随结晶度添加，聚合物的屈服强度、模量和硬度等随之提高。但是，冲击强度随结晶度添加而降低。2-32-3聚合物在成形过程中的分子取向聚合物在成形过程中的分子取向聚合物的分子链或链段按一定方向陈列称为取向。1.流动取向 聚合物在成形加工过程中，蜷曲状长链分子逐渐沿流动方向伸展伸长和取向。非晶聚合物取向后，沿拉伸方向的拉伸强度、拉伸模量、冲击强度等均随取向程度提高而增大，而垂直于取向方向的力学强

14、度会显著降低。结晶聚合物随取向度提高，资料的密度和强度都相应提高，而伸长率降低。a)b)c)a)b)c)a)b)c)2-4 2-4 聚合物的降解和交联聚合物的降解和交联 一、聚合物的降解一、聚合物的降解 聚合物的分子量降低，大分子构造改动等化学变化。聚合物的分子量降低，大分子构造改动等化学变化。通常称分子量降低的作用为降解。通常称分子量降低的作用为降解。聚合物在储存、运用过程中，进展比较缓慢的降解过聚合物在储存、运用过程中，进展比较缓慢的降解过程，又称为老化。老化过程中，使资料丧失弹性、变程，又称为老化。老化过程中，使资料丧失弹性、变脆、不熔和不溶。脆、不熔和不溶。轻度的降解构成一些比原始聚合

15、物分子量低但聚合度轻度的降解构成一些比原始聚合物分子量低但聚合度不同的同类大分子，使聚合物带色。不同的同类大分子，使聚合物带色。进一步降解会使聚合物分解出低分子物质、分子量或进一步降解会使聚合物分解出低分子物质、分子量或粘度降低，制品出现气泡和流纹等弊病，并因此减弱粘度降低，制品出现气泡和流纹等弊病，并因此减弱制品的各项性能。制品的各项性能。严重降解时，使聚合物破坏而得到单体或其它低分子严重降解时，使聚合物破坏而得到单体或其它低分子物，使聚合物焦化变黑，产生大量的分解物质。物，使聚合物焦化变黑，产生大量的分解物质。2-4 2-4 聚合物的降解和交联聚合物的降解和交联 二、聚合物的交联二、聚合物

16、的交联 聚合物的线形大分子链之间以新的化学键衔接，构成聚合物的线形大分子链之间以新的化学键衔接，构成三维网状或体形构造的反响称为交联。三维网状或体形构造的反响称为交联。经过交联反响能制得交联经过交联反响能制得交联(即体型即体型)聚合物。与线型聚聚合物。与线型聚合物比较，交联聚合物的机械强度、耐热性、耐溶剂合物比较，交联聚合物的机械强度、耐热性、耐溶剂性、化学稳定性和制品的外形稳定性等均有所提高。性、化学稳定性和制品的外形稳定性等均有所提高。在塑料成型工业中，常用硬化或熟化来替代交联一词。在塑料成型工业中，常用硬化或熟化来替代交联一词。所谓所谓“硬化得好或硬化得好或“熟化得好，是指交联度开展到熟化得好，是指交联度开展到一种最为适宜的程度一种最为适宜的程度(此时的交联度小于此时的交联度小于100100)，以致，以致制品的物理力学性能到达最正确。制品的物理力学性能到达最正确。