1、2019年4月14日,学无常师,道在则是晋潘岳 ,2019年4月14日,3.聚合物在成型过程中的物理变化和化学变化有哪些?,问题：,1.什么是热塑性？什么是热固性？,2. 聚合物的热力学性能是什么？,2019年4月14日,基本内容：,1.了解聚合物的分子链结构、聚集态；,2.理解热塑性、热固性两个概念，二者的区别；,3.掌握聚合物的热力学性能和加工工艺性。,1.重点：热塑性、热固性的概念；,重点难点：,2.难点：对概念的理解,聚合物的热力学性能。,2019年4月14日,1聚合物的分子结构,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,链节：聚合物中重复出现的结构单元， 如聚乙烯的
2、结构单元是CH2CH2。,分子链：由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。,单体：能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。,聚合度：聚合物分子结构中的n值表示聚合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。,2019年4月14日,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,2聚合物的化学结构,2019年4月14日,线型聚合物,带有支链的线型聚合物,体型聚合物,3聚合物的分子链结构示意图,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,2019年4月14日,热塑性：线型聚合物的物理特性是具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可以溶解，当温度升高时则软化至熔
3、化状态而流动，且这种特性在聚合物成型前、成型后都有存在，因而可以反复成型，这样的聚合物具有热塑性，称为热塑性聚合物。,热固性：体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成型（化学交联反应）后，就成为既不溶又不熔的固体，即使在再高的温度下（甚至被烧焦碳化）也不会软化，这样的聚合物称为热固性聚合物。,4聚合物的性质,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,2019年4月14日,结晶型聚合物,无定形聚合物,5聚合物的聚集形态及性能,固态、液态,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,2019年4月14日,长链分子 分子长
4、链具有柔性 高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔 聚合物存在晶态和非晶态两种 具有取向性,6聚合物分子结构的特点,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,一、聚合物的分子结构,2019年4月14日,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,1聚合物的热力学性能,热力学曲线：线型无定型聚合物和线型结晶型聚合物受恒定压力时的变形程度与温度的关系曲线 。,2019年4月14日,1聚合物的热力学性能,各温度点含义：,线型无定形聚合物的热力学性能,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,2019年4月14日,1聚合物的热力学性能,各物理状
5、态：,高弹态：,粘流态：,玻璃态：,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,线型无定形聚合物的热力学性能,2019年4月14日,1聚合物的热力学性能,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,线型结晶型聚合物的热力学性能,2019年4月14日,1聚合物的热力学性能,体型聚合物的热力学性能：,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,由于分子运动阻力很大，一般随温度发生的力学 状态变化很小，所以通常不存在粘流态或高弹态， 即遇热不熔，高温时则分解。,2019年4月14日,2聚合物的加工工艺性,玻璃态
6、: 车、铣、刨、锯、钻、锉,高弹态: 冲压、锻造、压延、气动成型,粘流态: 注射、压缩、压注、挤出、吹塑等,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,2019年4月14日,2聚合物的加工工艺性,热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,二、聚合物的热力学性能与加工工艺性,2019年4月14日,三、成型过程中的流动状态分析,1. 温度和压力对粘度的影响,粘度对温度敏感的塑料：PMMA、PC、PA,粘度对压力敏感的塑料：PE、PP、POM,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,2. 影响塑料熔体流动过程中的压
7、力损失p的因素：,三、成型过程中的流动状态分析,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,2. 影响塑料熔体流动过程中的压力损失p的因素：,1) 压力损失p和流动距离L成正比，随着流动距离L的增加而增大。,2) 压力损失p和流道（包括型腔）的截面尺寸有关。,3) 压力损失p和熔体的表观粘度成正比，表观粘度越大，压力损失也越大。,三、成型过程中的流动状态分析,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,(公式1.20),(公式1.25),2019年4月14日,四、聚合物在成型过程中的物理和化学变化,1. 聚合物在成型过程中的结晶,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月1
8、4日,2. 聚合物在成型过程中的取向作用,四、聚合物在成型过程中的物理和化学变化,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,横直冲击试验,2019年4月14日,3. 成型过程中聚合物的降解,四、聚合物在成型过程中的物理和化学变化,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,3. 成型过程中聚合物的降解,1) 严禁控制原材料的技术指标和使用合格的原材料;,2) 使用前对聚合物进行严格的干燥;,3) 确定合理的加工工艺和加工条件;,4) 使用附加剂(抗氧化剂、稳定剂)。,四、聚合物在成型过程中的物理和化学变化,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,4. 成型过程中聚合物的交联,四、聚合物在成型过程中的物理和化学变化,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,思考与练习：,1. 聚合物的热塑性和热固性是什么？ 2. 聚合物的物理状态有哪几种？ 3. 绘出聚合物的热力学曲线图，说明各温度点的含义以及各状态下可能的加工方法。 4. 温度和压力对聚合物熔体粘度的影响如何? 5. 什么是聚合物的降解?在成型过程中有哪些措施可以避免聚合物发生降解?,1.1 聚合物的分子结构与热力学性能,2019年4月14日,Thank you. See you next time.,
