高分子材料(纤维、塑料等)的基本概念及生产加工原理高分子材料加工原理I高分子材料加工原理复习提要一一、高分子材料基本概念1、高分子材料的基本概念及其分类;2、常用高分子材料的英文缩写高分子材料是以高分子化合物为主要成分，经化学处理和机械加工而成的有机材料。

可以分成纤维、塑料、橡胶、涂料、胶粘剂聚乙烯PE高密度聚乙烯HDPE低密度聚乙烯LDPE聚丙烯PP聚丁烯PB聚苯乙烯PS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS聚氯乙烯PVC聚氟乙烯PVF聚四氟乙烯PTFE聚乙烯醇PVA聚甲基丙烯酸甲酯PMMA聚丙烯腈PAN聚甲醛(聚氧化亚甲基)POM聚苯醚PPO聚醚醚酮PEEK聚对苯二甲酸乙二(醇)酯PET聚对苯二甲酸丁二(醇)酯PBT聚碳酸酯PC聚酰胺(尼龙)PA聚苯硫醚PPS苯酚-甲醛树脂(电木、胶木)PF甲酚-甲醛树脂CF尿素-甲醛树脂(脲醛树脂、电木)UF不饱和聚酯(树脂)UP 环氧树脂EP聚氨基甲酸乙酯(聚氨酯)PU(R)聚酯-氨酯(聚酯型聚氨酯)AU聚醚-氨酯(聚醚型聚氨酯)EU天然橡胶NR异戊二烯橡胶(异戊橡胶)IR苯乙烯-丁二烯橡胶(丁苯橡胶)SBR聚丁二烯橡胶(顺丁或反丁基橡胶)BR乙烯-丙烯橡胶(乙丙橡胶)EPR 或EPM丙腈烯-丁二烯橡胶(丁腈橡胶)ABR氯丁二烯橡胶(氯丁橡胶)CR丁基橡胶IIR线密度(tex):1000m长的纤维所具有的重量。

1tex=1g/1000m。

(表示纤维粗细程度的指标)(D):9000m长的纤维具有的重量。

1 T=9 D二、化学纤维的基本概念三、化学纤维的生产方法1.化学纤维的生产方法主要有哪几种?熔体纺丝、湿法纺丝、干法纺丝2.成纤高聚物应具备哪些基本性质?聚合物大分子必须是线型的、能伸直的分子，支链尽可能少，没有庞大的侧基;聚合物分子之间有适当的相互作用力，或具有一定规律性的化学结构和空间结构;聚合物应具有适当高的平均分子量和较窄的分子量分布;聚合物具有一定得热稳定性，其熔点或软化点应比允许使用温度高得多。

3.化学纤维的的生产工序主要有哪几个?原料准备、纺前准备、纺丝、后加工4.熔体纺丝可分为哪四个步骤??制备纺丝熔体(将成纤高聚物切片熔融或);?熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;?熔体细流冷却由连续聚合制得熔体固化形成初生纤维;?初生纤维上油和卷绕5.简述三种化纤成型方法的基本特征。

6.解释名词术语:成纤高聚物、纺丝成纤聚合物:用于化学纤维生产地高分子化合物，称为成纤高聚物。

纺丝:将成纤聚合物的熔体或浓溶液用纺丝泵(或称计量泵)连续、定量而均匀地从喷丝头(或喷丝板)的毛细孔中挤出。

而成为液态细流，再在空气、水或特定的凝固浴中固化成为初生纤维的过程称做纤维的成型或称纺丝。

四、化学纤维的品质指标及其意义a.纤维的强度、断裂伸长率、断裂功、回弹性等指标的含义p76断裂强力以试样拉伸至断裂时所能承受的最大负荷来表示，单位为牛断裂强度:相对强度:试样单位线密度的纤维或纱线的断裂强力，可由绝对强力与线密度之比求得，单位为牛顿每特断裂长度。

以自身重量拉断试样所具有的长度，单位为千米强度极限.试样单位截面所能承受的最大强力。

单位为帕此外还有打结强度和钩接强度断裂伸长率:绝对伸长与初始试样长度的比值。

值大--手感柔软断裂功:材料拉伸至断裂时外力所做的功，反映了纤维的韧性，表征纤维及其制品耐冲击耐磨性能。

回弹性*:材料在外力作用下(拉伸或压缩)产生的形变，在外力去除后，恢复到原来状态的能力。

回弹性高---织物不易起皱，挺括。

b.用测长仪摇取某纤维100米，称其重量为1.670g,计算该纤维密度Nt=1000w/l=1000*1.67/100=16.7tex=167dtex Nd=9Nt=150.3d公支数=1000/16.7=59.9公支五.高聚物流体的流变性P.135 1.什么是零切粘度，极限粘度，表观粘度，拉伸粘度?P.136 P.154零切粘度:在低剪切速率时，非牛顿流体可以表现出牛顿性，因此由对曲线的初始斜率可得到牛顿粘度，亦称零切粘度，用表示。

意为剪切速率趋于零的粘度。

表观粘度:对和之比不是常数的非牛顿流体，仍与牛顿粘度相类比，取此比值定义为表观粘度。

=K极限粘度:当继续提高剪切速率时，流体由非牛顿流动转为牛顿流动时的相与的粘度称为极限牛顿粘度，此时，流动进入第二牛顿区。

拉伸粘度:拉伸粘度用来表示流体对拉伸流动的阻力。

2、哪些因素影响聚合物流体的流动性能?P.140~154一)聚合物分子结构对粘度的影响聚合物分子结构包括链结构、平均分子量、分子量分布1、链结构的影响?柔性越大，非牛顿性越强?刚性增加，分子间作用越大，缠绕越多，对剪切速率的敏感度下降?支化度:分子量相同时，具有短支链的聚合物的比直链低，支链越长，增加。

2、平均分子量的影响聚合物的粘度随平均分子量的增大而增加。

当聚合物在临界平均分子量以上时，由于大分子链间发生缠结，其流体粘度随平均分子量的增加而急剧增大。

3、分子量分布的影响在平均分子量相同、分子量分布不同时，聚合物熔体的粘度随分子量分布宽度而迅速下降，其流动行为表现出更多的非牛顿性。

分子量分布窄的聚合物在较宽的剪切速率范围内流动时，表现出更多的牛顿特性。

二)聚合物溶液浓度对粘度的影响浓度越高，非牛顿性越显著对刚性链聚合物:1、在浓度较低的范围内，粘度随浓度的增大而增大2、当体系中形成交缠的网络结构时，粘度有极大值，相应的浓度为临界浓度3、当C(极限浓度)时，出现各向异性，各向异性溶液的粘度较各向同性粘度低，随溶液浓度的提高，粘度继续下降。

4、在浓度进一步提高时，大分子链发生高度聚集，因而粘度在通过低谷值之后，又复增加。

三)温度对粘度的影响聚合物流体的粘度随温度的提高呈指数关系下降，符合Arrhenius 方程式。

四)溶剂性质对粘度的影响?溶剂粘度?，同样浓度聚合物的粘度?，良溶剂，则同样浓度下粘度??溶剂的溶解能力强，体系的相对粘度小。

(溶液的结构化程度用相对粘度/来表示)?体系中混入杂质，则混合对粘度的影响1、共混物组成对粘度的影响共混物流体为会改变溶液的五) 切力变稀流体，其粘度随剪切应力增加而减少。

2、粒子填充剂对粘度的影响?一般固体物质的加入会使聚合物的剪切粘度有所增大，?在聚合物中加入有限的溶剂或增塑剂时，分子间距离增大，缠结减少，体系粘度下降。

六)流体静压流体的剪切粘度大小与分子间的作用力密切相关，因为它决定了分子间的动量传递，压力使流体体积收缩，从而减小了分子间的间距而增强了流体分子间的作用力，故流体静压力导致流体粘度增高。

3、聚合物流体有几种流动类型?切力变稀流体随g增加粘度下降的原因是什么?P.135~137流动类型:牛顿流体非牛顿流体(假塑性流体(切力变稀流体)、胀流性流体(切力增稠流体)、宾厄姆流体)表观粘度随剪切速率增大而减小n 1表观粘度随剪切速率增大而增大n 1宾厄姆流体必须克服某仪临界剪切应力才能使其产生牛顿流动。

聚合物流体切力变稀的原因在于?大分子链间发生的缠结。

?链段的取向链段的取向效应导致大分子链在流层间传递动量的能力减少，因而流层间的牵曳力也随之减小，表现为表观粘度下降;链段取向的另一个后果是瞬变网络结构因贮存内应力而产生弹性形变，因而非牛顿粘弹性体往往是在切力变稀的同时显现弹性现象?当剪切应力增大时，大分子链发生脱溶剂化，使大分子链有效尺寸变小，引起粘度下降4、聚合物流体有哪些弹性表现?P.159聚合物弹性的本质是什么?的P.160弹性表现:弹性回缩、蠕变松弛、孔口胀大效应、爬杆效应、剩余压力现象、孔道的虚构长度。

大分子在应力作用下构象熵减小，外力解除后，聚合物大分子会自动恢复至熵的最大平衡构象上来，因而表现出弹性回复。

聚合物弹性的本质是熵弹性。

5、加工条件如何影响聚合物的弹性?P.162~164 1、温度的影响升温有利于弛豫过程的进行，提高温度可明显降低熔体的挤出胀大效应。

减小弹性表现程度2、浓度的影响随浓度的升高，聚合物溶液出现显著的非牛顿性和法向应力效应，浓度越高，溶液弹性越突出。

3、剪切速率的影响剪切速率越大，流体入口压力降、法向压力差、胀大比越大;当聚合物的平均分子量分布加宽或聚合物分子内有长链分支时，剪切速率对聚合物的弹性影响更大，因为此时聚合物流体内的弹性能贮存较高，弹性效应显著。

4、流动几何条件的影响导孔变化缓慢，入口效应小;毛细孔的长径比越大，弹性的表现降低。

6、流动曲线对聚合物加工有何指导意义?P138流动曲线在较宽广的剪切速率范围内描述了聚合的剪切粘性。

这种剪切粘性是其内在结构的反映，当流体内聚合物的链结构、平均分子量、分子量分布以及链间的结构化程度发生变化时，流动曲线相应地发生变化。

六、化学纤维成型原理1.名词术语解释:纺丝线纺程纺丝可纺性初生纤维的溶胀度、等固凝固、稀释凝固、.浓缩凝固纺丝线:对纺丝流体挤出细流和固化初生纤维的总称。

纺程:从喷丝板到卷绕点之间的距离纺丝:将纺丝流体(聚合物熔体或溶液)以一定的流量从喷丝孔挤出，固化而成为纤维的过程。

可纺性:是指流体承受稳定的拉伸操作所具有的形变能力，即流体在拉伸作用下形成细长丝条的能力。

初生纤维的溶胀度:初生纤维的溶胀度等于湿态下丝条的重量除以干态下丝条的重量。

也等于液固。

只在湿法纺丝中存在。

等固凝固:稀释凝固:传质通量比大于第一临比加1 界切线，小于等于1的区域内，纺丝线聚合物含量沿途径下降，但当凝固剂浓度增加到一定值是均相变为两相体系。

相变的结果使体系固化，形成疏松的不均匀结构。

浓缩凝固:传质通量比大于1，小于等于第二临界切线的区域内，纺丝线聚合物含量沿途径不断增加，并且所有的途径都进入两相区，固化是由于相变和聚合物含量增加的结果。

2、何谓取向结晶?试述其特点。

P.200~204所谓取向结晶，通常是指在聚合物熔体、溶液或非固体中，大分子链由或多或少的取向状态到开始结晶的过程。

特点:结晶聚合物的结晶速度随张应力和纺速的提高而增加结晶体的结构随纺速不同而不同。

结晶聚合物的形态随分子取向程度的不同而变化结晶温度和结晶速率升高。

(1、从结晶理论来看，大分子取向规整区域越大，生成晶核的临界温度越高。

2，从热力学来看，取向比未取向体系的熵值低，所以从熔体转变成晶体时，取向体系的熵值变化较小，即自由能变化较大，这样，就能使那些在未取向体系中不稳定的亚稳晶核稳定下来，即增大晶核的生成速率。

3、纺丝过程的取向机理及发展。

P.196~200 1，处于熔体状态下的流动取向机理2，纤维固化之后的形变取向机理发展:取向度沿纺程分布。

流动形变区，结晶取向区，塑性形变区。

(PET这类在纺程上基本不结晶的聚合物，可以在很宽的纺速范围内充分发展卷绕丝取向。

所以可以通过高速纺丝制取。

PP在纺程上易结晶，其结晶度在纺程上发展很快，从而使卷绕丝除发生液态的分子取向外，还发生微晶取向，因此，双折射很快达到饱和值。