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高分子材料成型加工-个人整理资料!

第二章要点1. 塑料和橡胶的区别:T g 塑料>室温,室温下处于玻璃态,呈现塑性 T g 橡胶<<室温,室温下处于高弹态,呈现弹性 PE 、PP 的T g <室温,为何是塑料?因为结晶度高,刚性,柔韧性不佳,主要作为塑料使用。

橡胶要求材料必须常温下具备高弹性,而聚乙烯常温下由于结晶的原因不具备这一特点,所以聚乙烯常温下不能单独作为橡胶来使用。

2. 工程塑料的特点: 拉伸强度>50 MPa 冲击强度>6 KJ/m 2长期耐热温度>100 ℃特种工程塑料:热固性塑料:分子链中有可反应的活性基团!:PE PP PA POM PET (非100%结晶) 非晶态塑料:PS PVC PC PSF7.8.11. 聚氯乙烯PVC本体聚合法、悬浮法、乳液法市售85%以上为悬浮法PVCor 乳液法PVC 乳液法PVC :糊树脂。

悬浮法PVC 性能分类外观加工性能分子量 3.6~8.5万,白色粉末状固体,无色嗅味紧密型(乒乓球型)颗粒细小且分布较宽,表面光滑,表观密度较高,内部带有小孔,致密细粉多易飞扬,输送效率低进料慢热敏性无定型热塑性塑料塑化慢初期变色大,着色鲜艳性差阻燃、自息性(与PE区别,是可燃的)残留VCM多,鱼眼多电绝缘性优良Tm=210℃,T>130℃迅速分解疏松性(棉花球型)颗粒较粗分布较窄,表面粗糙,表观密度小,内部多孔,疏松飞扬少,输送効率高树脂无毒,VCM单体为强致癌物,含量应低于1ppm进料快塑化快初期变色小,着色鲜艳性好残留VCM少,鱼眼少12.聚苯乙烯PS本体聚合透明制品:灯罩等。

透光率仅次于PMMA(有机玻璃)加工:注塑法为主悬浮聚合发泡制品:包装、饭盒、保温板13.ABS树脂ABS 工程塑料A丙烯腈耐油性好,耐化学腐蚀,有一定的刚性和硬度Tm=217~237℃热分解温度>250℃B丁二烯提高韧性,耐冲击,耐寒具有突出的力学性能,良好的综合性能S苯乙烯介电性好,加工流动性好,有刚性,有光泽14.聚酰胺PA开发最早,用量最大;高强度高刚性;制作织物15.聚酯PET PBTPET聚对苯二甲酸乙二醇酯强韧性,透明性,良好的阻隔性可制作碳酸饮料瓶成型以注射、挤出、吹塑为主高结晶性120℃长期使用PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯耐化学、耐高温、良好的电性能电子电器、汽车、机械设备、精密仪器的零部件。

取代铜、锌、铝及铸铁等金属材料140℃连续使用半透明吸湿性低16.聚碳酸酯PCPC高强度、高弹性系数、高冲击强度使用温度范围广高透明性、自由染色性成形收缩率低、尺寸安定性良好耐疲劳性佳、耐候性佳、电气性特优无嗅无味对人体无害符合卫生安全17.酚醛树脂PF=甲醛+苯酚甲醛过量,碱性热固性酚醛树脂苯酚过量,酸性热塑性酚醛树脂金属碱式盐或过渡元素氢氧化物为催化剂,酸性高邻位酚醛树脂,热塑性固化速度比酸法快2~3倍18.天然橡胶NR=顺式1,4-聚异戊二烯不饱和化学性质活泼,可用硫磺硫化非极性不耐油(相似相容)结晶性自补强作用,可达25MPaTg-70℃(纯胶),-40℃(碳黑填充胶)良好的综合性能拉伸强度高,弹性大,伸长率高,耐磨,耐疲劳,生热低,加工性好19.顺丁橡胶BR=高顺式-1,4-聚丁二烯反式易结晶,弹性差,只能用作塑料弹性&耐寒性:通用橡胶中最佳轮胎用胶(与NR、SBR并用)结晶性耐磨性:优于NR、SBR动态生热:低,优于NR抗湿滑性:差20.丁苯橡胶SBR丁苯橡胶SBR=B丁二烯+S苯乙烯溶聚丁苯橡胶省燃油,更优轮胎用胶(与NR、BR并用)不饱和性化学活性比NR差(硫磺、氧),耐老化性能比NR好非极性不耐油非结晶性纯胶强度低,需要炭黑补强耐磨性弹性好弹性:BR>NR>SBR21.氯丁橡胶CR=氯丁二烯的均聚物=反式1,4结构80%+顺式1,4结构10%结晶性纯胶强度高,物机性能好,耐寒性差制作胶管、胶带、耐油胶鞋极性耐油性好化学稳定性良好:耐氧化、耐老化、耐腐蚀耐燃性好,HCl阻燃硫化需用金属氧化物(ZnO,MgO)硫化粘着性良好,易与金属、皮革、纤维粘合三元乙丙橡胶EPDM24. PE 的结晶性与性能 随结晶度提高,密度、熔点、拉伸强度、硬度增高,但伸长率、冲击韧性下降,透明性下降。

32.聚合物改性对材料性能的影响化学改性PP、PE O2、卤素、SO2、MAH、丙烯酸、乙烯基硅氧烷PS卤素、SO2、MAH二烯类橡胶氢化,拉伸强度增大嵌段改性SBS、SEBS拉伸强度、加工性能提高互穿聚合物网络IPN33.热力学相容性相容的共混聚合物:ΔG M=ΔH M-TΔS M≤0玻璃化温度转变法:T gM=W1T g1+W2T g2部分相容:两个T g相互靠拢完全不相容:两个T g,分别为两聚合物的T g34.一些塑料成型时允许的含水量PET PBT PC PA-6,PA-66<0.005%<0.05%<0.02%<0.2%35.高分子材料热-机械特性与成型加工的关系36.成型时剪切速率范围与成型方法定义1.生胶:无配合剂且尚未交联,线型大分子or带支链的线型,可溶于有机溶剂2.混炼胶:生胶与配合剂经加工混合均匀,且未被交联3.硫化胶:已交联4.橡胶:(硫化胶)是一种在室温下具有高弹性的高分子材料。

在外力作用下橡胶可以伸长几倍甚至几十倍,外力撤除后几乎可以恢复到原状。

5.通用橡胶:指性能与天然橡胶相近,物理性能和加工性能较好,可广泛用作轮胎和其他一般橡胶制品的橡胶。

6.特种橡胶:指具有特殊性能,可用于制备各种耐热、耐寒、耐油、耐溶剂、耐化学腐蚀、耐辐射等特殊使用要求的橡胶。

7.热塑性弹性体:分子结构中一部分或全部由具有橡胶弹性的链段所组成,大分子链之间存在化学或物理交联而成的网状结构,起补强作用,常温下显示橡胶的弹性,而高温下,受热的作用这种网状结构消失,呈现塑性,可按热塑性塑料的成型方法塑化成型,冷却下这种网状结构又复原。

具有塑料和橡胶的加工性和使用性。

8.熔体流动指数MFI=熔体流动速率MFR(melt flowrate)=熔融指数MI:用一定温度、一定压力下,10min内聚合物从出料孔挤出的重量(g)来表示,单位为g/10min。

9.均相成核:指分子链的初始集聚并达到一定的尺寸,其他的分子链可以在这些初始集聚体上进行排列增长。

10.异相成核:指体系中杂质提供分子链进行有序排列的场所。

11.二次结晶:指一次结晶后,在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内,继续结晶并逐步完善的过程。

12.后结晶:指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域,在成型后继续结晶的过程。

在这过程中,不形成心的结晶区域,而在球晶界面上使晶体进一步长大,是初结晶的继续。

13. 后收缩:二次结晶和后结晶造成的制品性能和尺寸发生变化的现象,包括晶粒变粗、产生内应力,制品翘曲、开裂,冲击韧性变差。

14. 退火:(热处理)将试样在Tg~Tm 温度范围内的某一温度下加热,以等温或缓慢变温的方式使结晶逐渐完善化的过程。

15. 淬火:(骤冷)指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。

16. 流动取向: 聚合物熔体或浓溶液中的分子链、链段或几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿剪切流动的运动方向排列的现象。

17. 拉伸取向:聚合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用时沿受力方向作定向排列的现象。

18. 互穿聚合物网络IPN :两种聚合物以网络的形式互相贯穿的聚集态结构,在互穿聚合物网络中至少有一种聚合物是合成交联的,另一种聚合物与前一种没有共价键的结合,而是贯穿于前一种聚合物的网络之中。

19. 高分子合金:指多种组分聚合物经物理共混或化学改性后,形成的宏观均相、(亚)微观分相的材料。

20. 热力学相容性:在任意比例下都能形成均相体系的能力。

21. 工艺相容性:两种聚合物容易互相分散而容易制得性能稳定的共混物的能力。

22. 相容剂:与两种高分子化合物组分都有较好的相容性,可降低界面张力,强化两种或两种以上高分子化合物界面粘结性的物质。

23. 3R 原则:减量化原则(reduce ),再使用原则(reuse ),再循环原则(recycle ) 24. 氧指数(OI ):指规定的试验条件下通入(23±2)℃氧氮混合气体中刚好能维持材料燃烧所需的以体积分数表示的最低氧浓度。

<22:易燃材料;22~27:难燃材料,具有自燃性;>27:不燃材料。

第三章 添加剂要点外观 发粘(分子量下降);发脆(交联过度);变形;变色 物性 耐热、耐候性、溶解性、密度力学性能 拉伸强度、伸长率、冲击韧性、疲劳强度、硬度 电性能 绝缘电阻、介电常数、击穿电压结构分子链断裂or 过度交联;双键含量;链结构100℃ 开始分解,放出HCl白→微红→黄→褐→棕→黑130℃ 分解较显著 150℃ 分解严重 影响因素热(温度) 首要因素 氧、光加速热降解 可变价金属离子(杂质)Cu2+、Fe3+HCl 自催化降解3. 热稳定剂的作用1) 去除聚合物降解后产生的活性中心(如聚合物降解后产生的自由基、不稳定氯原子),抑制聚合物进一步降解 2) 对成为降解中心的不饱和双键结构起加成作用 3)转变在降解中起催化剂作用的物质(如HCl 、金属杂质等)。

预防型 中和HCl硬脂酸钙、硬脂酸镉等金属皂类、环氧大豆油等环氧化合物 取代不稳定氯原子(置换为更稳定的基团)三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅(有污染、有毒性) 钝化杂质 亚磷酸三苯酯防自动氧化 硫醇甲基锡(使ROOH 分解不能继续进行)补救型 与不饱和部位反应 金属硫醇盐破坏碳正离子盐(引起颜色变深)5. 抗氧剂塑料——抗氧剂;橡胶——防老剂 6. 主链键能大小:越小越不稳定易被氧化。

伯碳 > 仲碳 > 叔碳 > 季碳如PP 含有叔碳原子,其稳定性比PE 差,易与O2反应而产生降解7. 自动氧化反应的结果1) 分子链的断裂(PP 、NR )2) 分子链的交联(SBS 和NBR 等大部分合成胶) 3)链的化学结构或侧基的变化8. 变价金属离子对ROOH 的分解有很强的催化作用11.:主抗氧剂和辅助抗氧剂并用1)材料合成后立即进行防护2)材料成型加工中加入抗氧剂用量:塑料0.1~1%,橡胶1~5%13.引起高分子材料降解的光的波长波长290nm~400nm(占5%)的紫外线17.:塑化效率(相对值)以邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的效率值定义为1<1为较有效的增塑剂,>1为较差的增塑剂。

19.增塑剂的用量软质PVC塑料:45~50份硬质PVC塑料:不加增塑剂20.润滑剂用量主要用于PVC塑料,0.5~1份※注意与增塑剂的区别!橡胶的交联剂:惯称硫化剂热固性塑料的交联剂:惯称固化剂24.橡胶硫化体系硫化剂+促进剂+活性剂+防焦剂25.硫化剂:硫磺,一种天然矿物,熔点112.8℃硫化中,一部分硫磺与橡胶分子结合成为结合硫,另一部分残留在胶料中,成为游离硫26.硫磺硫化胶的结构理想促进剂的硫化曲线:平坦期长,耐热性能好,操作时间多30. 硫化活性剂ZnO ——无机,用量3~5份硬脂酸——有机,用量0.5~2份35. 炭黑的命名:由四位数码组成1) N 、S :硫化速度,正常硫化速度或慢速 2) 第一位数:平均粒径范围 3) 其他表示不同牌号 36. 炭黑的结构元素碳→碳核→多核层面→炭黑微晶 →炭黑的一次粒子(聚集体):炭黑粒子以化学键结合在一起而形成的链枝状结构 →炭黑的二次粒子(附聚体):炭黑聚集体间以范德华力相互聚集而成的空间网状结构38.1) 微粒硅酸,无定型体,补强效果仅次于炭黑而优于其他白色填料,对极性胶的补强作用比非极性胶大。

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