高分子材料加工原理考试复习重点

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1、名词解释5道15分判断10道10分选110道20分问答4道40分论述题1题15分第一章绪论通用高分子的主要种类和概念纤维:一种细长形状(长径比10)、截面积较小(0.05mm2)的物体塑料:以合成(或天然)的高分子化合物为基本成份、在加工中通过塑化流动或原位聚合而成型的柔韧性或刚性固体高分子材料橡胶:以合成(或天然)的高分子化合物为基本成份的高弹性的高分子材料涂料:应用于物体表面并能结成坚韧保护膜的物质的总称胶粘剂:能把各种材料粘合在一起的物质材料是用来制造各种产品的物质,是具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。第二章聚合物流体的制备聚合物流体的制备包括熔体的制备和溶液的制备第

2、二节中的1,2,3小节熔体的话是通过加热,不同加热的方法,加热,熔体转移,熔体移轴,剪切,理解热传导,熔融方法上的要求聚合物的熔融:即完成聚合物由固体转变为熔体的过程。一.熔融的方法(了解蓝色字体的方法和区别)1 .无熔体移走的传导熔融2 .有熔体强制移走的传导熔融:熔融的一部分热量由接触表面的传导提供,一部分热量通过熔膜中的粘性耗散将机械能转变为热能来提供。力学耗散:力学的能量损耗,即机械能转化为热能的现象.在外力作用下,大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动,就要克服内部摩擦,所以要消耗能量,这些能量转化为热能.随着螺杆的转动,筒壁上的熔膜被强制刮下来移走,而使熔融层受到剪切作

3、用,使部分机械能转变为热能.哪种热能占主导地位,取决于聚合物本身的物理性质、加工条件和设备的结构参数。当机筒温度较低、螺杆转数较高时,由剪切产生的剪切热占主要地位。当螺杆转数较低,机筒温度较高时,机筒的传导热占主要地位。3 .压缩熔融:熔融热量由将机械能转变为热能来提供。4 .耗散混合熔融:熔融热量由在整个体积内将机械能转变为热能来提供的。例:双辐塑炼(开炼)5 .利用电、化学或其它能源的耗散熔融方法:熔融的热量通过电、化学或其它能源转变为热能来提供。6 .振动诱导挤出熔融:将振动力场引入聚合物熔融加工的全过程。实际上物料是在一个封闭的压力容器中受到一个复杂的往复剪切力作用。分子链会在两个作用

4、力的方向进行排列,形成网格化结构。二,聚合物的溶解特点:1. 缓慢聚合物有2种运动单元,大分子尺寸比溶剂大得多聚合物的溶解过程分成两个阶段:(1)溶胀溶剂分子向聚合物扩散f大分子体积膨胀(晶态结构被破坏)(2)溶解在溶剂分子的作用下,使大分子之间的作用力不断减弱,进而分散到溶剂中,与溶剂分子相互混合直至成为分子分散的均相体系。2. 复杂溶解度和溶解速度与多种因素有关:(1)分子量加及其分布高分子量聚合物溶解困难(例:UHWM-PAN)(2)交联度具有交联结构的聚合物,只有溶胀(3)结晶状态非极性晶态聚合物室温下难溶解(例:HDPE)(4)极性晶态聚合物在极性溶剂中相对较易溶解(例:PVA)聚合

5、物的溶解类型:1)由热焓变化决定的溶解过程聚合物溶解的条件:?Hm0,?Hm0非极性聚合物在非极性溶剂的溶解过程.三.影响溶解度的结构因素溶解度J (例:PAN均聚物和共聚物溶解的差别)溶解度T (例:含残余醋酸基PVA)溶解度J(例:纤维素、PVA)溶解度J (例:BC)1 .大分子链结构的影响大分子链的化学结构使分子间作用力T链结构的不规整性T大分子链的刚性T分子量MT2 .聚合物超分子结构的影响结晶度T溶解度J(例:PTFE但极性的结晶聚合物也可以在常温下溶解.无定形部分与溶剂的相互作用会释放出大量热,致使结晶部分熔融3 .溶剂结构的影响(1)溶剂的化学结构、缔合程度(2)溶剂的极性溶剂

6、的极性越接近聚合物的极性,溶解度T(3)极性溶剂的基团性能溶剂的极性基团与聚合物极性基团相互吸引产生溶剂化作用,溶解度T例:聚氯乙烯(亲电)要选择环己酮等溶剂(带亲核基团)。(4)溶剂极性基团旁的原子团原子团T极性聚合物的溶解度J5)混合溶剂溶解性T四溶剂的选择原则1. 聚合物和溶剂的极性相近规律相似相溶:聚合物和溶剂的极性越接近,越容易互溶.例外:刚性较大的极性聚合物大分子间的作用力较强,其溶解性能较差。例子:天然橡胶(非极性)汽油、苯、己烷和石油醚(非极性)PS聚苯乙烯(弱极性)一甲苯、氯仿、苯胺(弱极性)和苯(非极性)PMMA聚甲基丙烯酸甲酯(极性)-丙酮(极性)PVA聚乙烯醇(极性)一

7、水、乙醇(极性)PAN过氧乙酰硝酸酯(强极性)一二甲基甲酰胺(DMF)(强极性)2. 溶剂化原则若溶质与溶剂分子之间可以形成相互作用力,而且这种作用力大于溶质分子间的作用力,就会导致溶质分子彼此分离,形成溶解。广义酸电子接受体,主要包括一些亲电试剂:-SO2OH-COOH-C6H4OH-CHCN-CHNO2-CHCl2广义碱电子给予体,主要包括一些亲核试剂:-CH2NH2-C6H4NH2-CON(CH3)2-CONH-CH2COCH2-当高分子含有亲电基团,而溶剂分子含有亲核基团;或者高分子中含有亲核基团而溶剂分子含有亲电基团时,溶质和溶剂之间就可以产生强烈的溶剂化作用,导致聚合物发生溶解第三

8、章混合(对写过的论文要有印象)混合涉及到配方体系;论文:描述一种助剂的种类,原理混合的机理和发生的过程(第一节和第四节的内容) 涉及到两个概念:分散和混合的区别,又分为非分散混合和分散混合(判断方法:有没有尺寸变小的阶段)第一节里面混合的机理,涡流扩散(湍流)(涉及到流动形态包括层流和湍流),分子扩散,体积扩散 随堂测试:聚合物的扩散是属于哪种机理(属于那种扩散),它有什么特点? 混合过程主要作用那些名词是什么意思?按物料状态不同,混合可分为液-液、固-固和液-固混合。在聚合物加工中,液-液混合、液-固混合是最主要的混合形式.例:聚合物共混添加改性按混合的形式,可将混合分为非分散混合(nond

9、ispersivemixing)和分散混合(dispersivemixing)非分散混合:分散粒子通过位置的变化增加在混合物中空间分布的均匀性但不减小粒子尺寸.分散混合:粒子既有粒度的变化又有位置的变化.A:使配合剂粉碎、聚合物蟹化,把较大的添 加剂团聚体和聚合物团块破碎为适合于混合的 粒小的粒子;在算切热和传导热的作用L使 聚合物喀融津化,以降低聚合物的粘度:B;使粉末状和粒状的配合剂漆入聚合物, 粉状或液状的蚊少粒子组分克陵聚合物的内 聚能.灌入到聚合物内部C分散!使做少粒子组分分散,即在剪应 力作用下.把添加剂聚集体或团聚体的尺 寸减小到形成聚集体之前的初始粒子的最 小尺寸工D:分布均化

10、 固相雇整粒子的分布均化黄色一聚合物前色和橘黄色一任何粒 状和粉状固体添加剂混合的耋本运动形式C介子扩散102Pa-s),因此混合只能产生层流对流混合,缺少提高混合速率的涡旋扩散和分子扩散一不利于混合,并降低混合均匀程度 关于混合过程发生的主要作用的概念(一)剪切作用:是把高黏度分散相粒子或凝聚体分散于分散介质中。在剪切作用下,少组分立方体粒子将被拉长、变形,最后形成条纹状粒子体积没有变化,只是截面变细,向倾斜方向伸长表面积增大分布区域扩大,渗进别的物料中的可能性增加混合均匀剪切时,剪切力越大和作用力的距离越小越好(角度小)(二)分流、合并和置换利用加工设备改变流体流道中的几何空间,迫使物料在

11、流道中不断改变方向和流量,即在流体的流道中设置突起状或隔板状的剪切片来完成进行分流时,如果分流用剪切片数为1,则分流数为2,剪切片数为n,分流数n+1。如果用于分流的剪切片设置成串联形式,串联阶数m,则分流数N为:N=(n+1)m分流后:分流束在流动下游再合并为原状态;在各分流束内引起循环流动后再合并;在各分流束进行相对位置交换(置换)后再合并;以上几种过程一起作用的情况。(三)挤压作用:物料在承受剪切前先经受压缩,使物料的密度提高,这样剪切时可提高剪切效率同时当物料被压缩时,物料内部会发生流动,产生由于压缩引起的流动剪切.it描内湛K世】图挤压(压缩)控伸混合过程(四)拉伸使物料产生变形,减

12、小料层厚度,增加界面,有利于混合.(五)聚集在混合过程中,已破碎的分散相在热运动和微粒间相互吸引力的作用下,重新聚集在一起:混合的逆过程在混合过程中应尽量减少聚集的发生.第四节高分子材料混合加工的基本过程一、非分散混合(非分散混合分为分布性混合和层流混合)定义:通过重复地排列少组分增加其在混合物中空间分布的均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程。运动基本形式:对流。包括塞流和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换。特点:各粒子只有相互位置的变化,而无粒度的变化。二、分散混合当添加剂以颗粒聚集体存在时,那么混合过程要确保聚集体被分割成独立的颗粒被分散开来。定义:在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值,同

13、时增加相界面和提高组分均匀性的混合过程。粒子既有位置的变化又有粒度的变化。口口口口肛十叩皿。口-OQGCCODOCCD第四章聚合物流体的流变性(重要)聚合物流变学是整个加工的基础一个是剪切流变一个是拉伸流变 知道聚合物流体的流动类型(牛顿,宾汉) 流动后粘度下降的过程(理解) 了解聚合物流体剪切黏性的一些因素,那些因素会影响流体粘度的变化?(主要) 各种流体类型的特点(牛顿,宾汉理解) 拉伸流动的变化,曲线,单轴拉伸和双轴拉伸,和剪切有关,3,6倍。理解就好流体弹性,除了流动属于黏性变化,聚合物是一个粘弹性的材料,除了表现为黏性,流动,还有弹性效应弹性行为的表现,现象和表现,有几个典型的要理解,比如爬攀,挤出胀大(Barus效应)不稳定流动(熔体破裂),无管虹吸。(理解)影响弹性的影响因素,温度,后面加热的内容,减少挤出口胀大效应,通过一个温度的改变(比如橡胶入口,增加及提升喷嘴温度来降低弹性的效应) 塑形,剪切流动类型和影响因素 弹性,表现和影响因素剪切流动:

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