第一章加工性质

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1、第一章第一章材料的加工性质材料的加工性质1 1、1 1 聚合物的可挤压性聚合物的可挤压性1 1、可挤压性、可挤压性2 2、可挤压性的表征、可挤压性的表征（1 1）MFRMFR定义定义（2 2）MFRMFR表征意义表征意义（3 3）MFRMFR的实用意义的实用意义1 1、2 2 聚合物的可模塑性聚合物的可模塑性1 1、可模塑性定义、可模塑性定义2 2、可模塑性的表征、可模塑性的表征3 3、流动长度与、流动长度与MFRMFR区别区别4 4、可模塑性的影响因素、可模塑性的影响因素5 5、测定流动长度意义、测定流动长度意义1 1、3 3 聚合物的可延性聚合物的可延性1 1、可延性可延性（1 1）冷拉伸

2、）冷拉伸（2 2）热拉伸）热拉伸2 2、可延性影响因素、可延性影响因素3 3、可延性的表征、可延性的表征1 1、4 4 聚合物加工过程中的粘弹行为聚合物加工过程中的粘弹行为1 1、加工中的粘弹形变、加工中的粘弹形变2 2、粘弹形变的滞后效应、粘弹形变的滞后效应1 1、5 5 线型高聚物的聚集态与成型加工线型高聚物的聚集态与成型加工1 1、力学三态的特征、力学三态的特征2 2、不同聚集态适应的成型加工方法、不同聚集态适应的成型加工方法3 3、重要的成型加工特征温度、重要的成型加工特征温度 固体高聚物（不可压缩）、粘度太高固体高聚物（不可压缩）、粘度太高的聚合物熔体不流动，故很难挤压成型。的聚合物

3、熔体不流动，故很难挤压成型。 例如：例如：PTFEPTFE、UHMWPEUHMWPE熔体粘度熔体粘度 10101313泊（泊（dynS/dynS/2 2）。 可采用其它方法成型（烧结成型、纳可采用其它方法成型（烧结成型、纳米插层增塑米插层增塑）。）。 结论：结论：聚合物熔体粘度在一个适当的范聚合物熔体粘度在一个适当的范围内才能挤压成型。围内才能挤压成型。 适当的粘度范围：适当的粘度范围： 10102 2 10 108 8泊。泊。 聚合物熔体的可挤压性与聚合物熔体的可挤压性与 有关，有关，而而 又反映又反映熔体的流动性熔体的流动性。树脂树脂实验温度实验温度/负荷负荷/ /标准口模内径标准口模内径

4、/ /PEPEPPPPPSPSPCPCPOMPOMABSABSPAPA纤维素酯纤维素酯丙烯酸树脂丙烯酸树脂1901902302301901901901903003001901902002002302302752751901902302302.1602.1602.1602.1605.0005.0005.0005.0001.2001.2002.1602.1605.0005.0002.1602.1600.3250.3252.1602.1601.2001.2002.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952

5、.0952.0952.0952.0952.0952.0952.0952.095常用树脂测定常用树脂测定MFRMFR的标准条件的标准条件（2 2）MFRMFR表征意义表征意义 根据根据Flory经验方程经验方程：log=A+BMFR 流动性好流动性好 a结论：结论：MFRMFR间接地反映了分子量的大小间接地反映了分子量的大小。 PEPE相对分子量与熔体流动速率、熔融粘度的关系相对分子量与熔体流动速率、熔融粘度的关系MFRMFR为何可以表征可挤压性？为何可以表征可挤压性？ MFR 流动性好流动性好 容易获得形状容易获得形状MFR 流动性差流动性差 容易保持形状容易保持形状 结论：结论： 聚合物熔体

6、在适当的粘度范围内，其可挤压聚合物熔体在适当的粘度范围内，其可挤压性可定量地用性可定量地用MFRMFR值表征。值表征。（不可理解（不可理解MFRMFR值大可值大可挤压性好）挤压性好）aa可可挤挤压压性性两两方方面面例：成型加工艺例：成型加工艺注射成型注射成型、熔融纺丝、熔融纺丝要求：聚合物熔体流动性要求：聚合物熔体流动性好，容好，容易获得形状易获得形状； 成型工艺成型工艺管材成型管材成型、板材成型、板材成型要求：要求：熔体通过口模后熔体通过口模后有足够的粘度保持形有足够的粘度保持形状状。对于聚合物成型加工，对于聚合物成型加工，MFRMFR值如何选取？值如何选取？（3 3）MFRMFR应用注意应

7、用注意不同材料不同材料的的MFRMFR值不可比较；值不可比较；PP,PE, PSPP,PE, PS不同条件不同条件下测定下测定MFRMFR不可比；不可比；PVCPVC及氯乙烯共聚物不能测定及氯乙烯共聚物不能测定MFRMFR； 其品种、牌号以粘数区分；其品种、牌号以粘数区分； 粘数粘数= =MFRMFR不能代替实际的聚合物熔体的流动，但不能代替实际的聚合物熔体的流动，但人们找到了人们找到了MFRMFR值与实际生产的对应关系；值与实际生产的对应关系；塑总结：总结： MFR MFR值与实际生产的对应关系：值与实际生产的对应关系：MFRMFR值值牌号牌号 M M 流动性能；流动性能； M M 性能；性

8、能；MFRMFR值值牌号牌号 成型方法；成型方法；成型方法：强调获得形状的能力；成型方法：强调获得形状的能力； 强调保持形状的能力；强调保持形状的能力；3 3、流动长度与、流动长度与MFRMFR区别区别 MFRMFR不能反映成型加工过程中聚合物熔不能反映成型加工过程中聚合物熔体的实际流动情况；体的实际流动情况； 流动长度反映了实际熔体的流动性流动长度反映了实际熔体的流动性 。4 4、可模塑性的影响因素、可模塑性的影响因素HolmesHolmes认为：高剪切速率认为：高剪切速率（103 104S1）下，下，螺旋线长度螺旋线长度L=f（ ）（流动长度）（流动长度） P压力降；压力降； T熔体与螺槽

9、壁间的熔体与螺槽壁间的温差；温差；d螺槽横截面的有效直径；螺槽横截面的有效直径；固体聚合物的密度；固体聚合物的密度； H熔体和固体间的热焓差；熔体和固体间的热焓差；固体聚合物的导热系数；固体聚合物的导热系数；熔体粘度；熔体粘度；C常数，与螺线横截面的几何形状有关；常数，与螺线横截面的几何形状有关；即即：加工条件、加工条件、模具形状模具形状流变性、流变性、热性能热性能 影响可模塑性的主要因素（温度、压力）：影响可模塑性的主要因素（温度、压力）：（1 1）温度）温度 高温，易流动；高温，易流动； 太高太高，模塑成型会，模塑成型会分解分解; ; 制品收缩率制品收缩率（制品（制品室温下尺寸与标准模具尺

10、寸之比）室温下尺寸与标准模具尺寸之比）大大； 低温低温，流动困难，成型性差，制品，流动困难，成型性差，制品产生熔接产生熔接不良；不良； 若若低温下增加压力低温下增加压力，强迫分子发生变形，制，强迫分子发生变形，制品内部品内部存在内应力存在内应力，开模后，制品尺寸、形状不，开模后，制品尺寸、形状不稳定。稳定。（2 2）压力）压力 压力高，可以改善流动性，但压压力高，可以改善流动性，但压力过高，则产生溢料、内应力；力过高，则产生溢料、内应力； 压力低，型腔产生缺料。压力低，型腔产生缺料。 模塑最佳区域？模塑最佳区域？ 不同的高聚物最佳模塑区域不同，不同的高聚物最佳模塑区域不同，如何确定？如何确定？

11、5 5、测定流动长度意义、测定流动长度意义确定模塑最佳条件（成型温度、压力、确定模塑最佳条件（成型温度、压力、成型周期）；成型周期）；确定聚合物体系的加工性能；确定聚合物体系的加工性能； 生产制件，或开发新产品首先应进行生产制件，或开发新产品首先应进行材料的配方设计。材料的配方设计。 配方设计配方设计的二个的二个要素要素： 易于成型；易于成型；性能优良；性能优良； 通过测定材料体系的流动长度通过测定材料体系的流动长度 则可则可知体系模塑性的优劣，选取最佳配方。知体系模塑性的优劣，选取最佳配方。总结：总结： 聚合物本身属性聚合物本身属性( (流变性、热性能、流变性、热性能、 物理力学性能以及热固

12、性塑料的化物理力学性能以及热固性塑料的化 可模塑性可模塑性 学反应性能等学反应性能等);); 工艺因素工艺因素( (温度、压力、成型周期温度、压力、成型周期);); 模具结构尺寸模具结构尺寸 成型成型( (注射、挤出、模压等注射、挤出、模压等) ) 对聚合物的可模塑性对聚合物的可模塑性要求要求：顺利顺利充满模腔获充满模腔获得制品所得制品所需尺寸精度需尺寸精度， 有一定有一定密实度密实度，满足制品使用性能。，满足制品使用性能。 参考教材参考教材P6P6P8P8。 （1 1）冷拉伸）冷拉伸 室温至室温至T Tg g时的拉伸。时的拉伸。特点：特点：细颈，易产生细颈，易产生拉伸不均匀拉伸不均匀； 需要

13、较大的外力需要较大的外力，生产设备庞大，生产设备庞大，耗能高；耗能高； 成型加工中一般不采用冷拉伸成型加工中一般不采用冷拉伸。（ 2 2 ）热拉伸：）热拉伸： T Tg g 拉伸温度拉伸温度T Tf f（ T Tm m）特点：特点：该状态下该状态下不需较大的外力不需较大的外力，即可即可获得较大的可逆形变获得较大的可逆形变。 在成型加工中常在成型加工中常利用热拉伸利用热拉伸使高分使高分子产生取向，获得较高的力学强度。子产生取向，获得较高的力学强度。热拉伸温度：热拉伸温度： 非晶高聚物：非晶高聚物： Tg Tp Tf ， 约约 Tg （ 10 30）；）； 结晶高聚物：结晶高聚物： Tp Tm（

14、10 30 ）保持外力的作用，控制适当的温度，保持外力的作用，控制适当的温度，将弹性形变转变成塑性形变。将弹性形变转变成塑性形变。思考：思考： 在高弹态通过拉伸使制品获得了较大在高弹态通过拉伸使制品获得了较大的形变、取向、高强，如何将取向结构保持的形变、取向、高强，如何将取向结构保持下来下来？ LDPE与与HDPE可延性对比：可延性对比：2 2、可延性影响因素、可延性影响因素（1 1）高聚物结构）高聚物结构 具有长支链、交联、刚性、极性分子链聚合具有长支链、交联、刚性、极性分子链聚合物延伸倍数较低；物延伸倍数较低； 例例: :LDPELDPE；聚砜；聚砜（ PSU PSU）、聚苯硫醚）、聚苯硫

15、醚（ PPS PPS ）；）； 工业常用：工业常用：PPPP、HDPEHDPE、PVCPVC、PAPA、PETPET；（2 2）拉伸温度）拉伸温度成型中粘弹行为的分析：成型中粘弹行为的分析：（1 1）T TTf (Tm)，粘流态，粘流态，V 为主，为主， 3 低，低，流动性好，易于成型；流动性好，易于成型； V 不可逆，制品形状和不可逆，制品形状和尺寸稳定性高；尺寸稳定性高；众多成型技术实施状态众多成型技术实施状态； 大分子因流动、伸展储藏了弹性能，外力大分子因流动、伸展储藏了弹性能，外力去除后卷曲回复产生了高弹形变；去除后卷曲回复产生了高弹形变；问题：问题：离模膨胀离模膨胀膨胀不均，制品表面

16、不膨胀不均，制品表面不平，尺寸精度难于控制；产生内应力；平，尺寸精度难于控制；产生内应力； 熔体破裂；熔体破裂；（2 2）T Tg g T TT Tf f ，高弹态，高弹态，T T降低，弹性成分降低，弹性成分增大，粘性成分减小；由增大，粘性成分减小；由式式可见：可见： = =E + H + V = 增加外力增加外力，或，或延长作用力的时间延长作用力的时间t t, ,不可不可逆的形变（塑性形变）逆的形变（塑性形变） V V 迅速增加；迅速增加； 高弹态加工（中空吹塑、热成型、热拉伸）高弹态加工（中空吹塑、热成型、热拉伸）的实质的实质高弹态下高弹态下外力外力强迫大分子解缠和滑强迫大分子解缠和滑移，

17、产生塑性形变（类似粘性形变）；移，产生塑性形变（类似粘性形变）；粘弹形变的滞后效应对成型的影响：粘弹形变的滞后效应对成型的影响： 成型后制品的收缩；成型后制品的收缩； 成型后制品的后结晶；成型后制品的后结晶； 成型后制品存在内应力。成型后制品存在内应力。解决方法：解决方法： 对于刚性较大的聚合物（对于刚性较大的聚合物（PCPC、PPOPPO）在制品）在制品的热变形温度以下，热处理的热变形温度以下，热处理缩短松弛时间。缩短松弛时间。 2 2、不同聚集态适应的成型加工方法、不同聚集态适应的成型加工方法（1 1）玻璃态（结晶态）玻璃态（结晶态） 聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形聚合物模量高，形变

18、小，故不宜进行大形变的成型加工。变的成型加工。见图见图 适用：适用：二次加工：二次加工： 机械加工机械加工车削车削、铣削、刨、锯等；、铣削、刨、锯等； 修饰修饰印刷印刷、电镀电镀等；等； 装配装配焊接焊接（塑钢窗（塑钢窗 ）、粘接等；）、粘接等； 形变加工与成型温度加工与成型温度（2 2）高弹态高弹态（见图见图） 产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度且具有一定的强度。适用：适用：较大变形的成型工艺较大变形的成型工艺。压延成型压延成型（calenderingcalendering）物料通过一物料通过一系列相向旋转的辊筒的间隙，受到挤压和延系列相向旋

19、转的辊筒的间隙，受到挤压和延展作用，成为展作用，成为薄膜、薄片薄膜、薄片制品的工艺过程。制品的工艺过程。中空吹塑成型中空吹塑成型（Blow Blow MouldingMoulding ）借借助气体压力，使闭合在助气体压力，使闭合在 模具型腔中的高弹态模具型腔中的高弹态型坯吹胀，成为型坯吹胀，成为中空制品中空制品的成型技术。的成型技术。 制品：制品：瓶、桶、罐容器等。瓶、桶、罐容器等。 热成型热成型（ThermoformingThermoforming）高弹态下利高弹态下利用压力差，或机械用压力差，或机械 压力和液压的成型技术。压力和液压的成型技术。制品类型：制品类型：薄壳制品薄壳制品 。思考：

20、思考：高弹态形变可逆，如何将成型后的制高弹态形变可逆，如何将成型后的制品形变保持下来？品形变保持下来？拉伸成型拉伸成型（StretchingStretching）等。等。（3 3）粘流态）粘流态 很大的不可逆形变；熔体黏度低。很大的不可逆形变；熔体黏度低。 适用：适用：流动性要求较高的成型加工流动性要求较高的成型加工技术。技术。 挤出成型挤出成型（ExtrusionExtrusion）使高聚物成为使高聚物成为具有恒定断面形状的具有恒定断面形状的连续型材连续型材或半成品的过程。或半成品的过程。 制品类型：管材、板材、异型材、电线电制品类型：管材、板材、异型材、电线电 缆、棒材等。缆、棒材等。注射

21、成型注射成型（Injection MoldingInjection Molding）物料物料塑化成熔体后在压力的作用下，注入闭合的塑化成熔体后在压力的作用下，注入闭合的模具中，保压、定型、冷却后成为制品的技模具中，保压、定型、冷却后成为制品的技术。术。制品特点：种类繁多、形状各异、复杂、高制品特点：种类繁多、形状各异、复杂、高 精度；精度；吹塑成型吹塑成型（Inflation film processInflation film process）粘流态下，挤出泡管坯，压缩空气吹胀、冷却粘流态下，挤出泡管坯，压缩空气吹胀、冷却后成为管状薄膜的成型技术。后成为管状薄膜的成型技术。制品类型：农膜，制

22、品类型：农膜，食品、轻工、纺织化工等物食品、轻工、纺织化工等物品的防腐、防湿、防尘品的防腐、防湿、防尘包装膜。包装膜。橡胶的混炼、压出、贴合、纤维的熔融纺丝橡胶的混炼、压出、贴合、纤维的熔融纺丝 第一章第一章 材料的加工性质材料的加工性质聚合物的可挤压性：粘度聚合物的可挤压性：粘度流动性流动性MFRMFR表征、表征、表征意义及使用意义；悬浮法表征意义及使用意义；悬浮法PVCPVC牌号、粘数、分子牌号、粘数、分子量及制品类型的关系；量及制品类型的关系；聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的表征聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的表征聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞后效应聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞后效应线型高聚物的聚集态与成型加工：力学三态的特征线型高聚物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法；方法；重要的成型加工特征温度：重要的成型加工特征温度： T Tb b 、T Tg g 、T Tm m 、T Tf f 、T Td d