物理化学变化公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3、2 成型加工过程中聚合物取向,3、2、1 聚合物流动取向,1、注塑试样取向分析,第1页,第1页,2、流动取向对制品性能影响,（1）多数注射制品和模压制品，由于各向取向不均匀、不一致，容易产生内应力，使制品性能变劣。,（2）取向易使制品机械强度产生各向异性，应力开裂倾向存在差别。,（,3,）沿取向方向收缩率较大，而另一方向较小，使制品产生变形。,第2页,第2页,实际生产中，普通希望流动取向度愈低愈好。,如何控制流动取向？,注塑产品浇口设置合理；,尽也许确保流动取向均匀。,提升模温，减少冷却速率，使流动取向产生解取向；,第3页,第3页,振动力场下成型：,型芯和型腔壁相对运动使熔体受到剪切作用沿周向取向。提升制品周向强度。见图。,周向流动、径向流动,周向及径向取向,注射压力及转动力,第4页,第4页,（,4,）利用流动取向改进制品性能,例：,PP,制品要求在铰链处取向；,第5页,第5页,3、2、2 聚合物拉伸取向,聚合物受到外力拉伸时，大分子及链段沿受力方向取向。,有目的、人为控制。,制品：双向拉伸膜、撕裂膜、打包带、扁丝、农网、鱼网等。,第6页,第6页,工业生产上惯用于拉伸取向成型聚合物:,PP、PE、POM、PA、PVC、PET、PS、PVDC、PMMA。,第7页,第7页,2、结晶高聚物拉伸取向,结晶高聚物取向比非晶高聚物复杂？,晶区与非晶区共存；,晶区取向与非晶部分取向。,1、非晶高聚物拉伸取向,第8页,第8页,（1）晶区取向,球晶变形,带状结构,晶片滑移、倾斜,链断重排,重结晶,分子链从晶片,拉出，结晶破坏,球晶,第9页,第9页,（2）非晶取向：,球晶间连,接链、片晶,间连接链,拉伸应力,作用下形,成小晶片,由于晶区与非晶区共存，结晶态对高聚物拉伸，拉伸取向均匀性较差；需较大外力。,第10页,第10页,生产中，对结晶高聚物拉伸，是将其转变为非晶高聚物，然后再按照非晶高聚物拉伸取向过程进行。,如何将结晶高聚物转变成非晶高聚物？,第11页,第11页,即：,结晶,高聚物,非晶材料,快速冷却,非晶熔体,结晶破坏,加热熔融,加热拉伸,（,T,g,T,m,）,结晶取向,同时发生,取向又结晶,材料及制品,第12页,第12页,3、拉伸取向控制原因,（1）温度,非晶高聚物拉伸取向温度：,通常，,TpTg，,靠近,Tg（10 30）；,例：,PS：Tg=100，Tp=105 155。,第13页,第13页,结晶高聚物：,Tg0,结晶高聚物,Tp=Tm,1030,。,例：,PP：Tg=-35，Tm=165175，,Tp=120150。,Tg,室温结晶高聚物,按非晶态拉伸,TpTg，,靠近,Tg（10 30）；,例：,PA6：Tg=45 ，Tm=228，,Tp=,60,150。,尽管急冷使其变成非晶，但仍有约,5%,结晶度，假如温度很低，即等于冷拉伸。,第14页,第14页,（2）拉伸比,（自然拉伸比）,材料拉伸前后长度（,L0，L）,之比；,=,取向度高；但过大拉伸比易产生扯断现象。,第15页,第15页,拉伸比与分子结构关系：,分子链刚性、极性大，,小；,例：,PVC、PET、PS、PA，=35；,链柔顺，极性小，,较大；,例：,PE、PP，=512（,单轴）；,=35,（双轴）。,同类型高聚物，提升拉伸温度可实现较大拉伸比。,第16页,第16页,（3）低分子物,低分子物减少分子间作用力，起润滑剂作用，可加快取向和解取向速度。,（增塑剂、溶剂）,例：,PAN,溶液纺丝,以,NaScN,水溶液为溶剂溶解,PAN，,然后流延纺丝，拉伸取向，清除溶剂后使取向结构保持下来。,第17页,第17页,（4）热定型,通常人们认为，拉伸后冷却即可取得最后高度取向制品，但事实上发觉制品常发生扭曲变形，收缩。,如：扁丝收卷后嵌丝现象。,为何？,第18页,第18页,原因：,拉伸后，大分子排直，取向，在一定期间内，在环境温度作用下，这种逼迫状态下大分子进行松弛，产生收缩，因而扭曲，尺寸不稳定。,如何处理？,第19页,第19页,热定型：,拉伸后，在张力状态下使取向大分子适度松弛（短链，链段得到松弛），减少制品收缩及制品内应力。,见图。,热定型温度,非晶高聚物：,ThTg，ThTp,高于拉伸温度，则会产生解取向。,第20页,第20页,n,1,n,2,n,1,热定型,第21页,第21页,结晶高聚物,热定型温度,Th,等于或稍高于,Tp。,在拉伸过程中形成结晶限制了分子运动。,第22页,第22页,4、取向对高聚物性能影响,（1）沿取向方向力学强度全面提升,拉伸强度、弹性模量、冲击强度,提升45倍。,但垂直于取向方向上有所减少。,要求一维强度制品：纤维、窄带、单丝、扁丝等，单向拉伸可大幅提升其强度。,例：尼龙复丝绳、,PP,撕裂膜。,第23页,第23页,Kavlar,纤维、,HDPE（UHMWPE）,经单轴拉伸取向后强度可与钢丝相比。,超高强、高模高聚物纤维：伸直链片晶为主；应用：防弹、防刺、防锯防护服装、头盔、光缆复合保护层等。,第24页,第24页,（2）取向使材料有序化，减少结构不均匀性,材料表面和内部一些裂纹、孔隙、缺点得以消除，裂纹难以发展，从而提升了材料力学强度。,取向使性脆聚合物韧性提升。,例,1,：,PS,拉伸取向后，纵向冲击强度提升,8,倍。,第25页,第25页,例：,PMMA,双向拉伸后强度提升用于成型歼击机座舱盖。,经双向拉伸，韧性、抗裂扩展性都得到改进。,第26页,第26页,（3）使材料含有各向异性,光学各向异性双折射；,热传导各向异性；,收缩率各向异性纵横向收缩率不同；,（4）使材料耐热性提升Tg,（5）使材料阻气阻水性能提升,第27页,第27页,第28页,第28页,第29页,第29页,第30页,第30页,5、拉伸取向在工业生产上应用,（1）,纤维制造,经拉伸取向，强度提升，兼具一定弹性，经热定型后，使链段部分解取向。,熔融 冷却 加热 拉伸,轻度冷却 定型 合成纤维,（2）,PP,扁丝生产,第31页,第31页,（4）热收缩膜,（3）,BOPP,双向拉伸膜,聚合物 熔融 冷却 加热 拉伸 急冷 取向保持 热收缩膜,聚合物 熔融 挤片 急 冷 加热 纵向拉伸 横向拉伸 热定型 冷却 取向保持,BOPP,膜,第32页,第32页,热收缩膜,第33页,第33页,热收缩膜,第34页,第34页,3、3 成型加工过程中聚合物降解,降解现象：,变色，熔体黏度减少，制品有气泡，表面有流纹，焦化，分解物由料筒喷出，制品脆化等。,第35页,第35页,降解实质：,（,1,）断链,（,2,）交联,（,3,）分子链结构改变,（,4,）侧基改变,（,5,）综合作用,第36页,第36页,3、3、,1,加工过程中聚合物降解机理,第37页,第37页,3、3、,3,加工过程中降解作用避免和利用采用办法：,（,1,）严格控制原材料技术指标、杂质。,（,2,）使用迈进行干燥。,（,3,）拟定合理加工工艺和加工条件。,（,4,）加工设备和模具应有良好结构。,（,5,）配方中加入稳定剂、抗氧化剂。,第38页,第38页,3、1 成型加工过程中聚合物结晶,3、2 成型加工过程中聚合物取向,3,、,3,成型加工过程中聚合物降解,第三章内容参考教科书,p6783。,第39页,第39页,3、4 加工过程中聚合物交联（自学）,3,、,4,、,1,、聚合物交联反应机理,1,、游离基交联反应,a.,以不饱和单体为交联剂，以过氧化物作引起剂,b.,硫化反应,c.,辐射交联、化学交联,2,、逐步交联反应,环氧、酚醛、脲醛、聚氨酯,第40页,第40页,3,、,4,、,2,、影响聚合物大分子交联原因,温度；,硬化；反应官能多少、含量；,应力,交联聚合物机械强度、耐热性、耐溶剂性、化学稳定性和制品形状稳定性等都有所提升。,热固性塑料和橡胶加工都是交联过程。,第41页,第41页,热塑性塑料由于加工条件不适当引起交联反应应避免，但一些制品也要求有交 联，如,PE,泡沫塑料、交联,PE,护套（过氧化物、硅烷、辐射）,第42页,第42页,