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1、高分子材料成型加工 Polymer molding and processing 授课教师：生瑜、朱德钦,教材与教学参考书 王贵恒. 高分子材料成型加工原理M. 北京：化学工业出版社 瞿金平，胡汉杰. 聚合物成型原理及成型技术M. 北京：化学工业出版社 成都科技大学. 塑料成型工艺学M. 北京：轻工业出版社 张海，赵素合. 橡胶及塑料加工工艺M. 北京：化学工业出版社 陈耀庭. 橡胶加工工艺M. 北京：化学工业出版社 Fred W. Billmeyer. Textbook of Polymer Science M. New York: John Wiley & Son, Inc. Donald
2、 G. Baird, Dimitris I. Collias主编，西鹏等译. 聚合物加工设计与原理 M. 北京：化学工业出版社 Seymour S. Schwartz, Sidney H. Goodman. Plastics Materials and ProcessesM. New York: Van Nostrand Reinhold Co. Inc.,绪论,材料是人类生活和生产必需的基础，也是人类文明的物质基础，而材料的使用与一个历史时期内生产力和科学技术水平密切相关。一个国家材料的品种和产量是直接衡量一个国家的科学技术、经济发展水平的重要标志之一。,一、高分子材料polymer,新材料
3、的每一次出现，推动着人类物质文明和精神文明的新飞跃。 人类的文明史=材料的发展史,材料包括： 金属材料 metal 无机非金属材料 inorganic 有机高分子材料organic macromolecule 复合材料composite,无机非金属材料,复合材料,高分子材料,金属材料,木材 皮革 纤维,纸,青铜,铁,钢,金,皮胶,橡胶,赛璐珞,陶,玻璃,水泥,火石,合金钢,耐热合金,先进功能陶瓷,各种基体复合材料,功能高分子,高温高分子,高强高模高分子,通用高分子,韧性工程陶瓷,金属陶瓷,耐火材料,时间 / 年,相对占有量,玻璃态金属,5000 公元前,0 公元,1000,1500,1800,
4、1900,1940,1960,1980,1990,2000,2010,纤维增强塑料,稻草杆砖,微合金钢,骨,瓷,1、材 料 的 发 展 历 史,“ 性质、结构与成分、合成与加工、使用性能，以及它们之间的密切关系确定了材料科学与工程这一领域。” 美国国家研究委员会：90年代的材料科学与材料工程,2、材料研究的四要素,科学性问题,材料科学与工程,工程性问题,物质表征,物质合成,现象描述,应用评价,物性测试,制备工艺,高 分 子 化 学,有机化学,物理化学,化学工程 .,聚合反应工程,高 分 子 物 理,小分子化合物,高分子化合物,制品,聚合物成型加工,材料力学 流体力学 .,分 子 结 构,形 态
5、 形 状,使 用 性 能,无机化学,分析化学,物 理,循环利用,石油 天燃气 煤 其它,高分子科学,高分子工程,高分子科学相关学科,高分子科学,研究高分子化合物合成、改性、高分子及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。,高分子 科学,3、材料的性能影响因素 成型加工的研究必须从大工程的观点来考虑。 3.1高分子化合物的化学组成与结构（主链、支链、侧基、交联、分子量分布、结晶性能）。聚合方式=高分子的内在性质 3.2 各种添加剂及其配比，组成高分子材料各组分的混合程度=加工和使用性能 3.3 成型加工工艺、工艺条件及其控制、
6、成型加工设备=高分子材料的混合程度、取向程度、流变性能等 3.4 测试方法和测试条件、使用环境=高分子材料的性能,4、材料的特点： 4.1 一定的组成 -(CH2-CHCl)-决定材料的性质-有难燃性 4.2 可加工性 4.3 形状保持性-可制成各种形状的制品 4.4 使用性能 4.5 经济性 廉价 物美 4.6 再生性,5、高分子材料的概念 一定配合的高分子化合物 ，在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化 ，然后通过模塑制成一定形状 ，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。 也可以说：以高分子化合物为基本原料，加入适当的助剂，经过一定的加工过程制得的材料,6 、制备性能良好的高分子材
7、料的三个关键因素 适宜的材料组成 正确的成型加工方法 合理的成型机械及模具,7、分类： 来源： 天然材料 合成材料按聚合方法分，缩聚物，加聚物，逐步加成物 P2 图0-3,化学结构和是否具有多重加工性 热塑性 、热固性 性能与用途 通用塑料、工程塑料 玻璃化温度 塑料 橡胶,7.1 塑料的定义： 它是一类在常温下具有固定的形状和强度、在高温下具有可塑性的高分子材料。在外力的作用下，可以产生形变，加工成任何所需的形状。由于其熔融温度仅200左右。 比钢铁类低得多容易加工-塑料区别于其他材料的重要特点。,7.2热塑性和热固性 热塑性:受热时塑化，冷却时可以固化成型，能如此往复进行的受热行为 热固性
8、：一次成型后，形成交联聚合物，受热后不能回到可塑状态,7.3 通用塑料、工程塑料 通用塑料：产量大，价格较低，力学性能一般，主要作非结构材料使用 工程塑料：一般作为结构材料使用，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有优异的力学、耐热、耐磨性能和良好的尺寸稳定性的塑料,8、橡胶：室温下具有黏弹性的高分子化合物在适当的配合剂存在下，在一定的温度和压力下适度交联而制得的弹性体材料。 按使用性能分 通用R 特种R 按来源分 天然R-从自然界含胶植物中提取的高弹性物质 合成R-用人工合成的方法制得的高弹性材料,9、热塑性弹性体 概念：指在高温下能塑化成型而在常温下能显示橡胶弹性的一类材料。 特
9、点 以交联形式：化学和物理交联而成的网状结构。交联具有可逆性，T升高时，交联消失；T冷却至室温，这些交联又起到与硫化橡胶交联键类似的作用。 既具有类似硫化橡胶的物理机械性能，又有类似热塑性塑料的加工特性,加工过程中产生的边角料及废料均可重复加工使用。 这类新材料自1958年问世以来，引起极大重视，被称为“橡胶的第三代”，得到迅速发展。目前已经工业化生产的有聚烯烃类，苯乙烯嵌段共聚类，聚氨酯和聚酯类。 种类,10、高分子合金,二、添加剂 1、分类 工艺性-利于高分子材料的加工 功能性-赋予高分子材料一定的性能或使制品原来性能得到一定程度的改善 2、选用原则,三、高分子材料的制造 1、 特征15点
10、 塑料工业飞速发展的原因 2、制造： 高分子化合物的制造 成型加工 成型加工过程 成型加工性能：可挤压性、可模塑性、可延展性、可纺性 材料的温度特性：Tg、Tf、Tm、Td,高聚物的状态变化与成型加工的关系,三种物理状态： 玻璃态： Tg 高弹态： Tg Tf (Tm) 粘流态： Tf (Tm),2.2.4 成型加工工艺 四、高分子材料工业的历史与未来,课后作业：,1、 材料的四个要素是什么？ 2、 材料必须具备哪些特点？ 3、 什么是高分子材料、高分子合金？ 4、 高分子材料中，工艺性添加剂和功能性添加剂各起什么作用？ 5、 高分子材料的成型加工性能是哪些？高分子材料的成型方法取决于那些因素？,谢谢！,