下载文档原格式
高分子材料的变形行为高分子材料是一种由长链分子组成的材料，具有许多独特的物理和化学性质。
它们广泛应用于各个领域，如塑料制品、纺织品、医疗器械等。
在使用过程中，高分子材料的变形行为对其性能和应用起着至关重要的作用。
一、弹性变形高分子材料在受到外力作用时具有一定的弹性变形能力。
当外力作用消失后，材料会恢复初始形状。
这种弹性变形主要是由于高分子材料内部的分子链的弹性回弹作用引起的。
高分子材料的分子链通常由相互之间的化学键连接，分子间的键长和键角可以通过变形来适应外力作用。
这种弹性变形可以使高分子材料具有良好的回弹性和柔韧性。
二、塑性变形高分子材料在受到较大的外力作用时，会发生塑性变形。
与弹性变形不同，塑性变形是指材料在外力作用下无法完全恢复其初始形状。
这是因为分子链在受到外力作用时会发生断裂或重新排列，使材料的内部结构发生改变。
塑性变形可以使材料产生更大的变形量，但也会降低材料的强度和刚度。
三、蠕变蠕变是高分子材料长期受到静态外力作用时发生的一种缓慢的变形现象。
这种变形主要是由于分子链的滑移和分子之间的长程运动引起的。
在高温和高应力的条件下，分子链会相互穿越和滑移，导致材料发生形变。
蠕变会导致高分子材料的尺寸和形状发生改变，影响其应用效果。
四、破坏行为高分子材料在受到较大外力作用时会发生破坏。
这种破坏行为可以分为脆性破坏和韧性破坏两种。
脆性破坏是指材料在受到外力作用后，突然发生断裂或破碎。
这种破坏主要是由于高分子材料内部的缺陷、孔隙或分子链的断裂引起的。
韧性破坏则是指材料在受力作用下逐渐发生塑性变形，并最终发生断裂。
不同材料的破坏行为取决于其分子结构、晶体结构和外力作用方式等因素。
五、变形行为的调控为了提高高分子材料的性能和延长其使用寿命，可以通过调控材料的变形行为来实现。
例如，可以通过添加增韧剂来提高材料的抗拉强度和韧性，减少塑性变形的发生。
也可以通过控制材料的分子链长度和分子间交联程度来改变材料的弹性行为。
§3 高分子成形的结构变化本章介绍聚合物在加工过程中由于发生的物理变化 （固化、结晶和取向）和化学变化（降解和交联）等对工 艺确定和成形加工的影响。
重点：3.1聚合物的结晶、3.2成型过程中的取向（定向）作用成形过程中的物理-化学变化：（1）物理变化为主 材料 加热 热塑性塑料 流动 冷却 固化（2）化学变化为主 单体或预聚体浇注、反应注射 加热或引发剂 聚合 成型（3）物理、化学变化兼有 材料 加热 流动热固性塑料、橡胶 交联或硫化 成型§ 3.1 高分子成形过程中的结晶学习目标：1、明确结晶对性能影响 2、明确结晶度的概念 3、了解成型中各因素对聚合 物的结晶过程的影响 4、注意成型中如何控制结晶§3.1.1 聚合物结晶对制件性能的影响 抗张强度 耐热性 热变形温度 对化学溶剂稳定性 硬度结 晶 度总蠕变量 蠕变速率 应力松弛 脆 性 冲击强度结晶度大小对聚合物性能的影响PE结晶度／％ 相对密度 熔点／oC 拉伸强度／MPa 伸长率/% 冲击强度/kJ/m2 硬度/GPa 65 0.91 105 1.4 500 54 1.3 75 0.93 120 16 300 27 2.3 85 0.94 125 25 100 21 3.6 95 0.96 130 40 20 16 7.0收缩性 透明性聚4-甲基戊烯聚合物结晶特点结晶性的影响因素聚合物分子链的结构 成型条件（T、P、t） 后处理方式 添加成核剂§3.1.2 成形中影响结晶的因素 1. 冷却速度的影响>Tm 冷却速度 <Tg冷却速度取决于 熔体温度tm和 冷却介质温度tc之差晶核的生成 晶体的生长 能否结晶 结晶的程度 晶体的形态、尺寸tm- tc=Δt 冷却温差(1) tc=接近TmaxΔ t小(2) tc<<TgΔt很大淬火缓冷,熔体过冷度低,冷却 速度慢, 易形成大的球晶熔体过冷度高,冷却速度快, 大 分子链段重排的松弛时间滞后 于温度的变化,来不及结晶而呈 过冷液体生产周期长,冷 却程度不够易使 制品扭曲变形制品发脆 力学性能降低 非晶结构,制品体积松散,(3) Tg< tc(Tg附近)Δt不很大,中等冷却速度,聚合物表层先结晶；聚合物内 部在较长的时间处于Tg以上范围，有利于晶核生成，及 长大，结晶速率常数也较大晶体生长好 结晶较完整 结构较稳定 实际聚合加工过程常用 Tg < tc < Tmax2. 熔融温度和熔融时间的影响聚合物中可能残存的微小有序区的大小 晶核的数量加工过程的结晶速度(1) 加工温度 上次结晶温度高,结晶度也高,晶粒较完整,则重新熔化需较高能量 加工熔融温度低 加工熔融温度高 (2)熔融状态的停留时间 高温下停留时间长 高温下停留时间短 结晶结构破坏大,残存晶核少 结晶结构破坏不严重,残存晶核多 残存晶核多 残存晶核少两种情况:(a)熔融温度高，停留时间长 主要是 成核诱导期长,结晶速度慢,结晶尺寸大(b)熔融温度低，停留时间短 残存晶核多,是 成核结晶速度快,结晶尺寸小且均匀. 有利于提高制品的力学强度、耐磨 性和热变形温度3. 应力作用的影响纺丝、薄膜拉伸、注射、挤出、模压应力作用下，聚合物熔体取向产生诱发成核，有加速结晶的倾向PP，受剪切时，生成球晶的时间可缩短一半♣应力作用下的晶体结构伸直链含量增多 晶体Tm升高♣应力对加工造成的影响使结晶温度降低造成在加工中高速流动的 熔体提前出现结晶，导致流 动阻力增大。
简要介绍塑料、化学纤维、橡胶、胶黏剂和涂料五类高分子材料各自的分类及品种。
简要介绍塑料、化学纤维、橡胶、胶黏剂和涂料五类高分子材料各自的部分特异性品质指标。
高分子材料的成形有黏流态成形、塑性成形和玻璃态成形三种形式。
高分子材料成形基本过程包括成形物料准备及配制、成形和后处理三个部分。
重点介绍塑料、化学纤维和橡胶成形的典型工艺流程图。
成形制品时选择材料及其成形工艺需遵循适用、经济和可行三大基本原则。
第一篇高分子成形基础理论第一章高分子材料的成形品质1•高分子材料的可成形性高分子材料的可成形性包括可挤出性、可纺性、可模塑性和对延性。
可挤出性主要取决于液态聚合物的流动性，流动性愈大，可挤出性愈好。
可挤出性与聚合物的内在性质、成形加工条件和加工设备的结构有关。
可挤出性可采用熔融指数、流动速率和流变性能进行评价。
可纺性是作为成纤聚合物的必要条件。
胀人型是正常的纺丝细流类型，液滴熨、漫流型和破裂型是纺丝过程必须避免出现的挤岀细流情形。
可纺性与流体黏度、表面张力、挤出速度和喷丝孔直径有关。
成纤聚合物应同时具有良好的热和/或化学稳定性及必要的物理力学性能。
可纺性理论认为断裂机理至少有内聚破坏和毛细破坏两种。
实际纺丝生产屮通常采用最大稳定纺丝速度或断头次数来判定聚合物的可纺性。
可模塑性主要取决于聚合物的流变性、模塑条件、热性质和其它物理力学性质等，对于热固性聚合物还与交联反应性能有关。
流动性愈大，可模塑性愈好。
可以采用测定聚合物流变性能评价可模塑性，但是生产上通常采用螺旋流动试验来判断可模塑性。
可延性収决于聚合物自身性质和塑性形变条件。
聚合物拉伸曲线有凸形曲线（a型）、先凸后凹形曲线（b型）和凹形曲线（c型）三种基本类型，b型曲线和c型曲线具有可延性。
通常采用拉伸试验机测试聚合物的表观拉伸应力一应变曲线评价可延性。
2•高分子成形的形变学特性从粘弹性、松弛特性和应力硬化3个角度讨论高分子成形的形变学特性。
线型聚合物是典型黏弹性材料，总形变由普弹形变、高弹形变和粘性形变三部分所组成。
绪论1．简述塑料、化学纤维和橡胶的分类和主要品种。
2．简述塑料、化学纤维和橡胶所涉及的主要特异性品质指标名称。
3．简要说明化学纤维的线密度和相对强度概念。
4．简述超细纤维的特点和复合纺丝制造方法。
5．简要说明高分子材料成形基本过程和成形过程中的变化。
6．成形制品时选择材料及其成形工艺应遵循哪些基本原则？并简要说明。
第一篇高分子成形基础理论第一章高分子材料的成形品质1. 高分子的可挤出性受哪些因素的影响？通常如何评价高分子的可挤出性？2. 挤出细流类型有哪些类型？什么类型是正常纺丝的细流类型？如何实现？3. 可纺性与哪些因素相关？如何相关？4. 可纺性理论包括哪两种断裂机理？请简要说明。
5. 什么是模塑性？试画图并说明高分子的最佳模塑区域。
6. 评价模塑性通常采用什么方法？请简要说明方法原理。
7. 聚合物的拉伸曲线有哪三种基本类型？哪两种拉伸曲线具有可延性？如何获得该两种拉伸曲线？8. 什么是可延性？高分子为什么具有可延性？如何评价可延性？9. 可延性的影响因素有哪些？如何影响？10. 试分析高分子成形过程中应如何对待高分子的粘弹性。
11. 试说明高分子成形过程中应如何利用高分子的松弛特性？12. 高分子应变硬化的物理基础是什么？高分子成形中哪些工艺利用了应变硬化？13. 合成纤维的成形中经常采用多级拉伸，试问有什么意义？多级拉伸应如何实施？14. 高分子的热膨胀系数随温度的变化表现出什么样的规律？15. 简要说明高分子比热容随温度的变化关系？16. 为什么非晶聚合物的导热系数随温度的变化规律在玻璃态和高弹态不同？第二章高分子成形流变学基础1. 区别三组概念：①剪切流动和拉伸流动；②稳态流动与非稳态流动；③等温流动与非等温流动。
2. 非牛顿流体有几种类型？分别表现出怎样的流动行为？3. 高分子流体在宽剪切速率范围内为什么往往会出现第一牛顿区、非牛顿区和第二牛顿区三个区域的流变特征？4. 什么是宾汉流体？有什么样的流动特征？为什么表现出那样的流动特征？5. 什么是幂律方程？幂律方程的K 和n 有什么特征？6. 时间依赖性流体有哪两种？它们为什么会出现时间依赖性？7. 测得一种热塑性聚合物熔体在注射成形条件下的流体稠度K=64，n=0.65，该熔体通过直径4mm 、长75mm 圆形等截面喷孔时的体积流率为5×10-5m 3·s -1，试计算管壁处的剪应力、剪切速率和整个圆管中的流速分布函数。
