第一章 聚合物的熔融和溶解
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聚合物的溶解过程(包括非经聚合物、结晶聚合物、交联聚合物)聚合物的溶解过程与低分子固体的溶解过程相比,具有许多特点:(1)溶解过程一般都比较缓慢。
(2)在溶解之前通常要经过“溶胀”阶段。
将葡萄糖放入水中迅速被溶解,而将一块聚苯乙烯置于苯中,则溶解很慢。
首先看到其外层慢慢胀大起来,随着时间的增加溶剂分子渗入试样的内部,使聚合物体积膨胀,这种过程称为溶胀。
随后溶胀的聚合物试样逐渐变小,以致消失最后形成均一的溶液。
因此溶解过程必须经历两个阶段:先溶胀、后溶解。
溶胀实际上是溶剂分子单方面地和高分子链的链段混合的过程,因为高分子和溶剂分子的大小相差悬殊,溶剂分子的扩散速率远比高分子大,所以聚合物与溶剂分子接触时,首先是溶剂小分子扩散到聚合物中,把相邻高分子链上的链段撑开,分子间的距离逐渐增加,宏观上表现为试样体积胀大,这时只有链段运动而没有整个大分子链的扩散运动。
显然,只有溶胀进行到高分子链上所有的链段都能扩散运动时,才能形成分子分散的均相体系。
因此溶胀是溶解的必经阶段,也是聚合物溶解性的独特之处。
1、非晶聚合物的溶解非晶聚合物中的大分子间的堆砌比较松散,分子间相互作用较弱,因此溶解过程中溶剂、分子比较容易渗人聚合物内部使之溶胀和溶解。
根据高分子的结构和溶胀的程度可分为无限溶胀和有限溶胀。
线形非晶聚合物溶于它的良溶剂时,能无限制地吸收溶剂直至溶解而成均相溶液,属于无限溶胀。
例如天然橡胶在汽油中,聚氯乙烯在四氢呋喃中都能无限溶胀而成为高分子溶液。
对于交联的聚合物,溶胀到一定程度以后,因交联的化学键束缚,只能停留在两相的溶胀平衡阶段不会发生溶解,这种现象称为有限溶胀。
例如硫化后的橡胶、固化的酚醛树脂等交联网状聚合物在溶剂中都只能溶胀而不溶解。
对一般的线形聚合物,如果溶剂选择不当,因溶剂化作用小,不足以使大分子链完全分离,也只能有限溶胀而不溶解。
溶解度与聚合物的分子量有关,分子量大的溶解度小。
对交联聚合物来说,溶胀度与交联度有关,交联度小的溶胀度大。
聚合物加工原理聚合物是一种常见的材料,广泛用于各个领域,如塑料制品、纺织品、医用材料等。
聚合物加工是将聚合物材料通过热、力、机械等加工方式,将其改变为需要的形状和结构的过程。
本文将介绍聚合物加工的原理及常见的加工方法。
一、聚合物本质上是由大量单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
聚合物加工的原理是通过加热和加压来改变聚合物分子链的排列方式,从而改变聚合物的形状和性能。
聚合物材料通常以树脂的形态存在,树脂在加工过程中会经历熔融、流动、固化等阶段。
在加工中,将聚合物树脂加热到足够的温度使其熔化,然后将熔化的聚合物注入模具中,通过机械力或其他手段使其形成所需的形状,随后冷却固化。
聚合物加工的主要原理包括:1. 熔融:将聚合物加热至其熔点以上,使其转变为可流动的液体状态。
在熔融状态下,聚合物分子链之间的相互作用力减弱,分子链可以通过流动重新排列。
2. 流动:将熔融的聚合物注入到模具中,通过施加压力或其他力量使其形成所需的形状。
在流动过程中,聚合物分子链在施加的力下发生位移和变形。
3. 固化:冷却并固化聚合物,将其固定在所需的形状和结构中。
聚合物冷却后,分子链重新排列,形成固态结构,从而保持所需的形状。
二、聚合物加工方法聚合物加工有多种方法,常见的包括注塑、挤出、吹塑、压延、成型等。
1. 注塑:注塑是将熔融状态的聚合物注入到模具中,通过压力使其填充模腔并冷却固化。
注塑广泛应用于塑料制品的生产,如塑料盒、塑料椅等。
2. 挤出:挤出是将熔融的聚合物通过挤压机挤出成连续的均匀断面形状,然后通过冷却固化。
挤出常用于生产塑料管材、薄膜等。
3. 吹塑:吹塑是将熔融的聚合物注入到模具中,在模具内吹气使其膨胀成空心形状,并冷却固化。
吹塑常用于生产塑料瓶、塑料容器等。
4. 压延:压延是将熔融的聚合物放置在两个辊子之间,通过压力使其变薄并冷却固化。
压延广泛应用于塑料薄膜的制备。
5. 成型:成型是将熔融的聚合物材料倒入开放式模具中,通过压力或其他手段使其形成所需的形状,并冷却固化。
聚合物的熔融特点聚合物是由许多重复单元组成的大分子化合物。
其熔融特点是指在升温过程中,聚合物会经历从固态到液态的相变过程。
与金属或无机材料相比,聚合物的熔融特点具有一些独特的性质。
聚合物的熔融温度相对较低。
一般来说,聚合物的熔融温度在室温下都可以达到。
这是由于聚合物分子链之间的相互作用力较弱,因此只需要较低的能量就可以破坏分子链之间的相互作用,使其熔化。
聚合物的熔融过程是一个非晶态到液态的过程。
与晶体材料不同,聚合物在熔融时不会形成有序的晶格结构,而是呈现出无序的非晶态结构。
这是由于聚合物分子链的随机排列以及分子链之间的扭曲和交错引起的。
聚合物的熔融过程是一个连续的过程。
在升温过程中,聚合物分子链的运动逐渐增加,分子链之间的相互作用力逐渐减弱,直到达到一定温度时分子链可以自由移动,聚合物就开始熔化。
这与金属或无机材料的熔融过程不同,后者通常在一个特定的温度下突然熔化。
聚合物的熔融过程与其分子结构和分子量有关。
一般来说,线性聚合物的熔融温度较低,而分支聚合物的熔融温度较高。
这是由于分支聚合物分子链的交叉连接增加了分子之间的相互作用力,使其熔化需要更高的能量。
聚合物的熔融过程还受到外界条件的影响。
例如,加入填料或添加剂可以改变聚合物的熔融温度和熔融性能。
填料或添加剂可以与聚合物形成复合材料,改变聚合物分子链之间的相互作用力,从而影响熔融特性。
聚合物的熔融特点是指在升温过程中,聚合物经历从固态到液态的相变过程。
聚合物的熔融温度相对较低,熔融过程是一个非晶态到液态的连续过程。
聚合物的熔融特性与其分子结构、分子量以及外界条件有关。
了解聚合物的熔融特点对于聚合物的加工和应用具有重要意义。
第一章绪论一、掌握高分子材料的基本概念,特别是化学纤维的各种定义;1、名词解释:人造纤维(02年)、复合纤维(04年)、异形纤维(06年)、再生纤维(05年)。
2、填空题塑料按热行为的不同,可分为两大类,其中,(热塑性)塑料成形时,通过(冷却)熔体而凝固成形。
改变温度,可令其反复变形。
而(热固性)塑料成形时,通过(加热)而固化成形,材料定性后若再受热,不发生(变形)。
(06年)3、选择题高吸湿涤纶纤维属于一类(D)(07年)A 高感性纤维B 高性能纤维C差别化纤维D功能纤维第二章聚合物流体的制备第一节聚合物的熔融一、掌握聚合物的熔融方法,特别是有熔体强制移走的传导熔融1、简述题(1)简述聚合物在螺杆挤压机中熔体的能量来源。
(02年)(2)试述塑料在挤出机中压缩段由固体转变为熔体的过程和机理。
(04年)第二节聚合物的溶解一、影响聚合物溶解度的因素1、影响聚合物溶解度的因素有(大分子链结构)、(超分子结构)、(溶剂的性质)。
(02年)二、溶剂的选择1、溶剂的选择原则有哪些?2、聚合物的溶解过程分为(溶胀)和(溶解)两个阶段。
未经修正的“溶解度参数相近原则”适用于估计(非极性聚合物)和(非极性溶剂)体系的互溶性。
(06年)3、“溶解度参数相近原则”适用于估计(B)的互溶性。
(08年)A、非极性高聚物与极性溶剂B、非极性高聚物与非极性溶剂C、极性高聚物与极性溶剂D、极性高聚物与非极性溶剂4、在估计聚合物与溶剂的互溶性时,三维溶解度参数图适用于(D)(07年)A非极性聚合物和非极性溶剂体系B极性聚合物和极性溶剂体系C极性聚合物和非极性溶剂体系D A+B4、聚氯乙烯的溶度参数与氯仿和四氢呋喃相近,但为什么四氢呋喃能很好的溶解聚氯乙烯而氯仿不能与之相溶?(08年)三、聚合物—溶剂体系的相分离与相图1、对于具有上临界混溶温度的聚合物-溶剂体系,可采用(改变体系组成)、(升温)、(改变溶剂组成)等几种可能的方法来实现使聚合物溶解形成溶液。
第一章绪论一、填空题1、人类社会的进步是与材料的使用密切相关的材料有四大类,即木材、水泥、钢铁、塑料。
2、高分子材料主要包括塑料、纤维、橡胶、粘合剂、涂料、离子交换树脂等。
3、塑料工业包括塑料生产和塑料制品生产两个部分。
4、塑料制品生产主要由原料准备、成型、机械加工、修饰和装配等连续过程组成。
5、压缩模塑又称模压成型或压制成型。
6、挤出成型的优点:生产具有连续性、产率高、投资少、收效快。
7、合成树脂在常温常压下一般是固体,也有为粘稠状液体的。
8、酚醛树脂,俗名电木,它是由苯酚和甲醛在催化剂作用下制得的。
9、人类最早使用的天然树脂是松香、虫胶。
10、常用压缩模的热固性塑料有:酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等。
二、名词解释:1、成型:成型是将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液或分散体)制成所需形样的制品或坏件的过程,在整个过程中最为重要,是一切塑料制品或型材生产的必经过程。
2、机械加工:机械加工是指在成型后的工件上钻眼、切螺纹、车削或铣削等,用来完成成型过程所不能完成或完成得不够准确的一些工作。
3、修饰:装配是将各个已经完成的部件连接或配套使其成为一个完整制品的过程。
4、挤出成型:挤出成型是将塑料在旋转螺杆与机筒之间进行输送、压缩、熔融塑化、定量地通过机头模子成型。
5、合成树脂:合成树脂是由低分子量的化合物经过化学反应制得的高分子量的树脂状物质。
6、过程集中制:过程集中制是将塑料制品的加工工序所需要的各种设备分别集中起来进行生产的机制。
7、过程集中制:按照一种产品所需要的生产过程实行配套成龙的生产。
三、问答题1、塑料主要应用于哪些方面答:塑料主要应用于农牧渔业、包装、交通运输、电气工业、化学工业、仪表工业、建筑工业、航空工业、国防工业、家具、日用品、玩具、医用等方面。
2、塑料制品生产目的是什么答:塑料制品生产是一种复杂而又繁重的过程,其目的在根据各种塑料的固有性能,利用一切可以实施的方法,使其成为具有一定形状有价值的塑料制件和型材。