石油大學(xué)集合物加工第二章聚合物流體的制備(已修改)
2025-01-21 11:06 本頁面
【正文】 第二章 聚合物流體的制備 實(shí)現(xiàn)聚合物加工成為制品的基本條件是聚合物具有流動(dòng)性和可塑性。由于聚合物一般呈玻璃態(tài)，因此通常將其熔融或溶解之后才能進(jìn)行加工，特別是化學(xué)纖維成型。 聚合物是否一定要熔融或溶解之后才能流動(dòng)？某些聚合物可以直接在固態(tài)下成型例 1： 纖維的固態(tài)擠出聚合物固態(tài)擠出的原料通常為超高分子量聚合物。固態(tài)擠出工藝由三個(gè)基本操作單元組成：固態(tài)擠出不需溶劑、加工助劑或配料。所有操作均在聚合物熔點(diǎn)以下進(jìn)行。超高分子量聚乙烯等的固態(tài)擠出工藝已開發(fā)成功。例：塑料的冷壓成型（低溫壓力誘導(dǎo)流動(dòng)成型） (PIF)美國 MIT的 Anne M. Mayes教授發(fā)現(xiàn)一些嵌段共聚物在壓力的作用下，能夠產(chǎn)生像熔體一樣地流動(dòng)，從而可以冷壓成型?！?Nature》 雜志稱這種塑料為 “Evergreen Plastics”PLA低溫鍛壓（小于 60℃ ）加工，材料抗沖擊強(qiáng)度提高 20倍以上。提高高分子材料韌性的新型加工方法 PET 力學(xué)性能PIF片層微觀結(jié)構(gòu)貝殼片層增韌機(jī)理貝殼片層增韌機(jī)理貝殼微觀結(jié)構(gòu)PIF微觀片層結(jié)構(gòu)壓力誘導(dǎo)流動(dòng)成型 初步機(jī)理分析 貝殼磚泥結(jié)構(gòu)PIF成型 ABS材料 “磚泥結(jié)構(gòu)模型 ” 第一節(jié) 聚合物的熔融 大多數(shù)高分子材料的成型操作由熔融聚合物的流動(dòng)組成。為成型操作而進(jìn)行的準(zhǔn)備工作通常包括熔融過程，即完成聚合物 由固體轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w 的過程。 一 .熔融的方法1. 無熔體移走的傳導(dǎo)熔融熔融全部熱量由接觸或暴露表面提供，熔融速率僅由傳導(dǎo)決定。例：滾塑（旋轉(zhuǎn)成型，旋轉(zhuǎn)澆鑄成型） 塑料糊流布并粘附于旋轉(zhuǎn)模具的型腔壁內(nèi) 中空制品 一 .熔融的方法2. 有熔體強(qiáng)制移走的傳導(dǎo)熔融熔融的一部分熱量由接觸表面的 傳導(dǎo) 提供，一部分熱量通過熔膜中的 粘性耗散 將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄硖峁? 力學(xué)耗散 —— 力學(xué)的能量損耗，即機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象。在外力作用下，大分子鏈的各運(yùn)動(dòng)單元可能沿力的方向做從優(yōu)取向的運(yùn)動(dòng)，就要克服內(nèi)部摩擦，所以要消耗能量，這些能量轉(zhuǎn)化為熱能。例： 聚合物在螺桿擠出機(jī)中的熔融均化段 能量來源：① 裝在機(jī)筒外壁的 加熱 器，使能量在機(jī)筒沿螺槽深度方向自上而下 傳導(dǎo)。 圖 單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖例： 聚合物在螺桿擠出機(jī)中的熔融 能量來源：② 隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，筒壁上的熔膜被強(qiáng)制刮下來移走，而使熔融層受到 剪切 作用，使部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?v 哪種熱能占主導(dǎo)地位，取決于聚合物本身的物理性質(zhì)、加工條件和設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)。v 當(dāng)機(jī)筒溫度較低、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)較高時(shí)，由剪切產(chǎn)生的剪切熱占主要地位。v 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)較低，機(jī)筒溫度較高時(shí)，機(jī)筒的傳導(dǎo)熱占主要地位。 一 .熔融的方法3. 壓縮熔融熔融熱量由將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄硖峁?。?.熔融的方法4. 耗散混合熔融熔融熱量由在整個(gè)體積內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄硖峁┑?。例：雙輥塑煉（開煉）一 .熔融的方法5. 利用電、化學(xué)或其它能源的耗散熔融方法
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