材料科學(xué)與工程導(dǎo)論課程論文(編輯修改稿)
2024-10-17 23:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 丁橡膠、丁腈橡膠和聚氯乙烯膠乳。一種聚合物可以通過幾種不同的聚合方法進(jìn)行合成，聚合方法的選擇主要取決于所要合成聚合物的性質(zhì)和形態(tài)、相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布等。實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)技術(shù)已發(fā)展到可以用幾種不同的聚合方法合成出同樣的產(chǎn)品，這時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量好、設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低、三廢污染小的聚合方法將優(yōu)先發(fā)展。為滿足不同的制品性能，工業(yè)上一種單體采用多種聚合方法十分常見。如同樣是苯乙烯自由基聚合（相對(duì)分子量質(zhì)量10萬~40萬，相對(duì)分子量分布2~4），用于擠塑或注塑成型的通用型聚苯乙烯（GPS)多采用本體聚合，可發(fā)型聚苯乙烯（EPS）主要采用懸浮聚合，而高抗沖聚苯乙烯（HIPS）則是采用溶液聚合本體聚合聯(lián)用。3實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)性能測試（1）塑料繩生活中使用的塑料繩是由線性的聚乙烯或聚丙烯制成，是典型的非交聯(lián)線性高分子，在綁緊的過程中，線性的高分子鏈被拉長，隨著時(shí)間的延長，線性高分子鏈發(fā)生了不可恢復(fù)的滑移，于是塑料繩被拉伸的變長了，開始變得不能綁緊，所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會(huì)變得越松，松弛發(fā)生的厲害。應(yīng)力松弛，是指高分子材料在總應(yīng)變不變的條件下，由于試樣內(nèi)部的粘性應(yīng)變隨時(shí)間不斷增長，使回彈應(yīng)變分量隨時(shí)間逐漸降低，從而導(dǎo)致回彈應(yīng)力隨時(shí)間逐漸降低的現(xiàn)象。用交聯(lián)的高分子材料可以避免這種現(xiàn)象，交聯(lián)的高分子材料通過交聯(lián)劑使線性高分子鏈變成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子網(wǎng)絡(luò)鏈被拉伸變形后，仍能有力的恢復(fù)。（2）泡泡糖泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化溫度在28度左右，一般情況下低于其玻璃化溫度，其幾乎沒有流動(dòng)性保持很好的形態(tài)，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發(fā)生逆玻璃化轉(zhuǎn)變，有玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出高彈態(tài)，所以嚼泡泡糖的時(shí)候剛開始嚼兩下是吹不出泡泡的，等溫度升高后，嚼軟了以后才行。（3）礦泉水瓶礦泉水瓶是由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯組成，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯本身屬于易結(jié)晶高分子材料，制作礦泉水瓶時(shí)，是在高溫下吹作法制備的，然后經(jīng)過退火處理，消除結(jié)晶區(qū)域才具有光學(xué)透明性的。當(dāng)在礦泉水瓶中加入熱水后，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯在高溫下分子鏈發(fā)生重新取向運(yùn)動(dòng)，重新產(chǎn)生結(jié)晶區(qū)域從而喪失透明性。（以熱熔膠為例）（1）熱熔膠（Hot Glue）簡介熱熔膠是熱塑性接著劑，在室溫下為固體，但在較高溫時(shí)即液化。以乙烯—醋酸乙烯無規(guī)共聚物(EVA)為基礎(chǔ)樹脂的熱熔膠,是熱熔膠最重要的品種之一。熔融后的EVA熱熔膠，呈淺棕色或白色。EVA熱熔膠由基本樹脂、增粘劑、粘度調(diào)節(jié)劑和抗氧劑組成，有時(shí)在熱熔膠中加入一些填料, 可降低收縮率, 增加填隙性, 降低成本，可用的填料有碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅等。EVA 的類型決定了熱熔膠的內(nèi)聚強(qiáng)度、柔韌性、對(duì)基材的粘接性以及可加工性。對(duì)熱熔膠而言, 應(yīng)注意EVA 的下列性能:分子質(zhì)量及其分布、醋酸乙烯酯(VA)含量、結(jié)晶度、軟化點(diǎn)、熔點(diǎn)、熔體指數(shù)(MI)以及熔體粘度等, 因?yàn)檫@些性能直接影響熱熔膠的各項(xiàng)性能。EVA 的上述性能是相互聯(lián)系的。同一系列的EVA , 分子質(zhì)量越大, 通常軟化點(diǎn)越高而熔體指數(shù)MI 越小。不同系列的EVA , 結(jié)晶度和熔點(diǎn)隨VA 含量的增加呈直線下降。熔體粘度與MI有直線反比關(guān)系。一般用VA 含量在9 %～ 40 %的EVA , 當(dāng)VA 含量超過40 %以上,EVA 不再結(jié)晶。此外, 當(dāng)VA 含量超過30 %時(shí), 雖然對(duì)極性及多種無孔非極性基材的粘接性有所提高, 但此種EVA 聚合物常常與蠟不相容, 這是熱熔膠配方設(shè)計(jì)時(shí)要注意的一點(diǎn)。有時(shí), 在一個(gè)配方中往往要用MI 高低不同的EVA 或VA 含量不同的EVA 搭配使用, 才能獲得滿意的綜合性能。（2）熱熔膠的主要性能 粘接性粘接性是熱熔膠最重要的性能之一, 影響因素也最多。VA是熱熔膠粘接性能的主要決定者。當(dāng)EVA 中VA 含量增加時(shí),熱熔膠的粘接性大大提高, 高VA含量的EVA 可用來粘接無極性的非多孔材料, 例如聚乙烯和聚丙烯膜。增粘樹脂和蠟對(duì)粘接性的影響主要取決于它們的熔體粘度和化學(xué)結(jié)構(gòu)。粘度越低, 熱熔膠越容易滲入多孔基材, 從而形成機(jī)械結(jié)合。蠟的表面能低, 當(dāng)蠟量增加時(shí), 熱熔膠的潤濕性提高, 可增加粘接性。用微晶蠟代替石蠟可改進(jìn)價(jià)鍵力引起的粘附, 這是因?yàn)槲⒕灍崛勰z的模量低, 凝定時(shí)間長的緣故。粘度和流動(dòng)性熱熔膠的粘度和流動(dòng)性與施膠性能密切相關(guān)。選擇MI 大的EVA , 熔體粘度小的增粘樹脂都可以使熱熔膠粘度下降, 還可選擇MI 高低不同的EVA 配合使用來調(diào)節(jié)熱熔膠的施工粘度。蠟的影響最大,增加蠟的用量, 可以顯著降低熱熔膠的粘度, 增加其流動(dòng)性,。總之, 熱熔膠的粘度主要由蠟的種類、用量和EVA 的MI 來調(diào)節(jié)。蠟的熔點(diǎn)和熱熔膠的軟化點(diǎn)高低與熱熔膠的粘度并無對(duì)應(yīng)關(guān)系。拉伸強(qiáng)度和模量EVA 的強(qiáng)度隨其VA 含量和MI(或分子質(zhì)量)不同有很大的變化。通常MI較小的EVA 強(qiáng)度高, 制成的熱熔膠強(qiáng)度也大。此外, 在相容性允許的情況下蠟?zāi)苁篃崛勰z強(qiáng)度和模量增加, 若不相容則會(huì)使膠的剛性增大對(duì)提高強(qiáng)度無益。正烷烴含量高的高結(jié)晶蠟或高熔點(diǎn)蠟, 會(huì)使熱熔膠的拉伸強(qiáng)度和模量提高。延伸率和柔韌性EVA 的分子質(zhì)量直接影響膠的柔韌性, MI越小, 柔韌性越小。蠟對(duì)熱熔膠的柔韌性也有很大影響。用微晶蠟代替石蠟, 或用窄分布的合成蠟代替普通合成蠟, 可以增加熱熔膠的柔韌性, 這是因?yàn)槲⒕灡仁炗懈玫娜犴g性, 而窄分布合成蠟更易與EVA 中的乙烯鏈段相容之故。另外, 松香酯和萜烯樹脂增粘劑極性越大, 與高VA 含量的EVA 相容性也越好, 這樣也可提高熱熔膠的室溫柔韌性。蠟分子中的異構(gòu)及環(huán)化烷烴量高, 制成的熱熔膠延伸率大。書籍裝訂用熱熔膠要求延伸率高達(dá)500 %～600 %, 冰箱包裝用膠也要求有較好的柔韌性, 因而配方中多采用微晶蠟。玻璃化溫度Tg熱熔膠的Tg 直接關(guān)系到膠的低溫性能, 在Tg 以下, 膠脆, 受沖擊或彎曲時(shí)容易斷裂。熱熔膠中EVA 的Tg 較低, 但增粘樹脂和蠟的Tg 一般較高。由高聚物物理學(xué)可知:若組份相容, 混合體系的Tg 處于組份高低Tg 之間, 由混合比決定。若體系不相容, 則會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)Tg。熱熔膠也是如此, 高分子質(zhì)量的聚乙烯蠟與EVA 的相容性往往不好, 而窄分布的合成蠟、石蠟和微晶蠟與EVA 相容。軟微晶蠟的加入會(huì)使熱熔膠的Tg 稍稍上升, 而高熔點(diǎn)的合成蠟使熱熔膠Tg 上升較大。要想使熱熔膠的Tg 較低, 還應(yīng)盡量采用Tg低的增粘樹脂。開放時(shí)間開放時(shí)間指的是施膠后不會(huì)因凝定或結(jié)晶矢去潤濕能力仍能使用的時(shí)間間隔。熱熔膠的開放時(shí)間常以秒計(jì)。對(duì)聚合物增粘樹脂體系而言, 蠟的加入總是縮短開放時(shí)間, 影響程度隨蠟的性質(zhì)而變。一般來說, 蠟用量越大, 熔點(diǎn)越高, 結(jié)晶度越大, 則使熱熔膠開放時(shí)間越短。不同用途的熱熔膠要求有不同的開放時(shí)間。凝定時(shí)間凝定時(shí)間即膠的定位時(shí)間, 與熱熔膠的熔點(diǎn)、環(huán)境溫度有關(guān)。冬季氣溫低, 散熱快, 凝定時(shí)間短。配方設(shè)計(jì)中可用蠟來調(diào)節(jié)凝定時(shí)間, 高結(jié)晶度、高熔點(diǎn)蠟可縮短凝定時(shí)間, 而微晶蠟則延長凝定時(shí)間。未固化強(qiáng)度和初粘性膠未固化前的粘接強(qiáng)度直接影響到施膠后的加壓時(shí)間, 從而也影響到粘接工藝。未固化強(qiáng)度與膠的極性、潤濕性有關(guān), 選取內(nèi)聚強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度高的組份有利于提高膠的未固化強(qiáng)度。蠟的類型和用量對(duì)未固化強(qiáng)度也有很大影響。耐熱性耐熱性與組份的熔點(diǎn)和分子質(zhì)量分布有關(guān)。用高熔點(diǎn)組份制成的熱熔膠耐熱性高, 而蠟的加入常常降低耐熱性?？拐尺B性熱熔膠膠粒的抗粘連性對(duì)膠的貯存有直接關(guān)系?？拐尺B性差的膠高溫高濕下貯存易結(jié)塊。用較硬的蠟可防止膠粒粘連
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