第一章高分子材料简介
1.1高分子基本概念 1、高分子（聚合物）：也叫聚合物或大分子。主链由共价键结合，具有高的分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子（单体）衍生而来。概括的说，高分子是由许多相同的重复单元通过化学键连接而成的大分子。 2、单体：能够进行聚合反应，并转化成高分子基本结构组成单元的小分子。 3、重复单元：聚合物中化学组成相同的最小单元，又称为链节。 4、结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团 5、聚合度：每个聚合物分子所含结构单元的数目。
1.2高分子的命名：习惯命名法+商品名或俗称命名法（课件） 1.3高分子分类：
按来源分为：天然高分子、半天然高分子、合成高分子
按主链分为：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子
按性能与用途分为：
1）塑料：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化合物。在外力的作用下，可以产生形变，加工成任何所需的形状。如PE、PVC、ABS、PC、PTFE。
2）橡胶：橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度（－50～150℃）范围内具有优异的弹性，所以又称为高弹体。如NR、BR、SBR、IIR。
3）纤维：纤维是指长度比其直径大很多倍(大于1000/1)，并具有一定柔韧性的纤细物质。如锦纶、腈纶、涤纶、维纶。
4）粘合剂：能把各种材料紧密地结合在一起的物质。
5）涂料：涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。
6）功能高分子：具有特定的功能作用，可作功能材料使用的高分子化合物。如导电高分子、液晶、生物降解高分子。
第二章聚合反应和聚合方法
2.1聚合反应分类:
? 按反应过程中是否析出低分子分类: 加聚反应和缩聚反应 ? 按聚合反应机理分类： 连锁聚合和逐步聚合 分别说明自由基聚合反应和缩聚反应的特点。
1）自由基聚合反应的特点：
? 可明显区分出引发、增长、终止、转移等基元反应。 慢引发、快增长、速终止。
? 大分子瞬时形成，聚合物的聚合度无大的变化。
? 聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚合物转化率逐步增大。 ? 绝大多数是不可逆反应，少量阻聚剂即可终止反应。
2）缩聚反应的特点：大多数为可逆反应和逐步反应，分子量随反应时间的延长而逐渐增大，但单体的转化率却几乎与时间无关。
2.2聚合方法
连锁聚合：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 逐步聚合：熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚、固相缩聚 悬浮聚合体系组成、特点 ? 单体：油溶性单体
? 引发剂：与单体、聚合物相溶—油溶性引发剂。
? 分散介质：与单体不相溶；在正常体系中，对油溶性单体而言，采用去离子水。 ? 分散剂（悬浮剂）：含有亲水亲油结构的合成或天然高分子；无机盐类等。
助剂：相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂等 优点：
? 单体液滴内相当于一个小本体聚合体系，因而具有本体聚合的主要优点，如单体浓度高、
反应速率快等；
? 2、由于单体液滴外部为大量的分散介质 - 水，因而单体液滴内的聚合反应热可以很方
便地导出，具有溶液聚合的特点；
? 3、综合看，可认为悬浮聚合同时兼具了本体聚合和溶液聚合两者的优点，又在一定程
度上克服了两者的不足；
? 4、非均相聚合，后处理简单，一般通过机械分离脱水、洗涤、干燥即可，生产成本低。 不足：
? 1、由于分散剂在聚合结束后不易除去，影响了产品的质量，如颜色、透明度、电性能
等；2、单体液滴不稳定，反应后期易出现结块，对设备、工艺要求高。 乳液聚合体系组成、特点
? 单体：油溶性单体，基本不溶或微溶于水。
? 引发剂：引发剂与单体、聚合物不相溶，为单体重量的0.1~1%。
? 乳化剂：乳化剂是一种表面活性剂，为一种可形成胶束的物质。通常由亲水
的极性基团和亲油的非极性基团组成。
? 分散介质：与单体不相溶；在正常体系中，对油溶性单体而言，采用去离子水。
? 助剂：相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂、缓冲剂、乳化
剂稳定剂等。 特点
? 优点：水为介质，价格低，易于散热，反应容易控制，便于大规模生产；聚合温度较低，
速率快且分子量高；聚合的胶乳可直接用作涂料、粘合剂和织物处理剂等。
? 缺点：需要固体聚合物时，处理工艺复杂；组分多，乳化剂难以除净，致使产品纯度不
高。
第三章高分子成型加工
高分子材料常用成型方法：挤出成型、注射成型、吹塑成型、模压成型
3.1挤出成型：
1挤出成型的定义、工艺特点：
1）挤出成型：挤出成型是使高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤压作用下，通过具有一定形状的口模而连续成型的过程。 2）挤出工艺特点
a. 连续成型，产量大，生产效率高。
b. 制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。
c. 制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。 d. 适应性很强：
? 几乎适合所有热塑性塑料。
? 只要改变机头口模，就可改变制品形状。
可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其它方法混合成型。此外，还可作压延成型的供料。
2挤出机螺杆的几何结构参数（长径比和压缩比）
? 螺杆的直径 Ds
外径，通常在30-200mm之间，最常见的是60-150mm。代表挤出机的规格，Ds ↑，挤出机的生产能力↑。
? 螺杆的长径比 L/Ds （15～25）
影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。
L/Ds ↑，塑料的停留时间↑，混合塑化效果↑，产量↑ 。
? 螺杆的压缩比 A （2～5）
A＝螺杆第一螺槽的容积 / 螺杆最后螺槽的容积 A的获得：等距变深，等深变距，变深变距。
A↑，挤压作用越大，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。
A：粉状>粒状；薄壁>厚壁。 3挤出成型的工艺流程图 热塑性塑料 → 预热和干燥 →
→ 加料 → 调整 → 挤出成型 挤出机加热 → 开动螺杆 →
→ 定型 → 冷却 → 牵引 → 卷取（切割） → 后处理 → 挤出 制品
4挤出机螺杆的选用
（1）材料
对结晶型塑料：突变型螺杆 对无定型塑料：渐变型螺杆 （2） 长径比L/Ds
对硬塑料，塑化时间长，L/Ds大些；对粉末料，要求多 塑化一些时间，应L/Ds大；对结晶型塑料，L/Ds大。 （3）压缩比A
根据不同的塑料选用不同的压缩比。例：硬料，A小；软料，A大。（硬质PVC，A＝2～3；软质PVC，A＝3～4）
3.2注射成型
1注射成型工艺特点
1. 2. 3. 4. ?
间歇操作、周期短、生产效率高； 可以成型形状复杂、尺寸准确的制品； 生产过程自动化程度高； 适应性较强
除 PTFE 外的所有热塑性塑料，可用于热固性塑料，占塑料成型的30％，占工程塑料成型的80%。
? 除了很大的管、棒、板等型材不能用此法生产外，其他各种形状、尺寸的塑料制品
都可以用这种方法生产。
2注射机的基本结构
① 加料装置（料斗）
有计量装置、干燥装置（同挤出机）。
② 料筒（塑化室）
内壁光滑呈流线型，减小注射时的阻力，外部有分段加热装置。
③ 柱塞及分流梭
仅限于柱塞式注射机。分流梭位于接近喷嘴的料筒的中心位置。作用：料流变薄，加快传热塑化；分流，流速增大，集中流向喷嘴。
④ 螺杆
注射螺杆的作用：输送物料、塑化、传递注射压力。 注射螺杆的运动：旋转＋水平运动。 与挤出机螺杆结构上的区别：
1）注射螺杆的长径比较小，在10-15之间。 2）注射螺杆压缩比较小，在2-2.5之间。
3）注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产效率。为了提高塑化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。
4）注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。
⑤ 喷嘴
喷嘴的作用：料筒与注射模具的桥梁。
喷嘴的要求：结构简单、阻力小、不出现料的流涎现象。 喷嘴的结构形式：通用式 —— 通用塑料 延伸式 —— 高粘度塑料
弹簧针阀式 —— 低粘度塑料
3注射成型的工艺流程
粒状热塑性塑料 → 干燥和预热 加料塑化
→ 注射机料筒清洗 → 嵌件的预热 加料 → 塑化
→注射充模 → 保压 → 凝封 → 退柱塞或螺杆 → 冷却固化 → 脱模 → 后处理 → 注射制品
4注射成型制品缺陷原因分析（飞边和形状欠缺）
左图：气孔
1 塑料干燥不够，含有水分； 2 塑料有分解； 3 注射速度太快； 4 注射压力太小；
5 模温太低，充模不完全； 6 模具排气不良； 7 从加料端带入空气。
中：飞边
1 料筒、喷嘴及模具温度太高； 2 注射压力太大，锁模力太小；
3 模具密合不严，有杂质或模板已变形 4 型腔排气不良； 5 塑料的流动性太好； 6 加料量过大。
右：形状欠缺
1 料筒及喷嘴温度偏低； 2 模具温度太低； 3 加料量不足； 4 注射压力低； 5 进料速度慢； 6 锁模力不够；
7 模腔无适当排气孔；
8 注射时间太短，柱塞或螺杆回退时间太早； 9 杂物堵塞喷嘴；
10 流道浇口太小、太薄、太长。
5反应注射成型的定义和特点
定义：反应注射成型(RIM)是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法。 特点：
① 直接采用液态单体，省去了聚合、配料和塑化等操作，简化了制品的成型工艺过程 ② 成型设备和模具的造价较低，且适宜生产大型及形状很复杂的制品 ③ 只要调整化学组分就可注射性能不同的产品，且反应速度可以很快，生产周期短