塑料橡胶成型工艺及设备《结论》.pptVIP

2.3.3热容 2.3.3.1定义：温度升高一度所需的热量。 1Kg物质温度升高一度所需的热量叫比热容c。 1mol物质温度升高一度所需的热量叫摩尔热容C。 等容比热容cv。 2.3.3热容 等压比热容cp 等容摩尔热容Cv 等压摩尔热容Cp 2.3.3热容 2.3.3.2高聚物的比热容 在不发生化学反应的情况下，非晶态高聚物的比热容随温度增加而直线上升，在玻璃化转变温度处发生突变。 等压热容的取决于热焓随温度的变化，由于固体的内能随温度的变化比液体要大，所以在玻璃态以下时，热容上升的斜率比玻璃态以上时要大。 2.3.3热容 2.3.3热容 对于结晶材料，结晶熔化时，由于发生相变，在熔点附近。Cp趋于无穷大。结晶高聚物也会发生同样的变化。 2.3.4导热性 2.3.4.1 定义 所谓导热性是指物体传递热能的能力。各种物质的导热能力是不同的。随物质的化学结构、聚集态、温度、压力等因素而改变。导热系数是指当温度梯度为1时，该物质在单位时间内，单位面积上所能传递的热量，通常用符号λ表示。单位用W/(m.K) 2.3.4导热性 2.3.4.2传热机理 聚合物材料的传热机理，大多采用德拜(Debye)的固体传热声子模型来解释：传热过程中不发生分子的传递，传热过程是一种能量在物质中依次逐层传递的过程。它是以声速、按量子形式一份份传递的，每份能量的大小与材料密度和比热成正比。 2.3.4导热性 2.3.4导热性 1965年K.爱尹尔曼从分子运动观点来讨论聚合物的传热机理： 高聚物分子是一种键型不同的三维网格，即沿分子链方向是化学键，垂直方向是范德华力的物理键，沿分子链方向上的原子排列比垂直方向要规则紧凑的多，所以声子的逸散沿分子链方向也比垂直方向少得多，因而热阻抗也小得多。 2.3.4导热性 ①随分子量M的增加， λ开始逐渐增高，然后渐渐趋于一稳定不变的常数。所以对高分子化合物来说， λ与分子量无关。 ②聚合物交联后，导热系数稍有增加，但增加不多，因为在交联度不太高时，分子链间物理键仍然是主要形式。 ③取向影响较大。由于取向后分子链沿一定方向排列，根据这种导热性上显著的各方异性特点，在实际工作中可用它来测定高聚物分子的取向度。 2.3.4导热性 2.3.4.3温度的影响 一般固体的导热系数随温度的上升而增加，液体的导热系数(除水和甘油外)随温度上升而下降。高聚物在玻璃化温度以下时具有固体的性质，导热系数也随温度的上升而增加，玻璃化温度处出现一极大值，各种非晶相高聚物都符合这一规律。 2.3.4导热性 2.3.4导热性 2.3.4导热性 若取对比导热系数与对比温度T/Tg作图，各种橡胶及非晶高聚物都在一条曲线上，当温度由Tg上升到T时，聚集态结构相同的高聚物的对比导热系数相近。 2.3.5导温系数 2.3.5导温系数 在高聚物的热物理性质中，还常用到导温系数这一参数。导温系数表示物体在冷却或加热时各部分温度趋向一致的能力。导温系数越大，在同样的外部加热或冷却条件下，物料内部各处的温差就越小。反之，导温系数越小，物体各部分的温差就越大。 2.3.5导温系数 α值的大小与导热系数成正比，与热容和密度成反比，其值可用下式计算： α=λ/ （ Cp ρ） 式中α为导温（热扩散）系数；λ为导热系数； Cp为定压热容；ρ为密度。 各种聚合物由玻璃态至熔融态的导温热扩散系数是逐渐下降的，但在熔融状态下的较大温度范围内却几乎保持不变。（原因：比热容随温度上升的趋势恰为密度随温度下降的趋势所抵消）。 2.3.5导温系数 对聚合物加热和冷却的限制 聚合物热传导的传热速率很小，冷却和加热都不容易；粘流态聚合物由于粘度高，对流传热的速率小。 加热时，不能将推动传热速率的温差提得过高，以免由于局部温度过高引起降解。 2.3.5导温系数 冷却时，不能使冷却介质与熔体之间温差太大，否则会因为冷却过快而使内部产生内应力。 皮层冷却快，处于玻璃态，成坚硬外壳，内层收缩，处于拉伸状态，皮层受到应力作用，产生内应力。结果物理性能下降，弯曲、拉伸强度下降，制品翘曲，开裂。 2.3.6摩擦热 聚合物熔体的粘度大，在成型过程中发生流动时，会因摩擦而产生显著的热量，此摩擦热在单位体积的熔体中产生的速率Q为： 式中Q为摩擦热在单位体积的熔体中产生的速率；ζ为剪切应力；为 剪切速率；ηa为表观粘度；J为热功当量。 熔体在圆管内流动，Q在管的中心处为0，而在管壁处最大。 用摩擦