高分子成型与加工作业参考答案复习进程.pdfVIP

Chapter 1 1. 什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？ 聚合物的 结晶 ：高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的排列的过程。 聚合物的 取向 ：高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行排列的过程。 包括分子链、 链段和结晶高聚物的 晶片、晶带沿特定方向择优排列。 不同之处： （1）高分子的结晶属于高分子的一个物理特性，不是所有的高聚物都会结晶，而所有的高聚物都 可以在合适的条件下发生取向。 （2 ）结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整排列， 而取向一般是在 一定程度上的一维或二维有序， 是在外力作用下整个分子链沿特定方向发生较为规整排列。 （3）结晶是在分 子链内部和分子链之间的相互作用下发生的， 外部作用也可以对结晶产生一定的影响； 取向一般是在外力作 用和环境中发生的，没有外力的作用，取向一般不会内部产生。 （4 ）结晶主要发生在 Tg~Tm范围内，而取向 可以发生在 Tg 或 Tm 以上的任何温度（热拉伸或流动取向） ，也可以在室温下进行冷拉伸获得。 （5）结晶单 元为高分子链和链段，而取向单元还可以是微晶 ( 晶粒 ) 。 结晶是结晶性高聚物加工成型过程中必然经历的过程， 结晶直接影响到聚合物的成型加工和制品的性能。 结晶温度越低， 聚合物加工熔点越低且熔限越宽， 结晶温度越高， 熔点较高且熔限越窄。化学结构相似而结 晶度较大的聚合物成型加工温度较高。 结晶过程中结晶速度的快慢直接决定了制品的成型加工周期， 结晶越 快，冷却时间越短，而结晶越慢，加工成型周期变长。聚合物结晶颗粒的尺寸对制品的透明性、表观形态和 机械性能也有非常大的影响。因此结晶在聚合物的成型加工过程中占有举足轻重的低位。 取向是聚合物在加工过程中或者加工后处理阶段形成的，结晶聚合物和非晶聚合物均可以产生取向。非 晶态高聚物的取向， 包括链段的取向和大分子链的取向， 而结晶态高分子的取向包括晶区的取向和非晶区的 取向， 晶区的取向发展很快， 非晶区取向较慢。 取向能提高拉伸制品的力学强度， 还可使分子链有序性提高， 这有利于结晶度的提高， 从而提高其耐热性。 在纤维和薄膜的生产中取向状况的控制显得特别重要。 但对其 他成型制品， 如果流动过程中取向得以保存， 则制品的力学强度会降低并易变型， 严重时会造成内力不均而 易开裂。 2. 请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性的好坏。 晶态聚合物 ：（1）若聚合物的分子量较小， TmTf，则聚合物达到熔点时已进入粘流态，则熔融加工温度范 围即为 Tm～Td （热分解温度）；若聚合物的分子量较大，分子链相互作用力较大，当晶区熔融时，分子链还 需要吸收更多能量克服分子间作用力， 才能产生运动， 因此聚合物的 TmTf，则熔融加工温度范围为 Tf ～Td。 非晶态聚合物 ：熔融加工温度范围为 Tf ～Td 。 比较结晶聚合物和非晶聚合物耐热性的好坏必须在两者化学结构相似的前提下。 在两者化学结构相似时， 结 晶聚合物由于晶区分子链排列较为规整， 聚合物由固态变为熔融状态时， 需要先吸收热量使晶区变为非晶区， 然后再进入粘流态， 非晶态聚合物由于分子链刚性较大， 链柔顺性较差或者规整度较低， 因此结晶聚合物比 非晶态聚合物能够耐更高的温度， 作为材料使用时， 其耐热性更好些。 如结晶的等规聚苯乙烯的耐热性比非 晶的无规聚苯乙烯高。 3. 分析并讨论影响热塑性塑料成型加工中熔体粘度的因素。 答：影响热塑性塑料成型加工熔体粘度的因素可分为内因和外因。 内因 ：（1）聚合物主链结构的影响：聚合物分子链柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物