常見的聚合物加工方法(聚合物一般有幾態(tài)及相應(yīng)的成型加工方法)

1.聚合物一般有幾態(tài)及相應(yīng)的成型加工方法

聚合物作為材料使用時(shí)，對(duì)它性質(zhì)的要求最重要的還是力學(xué)性質(zhì)。

比如作為纖維要經(jīng)得起拉力；作為塑料制品要經(jīng)得起敲擊；作為橡膠要富有彈性和耐磨損等等。聚合物的力學(xué)性質(zhì)，主要是研究其在受力作用下的形變，即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

7.3.1應(yīng)力-應(yīng)變曲線 7.3.1.1什么是應(yīng)力和應(yīng)變 當(dāng)材料在外力作用下，而材料不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應(yīng)力。

材料受力方式不同，形變方式也不同。常見的應(yīng)力和應(yīng)變有： （1）張應(yīng)力、張應(yīng)變和拉伸模量 材料受簡單拉伸時(shí)（圖7-34），張應(yīng)力： 張應(yīng)變（又稱伸長率）： 拉伸模量（又稱楊氏模量）： （2）（剪）切應(yīng)力、（剪）切應(yīng)變和剪切模量 應(yīng)力方向平行于受力平面，如圖7-35所示。

切應(yīng)力 切應(yīng)變 剪切模量 還有一個(gè)材料常數(shù)稱泊松（Poisson）比，定義為在拉伸試驗(yàn)中，材料橫向單位寬度的減小與縱向單位長度的增加的比值 （注：加負(fù)號(hào)是因?yàn)棣為負(fù)值） 可以證明沒有體積變化時(shí)，υ=0.5，橡膠拉伸時(shí)就是這種情況。其他材料拉伸時(shí)，υ 因?yàn)?G，即拉伸比剪切困難，這是因?yàn)樵诶鞎r(shí)高分子鏈要斷鍵，需要較大的力；剪切時(shí)是層間錯(cuò)動(dòng)，較容易實(shí)現(xiàn)。

7.3.1.2強(qiáng)度 極限強(qiáng)度是材料抵抗外力破壞能力的量度，不同形式的破環(huán)力對(duì)應(yīng)于不同意義的強(qiáng)度指標(biāo)。極限強(qiáng)度在實(shí)用中有重要意義。

（1）抗張強(qiáng)度 在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度和試驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣（通常為啞鈴形，見圖7-36）上沿軸向施加載荷直至拉斷為止?？箯垙?qiáng)度定義為斷裂前試樣承受的最大載荷P與試樣的寬度b和厚度d的乘積的比值。

抗張強(qiáng)度 （2）沖擊強(qiáng)度 是衡量材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)。定義為試樣受沖擊載荷而折斷時(shí)單位截面積所吸收的能量。

沖擊強(qiáng)度 式中：W為沖斷試樣所消耗的功；b為試樣寬度；d為試樣厚度。有簡支梁（Charpy）和懸臂梁（Izod）兩種沖擊方式。

前者試樣兩端支承，擺錘沖擊試樣的中部（圖7-37）；后者試樣一端固定，擺錘沖擊自由端。試樣可用帶缺口和不帶缺口兩種，帶缺口試樣更易沖斷，其厚度d指缺口處剩余厚度（圖7-37上部）。

根據(jù)材料的室溫（20℃）沖擊強(qiáng)度，可以將聚合物分為三類： 脆性：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯； 缺口脆性：聚丙烯、聚氯乙烯（硬）、尼龍（干）、高密度聚乙烯、聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚甲醛、纖維素酯、ABS（某些）、聚碳酸酯（某些）； 韌性：低密度聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龍（濕）、ABS（某些）、聚碳酸酯（某些）。 （3）硬度 硬度是材料抵抗機(jī)械壓力的一項(xiàng)指標(biāo)。

硬度實(shí)驗(yàn)方法很多，采用的壓入頭及方式不同，計(jì)算公式也不同。布氏硬度是常用的一種（圖7-38），將鋼球壓入試樣表面并保持規(guī)定時(shí)間。

計(jì)算公式為： 布氏硬度= 式中：f為載荷（Kg）;D為鋼球直徑（mm）;h為壓痕深度（mm）;d為壓痕直徑（mm）。 7.3.1.3玻璃態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 玻璃態(tài)聚合物在拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系示于圖7-39。

應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以分為五個(gè)階段。 （1）彈性形變 在Y點(diǎn)之前應(yīng)力隨應(yīng)變正比地增加，從直線的斜率可以求出楊氏模量E。

從分子機(jī)理看來，這一階段的普彈性行為主要是由于高分子的鍵長鍵角變化引起的。 （2）屈服應(yīng)力 應(yīng)力在Y點(diǎn)達(dá)到極大值，這一點(diǎn)叫屈服點(diǎn)，其應(yīng)力σy為屈服應(yīng)力。

（3）強(qiáng)迫高彈形變（又稱大形變） 過了Y點(diǎn)應(yīng)力反而降低，這是由于此時(shí)在大的外力幫助下，玻璃態(tài)聚合物本來被凍結(jié)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，高分子鏈的伸展提供了材料的大的形變。這種運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上與橡膠的高彈形變一樣，只不過是在外力作用下發(fā)生的，為了與普通的高彈形變相區(qū)別，通常稱為強(qiáng)迫高彈形變。

這一階段加熱可以恢復(fù)。 （4）應(yīng)變硬化 繼續(xù)拉伸時(shí)，由于分子鏈取向排列，使硬度提高，從而需要更大的力才能形變。

（5）斷裂 達(dá)到B點(diǎn)時(shí)材料斷裂，斷裂時(shí)的應(yīng)力σb即是抗張強(qiáng)度σt；斷裂時(shí)的應(yīng)變?chǔ)舃又稱為斷裂伸長率。直至斷裂，整條曲線所包圍的面積S相當(dāng)于斷裂功。

因而從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上可以得到以下重要力學(xué)指標(biāo)。E越大，說明材料越硬，相反則越軟；σb或σy越大，說材料越強(qiáng)，相反則越弱；εb或S越大，說明材料越韌，相反則越脆。

實(shí)際聚合物材料，通常只是上述應(yīng)力-應(yīng)變曲線的一部分或其變異，圖7-40示出五類典型的聚合物應(yīng)力-應(yīng)變曲線，他們的特點(diǎn)分別是：軟而弱、硬而脆、硬而強(qiáng)、軟而韌和硬而韌。其代表性聚合物是： 軟而弱――聚合物凝膠 硬而脆――聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛塑料 硬而強(qiáng)――硬聚氯乙稀 軟而韌――橡膠、增塑聚氯乙稀、聚乙烯、聚四氟乙烯 硬而韌――尼龍、聚碳酸酯、聚丙烯、醋酸纖維素 7.3.1.4結(jié)晶態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖7-41為晶態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，也同樣經(jīng)歷了五個(gè)階段。

除了E和σt都較大外，其主要特點(diǎn)是細(xì)頸化和冷拉。所謂“細(xì)頸化”是指試樣在一處或幾處薄弱環(huán)節(jié)首先變細(xì)，此后細(xì)頸部分不斷擴(kuò)展，非細(xì)頸部分逐漸縮短，直至整個(gè)試樣變細(xì)為止。

這一階段應(yīng)力不變，應(yīng)變可達(dá)500%以上。由于是在較低溫度下出現(xiàn)的不均勻拉伸（注：玻璃態(tài)聚合物。

2.常見的加工方法有哪些

常見的機(jī)械加工方法是強(qiáng)制進(jìn)給方式和壓力進(jìn)給方式。

1、強(qiáng)制進(jìn)給方式：在普通機(jī)磨床上進(jìn)行加工，根據(jù)機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度決定吃刀深度及工件的精度。

2、壓力進(jìn)給方式：磨具在工件表面突起部分進(jìn)行選擇性加工，從而提高精度。

最引人注目的是激光機(jī)械加工技術(shù)。在切割硼-環(huán)氧、石墨-環(huán)氧、聚芳酰胺等難以加工的復(fù)合材料方面發(fā)揮巨大的威力，也可用于切割鈦、鈦合金、鉻合金、高強(qiáng)度鋼等宇航材料，還用于切割石英玻璃以及陶瓷，其切割效率比金剛石砂輪高得多，是一種較為理想的加工方法。

擴(kuò)展資料

以上兩種加工方式的特點(diǎn)為：

1、強(qiáng)制進(jìn)給方式，其特點(diǎn)是形狀精確，效率高。

2、壓力進(jìn)給方式：其特點(diǎn)是加工平面、球、圓筒等比較簡單的形狀時(shí)，如果注意磨具的形狀、精度就能使加工精度優(yōu)于機(jī)床加工精度。其缺點(diǎn)是缺乏形狀賦予性，加工時(shí)間長。

參考資料來源：百度百科-機(jī)械加工方法

3.聚合物一般有幾態(tài)及相應(yīng)的成型加工方法

聚合物作為材料使用時(shí)，對(duì)它性質(zhì)的要求最重要的還是力學(xué)性質(zhì)。

比如作為纖維要經(jīng)得起拉力；作為塑料制品要經(jīng)得起敲擊；作為橡膠要富有彈性和耐磨損等等。聚合物的力學(xué)性質(zhì)，主要是研究其在受力作用下的形變，即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。

7.3.1應(yīng)力-應(yīng)變曲線7.3.1.1什么是應(yīng)力和應(yīng)變當(dāng)材料在外力作用下，而材料不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應(yīng)力。

材料受力方式不同，形變方式也不同。常見的應(yīng)力和應(yīng)變有：（1）張應(yīng)力、張應(yīng)變和拉伸模量材料受簡單拉伸時(shí)（圖7-34），張應(yīng)力： 張應(yīng)變（又稱伸長率）： 拉伸模量（又稱楊氏模量）： （2）（剪）切應(yīng)力、（剪）切應(yīng)變和剪切模量應(yīng)力方向平行于受力平面，如圖7-35所示。

切應(yīng)力 切應(yīng)變 剪切模量 還有一個(gè)材料常數(shù)稱泊松（Poisson）比，定義為在拉伸試驗(yàn)中，材料橫向單位寬度的減小與縱向單位長度的增加的比值 （注：加負(fù)號(hào)是因?yàn)棣為負(fù)值）可以證明沒有體積變化時(shí)，υ=0.5，橡膠拉伸時(shí)就是這種情況。其他材料拉伸時(shí)，υ<0.5.υ與E和G之間有如下關(guān)系式： 因?yàn)?<υ≤0.5，所以2G<E≤3G。

也就是說E>G，即拉伸比剪切困難，這是因?yàn)樵诶鞎r(shí)高分子鏈要斷鍵，需要較大的力；剪切時(shí)是層間錯(cuò)動(dòng)，較容易實(shí)現(xiàn)。7.3.1.2強(qiáng)度極限強(qiáng)度是材料抵抗外力破壞能力的量度，不同形式的破環(huán)力對(duì)應(yīng)于不同意義的強(qiáng)度指標(biāo)。

極限強(qiáng)度在實(shí)用中有重要意義。（1）抗張強(qiáng)度在規(guī)定的試驗(yàn)溫度、濕度和試驗(yàn)速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣（通常為啞鈴形，見圖7-36）上沿軸向施加載荷直至拉斷為止。

抗張強(qiáng)度定義為斷裂前試樣承受的最大載荷P與試樣的寬度b和厚度d的乘積的比值?？箯垙?qiáng)度 （2）沖擊強(qiáng)度是衡量材料韌性的一種強(qiáng)度指標(biāo)。

定義為試樣受沖擊載荷而折斷時(shí)單位截面積所吸收的能量。沖擊強(qiáng)度 式中：W為沖斷試樣所消耗的功；b為試樣寬度；d為試樣厚度。

有簡支梁（Charpy）和懸臂梁（Izod）兩種沖擊方式。前者試樣兩端支承，擺錘沖擊試樣的中部（圖7-37）；后者試樣一端固定，擺錘沖擊自由端。

試樣可用帶缺口和不帶缺口兩種，帶缺口試樣更易沖斷，其厚度d指缺口處剩余厚度（圖7-37上部）。根據(jù)材料的室溫（20℃）沖擊強(qiáng)度，可以將聚合物分為三類：脆性：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯；缺口脆性：聚丙烯、聚氯乙烯（硬）、尼龍（干）、高密度聚乙烯、聚苯醚、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚甲醛、纖維素酯、ABS（某些）、聚碳酸酯（某些）；韌性：低密度聚乙烯、聚四氟乙烯、尼龍（濕）、ABS（某些）、聚碳酸酯（某些）。

（3）硬度硬度是材料抵抗機(jī)械壓力的一項(xiàng)指標(biāo)。硬度實(shí)驗(yàn)方法很多，采用的壓入頭及方式不同，計(jì)算公式也不同。

布氏硬度是常用的一種（圖7-38），將鋼球壓入試樣表面并保持規(guī)定時(shí)間。計(jì)算公式為：布氏硬度= 式中：f為載荷（Kg）;D為鋼球直徑（mm）;h為壓痕深度（mm）;d為壓痕直徑（mm）。

7.3.1.3玻璃態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線玻璃態(tài)聚合物在拉伸時(shí)典型的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系示于圖7-39。應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以分為五個(gè)階段。

（1）彈性形變 在Y點(diǎn)之前應(yīng)力隨應(yīng)變正比地增加，從直線的斜率可以求出楊氏模量E。從分子機(jī)理看來，這一階段的普彈性行為主要是由于高分子的鍵長鍵角變化引起的。

（2）屈服應(yīng)力 應(yīng)力在Y點(diǎn)達(dá)到極大值，這一點(diǎn)叫屈服點(diǎn)，其應(yīng)力σy為屈服應(yīng)力。（3）強(qiáng)迫高彈形變（又稱大形變） 過了Y點(diǎn)應(yīng)力反而降低，這是由于此時(shí)在大的外力幫助下，玻璃態(tài)聚合物本來被凍結(jié)的鏈段開始運(yùn)動(dòng)，高分子鏈的伸展提供了材料的大的形變。

這種運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上與橡膠的高彈形變一樣，只不過是在外力作用下發(fā)生的，為了與普通的高彈形變相區(qū)別，通常稱為強(qiáng)迫高彈形變。這一階段加熱可以恢復(fù)。

（4）應(yīng)變硬化 繼續(xù)拉伸時(shí)，由于分子鏈取向排列，使硬度提高，從而需要更大的力才能形變。（5）斷裂 達(dá)到B點(diǎn)時(shí)材料斷裂，斷裂時(shí)的應(yīng)力σb即是抗張強(qiáng)度σt；斷裂時(shí)的應(yīng)變?chǔ)舃又稱為斷裂伸長率。

直至斷裂，整條曲線所包圍的面積S相當(dāng)于斷裂功。因而從應(yīng)力-應(yīng)變曲線上可以得到以下重要力學(xué)指標(biāo)。

E越大，說明材料越硬，相反則越軟；σb或σy越大，說材料越強(qiáng)，相反則越弱；εb或S越大，說明材料越韌，相反則越脆。實(shí)際聚合物材料，通常只是上述應(yīng)力-應(yīng)變曲線的一部分或其變異，圖7-40示出五類典型的聚合物應(yīng)力-應(yīng)變曲線，他們的特點(diǎn)分別是：軟而弱、硬而脆、硬而強(qiáng)、軟而韌和硬而韌。

其代表性聚合物是：軟而弱――聚合物凝膠硬而脆――聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛塑料硬而強(qiáng)――硬聚氯乙稀軟而韌――橡膠、增塑聚氯乙稀、聚乙烯、聚四氟乙烯硬而韌――尼龍、聚碳酸酯、聚丙烯、醋酸纖維素7.3.1.4結(jié)晶態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖7-41為晶態(tài)聚合物拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，也同樣經(jīng)歷了五個(gè)階段。除了E和σt都較大外，其主要特點(diǎn)是細(xì)頸化和冷拉。

所謂“細(xì)頸化”是指試樣在一處或幾處薄弱環(huán)節(jié)首先變細(xì)，此后細(xì)頸部分不斷擴(kuò)展，非細(xì)頸部分逐漸縮短，直至整個(gè)試樣變細(xì)為止。這一階段應(yīng)力不變，應(yīng)變可達(dá)500%以上。

4.塑料都有哪些加工方法

1、吸塑： 真空成型稱為吸塑，是一種塑料加工工藝，主要原理是將平展的塑料硬片材加熱變軟后，采用真空吸附于模具表面，冷卻后成型。主要分為厚片吸塑薄片吸塑兩大類。廣泛用于汽車附件、燈飾、廣告、裝飾、大型機(jī)械外殼、展示類、行空類、大家電、衛(wèi)浴類等行業(yè)。

2、注塑：即熱塑性塑料注塑成型，這種方法即是將塑料材料熔融，然后將其注入膜腔。熔融的塑料一旦進(jìn)入模具中，它就受冷依模腔樣成型成一定形狀。常見的產(chǎn)品主要有：電腦機(jī)箱外殼，連接器，手機(jī)外殼，鍵盤，鼠標(biāo)，音響等。

3、吹塑：也稱中空吹塑，一種發(fā)展迅速的塑料加工方法。熱塑性樹脂經(jīng)擠出或注射成型得到的管狀塑料型坯，趁熱（或加熱到軟化狀態(tài)），置于對(duì)開模中，閉模后立即在型坯內(nèi)通入壓縮空氣，使塑料型坯吹脹而緊貼在模具內(nèi)壁上，經(jīng)冷卻脫模，即得到各種中空制品。生活中常見的瓶、桶、罐、箱以及所有包裝食品、飲料、化妝品、藥品和日常用品的容器等用的塑料加工工藝都是吹塑。

4、擠出：擠出成型在塑料加工中又稱為擠塑，在橡膠加工中又稱壓出。是指物料通過擠出機(jī)料筒和螺桿間的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過機(jī)頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。擠出的制品都是連續(xù)的型材，如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。其中最常用的就是PS,PE,PP,TPE,TPE,TPU等。加工完成后出現(xiàn)在我們生活中的就有像什么LED燈罩，排水管，超市價(jià)格牌等。

5.聚合物加工與成型有哪些形式,一般包括幾個(gè)過程

由鄭州大學(xué)等單位完成leimiao_hit（站內(nèi)聯(lián)系TA）該項(xiàng)目針對(duì)主要的成型加工方式，在實(shí)驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上，發(fā)展和完善了高聚物成型如注塑、擠出、發(fā)泡成型等過程的物理和數(shù)學(xué)模型leimiao_hit（站內(nèi)聯(lián)系TA）構(gòu)造了有效的數(shù)值計(jì)算方法，采用數(shù)值模擬和物理模擬兩種方法，通過各種物理場(chǎng)的耦合及兩種模擬結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證，建立材料成型過程中各種物理場(chǎng)的定量關(guān)系，形成了一套包括控制方程、材料模型、物性參數(shù)和數(shù)值求解方法在內(nèi)的較為系統(tǒng)、實(shí)用的成型過程宏觀模擬理論，開發(fā)出實(shí)用的成型模擬及模具優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)成型過程的動(dòng)態(tài)仿真分析，使高聚物成型加工過程在流場(chǎng)、力場(chǎng)、熱場(chǎng)等作用下所出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象和化學(xué)變化的描述更加數(shù)學(xué)化和定量化，進(jìn)而優(yōu)化成型過程和模具設(shè)計(jì)。

通過研究并構(gòu)造橡塑制品成型過程的模型化理論和計(jì)算方法，對(duì)成型過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算和數(shù)值模擬分析，使高聚物成型加工及模具設(shè)計(jì)建立在科學(xué)定量的基礎(chǔ)上，為優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和控制產(chǎn)品成型過程以獲得高性能的高聚物制品提供科學(xué)依據(jù)和設(shè)計(jì)分析手段。臭水溝（站內(nèi)聯(lián)系TA）肯定用ASPEN軟件呀~~ 功能很強(qiáng)大，是專門模塊來模擬聚合過程模擬的！panpase（站內(nèi)聯(lián)系TA）擠出機(jī)內(nèi)的模擬有ansys和polyflow。

panpase（站內(nèi)聯(lián)系TA）模具里的模擬有moldflow、c-mold等。panpase（站內(nèi)聯(lián)系TA）這些模擬軟件大都基于經(jīng)典的擠出理論，做了很多假設(shè)，得到的結(jié)果只能作為一種參照。

panpase（站內(nèi)聯(lián)系TA）我們國家在上世紀(jì)80年代，幾個(gè)高校聯(lián)合做了一個(gè)這方面的攻關(guān)，結(jié)果以出書的方式失敗而告終，而后這幾個(gè)學(xué)校獨(dú)自研究，有了北化的caxa，華中的快速成型，鄭大的模擬。

（想不全了）panpase（站內(nèi)聯(lián)系TA）對(duì)了，少說了一個(gè)軟件，加拿大某公司出了一款注塑成型塑化過程模擬軟件，叫做：injection molding plastification。

國內(nèi)貌似就一兩個(gè)高校的課題組有。

6.工業(yè)常用聚合物合成方法

本體聚合 苯乙烯連續(xù)本體聚合 有機(jī)玻璃間歇本體聚合 氯乙烯間歇本體沉聚合

乙烯高壓連續(xù)氣相本體聚合

溶液聚合 丙烯腈連續(xù)溶液聚合 醋酸乙烯脂溶液聚合 丙烯酸酯類溶液聚合

離子型溶液聚合 超臨界CO2中的溶液聚合

懸浮聚合 氯乙烯懸浮聚合 苯乙烯懸浮聚合 微懸浮聚合

乳液聚合 種子乳液聚合 核殼乳液聚合 無皂乳液聚合 微乳液聚合

反相乳液聚合 分散聚合

個(gè)人比較欣賞懸浮聚合~

一個(gè)大大的反應(yīng)釜~要可以散熱 可以攪拌 可以加料 可以出料~~~~~~