高分子材料成型加工唐颂超第三版课后习题答案仅供参考

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高分子材料成型加工唐颂超第三版课后习题答

案仅供参考

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高分子材料成型加工Chapter2-10课后习题答案（仅供参考）

Chapter2高分子材料学

1 ?分别区分“通用塑料”和“工程塑料”、“热塑性塑料”和“热固性塑料”，并请各举2、3例。

答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有PE、 PP、PVC、PS 等

工程塑料是指拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100°C,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有 PA、PET、PBT、POM 等。

热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬。这种过程是可逆的、可以反复进行。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚屮醛、聚飒、聚苯瞇好和氯化聚醯等都是热塑性塑料。

热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硕，这种变化是不可逆的。此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。酚醛、躱醛、三聚辄胺屮醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料都是热固性塑料。

2. 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一?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丄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。

3?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，Tm>Tf,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Tm

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，结晶聚合物山于晶区分子链排列较为规整，聚合物山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，非晶态聚合物山于分子链刚性较大，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 4?为什么聚合物的结晶温度范围是Tg?Tm?

答：T>Tm分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构 T

1）力学性能结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。

2）光学性能结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。

3）热性能结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM时，呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从Tg （玻璃化温度）提高到TM （熔融温度）。 4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。 6?何谓聚合物的二次结晶和后结晶？

二次结晶：指一次结晶后，在残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程，此过程很缓慢，可能儿年甚至儿十年。

后结晶：指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程，不形成新的结晶区域，而在球晶界面上使晶体进一步张大，是初结晶的继续。

7. 聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时的取向产生的原因及形式有哪几种取向对髙分子材料制品的性能有何影响

答：在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链将发生取向，依受力情况，取向作用可分为两类：

（1）流动取向山于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上各不同部位的流动速度不相同，山于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。

（2）拉伸取向高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列，拉伸取向又分为单向拉伸和双向拉伸。

高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性等增加。 8. 要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构应在该聚合物的什么温度下拉伸

应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行因为分子在高于Tg时才具有足够的活动，这样在拉应力的作用下分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发生移动。