高分子材料加工中的熱行為高分子材料加工技術(shù)加工過程中高分子材料的熱行為熱膨脹熱傳導生成熱材料吸收熱能，相鄰原子或基團由于振動使得間距變大的緣故。材料發(fā)生熱膨脹的根本原因：（一）材料的基本屬性（二）材料的脹縮性材料因受溫度的升降而使體積發(fā)生膨脹或收縮的現(xiàn)象。熱脹冷縮不同材料由于聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同，導致材料具有不同的脹縮性。線膨脹系數(shù)與分子間作用力有關(guān)，與鍵能有關(guān)，鍵能越強，線膨脹系數(shù)越小。（三）表示方法1.線膨脹系數(shù)固態(tài)物質(zhì)溫度改變1℃時，其長度的變化和它在原溫度時長度的比值，即長度的變化率。其單位為℃-1。影響因素共價鍵或離子鍵線膨脹系數(shù)最小。高分子材料大分子之間多是范德華力，線膨脹系數(shù)最高。金屬鍵線膨脹系數(shù)居中。（三）表示方法2.體膨脹系數(shù)物體溫度改變1℃時，其體積的變化和它在原溫度時體積的比值。體積變化率（四）影響材料脹縮性的因素1.高分子材料的脹縮性和其應(yīng)用密切相關(guān)有的高分子材料比強度高、耐腐蝕性好。制作儀器儀表和測量工具等的精密機械零件。以防因脹縮性不同而產(chǎn)生配合過緊或過松現(xiàn)象，造成產(chǎn)品變形或損壞。制造精密機械或不同高分子材料制成的機械零件的配合和裝配時。必須考慮高分子材料的線膨脹系數(shù)（四）影響材料脹縮性的因素2.高分子材料脹縮性的大小與分子結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)聚集態(tài)中的分子鏈段吸收熱量，動能增加，發(fā)生振動，“自由體積”增大，產(chǎn)生受熱膨脹效應(yīng)。聚集態(tài)中的分子鏈段放出熱量，動能下降，振動程度下降，“自由體積”減小，產(chǎn)生冷卻收縮效應(yīng)。高分子經(jīng)填充或增強，提高分子鏈剛性，其受熱膨脹現(xiàn)象就會下降。（一）傳熱的基本方式熱傳導熱對流熱輻射高分子材料加工中的主要傳熱方式（二）傳熱特性塑料是熱的不良導體，其導熱系數(shù)比較低，傳熱速度較慢。傳熱效果影響著塑料的加工過程和產(chǎn)品的質(zhì)量。高分子材料加工過程中常需要加熱和冷卻，材料的傳熱特性與加工工藝過程及工藝參數(shù)控制有著密切的聯(lián)系。（二）傳熱特性例如：生產(chǎn)PVC時，PVC原料和其他助劑在高速混合機中由于摩擦生熱使物料升溫，出料后需及時進行攪拌冷卻。否則，出料后物料堆積在一起無法及時散熱會導致PVC發(fā)生熱降解。熱降解反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱使物料進一步升溫，促使PVC混合物料進一步加速熱分解。（二）傳熱特性例如：生產(chǎn)厚壁塑料制品時，由于其表面的冷卻速率與其內(nèi)部的冷卻速率不同而使表面收縮率與內(nèi)部收縮率不同。導致制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而發(fā)生翹曲、變形，產(chǎn)生銀紋嚴重時產(chǎn)生開裂現(xiàn)象（三）傅立葉（Fourier）定律

Q——導熱速率，J/s或W。λ——導熱系數(shù)，W/（m·K）。A——垂直于導熱方向的導熱面積，m2。??——平壁的厚度，m。????1?????2——平壁兩側(cè)表面的溫差，℃。（三）傅立葉（Fourier）定律熱導率是材料的物理性質(zhì)，反映材料導熱能力的大小。熱導率的大小與物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、密度、溫度及壓力等有關(guān)。

（三）傅立葉（Fourier）定律塑料的熱導率偏低，熱塑性塑料的熱導率一般在（4.185～46）×10-2W/（m·℃），厚制品在加工過程中的加熱或冷卻是個難題。熱塑性塑料發(fā)生物態(tài)變化時，熱導率有明顯變化。λ通常隨溫度的升高而增大，結(jié)晶型塑料尤為明顯，無定型塑料變化較小。λ隨壓力升高而增大。（四）熱擴散系數(shù)

擴散系數(shù)，10-2cm2/s。

高分子材料的熱導率，W/（m·℃）。

密度，g/cm3。

定壓比熱容，J/（g·℃）?！芏?，（四）熱擴散系數(shù)——密度，高分子材料是熱的不良導體在加工過程中，短時間內(nèi)達到物料內(nèi)部溫度很均勻是不可能的。生產(chǎn)中也不要求物料內(nèi)部的溫度很均勻，只要各部分的溫度差比較小，就可以生產(chǎn)出合格的制品。（四）熱擴散系數(shù)熱擴散系數(shù)計算非常麻煩熱導率隨溫度的變化而變化高分子材料在????以下時具有固體性質(zhì)，熱導率隨溫度的升高而增大，因而在????處出現(xiàn)一極大值。高分子材料的密度隨溫度的升高而減小定壓比熱容隨溫度變化明顯，變化規(guī)律復(fù)雜（一）摩擦熱在高分子熔體流動過程中，由于內(nèi)部分子的摩擦而產(chǎn)生的熱量，使得熔體粘度降低。剪切摩擦熱計算式

Q—剪切摩擦的熱流量，J/（cm3·s）。??—熱功當量，9.6×10-2J/（kg·cm）。

????—表觀黏度，（kgf·s）/cm2。（一）摩擦熱可利用摩擦加熱高分子材料，其優(yōu)點是使熔體分解的可能性很小。注塑時，熔料流經(jīng)噴嘴時所產(chǎn)生的溫升計算：

????—熔體通過噴嘴時溫升值，k。Δ??—熔體通過噴嘴時壓力降，N/m2。

????—定壓比熱，J/（kg·k）。（二）剪切熱高分子熔體在擠出、注射等加工的流動過程中，由于受到各種剪切作用，而形成剪切熱。例如：擠出成型中，螺桿轉(zhuǎn)速高達1000r/min，剪切熱足以使物料熔融塑化，不需要外界加熱，甚至需要通過冷卻來降低料筒溫度。（三）在周期應(yīng)力作用下，由內(nèi)耗所引起的溫升橡膠制品使用時常受到周期應(yīng)力或交變應(yīng)力作用制品溫度升高（四）化學反應(yīng)熱由加工過程中發(fā)生的化學反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量。例如：用化學發(fā)泡劑生產(chǎn)泡沫塑料時，會放出或吸收熱量。橡膠硫化過程中也會放熱，在184℃硫化時，含4%硫磺的膠料的反應(yīng)熱為41.8J/kg。（四）化學反應(yīng)熱加工中必須注意化學反應(yīng)熱，防止加熱過度，溫度過高，影響產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)論：在制訂工藝條件時，必須對生成熱的量有正確的估算，以便在工藝上