高分子加工思考题解答

1第一章绪论1．高分子材料分为哪几类？（高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。分为塑料、橡胶、纤维三类）2．塑料、橡胶、纤维分类？3．名词解释：工程塑料通用塑料特种塑料化学纤维合成纤维4．生产塑料制品的完整工序有哪五个？原料准备、成型、机械加工、修饰和装配5.热塑性高分子材料和热固性高分子材料得物理性质及加工性能比较（见讲义）。第二章高分子材料成型原理1．高分子材料的熔融性能热传递三种方式：热传导、对流、辐射聚合物的加热与冷却都不易由于聚合物的表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能性不大2．聚合物的流动和流变性能拉伸流动和剪切流动，各类型流体的流动曲线，影响高聚物熔体粘度的因素，粘度、流动稠度、流动指数、流动性的关系，熔体流动速率熔体流动速率——在规定的温度、压力（2160×9.81×10-3N）下，每10min内通过国标指定尺寸（书P76装料筒直径φ9.55±0.025mm,出料口直径φ2.095±0.005mm）毛细管的试样总质量（克数）单位：克/10分钟3．聚合物熔体的弹性流动缺陷：管壁上的滑移，端末效应，离模膨胀，弹性对层流的干扰，熔体破裂，鲨鱼皮，产生原因熔体破裂——当挤出速率逐渐增加，挤出物表面将出现不规则现象（畸变、支离和断裂），甚至使内在质量受到破坏。离模膨胀——被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大，称为离模膨胀鲨鱼皮——挤出物周边具有周期性的皱褶波纹。4．高分子材料的成型性能聚合物的聚集态:结晶态、玻璃态、高弹态、粘流态等聚集态可挤压性、可模塑性、可纺性、可延性概念5．成型过程中的取向作用拉伸取向（薄膜双向拉伸后，拉伸后的薄膜在拉伸方向上的拉伸强度和抗蠕变性能会提高。6．高分子材料的降解与交联交联、交联度熟化降解——高分子材料化学键的断链、交联、主链化学结构改变、侧基改变以及上述四种作用的综合交联——线性大分子链之间以新的化学键连接、形成三维网状或体型结2构的反应。交联度——已发生作用的基团或活点对原有反应基团或活点的比值“硬化得好”或“熟化得好”，并不意味着交联度达到100%，而是指交联度发展到一种最为适宜的程度(此时硬化度为100%，交联度100%)。第三章成型用物料及配方设计1.熟悉几种常用高分子材料聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、聚酰胺、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯的代号、结构、加工特性及应用。2.掌握增塑剂、稳定剂、交联剂、润滑剂、填充剂、发泡剂、阻燃剂、着色剂和抗静电剂等的性能、作用及其对塑料、橡胶性能的影响。增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、柔软性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略的物质。经过增塑的聚合物，软化点（或流动温度）、玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性膜量等均下降，而断裂伸长率、耐寒性、柔顺性会提高。例如增塑剂含量为25份以上的PVC制品称为软质PVC制品。偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理的作用偶联（结合）起来的物质。有时也用来处理玻璃纤维的表面使其与树脂形成良好的结合，故也称为表面处理剂。3.了解高分子制品设计的一般流程及配方设计实验方法。第四章混合与塑化1.聚合物共混物常用的制备方法有几种？混合机理机械共混法，液体共混法、共聚――共混法、互穿网络聚合物（IPS）制备技术混合机理：动力学的机理（体积扩散和涡流扩散）；分子运动的机理（分子扩散）。2.混炼三要素压缩、剪切和分配置换3.理解塑炼、混炼含义，分析影响橡胶塑炼的因素,了解塑炼设备及其特点塑炼——使橡胶材料由强韧的弹性状态变为柔软的可塑状态，这种使弹性材料增加可塑性（流动性）的工艺过程称为塑炼。混炼——将配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。影响塑炼的因素：机械力、氧,、温度、静电、化学塑解剂(硫酚)塑炼机械：开炼机、密炼机和螺杆式塑炼机4.熟悉混合与塑化设备单螺杆挤出机，双螺杆挤出机行星螺杆挤出机，连续混炼机（如FCM混炼机）5.了解粉状与粒状塑料配制工艺流程（见讲义）6．溶胶塑料分类及特点，如何制备溶胶塑料？塑性溶胶：由固体树脂和其它固体配合剂悬浮在液体增塑剂里中的稳定体系，其液相全是增塑剂(含量较高)有机溶胶：在塑性溶胶中加入有挥发性而对树脂无溶胀性的有机溶剂(稀释3剂)，也可都用稀释剂而无增塑剂。塑性凝胶：加有胶凝剂（如有机膨润粘土和金属皂类）的塑性溶胶。有机凝胶：加有胶凝剂的有机溶胶。制备溶胶塑料的关键：将成团的粉状物料很好地分散在液态物料中，并将分散体中的气体含量减至最小。配制工艺通常由研磨、混合、脱泡和贮存等工序组成。7.简述胶乳配制常用的三种方法。（书111）①配合剂分别加入法搅拌时按顺序加入各种配合剂，一般顺序为：胶乳→稳定剂→硫化剂→促进剂→防老剂→活性剂→填充剂→着色剂→增稠剂→消泡剂等。搅拌速度不宜过快，应保证均匀混合。配合剂加完后继续搅拌10～20min，使配合剂与胶乳充分混合均匀。②配合剂一次加入法将所需的配合剂按配方先混合均匀再加入胶乳中，再充分搅拌均匀。③母胶配合法取出一小部分胶乳，加入稳定剂后再加入各种配合剂的混合料，搅拌均匀制得母胶，再把母胶在搅拌下加入其余的胶乳中，搅拌均匀。第五章热塑性塑料的主要成型加工技术5.1挤出成型1.挤出机的规格及结构（传动装置、加料装置、机（料）筒、螺杆、机头和口模）。有关螺杆的几个重要概念。直径长径比螺槽深度压缩比螺距螺旋角分析螺杆各段作用：送料段——由料斗加入的物料在此段向前输送，压实，螺槽容积一般不变，等深等距压缩段——物料在此段继续被压实，并向熔融态转化，螺槽容积变小，排气计量段——使熔体进一步塑化均匀，并定量、定压地均匀挤出，螺槽溶剂不变2.挤出理论的理解的应用a．固体输送理论（固体塞模型）――加热段防止螺杆打滑？处理办法：降温，改变摩擦情况，塑料与螺杆摩擦系数fs塑料与料筒摩擦系数fb最佳螺旋角？如何提高固体输送速率？见讲义B．熔化理论（熔体池和固体床共存理论模型）――熔化段分析熔融过程：料斗物料经过固体输送段被压实成固体床。固体床在前进时同已加热的料筒表面接触逐渐升温并开始熔融，在料筒表面形成一层熔膜，当熔膜的厚度超过螺杆与料筒的间隙时，就会被旋转螺棱刮落，并将其强制积存螺纹推力面的前方，形成熔池。随着螺杆转动，来自加热器的热量和熔膜中的剪切热不断传至未熔融的固体床，使与熔膜相接触的固体物料熔4融。固体床逐渐变窄，熔池逐渐变宽，在进入计量段处，固体床消失，螺槽全部为熔体充满。最后，经过熔体输送区的均化作用，螺杆将熔体定压、定温和定量地送至机头。固体床分布对等深螺槽A/ψ＝0固体床分布呈抛物线熔化区长度ZT（需几圈螺纹）：从熔化开始到固体床的宽度下降到零的总长度对等深螺槽的单螺杆挤出机，如何提高固体熔融的质量流率？1/22TGZWφ--熔化速率的量度，即φ值大则熔化速率W高ZT与质量流率(G)成正比G增大又要保持ZT不变，必须使φ值与流率齐量增加。增大φ的方法是将提高料筒温度Tb，物料温度Ts和螺杆转速应用：新型螺杆的产生（为防止熔化过程中固体床的崩溃和加速固体床的熔融）新型螺杆分类、结构、工作原理C．熔体输送理论（平行板模型）――均化段最佳螺旋角熔体在计量段有哪几种流动方式（正流、逆流、横流、漏流）深槽/浅槽对熔体输送时机头压力的敏感性。正流α∝Hm,逆流∝Hm3,ΔP↓,浅槽螺杆Qm深槽螺杆QmΔP↑↑至一定程度，浅槽螺杆Qm深槽螺杆Qm塑料流动性大,η小，Qm对压力敏感性较大，采用挤出不宜D．螺杆和机头口模特性曲线，挤出机的操作点。E．综合这三段来考虑，挤出机如何才能达到多产优质？（见笔记）影响挤出机产率的主要因素有哪几个方面？3．双螺杆机分类，它较单螺杆挤出机有什么特别之处？主要有哪些用途？（强制作用、混合作用、自洁作用及压延作用）4．挤出剂的分流板、过滤网有何作用？（使物料由旋转流动变为平直流动，改变物料流动方式；增加机头内胶料的压力；过滤杂质的作用）5．挤出吹塑薄膜的生产方法有哪几种？（上、下、平吹法）6．吹塑薄膜成型设备有哪几部分。（挤出机、机头与口模、冷却装置、人字板、牵引辊、卷取装置）7．何谓吹胀比？（膜泡直径/管毛坯直径）牵伸比？（牵引线速度/口模环形间隙出料速度）8．挤管设备及装置是怎样的？（挤出成型机、机头、定型装置、冷却装置、牵引装置）9.螺杆转速、牵引速度对管材质量有何影响?牵引过快，残余应力大，易弯曲变形，拉断；过慢，离膜膨胀，壁厚过大55.2注射成型10．什么叫塑化？什么叫注射？塑化有哪些作用？塑化：加热物料使其达到熔融状态，进一步混合物料使其达到均匀混合状态。注射：对熔融物料施加高压，使其射出而充满模具型腔。11.常用注射机有哪几种基本类型？试比较其优缺点？注射机由哪三大部分组成？类型：柱塞式注射机，单螺杆定位预塑注射机，移动螺杆式注射机注射机组成：注射系统、锁模系统和塑模12.分流梭的作用是什么？使物料分散成薄层并均匀地处于或流过由料筒和分流梭形成的通道，从而缩短传热导程，加快热传递和提高塑化质量13.注射螺杆按其作用可分成几段？试画简图示意之。并分析每一段的作用、结构特点和在该段处的物料状态？螺杆分为三段送料段作用：使物料受热、前移物料状态：固体结构特点：螺距等距等深长度：1/2压缩段(熔化段)，螺杆中部作用：使物料受热、前移；使物料软化，熔融；排气物料状态：逐渐熔融结构特点：螺槽逐渐变小（渐变），有挤压作用长度：1/4均化段（计量段）作用：与送料段相同；使熔体均匀；使熔体定量、定压由喷咀射出物料状态：熔融状态结构特点：等距等深，螺距比前两段小(熔化后体积比原料小)长度：1/414..试叙述模具的结构分类？（见讲义典型的塑模结构）15.什么是浇口？试分析其结构特点和作用。浇口：连接主流道（或分流道）与型腔之间的通道16..什么是型腔、阴模、阳模？型腔：模具中成型或成型塑料制品的空间；阴模（凹模）：构成制品外形的成型零件；阳模（凸模）：构成制品内部形状的成型零件。617.为什么说在注射机上，确定了注射速度和注射时间之后，就能相应地确定注射速率和注射量？反之亦然？qj=100πD2sυj/4qj=Qj/τjqj――注射速率υj――注射速度Qj――注射量τj――注射时间18.试分析塑化过程中的热量来源。（料筒的加热元件和螺杆的剪切摩擦）19.流动和传动过程可分成几个阶段？试分析每一阶段的物料状态和熔体流动特征？（分为四阶段：A．充模阶段。物料状态：熔体。熔体的流动特征：以注射速度流动，模腔压力开始小，结束最大。B．保压阶段（压实阶段）。物料状态：熔体。熔体流动特征：基本静止，少量熔体继续流入（补缩）。模腔压力，基本不变。C．倒流阶段。物料状态：绝大部分是烘干熔体，浇口处变成固体。熔料状态：基本静止，但有倒流现象。模腔压力特征：开始下降，保压时间长，倒流消除。喷咀中带有止送阀，避免倒流。倒流阶段在两种情况下不存在。（1）保压阶段长，浇口冻结。（2）喷咀带有止逆阀。D．冻结后冷却阶段。物料状态：从熔体变成固体。熔体流动特征：仍有少量在流动，模腔压力，不断下降，结束，留残余压力。20.如何避免倒流阶段出现？倒流阶段在两种情况下不存在：①保压阶段长，浇口冻结②喷咀带有止逆阀21.试分析下列生产制品出现的问题原因，并指出解决的办法。（1）制品注射不满。（2）制品出现毛刺（溢边、飞边）。（3）银纹（包括表面气泡和内部气泡）。（4）收缩凹痕。（5）开裂。（6）黑点。（7）制品贴留在模内。（8）制品尺寸不稳定。（9）制品褪色。（10）制品强度下降。解答：注射不满的原因如下（1）料筒喷嘴及模具，温度偏低。（2）加料量不够。（3）料筒剩料太多。（4）注射压力太低。（5）流道或口太小，浇口数目不够，位置不当（6）注射速度太慢。（7）模腔排气不了。（8）注射时间太短。7（9）浇注系统发