聚合物成型工艺学复习重点及习题

第一章绪论一、填空题1、人类社会的进步是与材料的使用密切相关的材料有四大类，即木材、水泥、钢铁、塑料。2、高分子材料主要包括塑料、纤维、橡胶、粘合剂、涂料、离子交换树脂等。3、塑料工业包括塑料生产和塑料制品生产两个部分。4、塑料制品生产主要由原料准备、成型、机械加工、修饰和装配等连续过程组成。5、压缩模塑又称模压成型或压制成型。6、挤出成型的优点：生产具有连续性、产率高、投资少、收效快。7、合成树脂在常温常压下一般是固体，也有为粘稠状液体的。8、酚醛树脂，俗名电木，它是由苯酚和甲醛在催化剂作用下制得的。9、人类最早使用的天然树脂是松香、虫胶。10、常用压缩模的热固性塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等。二、名词解释：1、成型：成型是将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形样的制品或坏件的过程，在整个过程中最为重要，是一切塑料制品或型材生产的必经过程。2、机械加工：机械加工是指在成型后的工件上钻眼、切螺纹、车削或铣削等，用来完成成型过程所不能完成或完成得不够准确的一些工作。3、修饰：装配是将各个已经完成的部件连接或配套使其成为一个完整制品的过程。4、挤出成型：挤出成型是将塑料在旋转螺杆与机筒之间进行输送、压缩、熔融塑化、定量地通过机头模子成型。5、合成树脂：合成树脂是由低分子量的化合物经过化学反应制得的高分子量的树脂状物质。6、过程集中制：过程集中制是将塑料制品的加工工序所需要的各种设备分别集中起来进行生产的机制。7、过程集中制：按照一种产品所需要的生产过程实行配套成龙的生产。三、问答题1、塑料主要应用于哪些方面?答：塑料主要应用于农牧渔业、包装、交通运输、电气工业、化学工业、仪表工业、建筑工业、航空工业、国防工业、家具、日用品、玩具、医用等方面。2、塑料制品生产目的是什么？答：塑料制品生产是一种复杂而又繁重的过程，其目的在根据各种塑料的固有性能，利用一切可以实施的方法，使其成为具有一定形状有价值的塑料制件和型材。3、塑料成型有主要有哪些成型方式？答：主要包括压缩模塑、挤出模塑、注射模塑、传递模塑、吹塑、铸塑、旋转模塑、层压成型、压延涂层、泡沫成型、热成型等。4、机械加工和修饰有哪些方法？答：机械加工是将各种形态的塑料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形样的制品或坏件的过程，主要包括：车削铣削、制孔、切螺纹、锯切剪切、冲切等。修饰是为美化塑料制品的表面或外观，主要包括：锉削、转鼓滚光、磨削、抛光、溶浸增亮、透明涂层、彩饰、涂盖金属等。5、压缩模塑有哪些优缺点？答：优点：可模压较大平面的制品和利用多槽模进行大量生产。缺点：生产周期长效率低；不能模压要求尺寸准确性较高的制品。6、挤出机可以用来生产哪些材料？答：挤出机用途极为广泛，能加工绝大多数塑料和某些热固性塑料，主要包括：管材、棒材、各种异型材料、片材、板材、各种异型片板材；薄膜、单丝、纸和金属的涂层、电线复层；发泡材料、中空制品等。7、生产塑料制品的完整工序有哪些？并制出原料到塑料制品的生产流程图。答：主要工序：①原料的准备→②成型→③机械加工→④修饰→⑤装配原料到塑料制品的生产流程图：8、塑料制品生产今后发展的方向：答：1、简化生产流程、缩短生产周期；2、加深对塑料在成型过程中所发生的物理和化学变化的认识，以改进生产技术、方法和设备；3、实现全面机械化和年历动化；4、设计更大更新的设备以适应对大型、微型、精密或新型塑料制品生产的要求。9、塑料成型工艺学的主要内容和要求答：主要内容：塑料成型加工中的基本原理，基本生产控制过程。要求：在密切结合工艺过程的前提下尽可能地对每种工艺所依据的原理、生产控制因五彩纷呈以及在工艺过程中塑料所发生的物理与化学变化和它们对制品性能的影响具有清晰的概念，并进一步理解各种成型工艺所能适应的塑料品种及其优缺点。第二章塑料成型的理论基础一、填空题1、影响聚合物熔体流动的内部因素包括：分子量、分子量分布、添加剂的影响。2、聚合物的结晶度的测量方法：密度法、量热法、Ｘ射线衍射法、密度法、红外光谱法以及核磁共振波谱法。3、聚合物结晶形态主要有：单晶、球晶、纤维状晶体、柱晶、伸直链晶体等。4、聚合物结晶过程是指聚合物由非晶态转变为晶态的过程。6、液晶聚合物根据光学方法的研究分为：近晶型、向列型、胆甾型。7、聚合物拉伸变形可分为三个部分：瞬时弹性变形；分子排直的变形；粘性变形。8、树脂交联三个阶段：树脂溶（熔）解；溶（熔）解受限；树脂不溶不熔。二、名词解释1、牛顿流动：当有剪切应力τ于定温下施加到两个相距为dr的流体平行层面并以相对速度dv运动，则剪工应力与剪切速率dv/dr(s-1)之间呈直线关系的流动。2、粘性系统：受外力作用而发生流动时的特性是其剪切速率只依赖于所施加的剪切应力的大小。3、端末效应：塑料熔体从流道流出来，料流有先缩后膨胀的现像。4、熔体破碎：挤出物表面凹凸不平或外形了生畸变或断裂的总称。5、定向作用定义：热固性和热塑性塑料中各自顾存在的细找的纤维状填料（如木粉、短玻璃纤维等）和聚合物分子，在很大程度上，都会顺着流动的方向作平行的排列。6、交联反应：成型时，线性聚合物分子通过自带的反应基团的作用或自带反应活点与交联挤的作用而交联在一起。7、摇性流体：表观粘度随剪切应力持续时间下降的流体。三、问答题1、聚合物流体可分为哪些类型？其流变行为有何不同？答：聚合物流体可分为四个类型：（1）牛顿流体，粘度与剪切速度无关。接近这种流变行为的有PC和PVDC。η为常数。（2）假塑性流体，剪切速度升高，粘度下降。符合这种流体的是大多数聚合物熔体、溶液和塑料糊。K和n为常数，n小于1。（3）膨胀性流体，剪切速度升高，粘度升高。符合这种流体的是高固体含量的塑料糊。（4）宾哈流体，超过临界值后才能流动。符合这种流体的是高固体含量的塑料糊。2、影响聚合物熔体流动的因素有哪些？如何影响？答：ⅰ、外部因素：（1）剪切速率：剪切速率升高，粘度下降，流动性变好。（2）温度：，温度升高，粘度下降，流动性变好。（3）压力:压力升高，粘度上升。一般可不计，但在压力很高时注意。ⅱ、分子结构因素：（1）分子量:分子量增大，粘度升高。（2）分子量分布：分子量分布变宽，剪切速率升高，粘度下降比较明显。（3）添加剂的影响：刚性添加剂使粘度升高，如填充剂和增强剂；柔性添加剂使粘度下降，如增塑剂。3、剪切流动与拉伸流动区别：答：（1）前者是流体中一个平面在另一个平面的滑动，而后者则是一个平面两个质点间的距离拉长。（2）拉伸粘度还随所拉应力是单向、双向等而异。4、简单解释“鲨鱼皮症”和“熔体破裂”现象。答：这两种现象是由高分子的弹性行为引起的。当剪切速率升高到一定值后，聚合物表面出现凸凹不平的现象为“鲨鱼皮症”；当剪切速率继续升高时，聚合物会出现扭曲、断裂等“熔体破裂”现象。升高温度，增加机头平直段长度等可减小这些现象的产生。5、为什么聚合物加热和冷却不能有太大的温差？答：聚合物为热的不良导体，如果在加热时有太大的温差，可能出现局部过热分解，内部温度还很低，形成塑化不均匀现象。冷却时，温差太大，表面冷却凝固，内部冷却收缩时会产生很大的内应力。6、简述结晶度与性能的关系。答：结晶度升高，制品的拉伸强度、刚性、硬度升高，冲击强度、断裂伸长率下降；耐热性、耐化学性、气密性、耐溶剂性提高；透明性下降。7、冷却速率、应力、成核剂如何影响结晶？答：冷却速率快，不利于结晶，结晶度下降，晶粒变小；成型中的剪切应力和拉伸应力有利于分子整齐排列，对结晶有利；加入成核剂可以提高结晶度和结晶速度，形成小而均匀的晶体。8、如何分析流动取向？答：流动取向主要受剪切应力的大小，剪切作用的时间和解取向的程度工共同决定。剪切应力增大、时间增长使取向增加；熔体温度升高，有利于取向分子松驰，有利于解取向。取向度由产生的取向和解取向的净效应决定。9、影响拉伸取向的因素有哪些？答：拉伸温度降低、拉伸比增加、拉伸速度提高有利于增加取向，快速冷却有利于取向的冻结。10、聚合物的降解主要有哪几种？PVC主要发生哪种降解？答：降解主要有热降解、热氧降解和光氧降解、力降解、水解。PVC主要发生的是热降解。第三章成型用的物料及其配制一．选择题1.以下哪种物质不属于填充剂的范围（D）A.炭黑B.碳酸钙C.滑石粉D.氧化锌2.引起塑料中水分与挥发份过多的原因不包括（A）A.填充剂用量过少B.树脂分子量偏低C.塑料在生产时未得到充分干燥D.存放不当，特别是吸水量大的塑料3.塑性溶胶以增塑剂作为唯一的分散剂，为保证它的流动性，增塑剂的含量一般不少于树脂的（B）A.20%B.40%C.60%D.80%4.增塑剂按照对聚合物的相容性分类，可以分为（A）A.单体型增塑剂和聚合体型增塑剂B.主增塑剂和次增塑剂C.酯类增塑剂和非酯类增塑剂C.固体增塑剂和液体增塑剂5.去除活性中心可以抑制聚合物的降解，对于聚氯乙烯而言，其活性中心的种类不包括（D）A.聚合物降解后析出的自由基B.聚氯乙烯分子中的不稳定氯原子C.双键结构D.主链上的单键结构二．填空题1.聚合物作为塑料的主要成分，决定了制品的基本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的连续相，其作用在于：将各种助剂粘结成一个整体，从而使其具有一定的物理机械性能。2.经过增塑的聚合物，其软化点（或流动温度）、玻璃化温度、脆性、硬度、抗张强度、弹性模量等均下降，而耐寒性、柔顺性、伸长率等则会提高。3.按照所发挥的作用，稳定剂可以分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂。4.对塑料制品给予色彩的色料主要包括无机颜料、有机颜料、染料三大类。5.在粉料的制备过程通常分为原料的准备和原料的混合两个方面，对后者而言，混合作用一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。三．问答题1.决定增塑剂游移速率的因素有哪些？答：（1）增塑剂对接触聚合物的亲和力。如果没有亲和力，则游移速率为零。（2）增塑剂在已增塑聚合物和与之接触的聚合物中的扩散速率，两种扩散速率越大，游移速率越大。（3）温度和压力两者的升高均会增大游移速率。2.塑料成型加工中对染料的一般要求是什么？答：性能稳定、不分解、易扩散、耐光和耐候性优良；不发生从制品内部移向表层的析出和移向与其接触的其他物品的迁移现象。3.对聚合物的溶解过程进行描述。答：当片状、粉状或粒状的无定形聚合物与溶剂接触时，由于聚合物分子链段间有大量的空隙，溶剂分子即逐渐向空隙部分侵入，从而使聚合物分子发生溶剂化。溶剂化发生后，聚合物的体积逐渐膨胀，即发生溶胀。之后，各个片状、粉状或颗粒状聚合物即成为粘性小团，再通过彼此间的粘结而成为较大的团块，按比重的大小，团块或沉或浮。如果对这种团块不加任何搅动，则聚合物分子需要经过几天或更长时间的继续溶胀，相互脱离和扩散的过程方能成为溶液。4.粉料配制为什么要有热混和冷混？答：为了加快物料的混合速度和混合效果，在混合时，通过外部加热和内部摩擦热的升温，物料在混合好后温度都比较高，容易成块。热混后，再通过降温搅拌散热，可以防止凝结成块，保证粉料有良好的流动性。5.如何配制粒料？粒料与粉料比有何特点？答：把混合好的粉料经塑化机械塑化后再成粒就得到粒料。粒料由于经过一次塑化，成型加工中塑化容易，加工性好，加料性好。6.分散体有哪四类？如何区别？答：分散体有四种：塑性溶胶、有机溶胶、塑性凝胶、有机凝胶。溶胶和凝胶的区别在于溶胶和流动行为是假塑性，凝胶流动行为是宾汉流体。塑性胶和有机胶的区别在于塑性胶生产的是软质产品，有机胶可以生产硬质产品。7．分散体如何脱泡？答：（１）将配制成的溶胶塑料，按薄层流动的方式从斜板泻下，以便气泡逸出；（２）抽真空使气泡脱除；（３）利用离心作用脱气；（４）综合式。8.试比较各种造粒方法的特点。答：原料先混合，经塑化后造粒，根据塑化方式不同和成粒方法不同可分为：拉片冷切、挤片冷切、挤条冷切、干热切、空中热切、水下热切。拉片冷切是用开炼机塑化，冷却后用平板切粒机切粒，这种方法产量大，适合各种形状的物料，但不适合粘度小和易于发生热氧降解的塑料。挤片挤条冷切是挤出后切粒，不易发生热氧降解。干热切是用挤出造粒机直接塑化造粒，适