聚合物成型加工復(fù)習(xí)題-最終版

1、.一、 填空題：1. 影響聚合物流變行為的主要因素有溫度、壓力、剪切速率、聚合物結(jié)構(gòu)和組成。2. 對(duì)塑料制品進(jìn)行熱處理的主要目的是消除制品的內(nèi)應(yīng)力、提高尺寸穩(wěn)定性。熱處理應(yīng)該在高于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度低于粘流溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。此過程中聚合物的結(jié)晶度增高，取向度降低。3. 在處于粘流溫度以上較小區(qū)域的溫度范圍，聚合物的粘度符合，其中Eh為聚合物的粘流活化能（千卡/克分子）。4.5. 螺旋流動(dòng)試驗(yàn)被廣泛地用來判斷聚合物的可模塑性。6. 壓延成型時(shí)，物料對(duì)滾筒的反作用力會(huì)使?jié)L筒彎曲變形，導(dǎo)致產(chǎn)品厚薄不勻，一般采用將輥筒設(shè)計(jì)和加工成略帶腰鼓形、調(diào)整兩輥筒的軸，使其交叉一定角度（軸交叉）、加預(yù)壓力等方法來

2、克服或減輕分離力的有害作用。7. 在平均分子量相同時(shí)，隨分子量分布變寬，聚合物熔體的粘度迅速下降，流體的非牛頓性更強(qiáng)。8. 混合過程一般是靠擴(kuò)散、對(duì)流、剪切作用來完成的，在初混合過程中起主要作用的是對(duì)流作用，塑煉過程中起主要作用的是剪切作用。9. 固體物料的混合效果可以用分散程度和均勻程度來評(píng)定。10. 聚合物熔體端末效應(yīng)包括入口效應(yīng)和離模膨脹，產(chǎn)生端末效應(yīng)的主要原因是入口處流體發(fā)生收斂消耗一部分能量；聚合物熔體發(fā)生彈性變形而將一部分能量貯存為彈性能；流速增大，動(dòng)能增加。 取向效應(yīng)：被擠出時(shí)聚合物熔體處于高剪切場(chǎng)內(nèi)，大分子沿流動(dòng)方向取向，在出口解取向。記憶效應(yīng)：入口處產(chǎn)生彈性形變，出口處恢復(fù)。

3、11. 在聚合物成型加工中，流動(dòng)和拉伸會(huì)使聚合物產(chǎn)生取向。12. 結(jié)晶性聚合物的結(jié)晶度較大、晶區(qū)尺寸較小而均勻 時(shí)有利于得到強(qiáng)而韌的材料，可以通過控制冷卻速度和添加成核劑等手段來達(dá)到此目的。13. 用于物料的塑煉的常用設(shè)備有開煉機(jī)、密煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)等。14. “五大合成樹脂”是指聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和ABS樹脂，其中，熱穩(wěn)定性最不好的是指聚乙烯（PE）。15. 某PP熔體的粘度為4000Pas，若其平均分子量增加一倍，在同樣條件下，熔體的粘度約為42224Pas。16. 聚合物熔體在園管中流動(dòng)，在管壁處所受的剪切應(yīng)力最大。17. 某PVC配方為

4、（以PVC為100份計(jì)）：鄰苯二甲酸二辛酯40，二鹽基亞磷酸鉛3，石蠟0.8，氯化石蠟5。各組分的主要作用分別為：鄰苯二甲酸二辛酯是增塑劑，二鹽基亞磷酸鉛是熱穩(wěn)定劑，石蠟是潤(rùn)滑劑，氯化石蠟是增塑劑。18. 同一種聚合物進(jìn)行擠出、壓延、熱成型、注射成型時(shí)，成型溫度最高的是注射成型，成型溫度最低的是熱成型；成型壓力最高的是壓延成型，最低的是熱成型。19. 注射成型時(shí)充模不滿的可能原因有樹脂塑化量不足、模溫過低、流道部分堵塞、注射壓力過低、注射速度太低等。20. 單螺桿擠出機(jī)的螺桿可分為加料段、壓縮段、均化段等基本功能段。其中，壓縮段的螺槽容積逐漸變小，料筒中的壓力在均化段提升最大。21. 為了提高

5、物理機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，初生纖維要進(jìn)行后拉伸和熱定型等后處理。22. 保壓壓力過高會(huì)產(chǎn)生制品的內(nèi)應(yīng)力增加、制品因收縮過小而脫模困難等后果。23. 請(qǐng)從（擠出，壓延，注射，中空吹塑，擠出吹膜，離心鑄塑，平膜法，反應(yīng)注射，傳遞模塑，層壓，熱成型，氣體輔助注射）中選擇最適宜的生產(chǎn)下列制品的方法：礦泉水瓶熱成型、電視機(jī)ABS塑料外殼注射、PVC塑料管擠出吹膜、PVC人造革壓延、膠合板壓出、電線擠出、高強(qiáng)度PP薄膜壓延、一次性PP塑料杯擠出吹膜、背心式塑料袋、PF插線板注射、聚氨酯鞋底注射。24. 為提高螺桿擠出機(jī)對(duì)固體物料的輸送能力，一般要求物料與料筒間的摩擦力較大、與螺桿間的摩擦力較小。25. 按

6、照制造型坯的方式，中空吹塑可分為注射吹塑和擠出吹塑，其中擠出吹塑設(shè)備較簡(jiǎn)單、適用性較廣，注射吹塑制品精度較高。26. 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注射機(jī)可分為柱塞式和螺桿式兩類，大型注射機(jī)一般為螺桿式。27. 熱塑性塑料注射成型時(shí)料筒溫度應(yīng)高于聚合物的Tf（或Tm），低于Td；熱固性塑料注射成型時(shí)，模具溫度高于料筒溫度。28. 模壓成型主要用于熱固性塑料的成形加工。二、問答題：1. 塑料薄膜的成型方法主要有哪些？各自的主要優(yōu)缺點(diǎn)？塑料薄膜的成型方法1）平膜法：2）吹膜法：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少；薄膜經(jīng)拉伸，吹脹，力學(xué)性能較好；無邊料，成品率高，成本低；幅面寬（可達(dá)10m以上），焊縫少，易于制袋。缺點(diǎn)：厚度

7、均勻度差；生產(chǎn)線速度較低（通常100m/min），產(chǎn)量不高；3）流涎法；4）雙向拉伸法；5）壓延：壓延成型的優(yōu)點(diǎn)（1）加工量大（2）生產(chǎn)速度快（3）質(zhì)量好（4）連續(xù)生產(chǎn)，效率高。壓延成型的缺點(diǎn)（1）設(shè)備龐大，輔機(jī)眾多，投資大，維修困難（2）設(shè)備專用性強(qiáng)，產(chǎn)品調(diào)整困難（3）幅寬受到限制。2. 什么是增塑劑？對(duì)高分子材料的加工性能和使用性能有何影響？增塑劑是指用以使高分子材料塑性增加，改進(jìn)其柔軟性、延伸性和加工性的物質(zhì)。增塑劑對(duì)高分子材料加工性能的影響：粘度減小，流動(dòng)性增加非牛頓性減?。鲃?dòng)指數(shù)n1）。增塑劑對(duì)高分子材料使用性能的影響：如，玻璃化溫度和軟化溫度：隨增塑劑用量增加而呈線性降低；機(jī)械性

8、能：強(qiáng)度、硬度、模量降低，抗沖擊性、伸長(zhǎng)率、耐寒性提高；電絕緣性：通常降低，氯化石蠟電性能好；耐久性：耐揮發(fā)性、抽出性（到水、油中）、遷移性（到固體中）。要求分子量350以上，分子量大于1000時(shí)耐久性很好。3. 什么是聚合物的可擠壓性？簡(jiǎn)述可擠壓性與粘度的關(guān)系。可擠壓性：聚合物通過擠壓作用產(chǎn)生形變而獲得形狀和保持形狀的能力。粘度過低，流動(dòng)性好，但保持形變的能力差；粘度過高，流動(dòng)和成型困難。4. 圖中所示的四種流動(dòng)曲線分別對(duì)應(yīng)什么類型的流體？聚合物熔體一般是屬于哪種類型？為什么？1：賓漢流體；2：膨脹性流體；3：牛頓流體；4：假塑性流體。聚合物熔體通常為假塑性流體（剪切速率的變化比剪切應(yīng)力的變

9、化快，表觀粘度隨剪應(yīng)力或剪切速率的增加而降低（切力變?。?。高分子的鏈很長(zhǎng)，會(huì)彼此纏繞在一起，高分子流動(dòng)是通過鏈段的相繼躍遷完成的，因此，剪切力不同，分子鏈沿著力的方向伸展的程度就不同，粘度就會(huì)不斷發(fā)生改變。剪切變稀，粘度隨著剪切力的增加而降低。結(jié)構(gòu)上可以說剪切力大了，鏈段運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，所以是假塑性流體。5. 從聚合物的結(jié)晶、取向等角度簡(jiǎn)要說明聚合物成型加工時(shí)冷卻速度對(duì)制品性能的影響。從聚合物的結(jié)晶角度：冷卻速度（取決于熔體溫度與冷卻介質(zhì)溫度的差值）緩冷：易形成大球晶，制品發(fā)脆，且生產(chǎn)周期長(zhǎng)。驟冷：聚合物來不及結(jié)晶。厚制品：表面驟冷中間非驟冷，結(jié)晶程度不一致，穩(wěn)定性和力學(xué)性能不好。薄膜：可降低結(jié)

10、晶度，使透明性、韌性較好。中等冷卻速度：介質(zhì)溫度處于Tg以上附近范圍。結(jié)晶較完整，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，制品性能好（“強(qiáng)而韌”），生產(chǎn)周期較短。從聚合物的取向角度：溫度升高使聚合物易取向和解取向。冷卻速度越快，取向結(jié)構(gòu)越易被凍結(jié)保留（Tg或Tm)。6. 簡(jiǎn)要分析單螺桿擠出機(jī)中液體在螺槽中的流動(dòng)情況。1正流：即沿著螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)；它是螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)料筒對(duì)物料的拖曳以及螺紋斜棱的推力作用的結(jié)果，其流動(dòng)也稱拖曳流動(dòng)，其體積流率用QD表示。2逆流：逆流的方向與正流相反，它是由機(jī)頭、口模、過濾網(wǎng)等對(duì)塑料反壓所引起的反壓流動(dòng)，所以又稱壓力流動(dòng)。逆流的體積流率用QP表示。3橫流與螺紋斜棱相垂直方向的環(huán)流。這種流動(dòng)對(duì)

11、塑料的混合、熱交換和塑化影響很大，但對(duì)總的生產(chǎn)率影響不大。4漏流 受反壓作用從螺桿與料筒的間隙，沿著螺桿軸向料斗方向的流動(dòng)。由于通常很小，所以漏流比正流和逆流小得多。其體積流率以QL表示。上述四種流動(dòng)的組合使得熔體在螺桿擠出機(jī)中以螺旋形的軌跡向前流動(dòng)。7. 螺桿各段的輸送能力的相對(duì)大小應(yīng)滿足什么條件?擠出機(jī)的生產(chǎn)率與哪些因素有關(guān)?應(yīng)滿足：Q加料段Q壓縮段Q均化段，這樣才能使操作平穩(wěn)，生產(chǎn)正常。但三者不能相差太大，否則壓力太大，超負(fù)荷。因此在正常狀態(tài)下均化段的生產(chǎn)率就可代表擠出機(jī)的生產(chǎn)率。1）機(jī)頭壓力2）螺桿轉(zhuǎn)速3)螺桿幾何尺寸：螺桿直徑；螺槽深度h；均化段長(zhǎng)度L。4）物料溫度8. 與單螺桿擠出

12、機(jī)相比，雙螺桿擠出機(jī)有何特點(diǎn)？1、較高的固體輸送能力和擠出產(chǎn)量；2、有自潔能力；3、混合塑化能力高；4、較低的塑化溫度，減小分解可能；5、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。9. 什么是熔融紡絲、干法紡絲、濕法紡絲？1 熔融紡絲（熔法紡絲）：高聚物熔體，通過紡絲泵打入噴絲頭，并由噴絲頭噴成細(xì)流，再經(jīng)冷凝而成纖維。2 干法紡絲：首先將聚合物配成紡絲溶液，用紡絲泵喂料，經(jīng)由噴絲頭噴出液體細(xì)流，進(jìn)入熱空氣套簡(jiǎn)，使細(xì)流中的溶劑遇熱蒸發(fā)，蒸氣被熱空氣帶走，而高聚物則隨之凝固成纖維。3濕法紡絲：紡絲溶液，用紡絲泵加料，通過過濾器，通入浸在凝固池中的噴絲頭，噴出液體細(xì)流，這時(shí)細(xì)流中的溶劑向凝固池?cái)U(kuò)散，與此同時(shí)凝固劑則向細(xì)流滲

13、透，這樣紡絲細(xì)流同凝固池的組分之間產(chǎn)生雙擴(kuò)散過程，使聚合物的溶解度發(fā)生變化，聚合物從紡絲溶液中分離出來而形成纖維。10. 塑煉的目的是什么？低溫塑煉與高溫塑煉有何區(qū)別？塑煉的目的：通過降低分子量，以降低生膠的彈性，增加可塑性，獲得適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性,以利于成型加工。有利于橡膠與配合劑在混煉過程中易于混合分散；有利于膠料進(jìn)行各種成型操作；使生膠的可塑性均勻一致，從而使制品質(zhì)量均勻一致。低溫塑煉以機(jī)械降解作用為主，氧起穩(wěn)定游離基的作用；高溫塑煉以自動(dòng)氧化降解作用為主，機(jī)械作用強(qiáng)化橡膠與氧的接觸。11. 簡(jiǎn)述注射模具的基本構(gòu)造。設(shè)計(jì)模具時(shí)主要注意哪幾點(diǎn)？注射模具主要有三部分組成：注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和模具。

14、其中注射系統(tǒng)又包括加料裝置、料筒、分流梭和柱塞、螺桿以及噴嘴。1、確定壁厚（制件功能、成型可行性、成本等）；2、合適的出模傾度；3、盡量保持壁厚均勻（使用加強(qiáng)筋）；4、避免尖銳拐角；5、盡量避免側(cè)孔、側(cè)凹。（這個(gè)部件怎么用？是否與其他部件相容性良好？負(fù)載量多大？熔融的塑料如何進(jìn)入、填充、冷卻而最終形成產(chǎn)品，很大程度上決定了這個(gè)部件所應(yīng)有的性質(zhì)。）12. 什么是壓延成型？主要有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？壓延成型是生產(chǎn)高分子材料薄膜和片材的主要方法，它是將接近粘流溫度的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的平行輥筒的間隙，使其受到擠壓和延展作用，成為具有一定厚度和寬度的薄片狀制品。優(yōu)點(diǎn)：（1）加工量大；（2）生產(chǎn)速度快；（

15、3）質(zhì)量好；（4）連續(xù)生產(chǎn)，效率高。缺點(diǎn)：（1）設(shè)備龐大，輔機(jī)眾多，投資大，維修困難；（2）設(shè)備專用性強(qiáng)，產(chǎn)品調(diào)整困難；（3）幅寬受到限制。13. 什么是塑料的二次成型？對(duì)型坯有何要求？二次成型是指在一定條件下將高分子材料一次成型所得的型材（管、板、棒等）通過再次成型加工獲得制品。1、型坯要有良好的形狀穩(wěn)定性；2、在外力作用下能產(chǎn)生較大形變14. 什么是反應(yīng)注射成型？有哪些優(yōu)點(diǎn)？主要用于哪些聚合物的成型？反應(yīng)注射成型（RIM）將液態(tài)單體的聚合反應(yīng)與注射成型結(jié)合為一體，是一種將兩種具有化學(xué)活性的低相對(duì)分子量液體原料在高壓下撞擊混合，然后注入密閉的模具內(nèi)進(jìn)行聚合、交聯(lián)固化等化學(xué)反應(yīng)而形成制品的工藝

16、。RIM具有效率高、節(jié)能、產(chǎn)品性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用來成型發(fā)泡制品和增強(qiáng)制品。15. 氣體輔助注射成型有哪些優(yōu)點(diǎn)？(1)注射應(yīng)力低；(2)制品翹曲變形??；(3)表面質(zhì)量提高；(4)可成型壁厚差異較大的制品；(5)便于提高制品的剛度和強(qiáng)度；(6)可使制品成真空，減輕重量，縮短成型周期。16. 中空吹塑可分為哪幾種類型？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？1、注射吹塑優(yōu)點(diǎn)：1、制作500ml體積一下的小瓶或零件不產(chǎn)生廢料；2、能非常精確地控制重量和頸部光潔度。缺點(diǎn)：1、模具成本較高；2、各部分比例受限，無法制作帶手柄的容器。2、擠出吹塑優(yōu)點(diǎn)：1、可以制作大型容器；2、模具成本較低；3、受各部分比例限制小，可以制作帶

17、手柄或封閉頸部的容器。缺點(diǎn)：1、有廢料產(chǎn)生；2、難以控制體積和重量。17. 什么是熱成型？適合于哪些類型制品的成型？熱成型是利用熱塑性塑料的片材作為原料來制造塑料制品的一種方法。適合于杯、盤、蓋、醫(yī)用器皿、儀器和儀表外殼、玩具等薄殼制品，片材厚度一般為1-2mm或更薄。18. 纖維成型時(shí)拉伸和熱定型的作用是什么？應(yīng)在什么溫度范圍進(jìn)行？拉伸的作用：纖維的低序區(qū)（對(duì)結(jié)晶高聚物來說即為非晶區(qū)）的大分子沿纖維軸向的取向度大大提高，同時(shí)伴有密度、結(jié)晶度等其他結(jié)構(gòu)方面的變化。由于纖維內(nèi)大分子沿纖維軸取向，形成并增加了氫鍵、偶極鍵以及其他類型的分子間力，纖維承受外加張力的分子鏈數(shù)目增加了，從而，使纖維的斷裂

18、強(qiáng)度顯著提高，延伸度下降，耐磨性和對(duì)各種不同類型形變的疲勞強(qiáng)度亦明顯提高。溫度在Tg以上。熱定型的作用：消除纖維的內(nèi)應(yīng)力，提高纖維的尺寸穩(wěn)定性，并且進(jìn)一步改善其物理機(jī)械性能。熱定型可使拉伸、卷曲效果固定并使成品纖維符合使用要求。熱定型溫度高于使用溫度，不能過高或過低。19. 橡膠制品生產(chǎn)時(shí)主要有哪幾類配合劑？硫化劑，硫化促進(jìn)劑，防老劑，增塑劑，填充、補(bǔ)強(qiáng)劑。20. 結(jié)合熱塑性塑料注射成型時(shí)塑料的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，說明注射機(jī)料筒、噴嘴、模具的溫度范圍，以及溫度過高或過低的后果。注射機(jī)料筒：末端溫度在Tf（或Tm）-Td間。溫度高時(shí)，要求物料在料筒中的停留時(shí)間較短。噴嘴：噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。溫度

19、太低會(huì)造成噴嘴堵塞而增大料流阻力，甚至?xí)箛娮焯幍睦淞显诔淠r(shí)帶入模腔，影響制品的質(zhì)量。模具：模溫應(yīng)低于Tg或Tm的溫度，但制件的脫模溫度Tc要稍高于模溫。在較高模溫下制品中聚合物大分子松弛過程較快，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力都降低。過低的模溫可能使?jié)部谀獬霈F(xiàn)過早，引起缺料和充模不全；模溫高有利于聚合物結(jié)晶。21. 注射壓力和注射速度對(duì)制品的質(zhì)量有何影響？隨著注射壓力增大，充模速度、接縫強(qiáng)度、制件重量、制件中內(nèi)應(yīng)力都隨著注射壓力增大而增大。慢速注射時(shí)，熔體以層流形式自澆口端向模底一端流動(dòng)，能順利排出空氣，制品的質(zhì)量較均勻，但過慢的速度會(huì)延長(zhǎng)充模時(shí)間，使塑料表層迅速冷卻，容易降低熔體的流動(dòng)性，引起充

20、模不全，并出席分層和結(jié)合不好的熔接痕，降低制品的強(qiáng)度和表面質(zhì)量。注射速度太快，常使熔體由層流變?yōu)橥牧?，?yán)重的湍流引起噴射而帶入空氣，由于模底先被塑料充滿，模內(nèi)空氣無法排出而被壓縮，使制品不均勻，內(nèi)應(yīng)力也較大，表面常有裂紋。22. 什么是傳遞模塑？與壓縮模塑和注射成型有何區(qū)別？傳遞模塑是將熱固性壓塑料或預(yù)壓料片加入在壓模上的加料室內(nèi)，使其受熱軟化，然后在壓力作用下，使熔化的塑料通過加料室底部的澆口和模具的流道進(jìn)入加熱的閉合模腔內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間固化，即可脫模得制品的成型方法。與壓縮模塑的區(qū)別：模具在成型模腔之外另有一加料室，物料的熔融在加料室完成，成型是在模腔內(nèi)完成。與注射成型的區(qū)別：塑料在壓模上

21、的加料室內(nèi)受熱熔融，而注射成型時(shí)物料是在注射機(jī)料筒內(nèi)塑化。23. 鑄塑成型有何特點(diǎn)，適合于哪些類型的聚合物的成型？一般不需要加壓，對(duì)塑模的強(qiáng)度要求較低，所得制品大分子取向低，內(nèi)應(yīng)力小，質(zhì)量較均勻，對(duì)制品的尺寸大小限制也較少。生產(chǎn)周期長(zhǎng)，制品尺寸準(zhǔn)確性較差的缺點(diǎn)。靜態(tài)澆鑄：PMMA、PS、PA、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯等。嵌鑄：各種生物和醫(yī)用標(biāo)本、商品、樣品、紀(jì)念品的包封，所用的塑料主要是聚甲基丙烯酸甲酯、不飽和聚酯等透明塑料。離心澆鑄：制品大多數(shù)為圓柱型或近式圓柱形。流涎鑄塑：熱穩(wěn)定性差或熔融粘度大的塑料，如改性纖維素類。24. 與熱塑性塑料相比，熱固性塑料的注射成型有何特點(diǎn)？熱固性塑料的注射成型時(shí)，充模的流動(dòng)過程也是熔體進(jìn)一步塑化的過程，噴嘴和模具均處在加熱的高溫狀態(tài)，熔體流過噴嘴和澆道時(shí)不會(huì)像熱塑性塑料在通道的壁面上形成不動(dòng)的固體塑料隔熱層。熔體在通過噴嘴和澆道時(shí)產(chǎn)生大量的剪切摩擦熱而溫度迅速升高，因此熔體在噴孔和澆道內(nèi)流動(dòng)時(shí)因受熱而進(jìn)一步塑化，其黏度顯著降低。三、名詞解釋熔融指數(shù)：在給定剪切應(yīng)力作用下，一定溫度的聚合物熔體在10分鐘內(nèi)通過標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的量（克數(shù)）。牛頓