高分子材料成形原理習題及答案

1、第8 頁共8 頁計算題1. PA-66 原纖維支數(shù)為 4500支，在不斷增加負荷的作用下，當負荷為8 克時，纖維被拉斷。試求：a）旦數(shù) Db）特數(shù) Texc）絕對強力 Pd）相對強度 PDPTe）斷裂長度 LPf） 強度極限 （ =1.14）2. 某腈綸廠生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)測量其含濕率為 a）試折合為回潮率為多少？ b）若知回潮率為 2%，那么該纖維的每3. 已知某纖維廠生產(chǎn) PET 長絲，規(guī)格為 米卷重 （1）單根纖維的旦數(shù) （ 2） 單根纖維的斷面直徑是多少？（2.5%。1000 公斤的標準重量是多少？128 支 /3L 根，試求 a）該長絲的旦數(shù)， 50PET：=1.38)4. PET 的紡絲

2、溫度為 286，計量泵規(guī)格為 0.6cm3/r，轉(zhuǎn)速為 15r/min ，噴絲板孔徑 為 0.3mm，孔數(shù)為 20 孔，孔長為 0.5mm ，已知 0 210Pa.s，試求流經(jīng)每孔的 yw 和壓力降 p。若為非牛頓流體，非牛頓指數(shù) n 0.78， 140 Pa.s時，其 yw 和 p又為多少？5. 聚丙烯腈的硫氰酸鈉濃水溶液，已知其 20時的零切粘度為 40Pa.S，非牛頓指 數(shù)為 0.43，臨界剪切速率為 150S1，粘流活化能為 38KJ/mol ，問： （1） 20時，把剪切速率提高到 3104S-1，其表觀粘度為多少？ （ 2）把該溶液提高到 60時其零切粘度為多少？6. 滌綸紡絲工藝

3、中所用工藝參數(shù)為：紡絲溫度280，吹風溫度 30，紡絲線上固化點溫度 80,熔體密度 =1.201-30g/cm3 ,熔體比熱容容 1.88kJ/kg，卷繞絲密 度 1.38 g/cm3，空氣導熱系數(shù) 2.6 10-4J/cm.s. ,泵供量 365g/min，空氣運動粘度 1.6 10-5m2/s,卷繞速度 1000m/min ，噴絲板規(guī)格 ?0.25mm 400 孔， L/D=2 ，求： （ 1）紡絲線固化點前的平均直徑；（ 2）紡絲線固化點前的平均速度；（ 3）紡 絲線固化點前的平均給熱系數(shù)；（ 4）固化時間。7. PA6 熔體紡絲條件為：熔體密度 1.0 g/cm3,卷繞高度 4.5m

4、，泵供量 2.4 cm3/min ， 噴絲板孔徑 d0=0.076cm，空氣粘度和密度分別為： 19.2 10-6Pa.s，和 1.2 10-3g/cm3， Cf=0.37Re-0.01,表面張力 為 5.0 10-4N/cm 2,在兩種紡絲速度（ 100m/min ， 1000m/min ）下的卷繞張力 FL 分別為 4.0 10-3N 和 1.0 10-2N，沿紡程絲條直徑變 化如下表所示：x(cm)10203040506070d(x)(cm)紡速 100m/min0.0440.0300.0240.0200.0180.0170.016紡速 1000m/min0.0360.0240.0150

5、.0120.0100.0080.0078. 試求絲條在兩種紡速下的重力，慣性力，流變阻力，空氣摩擦阻力和表面張力 當紡速進一步提高時，這些力的變化趨勢如何？簡答題1. 比較熔融紡絲、濕法紡絲和干法紡絲的異同點。2. 列舉六種可觀察到聚合物流體彈性的現(xiàn)象。3. 用聚合物、溶劑、凝固劑三元相圖說明濕紡、干紡和凍膠紡的相分離過程。4. 在橡膠的塑煉過程中，機械力、氧和溫度是如何影響塑煉效果的？5. 膠接理論主要有哪幾種，膠接接頭的強度主要取決于哪幾種界面結(jié)合力？6. 影響的 o因素有哪些？7. 簡述濕紡中形成皮芯結(jié)構(gòu)的機理。8. 硫化過程中對硫化速度及硫化膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形成起決定作用的主要反應， 可分為

6、哪 四個主要反應階段？9. 試述影響聚合物熔體剪切粘度的因素。10. 以 SBS 為例，說明熱塑性彈性體為什么既具有橡膠狀彈性又具有塑化成型性？11. 從熱力學角度出發(fā)討論高聚物結(jié)構(gòu)變化對熔點的影響。12. 聚合物的取向結(jié)晶有何特點？13. PA6 和 PET 長絲拉伸方法有何不同？為什么？14. PET 纖維在拉伸過程中其結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)有何變化？15. 硫化過程中對硫化速度及硫化膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形成起決定作用的主要反應， 可分為哪 四個主要反應階段？16. 試述影響聚合物流體剪切粘度的因素。17. 試述影響濕紡初生纖維橫截面的因素，并結(jié)合紡絲工藝條件加以討論。18. 闡明引起溶紡（或干紡或濕紡）非

7、穩(wěn)態(tài)紡絲的原因，并舉例討論其影響因素。19. 簡述影響溶解度的結(jié)構(gòu)因素。20. 工業(yè)生產(chǎn)中應如何選擇溶劑？21. 如何表征聚合物流體的彈性？22. 試述紡絲過程的基本規(guī)律。23. 試述取向結(jié)晶有何特點。24. 連續(xù)拉伸可分為哪三個區(qū)， 各個區(qū)之間絲條或絲束的運動速度和張力有何不同？25. 熔融紡絲所得到的初生纖維，其結(jié)構(gòu)對拉伸性能有何影響？26. PET 纖維在拉伸過程中其結(jié)晶和取向結(jié)構(gòu)有何變化？27. 熱定型過程中纖維結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了哪些變化？28. 為什么硅橡膠的耐低溫性能特別好？29. 塑煉過程中氧氣和溫度對塑煉效果有何影響？30. 硫化過程中對硫化速度及硫化膠網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形成起決定作用的主

8、要反應， 可分為哪 四個主要反應階段？31. 膠接理論主要有哪幾種，膠接接頭的強度主要取決于哪幾種界面結(jié)合力？32. 在涂料的生產(chǎn)過程中，顏料粒子是如何穩(wěn)定分散在涂料中的？33. 熔紡紡程上的溫度分布方程是在什么條件下導出的？34. 試述動力學結(jié)晶能力 G 的物理意義，并解釋 K-T 曲線上出現(xiàn)極大值的原因。35. 熔融紡絲過程有哪些幾類參數(shù)及其主要內(nèi)容36. 紡絲線上拉伸應變速率為什么會變化及如何變化？37. 何謂穩(wěn)態(tài)紡絲及非穩(wěn)態(tài)紡絲？哪些因素影響初生纖維的線密度的不均一性？38. 熔紡紡程 的控制因素（絲條運動速度和吹風速度）是怎樣變化的，它有什么實 際意義？39. 紡程上區(qū)，區(qū)， a,

9、b,以及區(qū)的特點如何？40. 進行拉伸的方式有那幾種？各適用于何種纖維？41. 何為細頸拉伸、冷拉伸、均勻拉伸？無定型聚合物、結(jié)晶聚合物、凍膠初生纖維 在拉伸行為上有何不同？42. 拉伸條件對拉伸曲線有何影響？試歸納其變化規(guī)律。43. 影響熔紡初生纖維拉伸應力的因素有哪些？通常采取哪些措施提高其拉伸倍數(shù)， 從而使拉伸均勻？44. 影響拉伸工藝穩(wěn)定性的因素有哪些？45. 試述拉伸過程涉及三種形變機理，它們之間的關(guān)系如何？46. 為什么非晶取向因素是決定纖維強伸的主要因素？47. 試用蠕變方程解釋纖維在拉伸中的形變機理。48. 影響松弛時間的因素有哪些？它們?nèi)绾斡绊懜邚椥巫兊陌l(fā)展？49. 敘述分子

10、網(wǎng)絡理論的基本模型， Nc、Ns、 、在分子網(wǎng)絡理論中的含義。50. 熱定型所需時間、溫度受哪些因素影響？51. 選擇定型溫度一般要考慮哪些因素？為什么熱定型溫度一定要高于 Tg?52. 何謂經(jīng)驗 “轉(zhuǎn)變溫度 ”？它在熱定型工藝中有何意義？53. 如何控制工藝條件制備高收縮纖維？名詞解釋1. 化學纖維2. 人造纖維3. 合成纖維4. 再生纖維5. 復合纖維6. 異形纖維7. 絲束8. 差別化纖維9. 高性能纖維10. 功能纖維11. 智能材料12. 液晶13. 凍膠紡絲14. 靜電紡絲15. 線密度16. 初始模量17. 濕模量18. 斷裂功19. 拉伸強度20. 斷裂功21. 斷裂比功22.

11、 耐磨性23. 零切粘度24. 非牛頓流動指數(shù)25. 結(jié)構(gòu)粘度指數(shù)26. 剪切粘度27. 拉伸粘度28. 紡絲線29. 紡程30. 冷卻長度31. 穩(wěn)態(tài)紡絲32. 雙擴散33. 雙節(jié)線34. 旋節(jié)線35. 稀釋凝固36. 濃縮凝固37. 等固凝固38. 拉伸點39. 超拉伸現(xiàn)象40. 細頸拉伸、冷拉伸和均勻拉伸41. a 型拉伸42. b 拉伸43. c 型拉伸44. d 型拉伸45. 暫定46. 永定47. 塑料的擠出成型、注塑成型48. 工程塑料49. 熱固性塑料50. 熱塑性塑料51. 熔融指數(shù)52. 可塑度53. 壓縮強度54. 彎曲強度55. 有效彈性56. 沖擊強度57. 塑煉58

12、. 混煉59. 熱塑性彈性體60. 壓延和壓型61. 剪切強度62. 蠕變63. 門尼燒焦64. 正硫化時間65. 門尼燒焦66. 門尼粘度67. 脆化溫度68. 拉伸耐寒系數(shù)69. 吸濕性和吸水性70. 混合71. 分散混合判斷題1. 共混體系具有 ”互鎖”形態(tài)時 ,其粘度隨著共混比增大而通過一個極小值 .2. 紡絲細流的毛細斷裂機理是基于強度理論。3. 一般熔紡實驗數(shù)據(jù)表明，卷繞絲的取向度主要是拉伸流動取向的貢獻。4. 濕法紡絲采用零拉伸時，其紡絲線上的膨化區(qū)消失。5. 定張力熱定型的實質(zhì)是在纖維長度不變的情況下，讓高彈形變轉(zhuǎn)化成塑性變形。6. 一次成型是利用塑料的塑性變形而成型，二次成型

13、是利用塑料的推遲變形而成 型，即是在塑料處于彈性狀態(tài)條件下進行的。7. 注塑機的螺桿形式和結(jié)構(gòu)與擠出機的螺桿完全相同。8. 天然橡膠的化學結(jié)構(gòu)是順式聚異戊二烯。9. 壓延效應就是壓延后的膠片容易出現(xiàn)一種縱橫方向物理機械性能的差異， 即在縱 方向的抗張強度小、 伸長率大、收縮率小， 而在橫方向的抗張強度大、 伸長率小、 收縮率大。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是橡膠分子鏈及針狀或片狀的填料粒子， 經(jīng)壓延后產(chǎn)生取向排列的結(jié)果。10. 在 lgs12lg 的關(guān)系曲線上，非牛頓區(qū)的斜率即為非牛頓指數(shù)。11. 脹大型細流屬于正常的紡絲細流 ,因此提高細流的膨化比有利于成型的穩(wěn)定。12. 橫吹風比縱吹風的冷卻效

14、果好 ,因此實際生產(chǎn)中紡絲線上的冷卻過程是受橫吹風 速度 Vy 控制的。13. 體系的相分離機理決定了濕紡初生纖維的結(jié)構(gòu)。 一般按旋節(jié)分離機理形成的初生 纖維結(jié)構(gòu)較為疏松。14. 在拉伸過程中，纖維非晶區(qū)的取向因數(shù)小于晶區(qū)的取向因數(shù)。15. 在單螺桿擠出機中，物料的輸送是依靠物料與機筒的摩擦力,而雙螺桿擠出機則為 “正向輸送 ”，有強制將物料向前輸送的作用。16. 二次成型只適用于 Tg或 Tm比室溫低得多的熱塑性聚合物。17. 天然橡膠的化學結(jié)構(gòu)是反式聚異戊二烯。18. 膠料在壓出過程中，當它流過口型時同時經(jīng)歷著粘性流動和彈性回復兩個過程， 使壓出物呈現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。 其壓出膨脹量主要取決于膠料

15、流動時可回復變形量和松 弛時間的長短。 如果松弛時間短， 就表現(xiàn)出較大的壓出膨脹量。 如果松弛時間長， 壓出膨脹量小。19. 丁苯橡膠屬于特種合成橡膠的范疇。20. 具有特殊橫截面的纖維一般稱為異形纖維。21. 干法紡絲線上，在噴絲孔出口處，除去溶劑的機理以紡絲線內(nèi)部的擴散為主。22. 在拉伸過程中，纖維非晶區(qū)的取向因數(shù)小于晶區(qū)的取向因數(shù)。討論題1. 試述影響聚合物流體拉伸粘度的因素。2.根據(jù)能量方程式式中 為對于時間的實質(zhì)微分符號； div 是一個算符， 代表的運算是矢量微分算符與另一矢量的標積；是密度；T 為溫度； Cv是恒定條件下的比熱容； J是熱通量； U是內(nèi)能； P：表示流動過程中的

16、能量損失），試確定熔體紡絲線上穩(wěn)態(tài)軸向溫度分布的方程式， 并據(jù)此說明對于紡制超細纖維時熔體紡絲線上的冷卻長度 Lk 較短的原因。3. 試述影響溶液紡初生纖維橫截面形狀的因素。4. 按照 Brodkey 的混合理論， 試分析混合涉及的三種基本擴散形式在高分子材料添 加改性中的作用。5. 某廠在試制新纖維品種過程中， 因原液細流呈漫流型而不能正常紡絲。 請在不改 變聚合物種類、 溶液濃度及噴絲板的條件下， 設(shè)計三種能使紡絲能正常進行的方 案，并說明理由。6. 試根據(jù)熔紡過程中絲條在離開噴絲頭距離 x 處的力平衡方程式， 對作用于紡絲線 上的諸力逐項進行分析并指出其作用。7. 試述根據(jù)拉伸應變速率不

17、同而將整個熔體紡絲線分成的三個區(qū)域中速度和軸向 速度梯度分布的特征及其對初生纖維結(jié)構(gòu)的影響。8. 試述干法紡絲的運動學和動力學的主要特征，并與熔紡和濕紡絲進行比較。9. 試述塑料在擠出機中壓縮段由固體轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w的過程和機理。10. 試述濕紡紡絲線上的軸向力平衡與熔紡的差別。11. 根據(jù)傳質(zhì)機理和纖維內(nèi)溶劑含量和溫度的變化， 可以把整個干法紡絲成形過程分 成三個區(qū)域，試分析三個區(qū)域進行的傳熱和傳質(zhì)的特點。12. 試述塑料在擠出機中壓縮段固體試述變?yōu)槿垠w的過程和機理。13. 試述描述熔體紡絲線上取向使結(jié)晶速率增加的原因。14. 試用 Fick 擴散第一定律描述濕法成形過程中溶劑及凝固劑的雙擴散問題

18、。為什 么說這種描述過于簡化？15. 試述影響拉幅薄膜成型過程的因素。16. 試述流體靜壓對聚合物流體剪切粘度的影響。17. 試述濕紡初生纖維中形成空隙的機理及其影響因素。18. 試述簡述影響橡膠擠出操作的因素。19. 試述聚合物分子結(jié)構(gòu)對剪切粘度的影響。20. 試述當聚合物在紡程上結(jié)晶時聚合體的取向度（ n）沿紡程的分布特點及其原 因。21. 試述濕紡初生纖維中形成空隙的機理及影響因素。22. 試述橡膠配方設(shè)計的程序、 方法及在絕緣和導電橡膠產(chǎn)品中對于橡膠和配合劑的 要求。23. 試述根據(jù)拉伸應變速率不同而將整個熔體紡絲線分成的三個區(qū)域中速度和軸向 速度梯度分布的特征及其對初生纖維結(jié)構(gòu)的影響

19、。24. 試根據(jù)下面的三元相圖， 討論四個區(qū)中聚合物溶液的固化可能性及凝固機理及其 對初生纖維結(jié)構(gòu)的影響。圖 1 P-S-N 三元體系相平衡圖25. 寫出紡絲線上軸向力平衡方程式，并分析它們在熔紡和濕紡中的異同點26. 試討論影響塑料模壓成型的主要因素。27. 試述耐氣透橡膠的配方設(shè)計原則。28. 試述聚合物流體的表觀粘度與剪切速率的關(guān)系。29. 試述 PET 超高速紡絲( VL=6000m/min )中雙折射沿紡程的分布特點并解釋其原 因。30. 試述濕法成形中纖維橫截面出現(xiàn)皮層與芯層差異的原因及皮層的特點。31. 注射成型中如何確立模溫？32. 試述碳黑對橡膠補強的機理。33. 試述影響拉幅薄膜成型過程的因素。34. 表征紡絲流體的彈性有哪些物理參數(shù)？試討論影響彈性的因素？35. 試導出紡絲線上穩(wěn)態(tài)軸向平均溫度 T(X) 的解析式，并據(jù)此求紡絲線上的固化長 度 Lk 和討論影響 Lk 的因素。36. 某廠在試制新纖維品種過程中， 因原液細流呈漫流型而不能正常紡絲。