塑料材料與成型工藝學(xué)復(fù)習(xí)題

1、塑料材料與成型工藝學(xué)復(fù)習(xí)題1. 塑料制品生產(chǎn)的完整工序由哪五步組成？原料準(zhǔn)備；成型；機(jī)械加工；修飾；裝配。 2. 名詞解釋：牛頓流體，表觀粘度，出口效應(yīng)，取向。牛頓流體：在一維剪切流動(dòng)情況下，當(dāng)有剪切應(yīng)力于定溫下施加到兩個(gè)相距dr的流體平行層面并以相對(duì)速度dv運(yùn)動(dòng)，剪切應(yīng)力與剪切速率成線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體出口效應(yīng)：又叫記憶效應(yīng)，是指聚合物粘彈性熔體在壓力下擠出?？诨螂x開管道出口后，流柱截面增大，而長(zhǎng)度縮小的現(xiàn)象。熔體由導(dǎo)管流出時(shí)，料流直徑先收縮，后膨脹。（牛頓流體只有收縮,無膨脹）取向：聚合物分子或纖維狀填料在很大程度上順著流動(dòng)的方向作平行排列，這種排列常稱為定向作用。表觀粘度：非牛頓流

2、體流動(dòng)時(shí)剪切應(yīng)力和剪切速率的比值稱為表觀粘度，用ha表示。 3. 粘性系統(tǒng)中的假塑性流體和膨脹性流體各有什么特點(diǎn)？假塑性流體：流體的表觀粘度隨剪切應(yīng)力的增加而降低膨脹性流體：其表觀粘度隨剪切速率的增加而增大，即流動(dòng)性減小。又叫剪切稠化4. 試分析影響高聚物熔體粘度的因素有哪些？(1)熔體內(nèi)的自由體積因素，自由體積 ­ 粘度 ¯ (2)大分子長(zhǎng)鏈間的纏結(jié)，凡能減少纏結(jié)作用因素，都能加速分子運(yùn)動(dòng)，粘度¯ 5. 長(zhǎng)條形注射模塑制品的取向結(jié)構(gòu)分布規(guī)律是怎樣的？試分析其原因。取向結(jié)構(gòu)分布規(guī)律：分子定向從澆口處起順著料流方向逐漸增加，達(dá)到最大點(diǎn)后逐漸減小，中心區(qū)和鄰近表面一層

3、定向程度不高，中心區(qū)四周定向程度高（根據(jù)實(shí)際試樣用雙折射法測(cè)量的結(jié)果）。分析：1、熔體進(jìn)入模腔后，壓力漸低，即壓力在入模處最高，而在前鋒最低（常壓）。而分子定向程度與t成正比，而t與壓力降成正比，所以分子定向程度也是在入模處最高，而在料的前鋒最低。 2、對(duì)于熱塑性塑料注射而言，模具溫度都低于4080，熔體流動(dòng)不是等溫過程，熔體與模壁接觸的一層都會(huì)凍結(jié)，形成無定形層，分子定向不會(huì)很大，甚至沒有。緊接表層的內(nèi)層，由于冷卻緩慢，當(dāng)它在中心層和表層間淤積而沒有凍結(jié)的時(shí)間內(nèi)是有時(shí)間受到剪切的，因此定向程度高，在模腔中心處由于t=0 、速度梯度=0、取向度最低；又由于中心處溫度高，解取向嚴(yán)重，所以取向度最

4、低。所以承受剪切應(yīng)力最大的場(chǎng)合是在熔融態(tài)塑料柱的邊緣，即表層與中心層的界面上（次表層），此區(qū)域取向度最高。3、塑料進(jìn)入模腔后，最先堵滿的橫截面處，既不在澆口也不在型腔的盡頭，而在這兩者之間，離澆口不遠(yuǎn)處有較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，凍結(jié)層最厚，分子在此處承受剪切應(yīng)力最大（因?yàn)樵诙聺M物之間還要讓塑料流動(dòng)），取向度最高。6. 聚丙烯存在哪幾種異構(gòu)體？（1）等規(guī)聚丙烯，其分子鏈上所有甲基都位于分子鏈一側(cè)。（2）間規(guī)聚丙烯，其分子鏈上所有甲基交替地位于分子鏈兩側(cè)。（3）無規(guī)聚丙烯，甲基隨機(jī)地分布于分子鏈兩側(cè)。7. 聚丙烯的成型加工性能有什么特點(diǎn)？（1）吸濕性?。?）適用于多種成型方法（3）熔體粘度?。?）具有結(jié)晶

5、性（5）熔體具有較明顯的非牛頓性（6）熔體彈性大，冷卻凝固速度快，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（7）受熱時(shí)容易氧化降解8. 聚酰胺的加工性能是怎樣的？ 聚酰胺可用一般熱塑性塑料的方法成型a. 聚酰胺較易吸濕，因此成型前必須進(jìn)行干燥處理，使其含水量小于0.1%。另外，聚酰胺對(duì)氧敏感，高溫下易氧化降解，為此常采用真空干燥。b. 聚酰胺有明顯的熔點(diǎn)，且熔點(diǎn)較高、熔限較窄，因此加工溫度較高。c. 聚酰胺熔體粘度具有較高的溫度敏感性和剪切速率敏感性，且熔體粘度低，熔體流動(dòng)性好。d. 聚酰胺熔融狀態(tài)的熱穩(wěn)定性較差，高溫下易降解，使制品性能惡化。e. 熔體冷卻速度對(duì)制品的結(jié)構(gòu)及性能有明顯影響。f. 聚酰胺的成型過程伴隨

6、著結(jié)晶的產(chǎn)生，故成型收縮率較大。9. ABS樹脂各字母代表什么？每種組分各賦予材料什么樣的性能？A丙烯腈 B1,3-丁二烯 S苯乙烯 三種單體的接枝共聚物1,3-丁二烯為ABS樹脂提供低溫延展性和抗沖擊性，但是過多的丁二烯會(huì)降低樹脂的硬度、光澤及流動(dòng)性； 丙烯腈為ABS樹脂提供硬度、耐熱性、耐酸堿鹽等化學(xué)腐蝕的性質(zhì)； 苯乙烯為ABS樹脂提供硬度、加工的流動(dòng)性及產(chǎn)品表面的光潔度10. 什么是漸變型螺桿？什么是突變型螺桿？各有何特點(diǎn)？漸變型螺桿:由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。其特點(diǎn)： a）漸變螺桿大多用于無定形塑料的加工 b）它對(duì)大多數(shù)物料能夠提供較好

7、的熱傳導(dǎo)，傳熱均勻，效果好 c）對(duì)物料的剪切作用較小，而且可以控制，其混煉特性不是很高突變型螺桿:由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。特點(diǎn)如下: a）突變螺桿具有較短的壓縮段 b）對(duì)物料能產(chǎn)生巨大的剪切，故適用于粘度低、具有突變?nèi)埸c(diǎn)的塑料 c）對(duì)于高粘度的塑料容易引起局部過熱11. 擠出管材（尤其是硬管）時(shí)，造成合流痕的原因是什么？如何消除？原因：物料通過多腳架時(shí)，靠近多腳架壁的料所受的剪切速率大，而中心處則小，因受應(yīng)力而發(fā)生彈性變形也不同。如果大的彈性變形部分在以后得不到恢復(fù)的機(jī)會(huì)，在產(chǎn)品中就顯露出一條可見的料線或縱向裂紋。又叫熔接痕。這種合流痕的存在，會(huì)影

8、響管材的爆破強(qiáng)度。消除方法:延長(zhǎng)口模平直部分的長(zhǎng)度和增大多腳架與口模出口的距離，使料流在出口前得到應(yīng)有的松弛而熔接。 12. 薄膜的冷卻方式有哪幾種？1）通用風(fēng)環(huán)冷卻2）減壓室風(fēng)環(huán)冷卻3）內(nèi)外風(fēng)冷4）水套冷卻13. 管材的定徑方式有哪兩種？各適用于什么情況？外徑定徑和內(nèi)徑定徑 外徑定徑適用于要求管材外徑準(zhǔn)確的情況（定外徑） 內(nèi)徑定徑適用于要求管材內(nèi)徑準(zhǔn)確的情況（定內(nèi)徑）14. 什么是冷凍線？在采用風(fēng)環(huán)冷卻工藝時(shí)，剛擠離口模的管狀物是透明的，一旦冷卻到適當(dāng)溫度而產(chǎn)生晶體時(shí)（聚烯烴結(jié)晶型物料），即失去透明性而變渾濁，透明與渾濁的交界線稱為冷凍線。15. 吹塑薄膜的生產(chǎn)方式有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 塑

9、料薄膜的生產(chǎn)方法有擠吹、平擠、壓延、流延等多種，其中產(chǎn)量最大的是擠出吹塑薄膜（1）平擠上吹法特點(diǎn)：a、因?yàn)檎麄€(gè)管泡都掛在泡管部已經(jīng)冷卻的堅(jiān)韌段，所以牽引穩(wěn)定能制得厚度范圍大的和寬幅的薄膜； b、擠出機(jī)安置在地面上，不需要操作臺(tái)，操作方便；c、管泡周圍的熱空氣流向上，冷空氣流向下，對(duì)泡管冷卻不利；d、物料在機(jī)頭拐90度彎，增加了料流阻力，可使物料在拐角處分解；e、機(jī)頭和輔機(jī)的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些。 (2)平擠下吹法特點(diǎn)：A、管泡的牽引方向與機(jī)頭產(chǎn)生的向上的熱氣流正相反，有利于管泡冷卻；B、可以采用水套直接冷卻泡管，使生產(chǎn)效率和制品透明度得到顯著提高；C、引膜靠自重下垂進(jìn)入牽引輥，引膜方便； D、整個(gè)管泡

10、掛在上部尚未冷卻的塑性段上，在生產(chǎn)厚膜和牽引速度較快時(shí)，就易拉斷管泡，對(duì)于相對(duì)密度較大的塑料（如PVC）牽引更難控制;E、擠出機(jī)必須安置在較高的操作臺(tái)上，安置費(fèi)用增加，操作也不方便。（3）平擠平吹特點(diǎn)：A、機(jī)頭和輔機(jī)結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，設(shè)備安裝操作都很方便，對(duì)廠房要求也不高；B、機(jī)器占地面積大；C、由于熱氣流向上，冷氣流向下，管泡上半部分冷卻要比下半部分困難，當(dāng)物料相對(duì)密度較大或直徑較大時(shí)管泡易向下垂，薄膜厚度不易調(diào)節(jié)均勻，通常幅寬小于600mm的薄膜可用此法。16. 擠出板材時(shí)三輥壓光機(jī)冷卻導(dǎo)輥和牽引輥各起什么作用？三輥壓光機(jī)用:a 定型裝置作用 b 牽引作用冷卻導(dǎo)輥?zhàn)饔茫和ㄟ^壓光機(jī)后，板坯溫度

11、還較高，需要導(dǎo)輥冷卻牽引輥?zhàn)饔?a將已定型的板材引進(jìn)切斷裝置，防止壓光輥處集料；b將板材進(jìn)一步壓平整。17. 什么是熱塑性塑料？什么是熱固性塑料？熱塑性塑料:具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料熱固性塑料：在受熱或其他條件下能固化或具有不溶特性的塑料18. 為了排氣良好，對(duì)排氣式螺桿有哪兩個(gè)重要的功能要求？ a排氣孔下聚合物的壓力為零b排氣孔的聚合物是完全熔化的19. 新型螺桿有哪幾種？各有何特點(diǎn)？（1） 排氣式螺桿 特點(diǎn)：用排氣式擠出機(jī)螺桿可以連續(xù)從聚合物中抽出揮發(fā)物。（2） 屏障型螺桿 特點(diǎn)：在壓縮段的螺紋旁再加一道輔助螺紋，于是將螺桿主螺紋的前緣一邊分為熔體槽，而其后緣一邊分為固體槽。屏障螺

12、紋與料筒的間隙比主螺紋的間隙大59倍，這只能允許固體槽中由固體床生成的熔體進(jìn)入熔體槽，而未熔化的塑料則被阻隔。（3） 銷釘螺桿 特點(diǎn)：在這一區(qū)域設(shè)置銷釘，就會(huì)使料流發(fā)生攪動(dòng)，并從而產(chǎn)生局部的高剪切以增進(jìn)固體粒子的熔化。此外，設(shè)置的銷釘還有助于內(nèi)壓力的提高，從而可保證螺槽被充滿和壓實(shí)。（4）波型螺桿 特點(diǎn)：在波型螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，螺槽根部會(huì)產(chǎn)生周期性的一起一伏運(yùn)動(dòng)，因此固體床就會(huì)受到重復(fù)的壓縮和膨脹作用，從而使固體床加速崩潰，有效 地促進(jìn)物料混合。波型螺桿適合于高速擠壓操作。（5）混合螺桿特點(diǎn)：為了改進(jìn)通用螺桿的分配混合程度，一般在計(jì)量段設(shè)置分配混合元件，使螺槽中的速度分布擾亂，以產(chǎn)生分配混合。2

13、0. 畫出擠出成型工藝流程圖。21. 簡(jiǎn)述注塑原理。 注射模塑簡(jiǎn)稱注塑或稱注射成型，傳統(tǒng)注塑技術(shù)的基本工藝過程是：將粒狀或粉狀熱塑性塑料加進(jìn)注射機(jī)料筒，塑料在料筒內(nèi)受熱而轉(zhuǎn)變成具有良好流動(dòng)性的熔體；隨后借助柱塞或螺桿所施加的壓力將熔體快速注入預(yù)先閉合的模具型腔，熔體取得型腔的型樣后轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚臀?；?jīng)過冷卻而凝固定型為制品。 22. 注射裝置的作用是什么？鎖模裝置的作用是什么？注射裝置的作用：（1）塑化-均勻加熱和塑化物料，并進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量加料；（2）注射-在一定的壓力和速度下，把已塑化好的物料注入模腔內(nèi)；（3）保壓-為了保證制品表面平整，內(nèi)部密實(shí)，在注射完畢后，在一段時(shí)間內(nèi)仍需對(duì)模腔內(nèi)的物料保持

14、一定壓力稱為保壓，以防止物料倒流。鎖模裝置作用：是實(shí)現(xiàn)閉合模具、開啟模具和頂出制品的機(jī)構(gòu)。23. 簡(jiǎn)述注射成型的六個(gè)時(shí)期。入模準(zhǔn)備期、充模期 、壓實(shí)期、保壓期 、倒流與封口期、繼冷期 24. 螺桿式注射機(jī)的塑化特點(diǎn)是什么？螺桿在塑化時(shí)伴隨著軸向位移，使熔料溫度軸向溫差較大，且難以克服。（1）螺桿式注射機(jī)料筒內(nèi)的物料熔融是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的間歇過程。（2）注射螺桿是間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)的，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)停止再轉(zhuǎn)動(dòng)， 熔膜由薄厚薄，固體床由寬窄寬。（3）注射機(jī)螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于后移而使其預(yù)塑物料的螺桿有效長(zhǎng)度變小，可能導(dǎo)致物料不能完全熔融，有發(fā)生固體床崩潰的可能。 螺槽內(nèi)物料受到的剪切和傳導(dǎo)加熱也具有波動(dòng)起伏的特點(diǎn)。注

15、射機(jī)螺桿頭前已塑化熔體柱，在軸向上和徑向上的溫度分布都不可能十分均勻。25. 熱塑性塑料注射過程中，塑化溫度如何選擇？模具溫度如何選擇？塑化溫度的選擇：1）熔融溫度低而熔體粘度高的塑料，利用剪切摩擦加熱。2）熔融溫度高而熔體粘度低的塑料，采用高的加料段溫度。3）熔融溫度高熔體粘度也大的塑料，既需要從外部高溫?zé)嵩慈〉蒙郎厮璧臒崃?，也能靠剪切摩擦獲得調(diào)節(jié)熔體流動(dòng)性的內(nèi)熱，料筒各加熱段的溫度均在塑料的熔融溫度附近。4）不論成型哪一種類型的塑料，料筒前部與螺桿計(jì)量段對(duì)應(yīng)區(qū)的溫度，都應(yīng)高于塑料的熔融溫度而低于其熱分解溫度。模具溫度高低決定于塑料的結(jié)晶性、制品的尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件（熔體

16、溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期）。對(duì)于粘度低或中等的無定型塑料，模溫常偏低；對(duì)于粘度高的塑料，必須采用高模溫。對(duì)于結(jié)晶型塑料，溫度降低到熔點(diǎn)即開始結(jié)晶。26. 試分析快速充模和慢速充模各有何利弊？ 快速充模：會(huì)將空氣帶入成型物內(nèi)，而且由于模底先被熔體填滿，使模腔內(nèi)空氣難以排出，未排出的空氣被熱熔體加熱和壓縮成高溫氣體后，會(huì)引起熔體的局部燒傷和降解，這不僅會(huì)降低制品的表面質(zhì)量，而且還是制品出現(xiàn)微裂紋和存在較大內(nèi)應(yīng)力的重要原因。慢速充模：層流流動(dòng)充?？杀苊馔牧髁鲃?dòng)充模引起的各種缺陷。若控制得當(dāng)，可得到表觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量均比較高的制品。但若流動(dòng)速度過小會(huì)顯著延長(zhǎng)充模時(shí)間，如果由于流動(dòng)中的明顯冷卻

17、降溫而使熔體粘度大幅度提高，就會(huì)引起模腔充填不滿、制品出現(xiàn)分層和熔接縫強(qiáng)度偏低等缺陷。27. 影響熔體流動(dòng)長(zhǎng)度的因素有哪些？各有何影響？ A 塑料的流動(dòng)性和冷凝速度 影響：塑料種類不同，加工溫度和冷凝速度也不同，流動(dòng)長(zhǎng)度與模腔厚度的比值（即流動(dòng)距離比L/t）也不同。 B 料筒溫度 影響：在加工溫度范圍內(nèi)，提高料筒溫度有利于增加熔體在模腔中的極限流動(dòng)長(zhǎng)度。 C 模具溫度 影響：主要影響熔體在模壁上的凝固層厚度，對(duì)流動(dòng)長(zhǎng)度無顯著影響。 D 注射壓力 影響：提高注射壓力，可增加熔體的流動(dòng)長(zhǎng)度。注射壓力增大，同時(shí)也會(huì)使聚合物分子流動(dòng)取向程度增加，導(dǎo)致制品出現(xiàn)明顯的各向異性。所以注射壓力與很多因素有關(guān)E

18、 注射速度 影響：提高注射速度有利于增大充模流動(dòng)長(zhǎng)度，減少流動(dòng)時(shí)間，使充模速度提高。在不出現(xiàn)湍流的情況下，注射速度盡量加大，就可以避免采用大的注射壓力而導(dǎo)致制品出現(xiàn)各向異性。尤其是成型薄壁制品時(shí)應(yīng)采用此法增加流動(dòng)長(zhǎng)度。 F 模腔厚度 影響：模腔厚度是影響充模阻力的的重要因素，模腔厚度增加，充模流動(dòng)長(zhǎng)度也會(huì)增大。 28. 保壓在熱塑性塑料注射過程中的作用是什么？實(shí)現(xiàn)保壓期往模腔中補(bǔ)料的必要條件是什么？保壓的作用：繼續(xù)向模腔內(nèi)擠入一些熔體(補(bǔ)料)，以補(bǔ)償成型物因冷卻而引起的體積收縮，并避免成型物過早地與模壁脫離。 保壓期間實(shí)現(xiàn)補(bǔ)料的必要條件是：a壓實(shí)期結(jié)束后料筒前端還應(yīng)有一定量的熔體(料墊)；b從料筒到模腔的通道能允許熔體通過。29. 注射模塑時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生熔體倒流？熔體倒流： 用大尺寸澆口成型厚壁制品時(shí)，保壓期內(nèi)可以有足夠長(zhǎng)的時(shí)間向模腔補(bǔ)料并傳遞壓力。若在澆口凝封之前就解除模腔的外壓，由于此時(shí)澆道內(nèi)的壓力隨之急劇下降而遠(yuǎn)低于模腔內(nèi)的壓力，致使熔體從型腔倒流入澆道。30. 在注塑制品中由于起因的不同，通常存在哪幾種不同形式的內(nèi)應(yīng)力？（1）構(gòu)型體積應(yīng)力（2）體積溫度應(yīng)力（3）凍結(jié)分子取向應(yīng)力31. 熱處理的作用是什么？調(diào)濕