高分子材料成型加工課后部分習(xí)題參考答案

1、2分別區(qū)分“通用塑料”和“工程塑料”，“熱塑性塑料”和“熱固性塑料”，“簡單組分高分子材料”和“復(fù)雜組分高分子材料”，并請各舉23例。答：通用塑料：一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸強(qiáng)度大于50MPa，沖擊強(qiáng)度大于6kJ/m2 ,長期耐熱溫度超過100的，剛性好、蠕變小、自潤滑、電絕緣、耐腐蝕等，可代替金屬用作結(jié)構(gòu)件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。日本業(yè)界將它定義為“可以做為構(gòu)造用及機(jī)械零件用的高性能塑

2、料，耐熱性在100 以上，主要運(yùn)用在工業(yè)上”。熱塑性塑料：加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。(熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時軟化流動、冷卻變硬的過程是物理變化；) 熱固性塑料：第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時，已不能再變軟流動了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時的塑化流動，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。(

3、熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不飽和聚酯、有機(jī)硅等塑料，都是熱固性塑料。簡單組分高分子材料：主要由高聚物組成(含量很高，可達(dá)95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧劑、潤滑劑、著色劑等添加劑。如：PE、PP、PTFE。復(fù)雜組分高分子材料：復(fù)雜組分塑料則是由合成樹脂與多種起不同作用的配合劑組成，如填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等組成。如：PF、SPVC。用天然或合成的聚合物為原料，經(jīng)過人工加工制造的纖維狀物質(zhì)?？梢苑诸悆深?1） 人造纖維： 又稱再生纖維，以天然聚合物為原料，經(jīng)過人工加

4、工而改性制得。如：粘膠纖維、醋酸纖維、蛋白質(zhì)纖維等2） 合成纖維： 以石油、天然氣等為原料，通過人工合成和紡絲的方法制成。如：滌綸、尼龍、腈綸、丙綸、氨綸、維綸等3高分子材料成型加工的定義和實(shí)質(zhì)。高分子材料成型加工是將聚合物(有時還加入各種添加劑、助劑或改性材料等)轉(zhuǎn)變成實(shí)用材料或制品的一種工程技術(shù)。大多數(shù)情況下，聚合物加工通常包括兩個過程:首先使原材料產(chǎn)生變形或流動，并取得所需要的形狀，然后設(shè)法保持取得的形狀(即硬化)，流動-硬化是聚合物工過程的基本程序。高分子材料加工的本質(zhì)就是一個定構(gòu)的過程，也就是使聚合物結(jié)構(gòu)確定，并獲得一定性能的過程。第一章習(xí)題與思考題 2請說出晶態(tài)與非晶態(tài)聚合物的熔融

5、加工溫度范圍，并討論兩者作為材料的耐熱性好壞。答：晶態(tài)聚合物：TmTd；非晶態(tài)聚合物：TfTd。對于作為塑料使用的高聚物來說，在不結(jié)晶或結(jié)晶度低時，最高使用溫度是Tg，當(dāng)結(jié)晶度達(dá)到40%以上時，晶區(qū)互相連接，形成貫穿整個材料的連續(xù)相，因此在Tg以上仍不會軟化，其最高使用溫度可提高到結(jié)晶熔點(diǎn)。熔點(diǎn)（Tm）：是晶態(tài)高聚物熔融時的溫度。表征晶態(tài)高聚物耐熱性的好壞。3為什么聚合物的結(jié)晶溫度范圍是TgTm？ 答：T>Tm 分子熱運(yùn)動自由能大于內(nèi)能，難以形成有序結(jié)構(gòu)T<Tg 大分子鏈段運(yùn)動被凍結(jié)，不能發(fā)生分子重排和形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)7要使聚合物在加工中通過拉伸獲得取向結(jié)構(gòu)，應(yīng)在該聚合物的什么溫度下拉

6、伸？ 答：應(yīng)該在聚合物的玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行，因為分子在高于Tg時才具有足夠的活動，這樣在拉應(yīng)力的作用下，分子才能從無規(guī)線團(tuán)中被拉伸應(yīng)力拉開、拉直和在分子彼此之間發(fā)生移動。門尼黏度(Mooney viscosity) ：在一定溫度下（通常100）和一定的轉(zhuǎn)子速度下，測定未硫化的橡膠對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的阻力。門尼黏度又稱轉(zhuǎn)動(門尼) 黏度，是用門尼黏度計測定的數(shù)值，基本上可以反映合成橡膠的聚合度與分子量。按照GB 1232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，轉(zhuǎn)動(門尼)黏度以符號Z100 1+4 表示。其中Z轉(zhuǎn)動黏度值；1預(yù)熱時間為1min；4轉(zhuǎn)動時間為4min；100試驗溫度為100，習(xí)慣上常以ML100 1+4 表示門尼

7、黏度。熔體流動速率（MFR） 測定高分子熔體在一定溫度和負(fù)荷下，單位時間內(nèi)從標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管中流出的重量。 熔體流動速率是表示熱塑性樹脂流動特性最典型的方法。比相對平均分子量方便、快捷，表示聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等各種成型材料的流動性。在其加熱料筒中放入定量的樣品，按樹脂品種規(guī)定其加熱溫度與負(fù)荷條件。其結(jié)果是從加熱料筒底部的細(xì)孔擠出熔融的樹脂并通過標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量（g/10min），以此定義為熔體流動速率，以前我國曾用過熔融指數(shù)、熔體指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，歐洲等國家也有用熔融流動指數(shù)（簡稱MFI或MI），作為評定材料流動特性的標(biāo)準(zhǔn)。落球黏度： 一個半徑為R ，密度為s 的小球，在密度為b 的液體中以恒定速

8、率下落，可用斯托克斯方程求出液體介質(zhì)的黏度，記作斯托克斯黏度s 用落球黏度計測得的黏度是牛頓區(qū)的黏度值，對剪切速率無依賴性，是零切黏度。滴點(diǎn)溫度：在規(guī)定的加熱條件下，當(dāng)從儀器的脂杯中滴出第一滴流體時的溫度，叫作潤滑脂的滴點(diǎn)。滴點(diǎn)示出潤滑脂達(dá)到一定流動性的溫度第四章習(xí)題與思考題3何謂表觀黏度？試述大部分聚合物熔體為假塑性流體的理由。答：對于非牛頓流體它只是對流動性好壞作一個相對的大致比較。真正的黏度應(yīng)當(dāng)是不可逆的黏性流動的一部分，而表觀黏度還包括了可逆的高彈性變形那一部分，所以表觀黏度一般小于真正黏度。對聚合物熔體來說，造成黏度下降的原因在于其中大分子彼此之間的纏結(jié)。當(dāng)纏結(jié)的大分子承受應(yīng)力時，其

9、纏結(jié)點(diǎn)就會被解開，同時還沿著流動的方向規(guī)則排列，因此就降低了黏度。纏結(jié)點(diǎn)被解開和大分子規(guī)則排列的程度是隨應(yīng)力的增加而加大的。顯然，這種大分子纏結(jié)的學(xué)說，也可用以說明聚合物熔體黏度隨剪切應(yīng)力增加而降低的原因。7聚合物熔體在剪切流動過程中有哪些彈性表現(xiàn)形式？在成型過程中可采取哪些措施來減少彈性表現(xiàn)對制品質(zhì)量的不良影響？ 答：聚合物流動過程最常見的彈性行為是端末效應(yīng)和不穩(wěn)定流動。提高溫度，減少剪切應(yīng)力，增加高溫下的流動時間，均化塑料結(jié)構(gòu)，降低其流動的非牛頓性。第五章習(xí)題與思考題3為什么在評定固體物料的混合狀態(tài)時不僅要比較取樣中各組分的比率與總體比率的差異大小而且還要考察混合料的分散程度？ 答：衡量混

10、合效果需從物料的均勻程度和組分的分散程度兩方面來考慮。均勻程度 指混入物所占物料的比率與理論或總體比率的差異。但就是相同比率的混合情況也是十分復(fù)雜的。在取樣分析組成時，若一次抽取的試樣的量足夠多，或者，一次取樣量雖不多，但取樣的次數(shù)足夠多，雖然每次抽取的試樣分析結(jié)果有所出入，但（取多個試樣分析結(jié)果的平均值時，）仍可得出混合情況相同的結(jié)論。然而從混合料中各組分的分散程度來看，則可能相差甚遠(yuǎn)。因此，在判定物料的混合狀態(tài)時，還必須考慮各組分的分散程度。6何謂橡膠的混煉？用開煉機(jī)和密煉機(jī)分別進(jìn)行混煉時應(yīng)控制的工藝條件有哪些？有何影響？ 答：混煉就是將各種配合劑與可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠在機(jī)械作用下

11、混合均勻，制成混煉膠的過程。開煉機(jī)混煉時應(yīng)控制的工藝條件有（1）裝膠容量（2）輥距（3）混煉溫度（4）混煉時間（5）輥速和速比（6）加料順序密煉機(jī)分別進(jìn)行混煉時應(yīng)控制的工藝條件有（1）裝膠容量（2）上頂栓壓力（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和混煉時間（4）混煉溫度（5）加料順序7何謂膠料混煉過程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠（炭黑凝膠）？ 答：橡膠與炭黑混煉時，由于炭黑表面具有一定的活性，因而與混煉時產(chǎn)生的R生成一定數(shù)量的化學(xué)形式和物理形式的結(jié)合體，形成一種不溶于橡膠溶劑的產(chǎn)物，稱結(jié)合橡膠（炭黑凝膠）。9什么叫塑料的混合和塑化，其主要區(qū)別在哪里？ 答：塑料的混合：這是物料的初混合，是一種簡單混合，在低于流動溫度和較為緩和的剪

12、切速率下進(jìn)行的一種混合。混合后，物料各組份的物理和化學(xué)性質(zhì)無變化。只是增加各組份顆粒的無規(guī)則排列程度，沒有改變顆粒的尺寸。設(shè)備：捏合機(jī)、高速混合機(jī)。塑料的塑化：再混合，是高一級的混合，在高于流動溫度（Tf或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾螅锪细鹘M份的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化。塑化的目的是使物料在一定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。設(shè)備：密煉機(jī)、開煉機(jī)、擠出機(jī)。11塑料的塑化與橡膠的塑煉二者的目的和原理有何異同？ 答：塑化：再混合，是高一級的混合。在高于流動溫度（Tf或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾?，塑料各組份的物理

13、和化學(xué)性質(zhì)有所變化。其目的是使物料在一定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。塑煉：使生膠由強(qiáng)韌的彈性轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀谋阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過程。目的是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。（目的是降低彈性，增加可塑性，獲得流動性； 混煉時配合劑易于分散均勻，便于操作； * 使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。） 12什么是“生膠的塑煉”， 什么是“塑料的塑煉”， 為什么要分別對生膠和塑料進(jìn)行塑煉？兩者分別可采取哪些措施，提高塑煉效果？ 答：生膠的塑煉：使生膠由

14、強(qiáng)韌的彈性轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀谋阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過程。目的是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。（目的是降低彈性，增加可塑性，獲得流動性； 混煉時配合劑易于分散均勻，便于操作； * 使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。） 塑料的塑煉：再混合，是高一級的混合。在高于流動溫度（Tf或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾螅芰细鹘M份的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化。其目的是使物料在一定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。16橡膠塑煉的目的，比較低溫塑煉和高溫塑煉。答：使

15、生膠由強(qiáng)韌的彈性轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀谋阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過程。目的是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。低溫塑煉開煉機(jī)塑煉薄通塑煉包輥塑煉一次塑煉分段塑煉高溫塑煉密煉機(jī)塑煉稱量投料放下上頂栓加壓塑煉打開下頂栓排膠壓片機(jī)搗合壓片冷卻下片存放高溫連續(xù)塑煉螺桿塑煉機(jī)塑煉第六章習(xí)題與思考題1何謂熱固性塑料的固化速度？試述其影響因素。答：這是熱固性塑料成型時特有的也是最重要的工藝性能，它是衡量熱固性塑料成型時化學(xué)反應(yīng)的速度。它是以熱固性塑料在一定的溫度和壓力下，壓制標(biāo)準(zhǔn)試樣時，使制品的物理機(jī)械性能達(dá)到最佳值所需的時間與試件的厚度的比值

16、(smm厚度)來表示，此值愈小，固化速率愈大。 固化速率主要由熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)性質(zhì)決定，并受成型前的預(yù)壓、預(yù)熱條件以及成型工藝條件如溫度和壓力等多種因素的影響。 2簡述熱固性塑料模壓成型的工藝步驟。答：熱固性塑料模壓成型工藝過程通常由成型物料的準(zhǔn)備、成型和制品后處理三個階段組成，工藝步驟如下： 1、計量；2、預(yù)壓；3、預(yù)熱；4、嵌件安放；5、加料；6、閉模；7、排氣；8、保壓固化；9、脫模冷卻；10制品后處理 工藝過程見圖所示。3試分析模溫的高低對模壓成型工藝的影響。答：模壓溫度是指成型時所規(guī)定的模具溫度，對塑料的熔融、流動和樹脂的交聯(lián)反應(yīng)速度有決定性的影響。 在一定的溫度范圍內(nèi)，模溫升高

17、、物料流動性提高，充模順利，交聯(lián)固化速度增加，模壓周期縮短，生產(chǎn)效率高。但過高的模壓溫度會使塑料的交聯(lián)反應(yīng)過早開始和固化速度太快而使塑料的熔融黏度增加，流動性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是熱的不良導(dǎo)體，模溫高，固化速度快，會造成模腔內(nèi)物料內(nèi)外層固化不一，表層先行硬化，內(nèi)層固化時交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物難以向外揮發(fā)，會使制品發(fā)生腫脹、開裂和翹曲變形，而且內(nèi)層固化完成時，制品表面可能已過熱，引起樹脂和有機(jī)填料等分解，會降低制品的機(jī)械性能。因此模壓形狀復(fù)雜、壁薄、深度大的制品，不宜選用高模溫，但經(jīng)過預(yù)熱的塑料進(jìn)行模壓時，由于內(nèi)外層溫度較均勻，流動性好，可選用較高模溫。 模壓溫度過低時，不僅

18、物料流動性差，而且固化速度慢，交聯(lián)反應(yīng)難以充分進(jìn)行，會造成制品強(qiáng)度低，無光澤，甚至制品表面出現(xiàn)腫脹，這是由于低溫下固化不完全的表層承受不住內(nèi)部低分子物揮發(fā)而產(chǎn)生的壓力的緣故。 4在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫應(yīng)相應(yīng)地降低還是升高模壓壓力才對模壓成型工藝有利？為什么？ 答：在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫一般應(yīng)相應(yīng)地升高模壓壓力才對模壓成型工藝有利。 在一定范圍內(nèi)模溫提高能增加塑料的流動性，模壓壓力可降低；但模溫提高也會使塑料的交聯(lián)反應(yīng)速度加速，從而導(dǎo)致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模壓壓力。綜合以上因素，提高模溫一般應(yīng)相應(yīng)地提高模壓壓力。 5熱固性塑料模壓成型中物料的預(yù)熱溫度對模壓壓力

19、有何影響？為什么？ 答：進(jìn)行預(yù)熱可以使物料熔化速度加快，黏度下降，流動性提高，模壓壓力降低；但如果預(yù)熱溫度過高會使塑料在預(yù)熱過程中有部分固化，會抵消預(yù)熱增大流動性效果，模壓時需更高的壓力來保證物料充滿型腔。在預(yù)熱時軟化傾向>交聯(lián)傾向，一般經(jīng)過預(yù)熱的物料可使用較低的模壓壓力。 6在高分子材料成型加工中，哪些地方要求交聯(lián)？交聯(lián)能賦予高聚物制品哪些性能？ 答：未硫化的橡膠Tg在室溫以下，常溫下發(fā)黏，強(qiáng)度很低，基本無使用價值。通過硫化(交聯(lián))，才能使用。 酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯等是具有活性官能團(tuán)的低分子量的齊聚物，也只有通過交聯(lián)，才能充分發(fā)揮它們的特性。 在聚乙烯、聚氯乙烯、聚

20、氨酯等泡沫塑料生產(chǎn)中，交聯(lián)也是極為重要的工藝技術(shù)，交聯(lián)有助于提高泡孔壁的強(qiáng)度。 交聯(lián)后的性能取決于交聯(lián)密度。交聯(lián)密度高，相鄰交聯(lián)點(diǎn)之間相對分子質(zhì)量小，鏈段活動性受到限制，Tg隨之增高。交聯(lián)改善了高分子材料的力學(xué)性能、耐熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性能和使用性能。 7試述天然橡膠以硫磺硫化后的制品大分子結(jié)構(gòu)特征。答：硫化后，橡膠大分子結(jié)構(gòu)中各部位已程度不同地形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間有主價鍵力的作用，使大分子鏈的相對運(yùn)動受到一定的限制，在外力作用下，不易發(fā)生較大的位移，變形減小，強(qiáng)度增大，失去可溶性，只能有限溶脹。 8試述橡膠硫化后的物理性能的變化，并解釋之。答：天然橡膠在硫化過程中，隨著線型大分子逐漸變

21、為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、硬度、彈性增加，而伸長率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若繼續(xù)硫化，則出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度、彈性逐漸下降，伸長率、永久變形反而會上升的現(xiàn)象。 這些現(xiàn)象都是線形大分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征。 9生膠和硫化膠在分子結(jié)構(gòu)及性能上有何不同？ 答：硫化前： 結(jié)構(gòu)：線性大分子，分子與分子之間無價鍵力； 性能：可塑性大，伸長率高，具可溶性。 硫化后： 結(jié)構(gòu)：1）化學(xué)鍵；2）交聯(lián)鍵的位置；3）交聯(lián)程度；4）交聯(lián) 性能：1）力學(xué)性能（定伸強(qiáng)度、硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長率、彈性）； 2）物理性能；3）化學(xué)穩(wěn)定性 10橡膠的硫化歷程分為幾個階段？各階段的實(shí)質(zhì)和意義是什么？ 答：（1）

22、焦燒期硫化起步階段，是指橡膠在硫化開始前的延遲作用時間，在此階段膠料尚未開始交聯(lián)，膠料在模型內(nèi)有良好的流動性。（對于模型硫化制品，膠料的流動、充模必須在此階段完成，否則就發(fā)生焦燒出現(xiàn)制品花紋不清，缺膠等缺陷。） 意義：焦燒期的長短決定了膠料的焦燒性及操作安全性。這一階段的長短取決于配合劑的種類和數(shù)量。 （2）欠硫期預(yù)硫階段，焦燒期以后橡膠開始交聯(lián)的階段。在此階段，隨著交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，橡膠的交聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)橡膠的物理機(jī)械性能逐漸上升，但尚未達(dá)到預(yù)期的水平但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等卻優(yōu)于正硫化階段時的膠料。 意義：預(yù)硫時間的長短反映了硫化反應(yīng)速度的快慢（，主要取決于配方）。 （

23、3）正硫期正硫化階段，正硫化是膠料的各項性能在一個階段基本上保持恒定或變化很少，也稱硫化平坦期。 意義：這個階段橡膠的綜合性能最好，是選取正硫化時間的范圍。（硫化平坦期的寬窄取決于：配方、溫度等） （4）過硫期過硫階段，橡膠的交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到一定的程度，此時的各項物理機(jī)械性能均達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最佳。此時交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)。 意義：過硫階段的性能變化情況反映了硫化平坦期的長短，不僅表明了膠料熱穩(wěn)定性的高低，而且對硫化工藝的安全性及制品硫化質(zhì)量有直接影響。 11橡膠制品生產(chǎn)過程中，殘余焦燒時間的長短與橡膠制品的類型有什么關(guān)系？ 答：不同的硫化方法和制品，對焦燒時間的長短亦有不同要求

24、。在硫化模壓制品時，總是希望有較長的焦燒期，使膠料有充分時間在模型內(nèi)進(jìn)行流動，而不致使制品出現(xiàn)花紋不清晰或缺膠等缺陷。在非模型硫化中，則應(yīng)要求硫化起步應(yīng)盡可能早一些，因為膠料起步快而迅速變硬，有利于防止制品因受熱變軟而發(fā)生變形。不過在大多數(shù)情況下，仍希望有較長的焦燒時間以保證操作的安全性。 12何謂返原性膠料和非返原性膠料？ 答：天然橡膠等主鏈為線形大分子結(jié)構(gòu)，在過硫階段中斷鏈多于交聯(lián)，機(jī)械性能下降，這種膠料稱為返原性膠料； 大部分合成橡膠，如丁苯、丁腈橡膠，在過硫階段中易產(chǎn)生氧化支化反應(yīng)和環(huán)化結(jié)構(gòu)，膠料的物理機(jī)械性能變化很小，甚至保持恒定，這種膠料稱為非返原性膠料。 13何謂硫化三要素？對硫

25、化三要素控制不當(dāng)會造成什么后果？ 答：硫化三要素是指硫化的壓力、溫度和時間。 模型硫化時必須施以壓力。壓力過低，膠料流動性差，不能充滿模腔，制品容易產(chǎn)生泡，膠料不夠致密，機(jī)械性能下降；但過高壓力對橡膠的性能也不利，高壓會對橡膠分子鏈的熱降解有加速作用；對于含纖維織物的膠料，高壓會使織物材料的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐屈撓性能下降。 硫化溫度是橡膠發(fā)生成化反應(yīng)的基本條件，它直接影響硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度太高，硫化速度太快，膠料剛受熱即交聯(lián)而流動性下降，得不到所需要的產(chǎn)品，且高溫易引起橡膠分子鏈裂解，乃至發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致強(qiáng)伸性能下降；反之，硫化溫度低，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，直至不硫化。

26、在一定的硫化溫度和壓力下，橡膠有一最適宜的硫化時間，時間太長則過硫，時間太短則欠硫，對產(chǎn)品性能都不利。 14何謂正硫化和正硫化時間？正硫化時間的測定方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？ 答：正硫化是膠料的各項性能在一個階段基本上保持恒定或變化很少，也稱硫化平坦期。 理論正硫化：從硫化反應(yīng)動力學(xué)原理來說，正硫化應(yīng)是膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度時的硫化狀態(tài)，正硫化時間應(yīng)由膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度所需的時間來確定比較合理。 工藝正硫化：橡膠處在正硫化時，其物理機(jī)械性能或綜合性能達(dá)到最佳值，預(yù)硫或過硫階段膠料性能均不好。達(dá)到正硫化所需的時間為正硫化時間，而正硫化是一個階段。在實(shí)際應(yīng)用中是根據(jù)某些主要性能指標(biāo)(與交聯(lián)密度成正

27、比)來選擇最佳點(diǎn)，確定正硫化時間。 （1）物理機(jī)械法 麻煩，不經(jīng)濟(jì)； （2）化學(xué)法 簡單、方便，但誤差較大，適應(yīng)性不廣，有一定限制，不適于非硫黃硫化的膠料； （3）專用儀器法 不僅具有方便、精確、經(jīng)濟(jì)、快速和重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠連續(xù)測定與加工性能和硫化性能等有關(guān)的參數(shù)而且只需進(jìn)行一次試驗即可得到完整的硫化曲線。 15某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137時，測出其硫化時間為80min，若將硫化溫度提高到143，求該膠料達(dá)正硫化所需要的時間？上述膠料的硫化溫度時間縮短到60min時，求所選取的硫化溫度是多少？ 解：，即，解得t2=52.8min 211102TTtKt=1431370

28、.61028022t=同理，即，解得T3141 311103TTtKt=31371080260T=16某膠料的硫化溫度系數(shù)為2，在實(shí)驗室中用試片測定，當(dāng)硫化溫度為143時，硫化平坦時間為2080min，該膠料在140下于模型中硫化了70min，問是否達(dá)到正硫化？ 解：E20= It= K(T-100)/100 ×t=2(143-100)/10 ×20=393.97 E80= 2(143-100)/10 ×80=1575.86 E70= 2(140-100)/10 ×70=1120 E20 E70 E80 該部位的膠料已達(dá)正硫化。 17繪出增強(qiáng)熱固性塑料層

29、壓板成型時熱壓過程五個時期的溫度和壓力與時間的關(guān)系曲線，并說明各時期的溫度和壓力在成型中的作用。答：壓制的溫度控制一般分為五個階段預(yù)熱階段：板坯的溫度由室溫升至樹脂開始交聯(lián)反應(yīng)的溫度，使樹脂開始熔化，并進(jìn)一步滲入增強(qiáng)材料中，同時排出部分揮發(fā)物。此時的壓力最高壓力的1/31/2。 中間保溫階段：樹脂在較低的反應(yīng)速度下進(jìn)行交聯(lián)固化反應(yīng)，直至溢料不能拉成絲，然后開始升溫升壓。 升溫階段：將溫度和壓力升至最高，加快交聯(lián)反應(yīng)。（此時樹脂的流動性已下降，高溫高壓不會造成膠料流失） 熱壓保溫階段：在規(guī)定的溫度和壓力下，保持一定時間，使樹脂充分交聯(lián)固化。 冷卻階段：樹脂在充分交聯(lián)后，使溫度逐漸降低，進(jìn)行降溫冷

30、卻。第七章習(xí)題與思考題1擠出機(jī)螺桿在結(jié)構(gòu)上為何分段？分段的根據(jù)是什么？ 答：根據(jù)物料在螺桿中的溫度、壓力、黏度等的變化特征，可將螺桿分為加料段、壓縮段、壓縮段三段。 2擠出螺桿一般分為哪幾段？每段各有什么作用？對于晶態(tài)塑料的擠出成型，應(yīng)選擇何種螺桿？其L2的長度有何特征，為什么？ 答：加料段-對料斗送來的塑料進(jìn)行加熱，同時輸送到壓縮段。塑料在該段始終保持固體狀態(tài)。 壓縮段-對加料段來的料起擠壓和剪切作用，同時使物料繼續(xù)受熱，由固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w，趕走塑料中的空氣及其他揮發(fā)成分，增大塑料的密度，塑料通過壓縮段后，應(yīng)該成為完全塑化的黏流狀態(tài)。 均化段-使熔融物料在均化段螺桿和機(jī)頭回壓作用進(jìn)一步攪

31、拌塑化均勻，并定量定壓地通過機(jī)頭口模擠出成型。 結(jié)晶型聚合物，熔化溫度范圍很窄，因而壓縮段很短，應(yīng)選擇突變型螺桿。 3什么叫壓縮比？擠出機(jī)螺桿設(shè)計中的壓縮比根據(jù)什么來確定？ 答：螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。 壓縮比的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，粉狀塑料的相對密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁制品時，壓縮比應(yīng)比厚壁制品的大。 4什么是擠出機(jī)螺桿的長徑比？長徑比的大小對塑料擠出成型有什么影響？長徑比太大又會造成什么后果？ 答：擠出機(jī)螺桿的長徑比是指螺桿工作部分的有效長度L與直徑Ds之比。

32、L/Ds大，能發(fā)送塑料的溫度分布，混合更均勻，并可減少擠出時的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L/Ds過小，對塑料的混合和塑化都不利。L/Ds太大，對熱敏性塑料會因受熱時間太長而易分解，同時螺桿的自重增加，自由端撓曲下垂，容易引起料筒和螺桿擦傷，制造和安裝都困難，也增大了擠出機(jī)的功率消耗。 5漸變型和突變型螺桿有何區(qū)別？它們各適合哪類塑料的擠出？為什么？ 答：漸變型螺桿的壓縮段較長，為螺桿全長的55%65%，PVC擠出成型用螺桿壓縮段甚至達(dá)到100%。漸變型螺桿適合無定型塑料的生產(chǎn)，因為無定型塑料的熔融溫度范圍寬。突變型螺桿的壓縮段較短，為35Ds，PA的擠出成型用螺桿壓縮段甚至僅為一個螺距

33、的長度。突變型螺桿適合結(jié)晶型塑料的生產(chǎn)，因為結(jié)晶型塑料的熔融溫度范圍很窄。(所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內(nèi)完成的：而所謂突變型螺桿的上述過渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。) 6提高擠出機(jī)加料段固體輸送能力，應(yīng)對設(shè)備采取什么措施？指出其理論依據(jù)。答案要點(diǎn): 結(jié)構(gòu)角度：1增加螺槽深度； 2降低物料與螺桿的摩擦系數(shù)； 3增加物料與料筒的摩擦系數(shù)； 4選擇適當(dāng)?shù)穆菪恰?工藝角度：1增加料筒溫度（fb）；降低螺桿溫度（fs）。 7塑料在擠出機(jī)中的熔化長度的意義是什么？ 答：擠出機(jī)中從熔化開始到固體床的寬度降到零的總長度稱為熔化長度，熔化長度的大

34、小反映了固體的熔化速度，一般熔化速度越高則熔化長度越短。第八章習(xí)題與思考題2塑料擠出機(jī)的螺桿與移動螺桿式注射機(jī)的螺桿在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各自的成型作用上有何異同？ 答：擠出螺桿： 輸送、塑化、計量。 均化段槽深h3淺、長徑比L/D大、壓縮比大。 加料段L1短，均化段長L3長。 平動轉(zhuǎn)動（前移）。 螺桿頭部形狀多樣。 物料熔融是一個穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過程。 注射螺桿： 預(yù)塑化、注射。 均化段槽深h3深、長徑比L/D小、壓縮比小。 加料段L1長，均化段長L3短。 平動轉(zhuǎn)動（前移注射）。 螺桿頭部為尖錐形。 物料熔融是一個非穩(wěn)態(tài)的間歇過程。 3請從加熱效率出發(fā)，分析柱塞式注射機(jī)上必須使用分流梭的原因。答：使用分流梭

35、加快了熱傳導(dǎo)，有利于減少或避免塑料過熱而引起的熱分解現(xiàn)象。塑料熔體分流后，在分流梭與料筒間隙中流速增加，剪切速度增大，從而產(chǎn)生較大的摩擦熱，料溫升高，黏度下降，是塑料得到進(jìn)一步的混合塑化，有效提高注塞式注射機(jī)的生產(chǎn)量及制品質(zhì)量。 4注射機(jī)的噴嘴有哪幾種類型？各適合何種聚合物材料的注射成型？5以柱塞式注射機(jī)成型聚丙烯制品時，注射機(jī)料筒的加熱效率為0.8，如果聚丙烯預(yù)熱溫度50，注射料溫230，注射機(jī)的料筒最高溫度應(yīng)控制幾度？ 答：，T050，T=230，E0.8，代入得Tw275 00WTTETT= 6試分析注射成型中物料溫度和注射壓力之間的關(guān)系，并繪制成型區(qū)域示意圖。答：注射壓力與料溫是相互制

36、約的，料溫高時，注射壓力減?。环粗?，所需注射壓力加大。 7保壓在熱塑性塑料注射成型過程中的作用是什么？保壓應(yīng)有多少時間？何謂凝封？ 答：當(dāng)注射成型塑料熔體充滿模腔后，模具中熔體冷卻收縮，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)充入模中（補(bǔ)塑），使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品（壓實(shí)）；保壓適當(dāng)?shù)臅r間，可防止螺桿或柱塞退還時，因模具主流道處塑料尚未冷卻凝固而發(fā)生模內(nèi)熔融塑料倒流現(xiàn)象（防倒流）。 保壓時間一般約20-100s，大型和厚制品可達(dá)2-5min。 塑料注射充模保壓時，澆注系統(tǒng)的熔體先行冷卻硬化的現(xiàn)象叫“凝封”，凝封可防止模腔內(nèi)尚未冷卻的熔體向噴嘴方向倒流。9聚

37、丙烯和聚苯乙烯注射成型時，考慮到產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)效率，它們的模具溫度應(yīng)分別控制在哪個溫度范圍最適宜？為什么？（PP：Tg10左右，PS：Tg80左右） 答：聚丙烯的結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度有助于改善熔體在模內(nèi)的流動性，減小內(nèi)應(yīng)力和分子的定向作用，增強(qiáng)制件的密度和結(jié)晶度甚至能夠提前脫模；但制件的冷卻時間、收縮率和脫模后的翹曲變形將增大。制品結(jié)晶度的增加，制件的表面粗糙度值也會隨之減小。 綜合考慮PP模具溫度Tc>Tg，生產(chǎn)上常用溫度為40-90 無定形塑料注射充模后無相轉(zhuǎn)變，故模溫高低主要影響充模時間長短，較低的模溫，冷卻快，生產(chǎn)效率提高。PS熔融黏度較低，采用偏低的模溫Tc<Tg 11試分析注射成型過程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。答：充模速度，物料受剪切，生熱，T ，黏度下降，充模壓力，充模順利，能提高制品的熔接縫強(qiáng)度，生產(chǎn)周期縮短； 但速度，料流為湍