塑料成型工藝學(xué)(思考題答案)

1、 序言及第一章1.為什么塑料成型加工技術(shù)的發(fā)展要經(jīng)歷移植、改造和創(chuàng)新三個(gè)時(shí)期？(P2)第一段2.移植期、改造期和創(chuàng)新期的塑料成型加工技術(shù)各有什么特點(diǎn)?答：移植時(shí)期用移植技術(shù)制造的塑料制品性能較差，只能成型加工形狀與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的制品而且制品的生產(chǎn)效率也比較低。這段時(shí)問雖然已經(jīng)出現(xiàn)了幾種改性纖維素類熱塑性塑料，但其使用性遠(yuǎn)不如酚醛和脲醛等熱固性塑料料，從而使壓縮模塑等特別適合成型熱固性塑料的制品生產(chǎn)技術(shù)；其一是塑料的成型加工技術(shù)更加多樣化，從前一時(shí)期僅有的幾種技術(shù)發(fā)展到數(shù)十種技術(shù)，借助這幾十種技術(shù)可將粉狀、粒狀、纖維狀、碎屑狀、糊狀和溶液狀的各種塑料原材料制成多種多樣形狀與結(jié)構(gòu)的制品，如帶有金屬嵌件

2、的模制品、中空的軟制品和用織物增強(qiáng)的層壓制品等；其二是塑料制品的質(zhì)量普遍改善和生產(chǎn)效率明顯提高，成型過程的監(jiān)測(cè)控制和機(jī)械化與自動(dòng)化的生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，全機(jī)械化的塑料制品自動(dòng)生產(chǎn)線也已出現(xiàn)；其三是由于這一時(shí)期新開發(fā)的塑料品種主要是熱塑性塑料，加之熱塑性塑料有遠(yuǎn)比熱固性塑料良好的成型工藝性，因此，這一時(shí)期塑料成型加工技術(shù)的發(fā)展，從以成型熱固性塑料的技術(shù)為重點(diǎn)轉(zhuǎn)變到以成型熱塑性塑料的技術(shù)為主; 進(jìn)入創(chuàng)新時(shí)期的塑料加工技術(shù)與前一時(shí)期相比，在可成型加工塑料材料的范圍、可成型加工制品的范圍和制品質(zhì)量控制等方面均有重大突破。采用創(chuàng)新的成型技術(shù)，不僅使以往難以成型的熱敏性和高熔體粘度的她料可方便地成型為制品，而且

3、也使以往較少采用的長(zhǎng)纖維增強(qiáng)塑料、片狀饃型料和團(tuán)狀模塑料也可大量用作高效成型技術(shù)的原材料。3.按所屬成型加工階段劃分，塑料成型加工可分為幾種類型？分別說明其特點(diǎn)。答 ：一次成型技術(shù), 二次成型技術(shù), 二次加工技術(shù)一次成型技術(shù)，是指能將塑料原材料轉(zhuǎn)變成有一定形狀和尺寸制品或半制品的各種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上廣泛采用的擠塑、注塑、壓延、壓制、澆鑄和涂覆等。二次成型技術(shù)，是指既能改變一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形狀和尺寸，又不會(huì)使其整體性受到破壞的各種工藝操作方法。目前生產(chǎn)上采用的只有雙軸拉伸成型、中空吹塑成型和熱成型等少數(shù)幾種二次成型技術(shù)。 這是一類在保持一次成型或二次成型產(chǎn)物硬固

4、狀態(tài)不變的條件下，為改變其形狀、尺寸和表觀性質(zhì)所進(jìn)行的各種工藝操作方法。也稱作“后加工技術(shù)”。大致可分為機(jī)械加工、連接加工和修飾加工三類方法。4.成型工廠對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的布置有幾種類型？ 1、過程集中制 生產(chǎn)設(shè)備集中；宜于品種多、產(chǎn)量小、變化快的制品；銜接生產(chǎn)工序時(shí)所需的運(yùn)輸設(shè)備多、費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、不易連續(xù)化。 2、產(chǎn)品集中制 一種產(chǎn)品生產(chǎn)過程配套； 宜于單一、量大、永久性強(qiáng)的制品、連續(xù)性強(qiáng)；物料運(yùn)輸方便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，成本降低5 為什么塑料加熱與冷卻不能有太大溫差？ 答 ： 塑料是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱性差。加熱時(shí)熱源與被加熱的溫差大，物料表面已達(dá)到規(guī)定的溫度甚至已經(jīng)分解，而內(nèi)部溫度還很低，造成

5、塑化不均勻。冷卻時(shí)溫差大，物料表面已經(jīng)冷卻，而內(nèi)部冷卻較慢，收縮較大，形成較大的內(nèi)應(yīng)力。第二章 塑料成型理論基礎(chǔ)1.什么是取向？答：聚合物熔體受到一定的力時(shí)，熱固性和熱塑性塑料中各自存在的細(xì)長(zhǎng)的纖維狀填料和聚合物分子在很大程度上都會(huì)順著力的方向作平行排列，這種排列作用成為取向。如流動(dòng)取向、拉伸取向等。2.流動(dòng)取向?qū)χ破沸阅苡泻斡绊?？答：聚合物熔體或濃溶液中大分子、鏈段或其中幾何形狀不對(duì)稱的固體粒子在剪切流動(dòng)時(shí)，沿流動(dòng)方向的平行排列成為流動(dòng)取向。對(duì)于制品而言，順著分子定向的方向上的機(jī)械強(qiáng)度總大于與之垂直的方向。收縮率也是流動(dòng)方向大于垂直方向。3掌握分析流動(dòng)取向的方法（注意：取向程度取決于剪切力大

6、小、作用時(shí)間和解取向的程度 ）（P36）4舉幾個(gè)拉伸成型的產(chǎn)品的例子。答：PVC、PET、PVDC、PMMA、PE、PP、PS以及某些苯乙烯共聚物。5為什么塑料加熱與冷卻不能有太大的溫差？（P25）6為什么熱固性塑料的注射成型難度比壓縮成型大？答：熱固性塑料在受熱過程中不僅有物理狀態(tài)，還有化學(xué)變化，并且是不可逆的。熱固性塑料在注射成型時(shí)對(duì)原料和加工條件要求比壓縮成型更高。嚴(yán)格控制成型溫度，溫度低物料塑化不良，流動(dòng)性差；溫度高，流動(dòng)性變小，甚至發(fā)生硬化。合模部分滿足排氣操作模具內(nèi)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)有低分子物析出。物料在料筒內(nèi)停留時(shí)間不能過長(zhǎng)，嚴(yán)防硬化。7什么是降解？答：在光熱氧等外界因素影響下，聚合

7、物分子量下降，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致外觀、力學(xué)性能等下降。降解的類型：熱降解、氧化降解、力降解、水降解。8發(fā)生熱降解的塑料主要有哪些？如何有效防止熱降解？容易發(fā)生熱降解的塑料有：PVC、PVDC、POM，防止熱降解的方法主要有：添加熱穩(wěn)定劑；溫度不要太高或高溫時(shí)間不要太長(zhǎng)。9氧化降解主要有哪兩類？如何有效防止氧化降解？氧化降解分為：熱氧老化、光氧老化；有效防止氧化降解的方法是：加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑；盡量減少高溫與氧接觸。第三章 成型用的物料及其配制1塑料成型物料配制中混合及分散的原理是什么?答：工業(yè)上用作成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散體等幾種。完成配制的方法大都靠混合，使它們形成均勻的復(fù)合

8、物?；旌献饔脵C(jī)理：將原料各組分相互分散以獲得成分均勻物料的過程?；旌弦话闶强繑U(kuò)散、對(duì)流、剪切三種作用來完成的。擴(kuò)散是利用物料各組分的濃度差，推動(dòng)構(gòu)成各組分的微粒，從濃度較大的區(qū)域中向較小的區(qū)域遷移，以達(dá)到組成均一。對(duì)流是兩種物料相互向各自占有的空間進(jìn)行流動(dòng)，以期達(dá)到組成均一；機(jī)械力的攪拌，即是使物料作不規(guī)則流動(dòng)而達(dá)到對(duì)流混合的目的。剪切是依靠機(jī)械的作用產(chǎn)生的剪切力，促使物料組分均一的混合過程。在實(shí)際混合中，擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用通常是共同作用。2粉料和粒料如何制造?一般分為幾個(gè)步驟?答：粉料和粒料的配制一般分為四步：原料的準(zhǔn)備，包括原料的預(yù)處理、稱量及輸送。初混合，是在聚合物熔點(diǎn)以下的溫度和

9、較為緩和的剪切應(yīng)力下進(jìn)行的一種簡(jiǎn)單混合。混合時(shí)的加料次序：樹脂、增塑劑、由穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、染料等調(diào)制的混合物和其它固態(tài)填料等。初混物的塑煉，塑煉的目的是為了改變物料的性狀，使物料在剪切力的作用下熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，使各組分的分散更趨均勻，同時(shí)還依賴于這種條件來驅(qū)逐其中的揮發(fā)物及彌補(bǔ)樹脂合成中帶來缺陷（驅(qū)趕殘余單體、催化劑殘余體等），使有利于輸送和成型等。塑煉物的粉碎和?；?，粉碎和?；际鞘构腆w物料在尺寸上得到減?。凰煌闹皇乔罢咚傻念w粒大小不等，而后者比較整齊且具有固定形狀。3塑料糊可分為幾類?各如何配制?答：固態(tài)的聚氯乙烯聚合物或共聚物與非水液體形成的懸浮體，通稱為P

10、VC溶膠塑料或PVC糊。大致可分為如下四類：塑性溶膠、有機(jī)溶膠、塑性凝膠、有機(jī)凝膠。配制見（P83）4塑料的工藝性能有哪些?答：熱固性塑料的工藝性能：收縮率流動(dòng)性，塑料在受熱和受壓下充滿整個(gè)模具型腔的能力。水分與揮發(fā)分，水分：大氣中滲入的水汽或制造塑料時(shí)沒排完的游離水分。揮發(fā)分：塑料受熱、受壓時(shí)所放出的低分子物。如：氨、甲醛、結(jié)合水等。細(xì)度與均勻度細(xì)度：塑料顆粒直徑的毫米數(shù)。均勻度：顆粒間直徑大小的差數(shù)。壓縮率硬化速率，壓制標(biāo)準(zhǔn)試樣（直徑100mm，厚50.2mm的圓片）時(shí)，使制品物理力學(xué)性能達(dá)到最佳值的速率。熱塑性塑料的工藝性能：與熱固性塑料相似。但硬化速率是指物理的冷卻過程，模具的冷卻速率

11、。第四章 壓縮模塑1簡(jiǎn)述壓縮模塑成型的工藝流程。答：原料的準(zhǔn)備，預(yù)壓（熱固性塑料），預(yù)熱（熱固性和熱塑性塑料）；模壓2模壓成型中的預(yù)壓有什么優(yōu)點(diǎn)？答：1.加料快，準(zhǔn)確而簡(jiǎn)單；可以避免加料過多或不足時(shí)造成廢品；2.降低塑料的壓縮率，減小模具的裝料室、簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)；3.避免壓縮粉的飛揚(yáng)、改善勞動(dòng)條件；4預(yù)壓物中空氣含量少，傳熱加快，縮短了預(yù)熱和固化時(shí)間，并能避免制品出現(xiàn)較多的氣泡，有利于提高制品的質(zhì)量；5.便于運(yùn)轉(zhuǎn)；6.改進(jìn)預(yù)熱規(guī)程；7.便于模壓較大或帶有精細(xì)嵌件的制品3預(yù)熱的方式有哪幾種？答：1.熱板加熱 2.烘箱加熱3.紅外線加熱 連續(xù)式、間歇式使用方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、溫度控制靈活；缺點(diǎn)

12、：受熱不均，易于燒傷表面。發(fā)展遠(yuǎn)紅外加熱4.高頻電熱加熱，極性分子塑料高頻電場(chǎng)作用，分子取向改變，由內(nèi)摩擦而生熱 塑料各部分溫度同時(shí)上升。第五章 擠出成型1根據(jù)功能不同，螺桿可分為哪三段？各段的作用是什么？答： 加（送）料段，將料斗供給的料送往壓縮段，塑料在移動(dòng)過程中，一般保持固體狀態(tài)，由于受熱而部分熔化。 壓縮段（遷移段、過渡段），壓實(shí)物料，使物料由固體轉(zhuǎn)為熔融體，并排除物料中的空氣。 均化段（計(jì)量段），將熔融的物料，定容（定量）定壓地送入機(jī)頭使其在口模中成型。2雙螺桿擠出機(jī)有哪些特點(diǎn)？答：1、較高的固體輸送能力和擠出產(chǎn)量；2、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；

13、5、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。3通過哪些措施可以提高擠出機(jī)的固體輸送能力？答：增加螺槽深度，降低塑料與螺桿的摩擦系數(shù)，增大塑料與料筒的摩擦系數(shù)。4單螺桿擠出機(jī)主要由哪幾部分組成？答：擠出機(jī)由擠出裝置（螺桿和料筒）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和加熱冷卻系統(tǒng)等主要部分組成。5通常只提高螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，擠出成型的塑化質(zhì)量是提高還是下降？如何既保證質(zhì)量又能提高擠出產(chǎn)量？答：對(duì)于易產(chǎn)生固體床崩潰的物料，不易采用太高的轉(zhuǎn)速，否則可能產(chǎn)生塑化不良現(xiàn)象。如果要增大產(chǎn)量，又要保持熔化區(qū)的長(zhǎng)度不變，就要增大。方法是將料筒溫度Tb和物料溫度Ts和螺桿的轉(zhuǎn)速同時(shí)提高。6均化段熔體的流動(dòng)形式可分為哪四種？實(shí)際的流動(dòng)形式是什么？答：正流、逆流、橫流、漏

14、流；實(shí)際的流動(dòng)是這四種流動(dòng)的組合，就一個(gè)塑料質(zhì)點(diǎn)而言，其真正的流動(dòng)軌跡是螺旋形。7簡(jiǎn)述排氣式擠出機(jī)的原理。答：排氣式擠出機(jī)螺桿頭三段為加料，壓縮，計(jì)量，與通用螺桿相同。在計(jì)量段之后，用排氣段相接以迅速解除壓縮，其后便是迅速壓縮和泵出段，在排氣段聚合物壓力為零，避免聚合物熔體從排氣孔排出，排氣孔的聚合物是完全融化的，以增大擴(kuò)散速率從而也提高了排氣效率。8如何改進(jìn)普通螺桿熔融段固體床破碎而引起的塑化能力下降？答：在壓縮段的螺紋旁再加一道輔助螺紋，將主螺紋的前緣分為熔體槽，后緣分為固體槽，實(shí)現(xiàn)熔體與固體的分離。第六章 注射模塑1. 什么是注塑成型？它有何特點(diǎn)？請(qǐng)用框圖表示一個(gè)完整的注射成型工藝過程。

15、答：注射成型就是將塑料（一般為粒料）從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒，經(jīng)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后，由柱塞或螺桿的推動(dòng)，使其通過料筒前端的噴嘴注入閉合塑模中，充滿塑模的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻（熱塑性塑料）或加熱（熱固性塑料）固化后即可保持注塑模型腔所賦予的形樣，松開模具取得制品，完成一個(gè)模塑周期。注塑成型的優(yōu)點(diǎn)：成型周期短；一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確、帶有嵌件的制品；適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高；易于全自動(dòng)化生產(chǎn)；經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)。2. 注射成型機(jī)主要由哪些部分組成？答：由注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和塑模三大部分組成。注射系統(tǒng)包括：加料裝置、料筒、螺桿（或柱塞及分流梭）及噴嘴等部分。3. 注射成型工藝條件包括哪些？簡(jiǎn)述溫

16、度、壓力、周期與制品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)系。答：因此最重要的工藝條件應(yīng)該是足以影響塑化和注射充模質(zhì)量的溫度（料溫、噴嘴溫度、模具溫度）、壓力（注射壓力、模腔壓力）和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間（注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間）以及注射周期等。而會(huì)影響溫度、壓力變化的工藝因素（螺桿轉(zhuǎn)速、加料量及剩料等）也不應(yīng)忽視。料筒溫度關(guān)系到塑化質(zhì)量。具溫度影響塑料熔體充模時(shí)的流動(dòng)行為，并影響制品的性能。 注射壓力增大，塑料的充模速度加快，流動(dòng)長(zhǎng)度增加，制品中熔接強(qiáng)度提高，制品的重量可能增加，制品的大多數(shù)物理機(jī)械性能均有所提高。保壓時(shí)間影像制品尺寸的準(zhǔn)確性，冷卻時(shí)間：決定于制品厚度及塑料性能4. 注塑制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因及其解決辦法。答：塑化不均勻，冷卻速度不同，均會(huì)使制品內(nèi)存在不均的結(jié)晶、定向、收縮，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的存在，從而使制品力學(xué)性能下降、光學(xué)性能變壞、表面銀紋、變形開裂等。 解決辦法：退火處理。5. 注塑機(jī)的噴嘴分為哪幾種類型？各適用于何種聚合物的加工？答：（1）直通式噴