2010聚合物加工真題2

名詞解釋1.Weber值：在片狀層流狀態(tài)下，擠出機(jī)中能產(chǎn)生這種變形，當(dāng)達(dá)到臨界Weber值時(shí)，兩相混合物的剪切場拉伸泡孔使其破裂，減少表面能。Weber值的定義如下：λ是黏度比ηg/ηp;f(λ)=(19λ+16)(16λ+16)；η動(dòng)力黏度；Υ剪切應(yīng)變；σ表面張力，dp泡孔直徑，下標(biāo)：P聚合物，g氣體2.SRIM3.凝膠潛勢：凝膠潛勢：G=充模式間/凝膠時(shí)間對于所有RIM的塑料G﹤0.5，對PU：G應(yīng)該小于0.1，以防止過早凝膠化，造成注射欠料4.表面氣體成型5.氣體穿透距離二．填空題1.擠出機(jī)螺桿上產(chǎn)生壓力的原因有和。2.微孔塑料成型過程中為提高氣體的擴(kuò)散效率，可采取提高溫度和縮短擴(kuò)散距離等措施。3.過氧化物引發(fā)PE馬來酸酐接枝聚合的競爭反應(yīng)有接枝與均聚和交聯(lián)與接枝。4.RIM的固化機(jī)理和。5.GAIM氣體注入方式氣體直接注入型腔和氣體經(jīng)主流道注入。6.聚合物的加工性質(zhì)主要有良好的可模塑性（Mouldability)，可擠壓性(Extrudability)，可紡性(Spinnability)，可延性(Stretchability)。7.反應(yīng)擠出的主要反應(yīng)類型本體聚合（縮聚反應(yīng)；加聚反應(yīng)），接枝反應(yīng)，鏈間共聚物的形成，偶聯(lián)/交聯(lián)反應(yīng)，可控降解反應(yīng)，聚合物的官能化和官能團(tuán)改性，三．用擠出式型法加工PS薄膜時(shí)，已知PSbr-1=75度，非牛指數(shù)m=2.5為了要得到均勻度指數(shù)UI=98%的薄膜，試問機(jī)頭模唇的溫差最大不應(yīng)該超過多少？ui=1-mbrT…四．什么是反應(yīng)加工？根據(jù)螺桿輸送理論說明擠出機(jī)特別適合作為聚合反應(yīng)器的原因5分（高粘度體系）反應(yīng)加工：同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和聚合物加工的技術(shù)，或者是將化學(xué)反應(yīng)與聚合物加工過程相結(jié)合的一種技術(shù)。它具有利用擠出機(jī)處理高粘度聚合物的獨(dú)特功能，對擠出機(jī)螺桿料筒上的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立的溫度控制、物料停留時(shí)間控制和剪切強(qiáng)度控制，使物料在各個(gè)區(qū)域傳輸過程中完成固體輸送、增壓熔融、物料混合、熔體加壓、化學(xué)反應(yīng)、排除副產(chǎn)物和未反應(yīng)單體、熔體輸送和泵出成型等一系列化工基本單元操作，因此它是理想的高粘度聚合物熔融態(tài)反應(yīng)方法。五．闡述擠出機(jī)固體輸送段非塞流理論的主要內(nèi)容，并說明散粒體的液體及固體有什么不同？10分三段7區(qū)物理模型：將螺桿分為三段七區(qū)：固體輸送段：第1區(qū)非塞流區(qū)第2區(qū)塞流區(qū) 壓縮段：4個(gè)區(qū)：第3區(qū)上熔膜區(qū)第4區(qū)熔池區(qū)第5區(qū)環(huán)流區(qū)第6區(qū)固相破碎區(qū)計(jì)量段：第7區(qū)熔體輸送區(qū)⑴物理模型：非塞流固體輸送理論與塞流理論最大的區(qū)別在于物料形成的假設(shè)。塞流理論認(rèn)為：物料是密實(shí)的無間隙的整塊固體；非塞流固體理論認(rèn)為：物料是松散的，顆粒之間有相對運(yùn)動(dòng)的散粒體。散粒體：指一定大小的物料自然地堆積在一起而成的體系。介于固體和液體之間。散粒體和固體塞之間最大差別在于散粒體有一定的流動(dòng)性，并且在一定的范圍內(nèi)能保持其形狀，幾乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的能力很小，在較小的外力作用下就會(huì)發(fā)生流動(dòng)。散粒體和流體的最大差別表現(xiàn)為散粒體不滿足于壓力各向同性的假設(shè)。引入散粒體概念后，螺槽中物料的運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生了很大變化，一維壓力場和速度場將會(huì)被多維壓力場和速度場代替，顆料除了和金屬摩擦外，相互之間也同樣存在著擠壓力和摩擦力。摩擦力較小時(shí)，相對運(yùn)動(dòng)比較明顯，隨著內(nèi)摩擦力的增大，相對運(yùn)動(dòng)削弱，甚至轉(zhuǎn)換成塞流。散粒體與固體、液體的區(qū)別六．GAIM氣體的控制方式有哪幾種？用圖示簡要說明。某制品在采用上述方法成型時(shí)發(fā)生氣體吹穿現(xiàn)象，你認(rèn)為是什么原因造成的？如何解決？10分氣體控制方式體壓力自動(dòng)化優(yōu)化控制這是一個(gè)理想的壓力變化，通過控制氣體的注入使熔體充滿型腔的前沿流動(dòng)速率保持在該方法中，氣體壓力過高會(huì)導(dǎo)致熔體充滿速率過快而出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，導(dǎo)致制件質(zhì)量降低。壓力過低則會(huì)導(dǎo)致熔體充滿速率過低而出現(xiàn)遲滯痕，甚至射，影響制件質(zhì)量。積控制法有高壓氣動(dòng)活塞和汽缸產(chǎn)生預(yù)定壓力和體積的氣體，在氣體推動(dòng)熔體的過程中，始終保持氣體體積恒定，隨著氣體沖模過程的進(jìn)行，氣體壓力不斷降低，該方法在熔體掏空體積較大時(shí)壓力降較大，有很大的局限性。⑶壓力控制法連續(xù)氣壓生成系統(tǒng)是在氣體推動(dòng)聚合物熔體過程中始終保持壓力恒定或分階段保持氣體壓力恒定。該方法是目前使用較為普通的方法，其中有多采用分階段氣體壓力控制，如英國GasInjection公司的氣輔設(shè)備上采用的p.p.c控制單元（PhazedPressureControl）就是氣體壓力控制方式，壓力的變化如圖氣體吹穿指氣體前沿超越熔體前沿而將熔體吹穿，如果發(fā)生吹穿則制件將不能成型。這可能是由于熔體注入量太少，熔體強(qiáng)度低，熔體溫度高氣體壓力過大，氣道布置不合理等原因造成。為防止吹穿，應(yīng)控制短射量和壁厚減少注射量，增加氣道尺寸，可能回導(dǎo)致吹穿增加注射量，降低氣體壓力，可縮短穿透長度七．說明MCP工藝過程并分析泡孔成核和生長的主要機(jī)理。在MCP塑料制品成型時(shí)為什么多采用超臨界CO2？說明熱塑性塑料利用MCP法在常溫下加工的原因。15分MCP的工藝過程有四步：氣體的溶解，泡孔成核，泡孔生長，定型成核方式均相成核：原材料均一，整個(gè)基體中泡孔成核需要的活化能相同。異相成核：兩種或兩種以上的材料之間的界面，成核需要的能量較低，因而界面能較高。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力非常高，如聚合物中氣體過飽合度非常大時(shí)，活化水平的差別遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)力。則均相成核和異相成核會(huì)同時(shí)發(fā)生。當(dāng)使用超臨界態(tài)CO2生產(chǎn)MCP材料時(shí)通常會(huì)涉及兩種成核過程。成核機(jī)理為了使成核產(chǎn)生，需要克服一個(gè)能量壁壘。能量壁壘取決于兩個(gè)因素： ①氣體擴(kuò)散到泡孔胚所能提供的能量。②形成泡孔表面所需的表面能。在泡孔穩(wěn)定和生長之前，有一個(gè)臨界泡孔尺寸，低于該尺寸，泡孔胚將塌陷。成核速率可以用下式計(jì)算泡孔的生長。氣泡長大隨時(shí)間的變化關(guān)系：泡孔生長模型最好的是二氧化碳，水有腐蝕作用，氬太貴，溶解度低。氮?dú)馊芙舛鹊?。超臨界流體具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如粘度小、密度、擴(kuò)散系數(shù)、溶劑化能力等性質(zhì)隨溫度和壓力變化十分敏感：粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，而密度和溶劑化能力接近液體。由于氣體占據(jù)了聚合物分子間的間隙位置，分子間距離增加，從而彼此容易發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致聚合物—?dú)怏w溶液變形，因此，隨著氣體濃度的增加，Tg和粘度均會(huì)降低即使常溫下，PET、PMMA也處于橡膠區(qū)域，于是可以利用這一現(xiàn)象在不加熱聚合物的條件下成型塑料制品八．詳細(xì)說明反應(yīng)擠出法制備PS按MA（PE-g-MA）的配方，接枝條件和工藝流程。并分析影響接枝效率的主要因素。20分聚烯烴（PP，PE）接枝馬來酸酐⑴反應(yīng)特性：除了共聚接枝外，MAH還能均聚，但均聚傾向差，MAH用常規(guī)的自由基催化劑不發(fā)生均聚，但當(dāng)濃度較高，而且是持續(xù)加入時(shí)就效了。因此，控制工藝條件，就是接枝與均聚的競爭，交聯(lián)與接枝的競爭。（如DCP使PE交聯(lián)），用BPO，180℃不能使LDPE交聯(lián)，但只要MAH存在，交聯(lián)就會(huì)發(fā)生。在含有胺類的氧化還原體系中，不能發(fā)生MAH的聚合。如體系中加入MDF，可以抑制MAH的聚合。(2)工藝過程Strait,1988年，LDPE接枝MA：LDPE67.5Kg,擠出機(jī)200rpm，四段溫度：215℃、228℃、233℃、235℃。MA：甲基乙基甲酮：L130=1：1：0.3，加入量1.01Kg/h