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，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，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)螺桿料筒上的各個區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立的溫度控制、物料停留時間控制和剪切強(qiáng)度控制，使物料在各個區(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發(fā)生流動。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)動規(guī)律發(fā)生了很大變化，一維壓力場和速度場將會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，相對運(yùn)動比較明顯，隨著內(nèi)摩擦力的增大，相對運(yùn)動削弱，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化優(yōu)化控制這是一個理想的壓力變化，通過控制氣體的注入使熔體充滿型腔的前沿流動速率保持在該方法中，氣體壓力過高會導(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活塞和汽缸產(chǎn)生預(yù)定壓力和體積的氣體，在氣體推動熔體的過程中，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)動力非常高，如聚合物中氣體過飽合度非常大時，活化水平的差別遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動力。則均相成核和異相成核會同時發(fā)生。當(dāng)使用超臨界態(tài)CO2生產(chǎn)MCP材料時通常會涉及兩種成核過程。成核機(jī)理為了使成核產(chǎn)生，需要克服一個能量壁壘。能量壁壘取決于兩個因素： 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算泡孔的生長。氣泡長大隨時間的變化關(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)馊芙舛鹊汀３R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