聚合物成型加工习题答案.docx

高分子材料加工工艺第一章 绪论1.材料的四要素是什么？互相关系如何？答：材料的四要素是：材料的制备(加工)、材料的构造、材料的性能与材料的运用性能。这四个要素是互相关联、互相制约的，可以认为：1)材料的性质与现象是新材料创立、开展及消费过程中，人们最关注的中心问题。2)材料的构造与成分确定了它的性质与运用性能，也影响着它的加工性能。而为了实现某种性质与运用性能，又提出了材料构造与成分的可设计性。3)材料的构造与成分受材料合成与加工所制约。4)为完成某一特定的运用目的制造的材料(制品)，必需是最经济的，且符合社会的标准与具有可持续开展件。在材料的制备(加工)方法上，在材料的构造与性能关系的探讨上，在材料的运用上，各种材料都是互相借鉴、互相浸透、互相补充的。2.什么是工程塑料？区分“通用塑料”与“工程塑料”，“热塑性塑料”与“热固性塑料”。 答：按用处与性能分，又可将塑料分为通用塑料与工程塑料。工程塑料是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100的、刚性好、蠕变小、自光滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作构造件的塑料。但这种分类并不特殊严格，随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合金化的通用塑料，已可在某些应用领域替代工程塑料。 热塑性塑料一般是线型高分子，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成确定形态，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复屡次加工。例如：PE、PP、PVC、ABS、PMMA、PA、PC、POM、PET、PBT。 热固性塑料一般由线型分子变为体型分子，在溶剂中不能溶解，未成型前受热软化、熔融，可塑制成确定形态，在热或固化剂作用下，一次硬化成型；一当成型后，再次受热不熔融，到达确定温度分解破坏，不能反复加工。如PF（酚醛树脂）、UF（脲醛树脂）、MF（三聚氰胺甲醛树脂）、EP（环氧树脂）、UP（不饱与树脂）等。3.与其它材料相比，高分子材料具有那些特征（以塑料为例）？答：与其他材料相比，高分子材料有以下特性(以塑料为例)。(1)质轻。通常密度在900-2300kg/m3之间。当制成泡沫塑料时，其密度更低，在10-50kg/m3之间。(2)拉伸强度与拉伸模量较低，韧性较优良。而塑料，尤其是纤维增加的比强度（强度与密度之比）接近或超过金属材料。(3)传热系数小(约为金属的1/100-1/1000)，可用作优良的绝热材料。泡沫塑料的绝热性能更为优良，被广泛用于冷藏、建筑、节能及其他绝热工程上。(4)电气绝缘性优良。体积电阻率在10131018 ·cm ，介电常数一般小于2，介电损耗小于l0-4，常用作电气绝缘材料。缺点是易产生并积累静电。(5)成型加工性优良。适应各种成型方法，多数状况下可以一次成型，毋须经过车、铣、刨等加工工序。必要时也可进展二次加工，但难于制得高精度的制品，且成型条件对制品物理性能的影响较大。(6)减震、消音性能良好。可作减震、消音材料。(7)某些塑料具有优良的减磨、耐磨与自光滑性能。但由于其导热性较差、线膨胀系数大，实行有效的散热措施，防止摩擦过程中热量积聚特殊必要。(8)耐腐蚀性能优良。有较好的化学稳定性，对酸、碱、盐溶液、蒸汽、水、有机溶剂等的稳定性能也较好(因品种而异)，优于金属材料。(9)透光性良好可作透亮或半透亮材料。(10)着色性良好。可制成色调明丽的制品。(11)可赐予各种特殊的功能如透气性、难燃性、粘结性、离子交换性、生物降解性以及光、热、电、磁等各种特殊性能。(12)运用过程中易产生蠕变、乏累、冷流、结晶等现象，长期运用性能较差。(13)热膨胀系数大。一般为10-4/K；而金属与玻璃、陶瓷分别为10-5/K与10-6/K。当与金属、陶瓷等复合时，必需充分考成两者热膨胀系数的差异。(14)耐热性（熔点、玻璃化转变温度）较低，运用温度不高。(15)易燃烧。燃烧时会产生大量黑烟与有毒气体。4.获得高分子的手段有那些？答：高分子化合物的制造：获得高分子化合物的方法大致可分为三种；聚合反响、利用高分子反向与复合化。a)聚合反响。利用聚合反响是制造高分子化合物的主要手段。迄今为止，聚合技术已进入成熟期，今后主要的任务是催化剂的改良(如茂金属催化剂等)与更节约本钱的聚合方法(如本体聚合、气相聚合等)的进一步推广。b)高分子反响。利用高分子化合物的化学反响性使之改性亦是一种获得预期性能高分子化合物的方法，今后的工作是功能性高分子的开发。c)复合化。复合化是制造高分子化合物的又一种方法。近年来有了显著的开展，特殊是承受接枝反响、相容剂等制备的高分子合金，可以获得均聚物无法具备的性能，并能赐予功能性；高分子化合物/无机物填充中偶联剂的运用改善了两组分间界面的亲与实力，进步了材料的力学性能。此两种技术正处于成长期，对于后者，如何使填充剂聚集体分散成初级粒子，并匀整分散在聚合物中是个重要的课题。而超细颗粒的填充将有可能带来材料性能打破性的觉察，引发材料革命，其关键是分散问题。5.高分子成型加工的定义。答：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形态，并保持其已经获得的形态，最终得到制品的工艺过程。6.简洁阐述高分子材料热-机械特征及成型加工的关系。答：三种物理状态：玻璃态：< Tg ；高弹态：TgTf (Tm) ；粘流态：>Tf (Tm)在Tg以下，高分子材料处于普弹性状态(亦称玻璃态)，为坚硬的固体。受外力作用形变(普弹形变)很小，一旦外力消逝，形变可以马上复原。在Tg以上，高分子材料处于高弹态(亦称橡胶态)，与普弹态相比，只要较小的外力就可使其发生较大的形变(高弹形变)。但这种形变是可逆的。当到达Tf(Tm)时，高分子材料处于粘流态(亦称流淌态)，此时，只要不太大的外力就可使其发生形变，而且这种形变是不行逆的，外力除去后，仍将接着保持，无法自发复原。到达Td，则高分子材料开场分解。7.理解高分子材料的探讨设计方法。答：-高分子材料制备（配料、混合、粒化、粉化）-成型工艺（塑化，一次，二次成型）-制品（定型，后加工）8.高分子成型加工过程中可能发生那些物理与化学变更。答：第二章 高分子材料学1、高分子链构造中有利于结晶的因素有那些？答：高分子化合物的链构造指链的对称性，取代基类型、数量与对称性，链的规整性，柔韧性，分子间作用力等。有利于结晶性的因素有：1)链构造简洁。重复构造单元较小，相对分子质量适中；2)主链上不带或只带极少的支链；3)主链化学对称性好，取代基不大且对称；4)规整性好；5)高分子链的刚柔性及分子间作用力适中。2、为什么聚合物的结晶温度范围是TgTm？答：当温度低于Tg时，大分子链段运动被冻结，不能发生分子重排与形成结晶构造；而当温度高于Tm时，由于大分子的热运动自由能大于内能，难以形成有序构造，因此，聚合物的结晶温度范围为TgTm。3、影响结晶的主要成型条件是什么，影响如何？答：(1)熔融温度与熔融时间：熔体中残存的晶核数量与大小与成型温度有关，也影响结晶速度。成型温度越高，即熔融温度高，如熔融时间长，则残存的晶核少，熔体冷却时主要以均相成核形成晶核，故结晶速度慢，结晶尺寸较大；反之，如熔融温度低，熔融时间短，则残存晶核，熔体冷却时会起到异相成核作用，结晶速度快，结晶尺寸小而匀整，有利于进步机械性能与热变形温度。所以：T高（低） t长（短） 结晶速度慢（快） (2)成型压力。成型压力增加，应力与应变增加，结晶度随之增加，晶体构造、形态、结晶大小等也发生变更。应力有利于成核：应力 大分子取向 诱发成核 低压：生成大而完好的球晶； 高压：生成小而形态不很完好的球晶(3)冷却速度。成型时的冷却速度(从Tm降低到了Tg以下温度的速度，主要看冷却介质的Tc)影响制品能否结晶、结晶速度、结晶度、结晶形态与大小等。Tc=Tmax，缓冷，结晶度进步，球晶大；Tc<Tg，骤冷，大分子来不及重排，晶粒少，易产生应力；Tc>Tg，中速冷，有利晶核生成与晶体张大，性能好。冷却速度越快，结晶度越小。通常，承受中等的冷却速度，冷却温度选择在Tg一最大结晶速度的温度Tmax之间。 因此，应按所需制品的特性，选择相宜的成型工艺，限制不同的结晶度。4、何谓聚合物的二次结晶与后结晶？答：二次结晶：是指一次结晶后，在残留的非晶区与结晶不完好的部分区域内晶并逐步完善的过程。这个过程相当缓慢，有时可达几年，甚至几十年。 后结晶：是指一部分来不及结晶的区域，在成型后接着结晶的过程，存这一过程中，不形成新的结晶区域，而在球晶界面上使晶体进一步长大，是初结晶的接着。两者均对性能不利，可通过热处理，加速这两个过程的解决，但不彻底。5、聚合物在成型过程中为什么会发生取向？成型时的取向产生的缘由及形式有哪几种？ 答：在成型加工时，受到剪切与拉伸力的影响，高分子化合物的分子链将发生取向，依受力状况，取向作用可分为两类。流淌取向系指在熔融成型或浓溶液成型中，高分子化合物的分子链、链段或其他添加剂，沿剪切流淌的运动方向排列。拉伸取向系指高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。仅受一个方向作用力引起的拉伸取向为单轴拉仲取向(单向拉伸)；同时受两个互相垂直方向的作用力引起的拉伸作用称双轴拉伸取向(双向拉伸)。6、要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向构造，应在该聚合物的什么温度下拉伸？答：粘流拉伸：条件是T>Tf, 因为温度很高，解取向很快，所以有效取向度低；又因为温度高，粘度低，易造成液流中断。所以，此范围内，拉伸要恒定，不停顿。此种拉伸主要存在于纺丝。塑性拉伸：条件是Tg<T<Tf , 温度接近Tf, 拉伸应力大于屈从应力，在高弹态，大分子作为独立构造单元发生解缠与滑移。主要存在于真空成型与热成型。高弹拉伸：条件是Tg<T<Tf, 温度接近Tg，拉伸应力小于屈从应力，取向为链段形变与位移，故取向程度低，又因为温度低，解取向少，所以有效取向程度大。主要存在于成型加工后处理。7、分析并探讨影响热塑性塑料成型加工中熔体粘度的内部与外部因素。答：聚合物内在因素对熔体粘度的影响：链构造、极性：分子间力大，极性大，含有支链构造，粘度大。分子量：分布宽，粘度小。组成：参加添加剂，分子间作用力降低，粘度降低。影响熔体粘度的外界因素有以下几个： (1)温度。温度上升，可使高分子链热运动与分子间的间距增加，从而使熔体粘度下降。(2)压力。高分子化合物成型时的压力一般在10300MPa，熔体粘度对压力也有敏感性。承受进步成型压力进步熔体流量的方法，效果是有限的。压力进步，高分子化合物自由体积削减，分子链间的间隔 缩小，分子间作用力增大，熔体粘度增高，有时可增大10倍以上。(3)剪切速率。高分子化合物熔体属假塑性流体，因此，随剪切应力或剪切速率增加熔体粘度下降，即所谓剪切变稀。8、什么是高分子合金，合金化对性能有何改善？常用的合金化技术有那些？答：高分子合金是指塑料与塑料或橡胶经物理共混合化学改性后，形成的宏观上均相、微观上分相的一类材料。两种材料进展共混时，可以形成宏观上分相型高分子共混物(其分散相的粒径>1mm)、微观分相型高分子共混物(其分散相的粒径在0.11mm之间)与完全相容型高分子共混物。高分子合金即指后两者。 经过合金化，原来单一高分子化合物性能上的某些欠缺可以互相弥补，表现出平衡的综合性能，或可以使某些性能，如物理机械性能，尤其是冲击韧性、加工件能等得到较大的改善，也可赐予材料某些特殊的功能性。常用的合金化技术有以下几种。 1)简洁共混技术。对完全相容型体系有效；对不相容体系得不到志向的性能，效果很差。 2)接枝共聚技术。HIPS、ABS即属于此类。超韧性尼龙中顺酐化EPDM与尼龙的端氨基反响生成的起相容剂作用的接技物，也属此类。 3)多层乳液技术。乳液聚合中，通过聚合条件、单体加料程序的限制，可形成核、壳构造不同的多层乳胶微粒，如用于PVC改性的MBS、ACR等即属此类。 4)相容剂技术。用此法制得具有稳定做观分相型构造、性能优良的高分子合金。已较广泛的应用。5)互穿聚合物网络技术(IPN)。是指形成部分聚合物网络交织、缠结，部分形成微相分别状态的互穿聚合物网络的制备技术。有两个聚合物网络同时形成；先形成一个聚合物网络，再参加单体、交联剂等对其浸透、溶胀，然后引发交联形成第二个聚合物网络；可以是一个热塑性聚合物，一个交联的聚合物网络互相穿插、缠结；也可以是两个热塑性聚合物互相物理缠结而成。 6)反响挤出技术。是指在挤出机中实现的单体聚合反响或在高分子化合物熔融共混淆时实现功能化、接技、交联(硫化)等化学反响，制备高分子合金的技术。通常承受双螺杆挤出机。因此亦应考虑螺杆转向、长径比、模块形式及排列方式、排气孔位置及配置等的影响。PA/EPDM超韧尼龙、PP/EPDM热塑性弹性体等均可列入此类。 7)分子复合技术。系将少量刚性链高分子化合物匀整分散在柔性链或半刚性链的高分子化合物基体中，形成分子程度的复合，改善材料强度、模量与耐热性等的技术。 8)力化学技术。利用高剪切力作用下，高分子链的断裂或交联而形成接枝、镊段或交联高分子化合物制造高分子合金的方法。第三章 高分子用添加剂-作业及答案1、 高分子材料中添加助剂的目的是什么？答：满意性能上的要求；满意成型上的要求；满意经济上的要求。2、什么是热稳定剂？哪一类聚合物在成型加工中须运用热稳定剂？答：高分子材料在加工与应用的过程中，在外界因素热的作用下，会发生老化过程，发生外表状态、物理机械性能与构造的变更，甚至失去运用价值。为了防止或抑制由老化引起的破坏作用，可承受添加稳定剂使高分子材料稳定化，此法运用最普遍。热稳定剂主要用于PVC塑料中，是消费PVC塑料最重要的添加剂。众所周知，PVC是热不稳定性的塑料，其加工温度与分解温度相当接近，只有参加热稳定剂才能实如今高温下的加工成型，制得性能优良的制品。3、抗氧剂的作用与分类是什么，一般在高分子材料中的用量为多少？答：抗氧剂是指可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其运用寿命的物质。在橡胶工业中抗氧剂也被称为防老剂。抗氧剂可被分为两大类： (1)链终止型抗氧剂。可与自由基R·与ROO·反响，中断了自动氧化的链增长，ROO·的消退抑制了ROOH的生成与分解，可以认为ROO·自由基的消退是阻挡降解的关键。所以这类抗氧剂又称主抗氧剂。常见的有受阻酚类、仲芳胺类。 (2)预防型抗氧剂。可除去自由基的来源，抑制或减缓引发反响。故这类抗氧剂又称扶植抗氧剂。这类抗氧剂又可分为两类。 1)过氧化物分解剂：指能与过氧化物反响并使之转变成稳定的非自由基的物质，常见的有有机亚磷酸酯、硫代二丙酸酯、二硫代氨基甲酸金属盐类等。 2)金属离子钝化剂(铜抑制剂)：指能钝化金属离子，减缓氢过氧化物分解作用的物质，主要为酞胺类及酞肪类。 在塑料中抗氧剂的用量为0.1%1%，而在橡胶中的用量一般为l5份。4、增塑剂的定义，按作用方式分类，增塑剂对高分子材料性能的影响？并请区分“主增塑剂”、“副增塑剂”与“增塑剂相容性”等三个概念。答：增塑剂是指用以使高分子材料制品塑性增加，改良其松软性、延长性与加工性的物质。增塑剂主要用于PVC树脂中。按作用方式，有外增塑作用与内增塑作用之分。起外增塑作用的是低分子质量的化合物或聚合物，通常为高沸点的较难挥发的液体或低熔点的固体，且绝大多数为酯类有机化合物。起内增塑作用的通常为共聚树脂，即在均聚物Tg较高的单体中引入均聚物Tg较低的第二单体，进展共聚，降低高分子化合物的有序程度(即结晶度)，增加分子的松软性，氯乙烯醋酸乙烯共聚树脂即为典型的一种。主增塑剂：在通常的温度范围内，能使高分子化合物快速凝胶化，并不会从被增塑材料中渗出。常见的为苯二甲酸酯类与磷酸酯类，如邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。特点是：与PVC之比可到达150：100而没有渗出现象。扶植增塑剂：凝胶化实力低，与高分子化合物之间的相容性有限，一般与主增塑剂并用。一般为脂肪族二元酸酯类与聚酯类增塑剂。相容性：一般要求溶解度参数相近，为了稳定性要求分子量大些。在实际运用中，以能混进去、不析出来为准则，而不管溶解度参数与分子量，效果好就可以了。5、内光滑与外光滑的作用机理有何差异。答：光滑剂是降低熔体与加工机械(如筒体、螺杆)之间与熔体内部互相同的摩擦与粘附，改善流淌性，促进加工成型，进步消费实力与制品外观质量及光滑度等的一类添加剂。按作用机理可将光滑剂分为两大类。(1)内光滑剂。利用其与高分子化合物之间确定的相容性，少量可以进入高分子化合物的分子链之间，减弱分子链间的互相作用力，引起滑动与旋转，同时又不过分降低高分子化合物的Tg。(2)外光滑剂。与高分子化合物相容性极差，只能附着在熔体或加工机械、模具的外表，降低熔体与加工机械之间的摩擦力。6、橡胶制品为何要运用协作剂？协作剂共分哪几类？答：高分子材料的交联络过程须要确定条件：主要是参加交联体系，并经过确定的温度、压力与时间。利用交联反响使线型或轻度支化型的高分子材料转变为体型构造的高分子材料，是制备具有好用价值、较高性能制品的常用手段，橡胶的硫化等等均属于此类。必需指出，由于历史的缘由，橡胶的交联过程习惯称为硫化。橡胶制品的协作剂包括：交联剂、促进剂、活化剂及防焦剂。7、何谓硫化剂？分哪几类？各自适用的橡胶类型是什么？答：硫化剂是使聚合物交联起来的协作剂。分为：硫磺（最古老的硫化剂，橡胶工业用得最多，用于含有双键的不饱与橡胶）、含硫化合物（在硫化过程中可以分解出活性硫的物质，作用与硫磺根本等同）、过氧化物（用于饱与橡胶的硫化）、金属氧化物（主要用于含有卤元素的橡胶）等。8、硫化促进剂的作用及类型？答：硫化促进剂：硫化促进剂可以缩短胶料硫化时间，进步硫化速度，削减硫磺用量，改善硫化胶物性的一类物质。促进剂多为有机促进剂。按化学构造分：噻唑类、秋兰姆类、胍类、次磺酰胺类、硫脲类等。按与硫化氢的反响性质分：酸性、碱性、中性。按促进实力分：超促进剂、强促进剂、中促进剂与弱促进剂。9、活性剂有什么作用？什么是防焦剂？常用品种是什么？答：硫化活性剂(亦称活化剂、促进助剂)：用以增加胶料中有机促进剂的活性，充分发挥其效能，以削减促进剂用量或缩短硫化时间的一类物质。常见的是ZnO与硬脂酸。防焦剂(亦称硫化延缓剂)：焦烧是指胶料在硫化前的加工及贮存过程中发生的早期轻度硫化现象。明显，发生焦烧时间(即诱导期)愈长，胶料的操作平安性愈好。防焦剂足指少量参加即可防止或延迟胶料发生焦烧的物质。主要的品种有：(1)亚硝基化合物类，为目前广泛运用的防焦剂；(2)有机酸类；(3)硫氮类(又称SN类)。10、什么是填充剂与补强剂？它们的区分在哪里？答：按其所起的作用通常将填充剂分为两大类：一类称增量填充剂(亦称增量剂)，其主要作用为增加制品的体积，降低本钱。以粉状、球状填充剂为主。随着超细颗粒与纳米材料的出现以及各种外表改性技术的开展，尤其是有机无机复合材料的出现，单纯增量的功能日益减弱；一类是补强性填充剂(亦称补强剂、增加剂)，其作用主要为进步制品的力学性能，以纤维状、晶须、织物状填料为主。事实上，这两类之间并无严格的界限。四章 高分子材料的配方设计1试分析下列配方，要求：（1）指出各成分在配方中的作用；（2）推断制品根本性能，并说出相应的理由。 PVC树脂（XS-4）100，邻苯二甲酸二辛酯 10，邻苯二甲酸二丁酯 8，环氧脂肪酸辛酯 3，液体钡-镉 2，硬脂酸钡 0.5，硬脂酸镉 0.3，硬脂酸 0.3，二氧化钛 3PVC：基体材料；邻苯二甲酸二辛酯 10，邻苯二甲酸二丁酯 8：增塑剂；环氧脂肪酸辛酯：适用于 PVC加工过程中的增塑剂与稳定剂，具优异的耐寒性，与PVC的相溶性好，该品的分子内环氧基团可汲取PVC分解出的HCl，从而起到耐热性与耐光稳定的作用。液体钡-镉：液体稳定剂；并可削减加工时的粉尘污染；硬脂酸钡 0.5：热稳定剂兼光滑剂；硬脂酸镉 0.3：用作聚氯乙烯树脂加工中的耐热光透亮稳定剂；硬脂酸：光滑剂；二氧化钛：颜料。材料的根本性能：具有确定柔韧性的增塑后的塑料。 丁腈橡胶 100，硫磺1.5，促进剂M 1.5，促进剂TMTD 0.2， ZnO 5，硬脂酸 1，防老剂4010NA 1，半补强碳黑 60，陶土 30，沥青 5，石蜡1.5 丁腈橡胶：基体材料；硫磺：交联剂；促进剂M：2-硫醇基苯并噻唑，通用型促进剂；促进剂TMTD：二硫化四甲基秋兰姆，超促进剂；ZnO 5，硬脂酸 1：活化剂；防老剂4010NA：橡胶防老剂；半补强碳黑 60：补强作用；陶土 30：填充剂；沥青 5，石蜡1.5：橡胶软化剂。根本性能：一种补强的硫化橡胶，在室温下处于高弹看法。2在消费宽1200：mm，厚0.5mm的聚氯乙烯软膜时，承受以下配方：聚氯乙烯树脂100，三盐基硫酸铅2，硬酯酸钡1.2，硬酯酸铅0.8，邻苯二甲酸二辛酯30，癸二酸二辛酯 10，环氧大豆油5，氯化石蜡5，硬酯酸0.8，碳酸钙8，钛箐兰0.5问：配方中各组分的作用？配方中树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、光滑剂、颜料各是什么？聚氯乙烯树脂：基体材料；三盐基硫酸铅：又名三碱式硫酸铅，3PbO·PbSO4·H2O，热稳定剂；硬酯酸钡：金属皂类稳定剂，兼有光滑剂作用，相容性差，有多简洁喷霜；硬酯酸铅：稳定剂兼光滑剂作用；邻苯二甲酸二辛酯30，癸二酸二辛酯 10，环氧大豆油5，氯化石蜡5：增塑剂；碳酸钙：填充剂；钛箐兰：颜料。3高分子材料进展配方设计的一般原则与步骤各是什么？答：配方设门必需满意以下根本原则：1)制品的性能要求；2)成型加工性能的要求；3)选用的原材料来源简洁，产地较近，质量稳定牢靠，价格合理；4)配方本钱应在满意上述三条的前提下，尽量选用质量稳定牢靠、价格低的原材料；必要时承受不同品种与价格的原材料复配；适当参加填充剂，降低本钱。配方设计的一般步骤为：1)在确定制品性能与用处的根底上，搜集高分子化食物与添加剂等各种原材料的资料，初定产外形态、尺寸及各部件的作用及成型加工方法。如能利用已经建成的数据库，则资料将更充整，且获得时也更便捷。2)初选材料，并进展配方设计及试验，先可设计若干个配方，进展小样压片试验过性能测试初定合格的配方，再进展扩大试验，确定加工性能。3)依获得的材料性能数据或凭阅历，进展构造设计(壁厚及其他尺寸)。4)制成实物模型，进展实样试验或模拟试验。5)再设计与再试验。如性能不合格，需再选择配方。6)依模型试验相制品本钱，进展最终选材与配方设计。7)材料标准化(原材料规格、牌号、产地、验收标淮、监测工程与监测方法等)。4配方有哪几种表示方法？各有何作用？ 答：配方的表示方法：常用以下两种方法表示配方。1、以高分子化合物为100份的配方表示法：即以高分子化合物质量为100份，其他组分则以相对于高分子化合物的质量份数表示，此法计量简洁，应用广泛，适于工业消费，也是大多数科研论文与报告巾的配方表示方法。2、以混合料为100份的配方表示法即以高分子化合物及各种添加剂的混合料总质量为100份，各组分以质量分数表示。除此之外，还有： 1)以混合料体积为100份表示的配方。 当己知各种组分密度时，可以高分子化合物为l00份的配方很便利地换算出来，然后归一即可。此法常用于按体积计算本钱时。2)消费配方。即按设备的消费实力，计算出各组分每次的投料质量数。此法便于干脆计量，符合消费实际。第五章 高分子材料的混合与制备1物料的混合有哪三种根本运动形式？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主？为什么？答：混合涉及到三种扩散的根本运动形式，即分子扩散、涡流扩散与体积扩散。体积扩散，即对流混合。是指流体质点、液滴或固体粒子由系统的一个空间位置向另一空间位置的运动，两种或多种组分在互相占有的空间内发生运动，以期到达各组分的匀整分布。在聚合物加工中，这种混合占支配地位。2什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”， 两者各主要通过何种物料运动与混合操作来实现？答：非分散混合。在混合中仅增加粒子在混合物中分布匀整性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简洁混合。这种混合的运动根本形式是通过对流来实现的，可通过包括塞形流淌与不须要物料连续变形的简洁体积排列与置换来到达。分散混合。是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面与进步混合物组分匀整性的混合过程。分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒与液满分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或液滴，并匀整地分布到多组分中，这就涉及少组分在变形粘性流体中的裂开问题，这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。3混合设备按操作方式、混合过程特征及混合物强度大小，如何分类？答：混合设备根据其操作方式，一般可分为间歇式与连续式两大类；根据混合过程特征，可分为分布式与分散式两类；根据混合物强度大小，又可分为高强度、中强度与低强度混合设备。4.生胶塑炼的目的与机理？机械混炼中机械力、氧与温度的作用各是什么？答：塑炼的目的：主要是为了获得相宜各种加工工艺要求的可塑性，即降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当的流淌性，使橡胶与协作剂在混炼过程中易于混合分散均勾；同时也有利于胶料进展各种成型操作。此外，还要使生胶的可塑性匀整一样，从而使制得的胶料质量也匀整一样。塑炼机理：橡胶经塑炼以增加其可塑性，其本质是橡胶分子链断裂，相对分子质量降低，从而橡胶的弹性下降。机械力作用：非晶态橡胶分子的构象是卷曲的，分子之间以范德华力互相作用着。在塑炼时，由于受到机械的猛烈摩擦、挤压与剪切的反复作用，使卷曲缠结的大分子链互相牵扯，简洁使机械应力部分集中，当应力大于分子链上某一个键的断裂能时，则造成大分子链断裂，相对分子质量降低，因此可获得可塑性。氧的作用：在实际塑炼过程中，橡胶都与四周空气中的氧接触，氧既可以干脆与橡胶大分子发生氧化反响，使大分子氧化裂解，又可以作为活性自由基的稳定剂使自由基转变为稳定的分子，即氧是起着极为重要的双重作用。温度的作用：温度对橡胶的塑炼效果有很大影响，高温机械塑炼的机理与低温机械塑炼机理是不同的，由于温度较高，橡胶分子与氧都活泼，橡胶大分子主要以氧的干脆氧化引发作用导致自催化氧化连锁反响。高温塑炼时，因为氧化对相对分于质量最大与最小部分同样起作用，所以并不发生相对分子质量分布变窄的状况。5自然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何异同？答：自然橡胶的低温机械塑炼的目的是进步自然橡胶的可塑性，便于协作剂在基体中的匀整分布，也有利于后续的成型加工；原理是在主要在机械力的作用下，使大分子链发生断链。聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的是为了降低大分子链之间的作用下，进步链段的运动实力，使得玻璃化温度降低，最终制品的韧性增加，柔性增大。6何谓橡胶的混炼？用开炼机混炼时三阶段及协作剂的参加次序？答：混炼就是将各种协作剂与可塑度符合要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合匀整，制成混炼胶的过程。开炼机混炼阅历包辊、吃粉、翻捣三个阶段。协作剂参加依次是混炼主要的工艺条件，为了能在较短的混炼时间里得到质量良好的混炼胶，应根据协作剂的作用、用量及其混炼特性来合理支配参加依次。一般原则是；难分散的、量少的先加；易分散的、量多的后加；硫化剂与促进剂分开加，以免混在一起参加时因部分温度过高而使胶料焦烧；硫黄最终加。所以通常协作剂参加依次为：生胶一固体软化剂促进剂、活性剂、防老剂一补强剂、填充剂一液体软化剂硫黄及超促进剂。7何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶？答：生胶在塑炼时橡胶大分子断链生成自由基，这种状况在混炼时同样会发生。在混炼过程中，橡胶分子断链生成大分子自由基可以与炭黑粒子外表的活性部位结合，也可以与发黑聚集体在混炼时被搓开所产生的具有较高活性的新生面结合，或者已与炭黑结合的橡胶又通过缠结或交联结合更多的橡胶，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物-结合橡胶。8什么叫塑料的混合与塑化，其主要区分在哪里？答：这是物料的初混合，是一种简洁混合，是在树脂的流淌温度以下与较低剪切作用下进展的，在这一混合过程中，只是增加各组分微粒空间的无规则排列程度，而不减小粒子的尺寸。一般是一个间歇操作过程。塑化物料在初混合根底上的再混合过程，是在高于树脂流淌温度与较强剪切作用下进展的。塑化的目的是使物料在温度与剪切力的作用下熔融，获得剪切混合的作用，驱出其中的水分与挥发物，使各组分的分散更趋匀整，得到具有确定可塑性的匀整物料。9哪些机械通常用于塑料的初混合？哪些机械用于塑炼？答：初混合：在大批量消费时，较多运用高速混合机，其适用于固态混合与固液混合。S型与Z型捏合机主要适用于固态与液态混合，对物料有较强的撕捏作用，另外还有转鼓式混合机与螺带式混合机。塑化常用的设备主要是开放式塑炼机、密炼机与挤出机。10、何谓塑料溶液与溶胶塑料？答：塑料溶液的主要组成是作为溶质的合成树脂及各种协作剂与作为溶剂的有机溶剂。溶剂的作用是为了分散溶解树脂，使得到的塑料溶液获得流淌性。溶剂对制品是没有作用的，只是为了加工而参加的一种助剂，在成型过程中必需予以排出。溶胶塑料又称糊塑料，是固体树脂稳定地悬浮在非水液体介质中形成的分散体(悬浮体)。在溶胶塑料中氯乙烯聚合物或共聚物应用最广，通常称聚氯乙烯糊。溶胶塑料中的非水液体主要是在室温下对树脂溶剂化作用很小而在高温下又很易增塑树脂的增塑剂或溶剂，是分散剂。有时还可参加非溶剂性的稀释剂，甚至有些参加热因性树脂或其单体。除此之外，溶胶塑料还因不同的要求参加胶凝剂、填充剂、外表活性剂、稳定剂、着色剂等各种协作剂，因此，溶液塑料的组成是比拟困难的，其在室温下是非牛顿液体，具有确定流淌性。第六章压制成型1何谓热固性塑料的固化速度？固化速率太慢或太快对制品有何影响？ 答：这是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能，它是衡量热固性塑料成型时化学反响的速度。它是以热固性塑料在确定的温度与压力下，压制标难试样时，使制品的物理机械性能到达最佳值所需的时间与试件的厚度的比值(s/mm厚度)来表示，此值愈小，固化速率愈大。固化速率应当适中，过小则消费周期长，消费效率低，但过大则流淌性下降，会发止塑料尚未充溢模具型腔就已固化的现象，就不能适于成型薄壁与形态困难的制品。2简述热固性塑料模压成型的工艺流程中的各步骤。答：热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的打算、成型与制品后处理三个阶段组成，工艺过程见图所示。 1、计量；2、预压；3、预热；4、嵌件安放；5、加料；6、闭模；7、排气；8保压固化；9、脱模冷却；10、制品后处理；3试分析模压温度的凹凸对模压成型工艺的影响。答：模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔触、流淌与树脂的交联反响速度有确定性的影响。在确定的温度范围内，模温上升、物料流淌性进步，充模顺当，交联固化速度增加，模压周期缩短，消费效率高。但过高的模压温度会使塑料的交联反响过早开场与固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流淌性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联反响产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂与翘曲变形，而且内层固化完成时，制品外表可能已过热，引起树脂与有机填料等分解，会降低制品的机械性能。因此模压形态困难、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温，但经过预热的塑料进展模压时，由于内外层温度较匀整，流淌性好，可选用较高模温。模压温度过低时，不仅物料流淌性差，而且固化速度慢，交联反响难以充分进展，会造成制品强度低，无光泽，甚至制品外表出现肿胀，这是由于低温下固化不完全的表层承受不住内部低分子物挥发而产生的压力的缘由。4试述橡胶硫化后的物理机械性能的变更，并说明之。答：橡胶制品的物理机械性能是分子构造形态与分散在内部的协作剂互相作用的反映，在硫化过程中，分子构造在发生变更，橡胶的物理机械性能也发生变更。当然不同构造的橡胶，在硫化过程中物理机械性能的变更趋势有所不同，但大部分性能的变更根本一样。例如：自然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子渐渐变为网状构造，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、乏累生热等相应减小，但若接着硫化，则出现拉伸强度、弹性渐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。5生胶与硫化胶在分子构造及性能上有何不同？答：在硫化前，橡胶分子是呈卷曲状的线型构造，其分子链具有运动的独立性，大分子之间是以范德华力互相作用的，当受外力作用时，大分子链段易发生位移，在性能上表现出较大的变形，可塑性大，强度不大，具有可溶性。硫化后，橡胶大分子被交联成网状构造，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到确定的限制，在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。(1)物理机械性能的变更。(2)物理性质的变更。(3)化学稳定性的变更。6橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的本质与意义是什么？答：橡胶在硫化过程中，其各种性能随硫化时间增加而变更。将与橡胶交联程度成正比的某一些性能(如定伸强度)的变更与对应的硫化时间作曲线图，可得到硫化历程图。橡胶的硫化历程可分为四个阶段：焦烧阶段、预硫阶段、正硫化阶段与过硫阶段。焦烧阶段。又称硫化诱导期，是指橡胶在硫化开场前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开场交联，胶料在模型内有良好的流淌性。对于模型硫化制品，胶料的流淌、充模必需在此阶段完成，否则就发生焦烧，出现制品花纹不清，缺胶等缺陷。预硫阶段。焦烧期以后橡胶开场交联的阶段。在此阶段，随着交联反响的进展，橡胶的交联程度渐渐增加，并形成网状构造，橡胶的物理机械性能渐渐上升，但尚未到达预期的程度，但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等却优于正硫化阶段时的胶料。预硫阶段的长短反映了橡胶硫化反响速度的快慢，主要取决于胶料的配方。正硫化阶段。橡胶的交联反响到达确定的程度，此时的各项物理机械性能均到达或接近最佳值，其综合性能最佳。此时交联键发生重排、裂解等反响，胶料的物理机械性能在这个阶段根本上保持恒定或变更很少所以该阶段也称为平坦硫化阶段。过硫阶段。正硫化以后接着硫化便进入过硫阶段。交联反响与氧化及热断链反响贯穿于橡胶硫化过程的始终，只是在不同的阶段，这两种反响所占的地位不同，在过硫阶段中往往氧化及热断链反响占主导地位，因此胶料出现物理机械性能下降的现象。7何谓返原性胶料与非返原性胶料？答：在过硫阶段中不同的橡胶出现的状况是不同的。自然橡胶、丁苯橡胶等主链为线型大分子构造，在过硫阶段断链多于交联而出现硫化返原现象；而对于大部分合成橡胶，如丁苯、丁腈橡胶，在过硫阶段中易产生氧化支化反响与环化构造，胶料的物理机械性能变更很小，甚至保持恒定，这种胶料