2022年高分子加工工程复习题 .pdf

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1、高分子加工工程主要习题第一章绪论1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？将聚合物（有 时加入各种添加 剂、助剂或改性材料） 转变为 制品或 实用材料的一种工程技术。1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究 产品质量与各种因素之间的关系；3.研究提高 产量和降低消耗的途径。2. 简述聚合物成型加工时的关 键 步骤。A.如何使聚合物 产生流 动与变形？方法 : a.加热熔体；b.加溶 剂溶液；c.加增塑 剂或其它悬 浮液。B.如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热 塑性： a.熔体 冷却 b.溶液 加热挥发 成溶 剂 c.悬浮体先加 热使颗粒熔合，再冷却硬化定型3. 简

2、述聚合物 转变时 所发生的主要 变化。a.形状：满足使用要求而 进行，通过流动 与变形而 实现 。b.结构： 组成：非纯聚合物组成方式：层压 材料，增强材料，复合材料宏观结 构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合 结构 微观结 构： 结晶度，结晶形 态 ，分子取向等c.性质：有意 识进 行：生橡胶的两 辊 塑炼降解，硫化反 应， 热固性 树脂的交 联固化方法条件不当而进 行：温度过高、时间过长 而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？ 简要分 为 那几 类？1.根据形 变原理分 6类： a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工： c.聚合物溶液加工： d.低分子聚合物和 预聚体的加工： e. 聚

3、合物 悬浮体加工：f.机械加工：2.根据加工 过程中有无物理或化学变化分 为三类：a.主要 发 生物理 变化： b.主要 发生化学 变化： c.既有物理 变化又有化学 变化：5. 简述成型加工的基本工序？1.预处 理：准 备工作：原料筛选 ，干燥，配制，混合 2.成型： 赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨， 铣等。4.修饰：美化制品。5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。6. 简述塑料的 优 缺点。优点： a.原料价格低廉； b.加工成本低； c.重量 轻； d.耐腐 蚀； e.造型容易；f.保温性能 优良； g.电绝缘性好。缺点： a.精度差；b.耐热性差；c.易燃 烧； d.强度差

4、；e.耐溶 剂性差； f.易老化。7. 举实 例说明高分子材料在汽车 、机械、日用品、化工、航天航空工 业 等领域的 应用。8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？1、有利于合理的制定加工工艺方案 2、 对推广和开 发聚合物的 应用有十分重要的意义 3、新材料、新制品、新技 术、新第二章聚合物成型加工的理论基础1、名词解释：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页可塑性、指物体在外力作用下发生永久形 变和流 动的性 质 。可挤压 性、可挤压 性是指聚合物受到挤压 作用形 变时 ， 获得形状和保持形状的能力。可模塑性

5、、聚合物在温度和压力作用下 变 形和在模具中模塑成型的能力。可延性、是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸 时变 形的能力。可纺 性、指聚合物通 过加工形成 连续 固体 纤维 的能力。牛顿 流体、非牛 顿流体、假塑性流体、 胀塑性流体、拉伸粘度、拉伸 应力与拉伸 应变 速率的比 值，剪切粘度、滑移、高分子在 导管中流 动时 ，在管壁处是时停 时动 的，这种现象称 为滑移。端末效 应、包括入口效 应和出口效 应。鲨鱼 皮症、指挤出物表面像 鲨鱼 皮那 样，非常毛糙。2、 试述聚合物成型加工对聚集 态转变 的依 赖性？聚集 态的特点：a.长链结 构，相互贯穿、重叠、缠结 ； b

6、.内聚能 较 大，吸引力大（分子内，分子 间）。3、 简述无定形聚合物聚集态与加工方法之间的关系？ c 时也不出 现熔体破裂。13、 简述聚合物加工过程中的 热效应？有何特点？热效 应包括：摩擦生热、体积膨胀 吸热、相变的热效应。由于流 动使分子 间产 生内摩擦力而产生一定的 热量即摩擦生 热。聚合物在流 动过 程中在流道内 产生很大的 压 力降，引起前后密度不一样。 结晶聚合物要吸收能量使晶格破坏才能使大分子开始流 动。14、加工过 程中聚合物 结晶有何特点？为 什么升、降温速率都不能过快？晶核存在与否以及晶核的大小、数量对加工 过程中的聚合物结晶速度影响很大。a. 熔化温度 较低，残余 较

7、多的晶核；b. 熔化温度 较高，残余的晶核或有序度就越小。15、 简述注射成型制品的定向过程与特点。定向程度 较高的区域是 浇口附近中心的四周。a.长度方向：由于剪切力与 压力梯度成正比，分子定向程度在入模处最高，在料的前 锋处 最低。b.厚度方向看：形成冷 冻层 。剪切力所造成的定向只能发生在熔体柱的边缘 ，即制品表 层与中心 层界面上。中心区域的四周定向程度最大，在中心区域定向程度最小。c.从充模 过程看：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页首先塞 满的是 浇口与型腔尽 头之间 部分，冻结层 最厚，在浇口附近定向

8、程度大。16、何谓降解？加工 过程中是如何利用或避免降解？聚合物大分子可能由于受到热和应 力的作用或由于高温下微量水分、酸、碱等杂质 及空气中氧的作用而 导致分子量降低、大分子结构改 变等化学 变化。通常称分子量降低的作用为降解。利用降解作用改善聚合物的性质， 扩大聚合物的用途。如通过机械降解作用可以使聚合物间或聚合物与另一种聚合物的单体间进 行接枝或嵌段聚合制备共聚物。1.减少或避免降解的措施：a.严格控制原料技术指标，避免因原料不 纯对 降解 发生催化作用；b.使用前 对聚合物 进行严 格干燥。c.确定合理的加工工艺和加工条件； d.加工 设备 和模具 应有良好的 结构。应避免死角或 缝隙

9、，减少过长 流道，改善加 热装置，提高温度 显示装置的灵敏度和冷却系 统的效率。e.根据聚合物的特性，特别是加工温度 较高的情况下，在配方中考虑使用抗氧 剂、 稳定剂等加 强 聚合物 对降解的抵抗能力。17、何谓交 联？影响交 联速度和交 联程度的因素有那些？聚合物加工 过程中，形成三向网状 结构的反 应称为交联。温度、硬化 时间 、反应官能度、应力第三章成型用的物料及其配制1、名词解释：抗氧 剂、能阻止聚合物被氧化的物质。阻燃 剂、作用是阻止或减 缓 塑料的燃 烧的物 质。混合、将各 组分作空 间无规 分布，或改 变各组分的空 间分布情况。混炼 、在混炼设备强 剪切力作用下，会使一部分聚合物

10、分子降解，并形成一定的接枝和嵌段聚合物，这样 的聚合物具有新的性能，并有增容作用。均匀性、分散性、2、 为什么工 业上不会 选用单一（ 纯）聚合物制造商品？1.性能 单纯 ，不能满足多种制品的使用要求； 2.单纯 聚合物老化 严重； 3.不能 满足某些成型方法的特定要求； 4.成型工 艺性能差；5.价格、成本高。3、成型用物料的主体是什么？有何作用？4、 简述增塑 剂的增塑机理，如何 选用增塑 剂？对增塑 剂来说，它和聚合物 间必须具有良好的相容性才能充分发挥 作用。因此，极性聚合物应该 采用极性增塑剂，非极性聚合物 应该 采用非极性增塑剂。a.应具有良好的相容性； b.挥发 性低；c.迁移性

11、低；d. 溶浸性（萃取性）小； e.增塑效率高；5、何谓稳 定剂？简 述热稳 定剂的 稳定机理。凡能阻 缓材料 变质 的物 质即为稳 定 剂。（ 2）吸收、中和 HCl （ 3）消除聚合物中的活性中心物质（ 4）取代不稳 定氯原子：6、何谓填充 剂？加入填充 剂或增 强填料的目的是什么？（ 1）改善塑料成型加工性能；（2）提高制品的某些技 术指标， 赋予塑料制品某些新的性能；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页7、填充高聚物的形 态结 构有何特点？要研制高补强 聚合物材料 对 填充材料有何要求？填料与聚合 间形成次价

12、 键力，这种力 虽然很弱，但具有加合性，因而当聚合物分子量较大时，其总 力显得很可 观 。从而提高了某些性能。8、何谓润 滑剂？为 什么 润滑剂有内、外之分？a.改进塑料熔体的流 动性； b.减小或避免 对设备 的粘附；c.便于脱模；d.提高制品表面光洁度。9、何谓配方？配方有哪几种表示方法？配方设计 的原 则是什么？反映各种添加 剂与聚合物用量的比例关系称为配方。1.重量份配方： 2.重量百分数配方： 3.体积百分数配方： 4.生产 配方：1.要考 虑 （ 满足）制品性能要求和使用条件2.要考 虑成型工 艺及设备 的特点 3.切忌抑制4.要考虑 成本和原料来源10、混合作用的机理是什么？如何

13、评价混合效果？扩散、对流、剪切均匀程度、分散程度11、 简述捏合机、高速 搅拌机、开炼 机、密炼机的 结构和工作原理。12、何谓橡胶的塑 炼和混 炼 ？操作 过程分 为哪几步？影响因素有哪些？如何提高塑炼与混炼的效果？塑炼 指塑性物料与液体或固体物料间的混合。混 炼设备强 剪切力作用下，会使一部分聚合物分子降解，并形成一定的接枝和嵌段聚合物，这样 的聚合物具有新的性能，并有增容作用。13、在高分子材料混合与混炼中，需控制哪些工 艺条件？在实际 混合 过程中，扩散、对流、剪切是同 时作用的，只是在一定条件下其中的某一种占优势而已。14、分析聚 氯乙烯树 脂相 对 分子 质量大小与 产品性能及加工

14、性能的关系？第四章压缩 模塑1、名词解释：预压 、将松散的粉状或 纤维 状塑料 预先用冷 压法压成重量一定、形状 规整的密 实 体的操作成为预压 。所压的物料称 为预压 物。预热 、模 压压 力、排气、各向同性2、何谓压缩 模塑？ 简述压缩 模塑的 优缺点。优点： 1.相对于其它成型方法来说 ，工艺成熟，过程简单 ，容易掌握；2.可模塑 较大平面的制品和利用多腔模生产 大批量的小制品； 3. 制品各向同性；制品密 实度高。4.制模 费用低，较经济。缺点： 1.生产周期 长，效率低； 2.尺寸准确性差。 3.制品内 应 力大； 4.自动化程度 较差，工人劳动强度大。3、在压缩 模塑 过程中，为什

15、么要采取 预压 、 预热 等操作？ 预压 、 预热 有那些 设备 ？3. 预压 原因：主要是针对压缩 模塑周期 长 、效率低的特点而采取的措施。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页常用的 预压设备 ：偏心式预压 机、旋转式预压 机和液 压式预压 机。预热 是针对 模压周期 长、制品质量差而采取的措施。制品 质量差是指物料在模腔中受热 不均匀，固化速率不一，制品内应力大，性能不均一。所以预热 是预先给物料加 热以提高物料的整体温度。4、何谓排气操作？ 为什么要排气？定义 ：模 压热 固性塑料，常有水分和低分子放出，为了

16、排出 这些低分子物和挥发 物以及模内的空气，在模 压到适当 时候，可以卸 压松动模具，将低分子 挥发 物排出，这 种操作称 为排气。原因：能缩短固化 时间 ，提高制品的物理机械性能，避免制品内部出现分 层和气泡。5、 压制的工 艺控制参数 对 PVC 板材的性能和外观有何影响？ 举例说明。答: 压制的工 艺 控制参数 对 PVC 硬板的性能和外观是：提高温度，降低成型 压力，缩短成型周期，有利提高效率。但温度过高加 热时间过长 会加 剧树 脂降解和熔料外溢， 导致制品 颜色暗淡，毛边 增多及力学性能变差。原料混合不均匀会造成性能的不确定以及外观 的缺陷。6、如何计算模 压压 力及 压机的公称吨

17、位？7、升温速率和降温速率为什么不能 过快？有何异常现象？第五章挤出成型1、名词解释：压缩 比、分流梭 环形通道面 积与口模通道面 积之比。吹胀 比、吹胀后薄膜直径比 环形口模直径牵引比、2、普通螺杆在 结构上 为何分段，分 为几段？各段的作用如何？a.加料段：靠近料斗附近作用：使塑料受 热前移，将料斗供 给的物料送往 压缩 段。b.压缩 段：螺杆中部一段（5-15D）作用：加热 熔化物料；加 压压实 物料；排除空气。c.计量段 (均化段 )：螺杆最后一段作用：使熔体塑化均匀；使料流定量、定压挤 出。3、根据固体 输送率的基本公式，分析当螺杆的几何参数确定之后，提高固体输送率的途径及工业实 施

18、方法。4、什么是固体床解体， 说明产生的原因， 对 熔融 过程有何影响？进行冷却 实验时 ，常观察到 z 间距离 还没到 B 点（ X/ W=0.3-0.4 ） 时，固体床就解体了。未熔化的固体床 变成许多固体碎 块，与已熔化的物料混为一体，原来的熔池、熔膜以及它们与固体床的界面都消失了，这种 现象称 为固体床崩 溃。5、 说明熔体 输送理 论中，Qp/Qd 变 化对熔体沿螺杆Z 向流 动速度（ Vz）分布的影响。6、 为什么 说挤 出机在正常操作条件下，熔体在螺槽中的流动无滞留 层,有搅拌、混合、输送的作用？7、 说明挤出三大理 论主要表达式中各项、各文字的意 义 ，分析各主要参数 对输 送

19、率和塑化 质量的影响。8、何谓螺杆特性 线 、口模特性 线和挤出机的工作点？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页9、何谓螺杆 压缩 比？ 为什么要有 压缩 比？在螺杆 结构上如何 实现 ？几何 压缩 比：第一个螺槽容 积/最后一个螺槽的容积，大小取决于物理 压缩 比、物料进料时聚集状 态和制品的状 态。物理压缩 比:指塑料制品的比重与原料比重之比。10、 试述几种典型的新型螺杆结构与工作原理，它 们与普通螺杆有何异同点？11、 简述全 啮合异向向外与同向转动 双螺杆的 输 送机理和 输送特点。12、 归纳挤 出成型方

20、法及其制品的特点，列举几种 挤出 产品。13、 用方框 图表示出 挤出成型工 艺，并注明各工 艺环节 所用的 设备 。14、 影响吹塑薄膜厚度均匀性的主要因素有哪些? 吹塑法生 产薄膜有何 优缺点？优点： a.设备简单 ，投 资 少，见效快，便于土法上 马 ； b.薄膜 经牵 引和吹 胀，其纵向和横向 强度高； c.操作 简单 ，无边料，废 料少，成本低；d.通 过控制泡状物中空气量和螺杆转 速，较易调节薄膜 宽度和厚度。缺点： a.厚度均匀性差； b.冷却速度 较慢，薄膜透明性差， 产量低。15、 为减轻 冷却 负荷和提高生 产效率，吹塑 过程中尤其 应注意哪些工 艺因素？ 为 什么？通过

21、控制泡状物中空气量和螺杆转 速， 较 易调节 薄膜 宽度和厚度。第六章注射模塑1、名词解释：塑化：塑料在料筒内 经加热 达到流 动状态并有良好的可塑性的全过程。塑化 压力：螺杆转动 后退 时 螺杆 顶部熔体物料所受到的压力，也就是阻力。可由液 压系 统中的溢流 阀来调节 。注射 压力：克服料筒、型腔的流 动 阻力，给予熔体一定充模速度，并对熔体 进行压实2、注射成型方法适合于何种制品的生产？为什么？ 请用框 图形式表示一个完整的注射成型工艺过 程。几乎所有的 热塑性塑料都可用这种方法成型，一些厂家还 用此法成型 热固性塑料。3、 简述注射机的基本结构及工作原理。注射系 统由三大部分 组成：注射

22、系统、 锁模系 统（合模系统 ）、模具，此外 还有电器控制系 统、液压 系统。4、注射机的分 类方法有哪几种，每种方法中有几种类型，各适用于何种制品的生产？注射机的种 类 a.按塑化部件不同分为 ：螺杆式注射机、柱塞式注射机b.按动力来源分 为：手工式、机械式、液 压式 c.按注射 合模方位分 为 ：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页卧式：立式：角式：旋 转式：5、注射机的注射系 统和合模系 统 的作用是什么？其中注射系统主要由哪几部分组成？注射系 统作用：a.使塑料均匀塑化并达到流动状态； b.将塑化好的塑料进行

23、施 压 ，使其在很高的压 力和很快的流速下通过喷 嘴充入模腔。组成：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞）、 喷嘴等。6、与挤出机的螺杆相比，注射机的螺杆在结构上、运动上及功能上有何特点？a. 从作用上与挤出机螺杆相比注射机螺杆除了送料、压实、塑化外，还有注射作用( 传压 ) ，对于塑化能力、压力稳定以及操作连续性和对操作稳定性的要求没有挤出机螺杆的高。 b. 从螺杆运动形式比较挤出机的螺杆只在原位作连续旋转，而注射机除旋转外，还前后往复运动，并时转时停。当料筒前端料压大于螺杆背压时，螺杆边转边后退，这种情况工艺上称为预塑化。c. 从螺杆结构上比较： 注射机螺杆的均化段长度较短，螺槽较深； 加料段长度

24、较长，约为螺杆长度一半； 螺杆头部尖头形，优点是可减少脉冲流动，不易积存物料; 可减少塑料发生降解，粘度低的塑料带有止逆环； 注射螺杆的长径比和压缩比较小。L/D=16-20, =2-2.57、与往复螺杆式注射机相比，柱塞式注射机有何缺点？为什么？a.柱塞式注射机：通 过调节 料斗下面的定量装置的调节 螺帽来控制。b.螺杆式注射机：通 过调节 行程开关与加料计量柱的距离而得到控制。8、 注射机的 喷嘴有何作用，分 为哪几种 类型，各适用于何种聚合物材料的加工？作用：引导物料从料筒 进入模具；控制料流，防止物料流涎，使物料流积存在料筒前端；提高注射 压力，使物料具有一定射程； 进一步塑化。种类

25、：按 喷嘴分：通用式 (直通式 )： 喷嘴孔径大，呈短管状，阻力小。适用于粘度高的塑料。自锁式：用于注射粘度 较低的塑料， 压力损失大。杠杆 针阀 式： 压力 损失小，但结构复 杂。9、 简述热塑性塑料在整个注射成型工艺过 程中物料温度和压力的 变化规律。10、要缩短注射机的成型加工周期，可以采用哪些措施？11、注射机的料筒温度应如何确定？料筒温度的确定（ Tf（ Tm） Td 之间）a.从物料的特性考虑： 对热 敏性、流动性好的聚合物，TfTd 范围 窄的聚合物，在TfTd 范围内，取下限；相反取上限。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -

26、第 8 页，共 10 页b.从设备 情况考 虑：螺杆式注射机料筒温度可选得低一些，柱塞式注射机可选得高一些，但并非 绝对 ，要具体情况具体分析。c.从制品的形状与结构考 虑： 对薄壁制品，料筒温度较高；厚壁制品，料筒温度 较低； 对形状复杂或 带有嵌件的制品，料筒温度要高一些。d.从工 艺条件 间 关系考 虑：注射 压力大，注射速度快，可采用 较低的料筒温度12、注射机的模具温度应如何确定？模具温度的确定a.从塑料性 质考虑： 对无定型聚合物，充模顺利时模具温度可取低一些； 对粘度高的物料，模温高一些；对结 晶聚合物，提高模温有利于结晶。b.从制品性能要求考虑：若制品要求聚合物 结晶度高，则采

27、取模温 较高；若制品要求聚合物不结晶度，则 采取低模温，采用 骤冷法； 对 取向度要求高的制品，选取低模温，高注射 压力。c.从制品的形状与尺寸考虑： 对厚制品，采用 较高模温；对薄制品，采用 较低模温。d.从其它工 艺条件考 虑：料筒温度高，模温高13、 为什么要保 压？保 压对 制品性能有何影响？保压 原因：防止因 热胀 冷缩 而引起制品内部出现空洞。保压时间长 ，残余压力大，脱模困 难；保压时间 短，残余压力小，制品表面易有陷痕或内部有真空泡。第七章压延成型1 名 词解释：压延效 应：由于 压延物在 纵 向上受到很大的剪切应力和一些拉伸应力，因此高聚物分子会顺着薄膜前 进方向 发 生分子

28、定向，以致薄膜在物理机械性能上出现各向异性， 这种 现象即定向效应 。钳住区、贴 胶、压力贴胶、擦胶、压型、压延效 应2 简 述压延机的基本 结构和工作原理。工作原理：?相对回转-相邻辊 筒、有速比或等速；?摩擦力 -将胶料拉入 辊隙中；?挤压 与剪切 -辊 隙截面的逐 渐 减少，完成延展成型（ 压片）；或把胶料 挤压 在钢丝 帘布上（双面贴胶）；胶胚表面 压花（ 压型）；多 层胶片的 贴合等。结论 ：?进行压延操作的必要条件：摩擦角 接触角 ；?压延时， 辊温比 较高，胶料已达粘流 态，胶料与 辊筒表面的摩擦角较大；?压延是 连续 加料的，辊 隙间的堆 积胶 较少，故接触角很小，一般a=31

29、0o；? 远远 大于 a，故压延操作 时，胶料进入辊隙是比 较 容易的。3 压 延机的分 类方法有哪几种？每类方法中有几种 类型？按用途可分 为： 压片压延机；擦胶压延机； 压片擦胶 压延机； 贴合压延机； 压型压 延机； 压 光压延机；实验 用压延机。按辊 筒数目可分 为 ：两 辊压 延机；三辊压 延机；四辊压 延机；五辊压 延机。按辊 筒的排列形式可分为： “I ”型压延机； “”型压延机 “L”型压延机； “”型压延机； “Z”型压 延机； “S”型压延机。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页4 指出高聚物材料

30、在压延中的流 动 和变形特点？5 简 要描述 辊筒钳 住区流道中物料的流动特点和运 动方程 简化过程。6 掌握 辊筒钳住区的 压力分布曲 线 及几个特殊点的压力值的相 对大小。7 何 谓横压力？ 压 延时，塑料和橡胶材料 对辊 筒的横 压力哪个大？ 为什么？横压 力的概念：胶料通 过辊 筒间隙时， 对辊 筒产生径向作用力和切向作用力，径向作用力垂直于 辊面，力图将辊筒分开，这个力就叫横 压力，也叫分离力。8 简 述压延机 钳住区的速度分布特点，如何表示几个特殊位置的速度分布特征。9 简 述钳住区剪切 应力及剪切速率的分布曲线，最大剪切作用位于何位置？10 压延成型工 艺能生 产哪些橡胶和塑料制品？注意控制哪些工艺条件？ 为什么？11 压延机的 辊筒为什么会 产生饶度？ 对压 延质量有何影响？对饶 度的 补偿 方法有哪几种？各有何 优缺点？12 何谓压 延效 应？产生的原因及减小的方法是什么？?定向效 应（ 压延效 应）：由于 压延物在 纵 向上受到很大的剪切应力和一些拉伸应力，因此高聚物分子会 顺着薄膜前 进方向 发 生分子定向，以致薄膜在物理机械性能上出现各向异性，这种 现象即定向效 应。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页