塑料材料与成型工艺学复习题.docx

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1、塑料材料与成型工艺学复习题1. 塑料制品生产的完整工序由哪五步组成？原料准备；成型；机械加工；修饰；装配。 2. 名词解释：牛顿流体，表观粘度，出口效应，取向。牛顿流体：在一维剪切流动情况下，当有剪切应力于定温下施加到两个相距dr的流体平行层面并以相对速度dv运动，剪切应力与剪切速率成线性关系的流体称为牛顿流体出口效应：又叫记忆效应，是指聚合物粘弹性熔体在压力下挤出模口或离开管道出口后，流柱截面增大，而长度缩小的现象。熔体由导管流出时，料流直径先收缩，后膨胀。（牛顿流体只有收缩,无膨胀）取向：聚合物分子或纤维状填料在很大程度上顺着流动的方向作平行排列，这种排列常称为定向作用。表观粘度：非牛顿流

2、体流动时剪切应力和剪切速率的比值称为表观粘度，用ha表示。 3. 粘性系统中的假塑性流体和膨胀性流体各有什么特点？假塑性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低膨胀性流体：其表观粘度随剪切速率的增加而增大，即流动性减小。又叫剪切稠化4. 试分析影响高聚物熔体粘度的因素有哪些？(1)熔体内的自由体积因素，自由体积 粘度 (2)大分子长链间的缠结，凡能减少缠结作用因素，都能加速分子运动，粘度 5. 长条形注射模塑制品的取向结构分布规律是怎样的？试分析其原因。取向结构分布规律：分子定向从浇口处起顺着料流方向逐渐增加，达到最大点后逐渐减小，中心区和邻近表面一层定向程度不高，中心区四周定向程度高（根据

3、实际试样用双折射法测量的结果）。分析：1、熔体进入模腔后，压力渐低，即压力在入模处最高，而在前锋最低（常压）。而分子定向程度与t成正比，而t与压力降成正比，所以分子定向程度也是在入模处最高，而在料的前锋最低。 2、对于热塑性塑料注射而言，模具温度都低于4080，熔体流动不是等温过程，熔体与模壁接触的一层都会冻结，形成无定形层，分子定向不会很大，甚至没有。紧接表层的内层，由于冷却缓慢，当它在中心层和表层间淤积而没有冻结的时间内是有时间受到剪切的，因此定向程度高，在模腔中心处由于t=0 、速度梯度=0、取向度最低；又由于中心处温度高，解取向严重，所以取向度最低。所以承受剪切应力最大的场合是在熔融态

4、塑料柱的边缘，即表层与中心层的界面上（次表层），此区域取向度最高。3、塑料进入模腔后，最先堵满的横截面处，既不在浇口也不在型腔的尽头，而在这两者之间，离浇口不远处有较长的冷却时间，冻结层最厚，分子在此处承受剪切应力最大（因为在堵满物之间还要让塑料流动），取向度最高。6. 聚丙烯存在哪几种异构体？（1）等规聚丙烯，其分子链上所有甲基都位于分子链一侧。（2）间规聚丙烯，其分子链上所有甲基交替地位于分子链两侧。（3）无规聚丙烯，甲基随机地分布于分子链两侧。7. 聚丙烯的成型加工性能有什么特点？（1）吸湿性小（2）适用于多种成型方法（3）熔体粘度小（4）具有结晶性（5）熔体具有较明显的非牛顿性（6）熔

5、体弹性大，冷却凝固速度快，制品易产生内应力（7）受热时容易氧化降解8. 聚酰胺的加工性能是怎样的？ 聚酰胺可用一般热塑性塑料的方法成型a. 聚酰胺较易吸湿，因此成型前必须进行干燥处理，使其含水量小于0.1%。另外，聚酰胺对氧敏感，高温下易氧化降解，为此常采用真空干燥。b. 聚酰胺有明显的熔点，且熔点较高、熔限较窄，因此加工温度较高。c. 聚酰胺熔体粘度具有较高的温度敏感性和剪切速率敏感性，且熔体粘度低，熔体流动性好。d. 聚酰胺熔融状态的热稳定性较差，高温下易降解，使制品性能恶化。e. 熔体冷却速度对制品的结构及性能有明显影响。f. 聚酰胺的成型过程伴随着结晶的产生，故成型收缩率较大。9. A

6、BS树脂各字母代表什么？每种组分各赋予材料什么样的性能？A丙烯腈 B1,3-丁二烯 S苯乙烯 三种单体的接枝共聚物1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性； 丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质； 苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度10. 什么是渐变型螺杆？什么是突变型螺杆？各有何特点？渐变型螺杆:由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡，是在一个较长的螺杆轴向距离内完成的。其特点： a）渐变螺杆大多用于无定形塑料的加工 b）它对大多数物料能够提供较好的热传导，传热均匀，效果好 c）对物料的

7、剪切作用较小，而且可以控制，其混炼特性不是很高突变型螺杆:由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡是在较短的螺杆轴向距离内完成的。特点如下: a）突变螺杆具有较短的压缩段 b）对物料能产生巨大的剪切，故适用于粘度低、具有突变熔点的塑料 c）对于高粘度的塑料容易引起局部过热11. 挤出管材（尤其是硬管）时，造成合流痕的原因是什么？如何消除？原因：物料通过多脚架时，靠近多脚架壁的料所受的剪切速率大，而中心处则小，因受应力而发生弹性变形也不同。如果大的弹性变形部分在以后得不到恢复的机会，在产品中就显露出一条可见的料线或纵向裂纹。又叫熔接痕。这种合流痕的存在，会影响管材的爆破强度。消除方法:延长口模平直

8、部分的长度和增大多脚架与口模出口的距离，使料流在出口前得到应有的松弛而熔接。 12. 薄膜的冷却方式有哪几种？1）通用风环冷却2）减压室风环冷却3）内外风冷4）水套冷却13. 管材的定径方式有哪两种？各适用于什么情况？外径定径和内径定径 外径定径适用于要求管材外径准确的情况（定外径） 内径定径适用于要求管材内径准确的情况（定内径）14. 什么是冷冻线？在采用风环冷却工艺时，刚挤离口模的管状物是透明的，一旦冷却到适当温度而产生晶体时（聚烯烃结晶型物料），即失去透明性而变浑浊，透明与浑浊的交界线称为冷冻线。15. 吹塑薄膜的生产方式有哪几种？各有何特点？ 塑料薄膜的生产方法有挤吹、平挤、压延、流延

9、等多种，其中产量最大的是挤出吹塑薄膜（1）平挤上吹法特点：a、因为整个管泡都挂在泡管部已经冷却的坚韧段，所以牵引稳定能制得厚度范围大的和宽幅的薄膜； b、挤出机安置在地面上，不需要操作台，操作方便；c、管泡周围的热空气流向上，冷空气流向下，对泡管冷却不利；d、物料在机头拐90度弯，增加了料流阻力，可使物料在拐角处分解；e、机头和辅机的结构要复杂些。 (2)平挤下吹法特点：A、管泡的牵引方向与机头产生的向上的热气流正相反，有利于管泡冷却；B、可以采用水套直接冷却泡管，使生产效率和制品透明度得到显著提高；C、引膜靠自重下垂进入牵引辊，引膜方便； D、整个管泡挂在上部尚未冷却的塑性段上，在生产厚膜和

10、牵引速度较快时，就易拉断管泡，对于相对密度较大的塑料（如PVC）牵引更难控制;E、挤出机必须安置在较高的操作台上，安置费用增加，操作也不方便。（3）平挤平吹特点：A、机头和辅机结构都比较简单，设备安装操作都很方便，对厂房要求也不高；B、机器占地面积大；C、由于热气流向上，冷气流向下，管泡上半部分冷却要比下半部分困难，当物料相对密度较大或直径较大时管泡易向下垂，薄膜厚度不易调节均匀，通常幅宽小于600mm的薄膜可用此法。16. 挤出板材时三辊压光机冷却导辊和牵引辊各起什么作用？三辊压光机用:a 定型装置作用 b 牵引作用冷却导辊作用：通过压光机后，板坯温度还较高，需要导辊冷却牵引辊作用:a将已定

11、型的板材引进切断装置，防止压光辊处集料；b将板材进一步压平整。17. 什么是热塑性塑料？什么是热固性塑料？热塑性塑料:具有加热软化、冷却硬化特性的塑料热固性塑料：在受热或其他条件下能固化或具有不溶特性的塑料18. 为了排气良好，对排气式螺杆有哪两个重要的功能要求？ a排气孔下聚合物的压力为零b排气孔的聚合物是完全熔化的19. 新型螺杆有哪几种？各有何特点？（1） 排气式螺杆 特点：用排气式挤出机螺杆可以连续从聚合物中抽出挥发物。（2） 屏障型螺杆 特点：在压缩段的螺纹旁再加一道辅助螺纹，于是将螺杆主螺纹的前缘一边分为熔体槽，而其后缘一边分为固体槽。屏障螺纹与料筒的间隙比主螺纹的间隙大59倍，这

12、只能允许固体槽中由固体床生成的熔体进入熔体槽，而未熔化的塑料则被阻隔。（3） 销钉螺杆 特点：在这一区域设置销钉，就会使料流发生搅动，并从而产生局部的高剪切以增进固体粒子的熔化。此外，设置的销钉还有助于内压力的提高，从而可保证螺槽被充满和压实。（4）波型螺杆 特点：在波型螺杆转动的同时，螺槽根部会产生周期性的一起一伏运动，因此固体床就会受到重复的压缩和膨胀作用，从而使固体床加速崩溃，有效 地促进物料混合。波型螺杆适合于高速挤压操作。（5）混合螺杆特点：为了改进通用螺杆的分配混合程度，一般在计量段设置分配混合元件，使螺槽中的速度分布扰乱，以产生分配混合。20. 画出挤出成型工艺流程图。21. 简

13、述注塑原理。 注射模塑简称注塑或称注射成型，传统注塑技术的基本工艺过程是：将粒状或粉状热塑性塑料加进注射机料筒，塑料在料筒内受热而转变成具有良好流动性的熔体；随后借助柱塞或螺杆所施加的压力将熔体快速注入预先闭合的模具型腔，熔体取得型腔的型样后转变为成型物；经过冷却而凝固定型为制品。 22. 注射装置的作用是什么？锁模装置的作用是什么？注射装置的作用：（1）塑化-均匀加热和塑化物料，并进行准确的计量加料；（2）注射-在一定的压力和速度下，把已塑化好的物料注入模腔内；（3）保压-为了保证制品表面平整，内部密实，在注射完毕后，在一段时间内仍需对模腔内的物料保持一定压力称为保压，以防止物料倒流。锁模装

14、置作用：是实现闭合模具、开启模具和顶出制品的机构。23. 简述注射成型的六个时期。入模准备期、充模期 、压实期、保压期 、倒流与封口期、继冷期 24. 螺杆式注射机的塑化特点是什么？螺杆在塑化时伴随着轴向位移，使熔料温度轴向温差较大，且难以克服。（1）螺杆式注射机料筒内的物料熔融是一个非稳态的间歇过程。（2）注射螺杆是间歇式转动的，螺杆转动停止再转动， 熔膜由薄厚薄，固体床由宽窄宽。（3）注射机螺杆在转动时，由于后移而使其预塑物料的螺杆有效长度变小，可能导致物料不能完全熔融，有发生固体床崩溃的可能。 螺槽内物料受到的剪切和传导加热也具有波动起伏的特点。注射机螺杆头前已塑化熔体柱，在轴向上和径向

15、上的温度分布都不可能十分均匀。25. 热塑性塑料注射过程中，塑化温度如何选择？模具温度如何选择？塑化温度的选择：1）熔融温度低而熔体粘度高的塑料，利用剪切摩擦加热。2）熔融温度高而熔体粘度低的塑料，采用高的加料段温度。3）熔融温度高熔体粘度也大的塑料，既需要从外部高温热源取得升温所需的热量，也能靠剪切摩擦获得调节熔体流动性的内热，料筒各加热段的温度均在塑料的熔融温度附近。4）不论成型哪一种类型的塑料，料筒前部与螺杆计量段对应区的温度，都应高于塑料的熔融温度而低于其热分解温度。模具温度高低决定于塑料的结晶性、制品的尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件（熔体温度、注射速度、注射压力、模塑周期）。对

16、于粘度低或中等的无定型塑料，模温常偏低；对于粘度高的塑料，必须采用高模温。对于结晶型塑料，温度降低到熔点即开始结晶。26. 试分析快速充模和慢速充模各有何利弊？ 快速充模：会将空气带入成型物内，而且由于模底先被熔体填满，使模腔内空气难以排出，未排出的空气被热熔体加热和压缩成高温气体后，会引起熔体的局部烧伤和降解，这不仅会降低制品的表面质量，而且还是制品出现微裂纹和存在较大内应力的重要原因。慢速充模：层流流动充模可避免湍流流动充模引起的各种缺陷。若控制得当，可得到表观质量和内在质量均比较高的制品。但若流动速度过小会显著延长充模时间，如果由于流动中的明显冷却降温而使熔体粘度大幅度提高，就会引起模腔

17、充填不满、制品出现分层和熔接缝强度偏低等缺陷。27. 影响熔体流动长度的因素有哪些？各有何影响？ A 塑料的流动性和冷凝速度 影响：塑料种类不同，加工温度和冷凝速度也不同，流动长度与模腔厚度的比值（即流动距离比L/t）也不同。 B 料筒温度 影响：在加工温度范围内，提高料筒温度有利于增加熔体在模腔中的极限流动长度。 C 模具温度 影响：主要影响熔体在模壁上的凝固层厚度，对流动长度无显著影响。 D 注射压力 影响：提高注射压力，可增加熔体的流动长度。注射压力增大，同时也会使聚合物分子流动取向程度增加，导致制品出现明显的各向异性。所以注射压力与很多因素有关E 注射速度 影响：提高注射速度有利于增大

18、充模流动长度，减少流动时间，使充模速度提高。在不出现湍流的情况下，注射速度尽量加大，就可以避免采用大的注射压力而导致制品出现各向异性。尤其是成型薄壁制品时应采用此法增加流动长度。 F 模腔厚度 影响：模腔厚度是影响充模阻力的的重要因素，模腔厚度增加，充模流动长度也会增大。 28. 保压在热塑性塑料注射过程中的作用是什么？实现保压期往模腔中补料的必要条件是什么？保压的作用：继续向模腔内挤入一些熔体(补料)，以补偿成型物因冷却而引起的体积收缩，并避免成型物过早地与模壁脱离。 保压期间实现补料的必要条件是：a压实期结束后料筒前端还应有一定量的熔体(料垫)；b从料筒到模腔的通道能允许熔体通过。29.

19、注射模塑时为什么会产生熔体倒流？熔体倒流： 用大尺寸浇口成型厚壁制品时，保压期内可以有足够长的时间向模腔补料并传递压力。若在浇口凝封之前就解除模腔的外压，由于此时浇道内的压力随之急剧下降而远低于模腔内的压力，致使熔体从型腔倒流入浇道。30. 在注塑制品中由于起因的不同，通常存在哪几种不同形式的内应力？（1）构型体积应力（2）体积温度应力（3）冻结分子取向应力31. 热处理的作用是什么？调湿处理的作用是什么？热处理的作用：a 消除内应力，使冻结的大分子链得到松弛。b 加速后收缩，使制品尽快达到尺寸稳定。c 提高结晶度，改变结晶结构，从而提高结晶塑料的弹性模量和硬度，降低断裂伸长率。调湿处理的作用

20、：a.可加速其吸湿平衡，尽快达到尺寸稳定；b.使其在隔绝空气的条件下受到消除内应力的热处理；c.对避免聚酰胺类制品因在高温下与空气接触而发生氧化变色十分有利；d.调湿处理过程中吸收适量的水分，对聚酰胺类塑料有一定的增塑作用，对改善这类塑料的韧性非常有利。32. 中空吹塑成型过程包括什么？塑料型坯的制造和型坯的吹塑。33. 中空吹塑的吹胀比拉伸比指什么？吹胀比对中空吹塑成型有哪些影响？吹胀比R是指中空塑件径向最大等效直径D2与型坯直径D1之比：拉伸比L是指拉伸吹塑中空塑件长度L2与型坯有效长度L1之比：吹胀比和拉伸比分别表示了塑件成型时型坯径向和轴向被拉伸的程度。 通常加大吹胀比或拉伸比，可提高制品相应方向的强度；当型坯厚度一定时，加大吹胀比或拉伸比，可使制品厚度减薄，节省原料，但吹胀变得困难，制品刚度会相应减小。34. 压延薄膜时调整压延机辊筒速比的目的是什么？ 一是由于物料总是包在高温、快速辊上，如果沿料流的方向依次提高辊筒的转速，有助于物料依次贴辊； 二是相邻辊筒间存在一定的速比，能强化物料在辊筒间所受到的剪切作用，提高物料的塑化程度；辊筒间速比的存在，还能使压延物得到一定的延伸和取向，从而使薄膜厚度降低，纵向强度提高。