聚合物加工工程复习题.doc

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1、聚合物加工工程复习题一.概念1.挤出成型：挤出成型又称挤塑（挤压模塑），在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，使高聚物的熔体（或高弹体），通过一定形状的口模，而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。2.注射成型p219：注射成型是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。3.压延成型p315：压延成型是利用压延机的辊筒之间的挤压力作用并在适当的温度（接近粘流温度）条件下，使聚合物发生塑性变形，制成薄膜或片状材料的加工工艺。4.螺杆的长径比p115：指工作部分有效长度与直径之比。几何压缩比p116：是螺杆第一螺槽容积与最后一个螺槽容

2、积之比。泵比p136：排气螺杆的第二计量段的螺槽深度h2和第一计量段的螺槽深度h1之比称为泵比。5.挤出工作点p104：螺杆特性曲线AB与口模特性曲线OK1的交点C，称为挤出工作点。6.反应挤出成型p212：是一种连续地将单体进行聚合以及对现有聚合物进行改性的成型方法。7.反应注射成型p294：是高分子领域的一种新工艺，它是把两种或两种以上具有高化学活性的低相对分子质量的液体原料，在一定的温度下，通过高压（14-20MPa）作用，使它们相互碰撞混合，并立即注射入密封的模腔内，完成聚合，交联（或相分离）固化等反应并形成制品的工艺过程。8.塑化能力p233：是指注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的

3、质量（以标准塑料聚苯乙烯为准），它是衡量注射机性能优劣的重要参数。9.注射量p231：通常是指注射机的最大注射量或公称注射量。10.注射过程p240：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一重要又复杂的阶段称为注射过程。11.保压过程p256：压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必须在最大前进位置上再停留一段时间使成型物在一定压力作用下进行冷却产生保压流动，这过程就是保压过程。12.背压p273：采用螺杆式注射成型机时，螺杆顶部熔料在螺杆旋转后退时所受到的压力称为塑化压力，也称背压。注射压力p273：是柱塞或螺杆头部对塑料所施加的压力。13

4、.硫化：线型聚合物在化学或物理作用下，通过化学键的连接，成为空间网状结构的化学变化过程称为硫化（交联）。14.压延效应p339：在压延的片材半成品中，有时会出现一种纵、横方向物理力学性能的差异的现象，即沿片材纵向（沿着压延方向）的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横方向（垂直与压延方向）的拉伸强度小、伸长率大、收缩率小。这种纵横方向性能差异的现象就叫做压延效应。15.中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（TgTf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。16.注射吹塑成型p362：是用注射机先在模具内注射有底的型坯，然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型，冷却开模

5、取出制品的成型过程。17.泡沫塑料p387：是以树脂为基质而内部具有无数微孔性气体的塑料制品，又称多孔性塑料。18.塑料涂层：用布或纸为基材，把塑料溶胶涂在基材上进行热处理，形成涂层制品。19.浇铸成型：浇铸来源于金属成型，又叫铸塑。是将聚合物的单体、预聚的浆状物、塑料的熔融体、高聚物的溶液等倾倒到一定形状规格的模具里，而后使其固化定型从而得到一定形状的制品的一种方法。20.擦胶：在作为制品结构骨架的织物上覆上一层薄胶21.贴合：胶片与胶片、胶片与挂胶织物的贴合等过程。22.螺杆特性曲线：是指挤出机在一定螺杆转速下挤出压力与挤出流率的关系直线。23.共混：是两种或两种以上聚合物加以混合，使之形

6、成表观均匀的混合物的混合过程。24.共混物分散程度：是指被分散相在共混体中的破碎程度。25.塑炼：使弹性高分子材料降低弹性提高可塑性的工艺过程。26.加工助剂（添加剂）：是实现高分子材料加工过程，最大限度地发挥制品的性能或赋予某些特殊性能，便于加工，可降低成本的重要辅助成分。27.压延效应：物料压延时，受到剪切力和一些拉伸应力，而使高聚物或填料粒子沿着压延方向做定向排列，以至制品在物理力学性能上出现各向异性，这种效应称为压延效应。28.增塑剂：是指用以使高分子材料塑性增加，改善其柔软性、延伸性和加工性的一类物质，增塑剂80%以上用于PVC树脂。二次成型是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的

7、型材，通过再次加工成型，以获得制品的最终形状的加工工艺。29.塑料涂层：是指为了防腐、绝缘、装饰等目的，以液体或粉末在织物、纸张、金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层，的成型方法。30.铸塑：是将单体、预聚的浆状物、单体的溶液等倾倒到一定形状规格的模具里，而后使其固化定型从而得到一定形状的制品的方法。吹胀比p371：是指吹塑制品的最大外径与型胚的最大外径之比。一、 简答2.螺杆挤出机生产率的影响因素有哪些？这些因素是如何影响生产率的？答：1）机头压力：压力增加，生产率减小，但有利于混合和塑化。有时增大口模尺寸，挤出量虽然增加，但对制品质量不利。2）螺杆转速：转速增大，生产率提高，但要适度。3）螺

8、杆几何尺寸：螺槽深度增大，生产率下降；均化段长度增加，生产率增大；螺杆直径增大，生产率增大；螺杆与机筒间隙增大，生产率变小3. 双螺杆挤出机有同向、异向转动之分，若分别加工不同产品有那些？答： 用于共混造粒， 用于异型材成型4. 请选择双螺杆的类型，并陈述理由。P139答：双螺杆的类型可分为：啮合（包括：开发，异向旋转和同向旋转三种）和非啮合。非啮合双螺杆因两根螺杆不能形成封闭的或半封闭的腔室，无正位移输送条件，起输送机理类似与单螺杆挤出机，物料与料筒、螺杆的摩擦因数、物料的粘性力是控制输送量的主要因素。（a）啮合异向旋转双螺杆：螺槽纵横向封闭越好或共轭越好，正位移输送特性越强。全啮合、螺槽纵

9、横向完全封闭的，才能实现完全的正位移输送。（b）同向旋转双螺杆：啮合同向双螺杆纵向必须开发，否则螺杆会由于发生干涉而不能啮合。5. 注射成型制品内应力的产生来自哪几个方面？怎样消除内应力？ P267答：注射成型制品内应力的产生来自这几个方面：一是由于温度梯度产生的体积温差应力： 壳层凝封内部收缩应力。二是由于分子解取向受到阻滞而产生取向应力： 流动取向凝结。三是结晶聚合物产生的内应力：结晶体积收缩冷却凝固。 四是由金属嵌件和脱模顶出时的内应力。消除内应力：制品在Tg以上温度下，通过热处理，可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变，使强迫冻结处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛，从而降低或

10、基本上消除内应力。 6. 图解描述注射成型周期分布。答：将模腔压力变化对注射成型时间进程作图，就得到行腔压力周期图，图t。t1称注射时间。塑料熔体进入型腔，并达到最远处，而且压力得到急剧升高。t1t2为保压时间，也称压实补缩阶段。螺杆作少量推进，以维持一定压力。于时间t1，模内物料温度明显下降。于时间t2螺杆后撤。喷嘴口压力Pz下降最快。t2t3称倒流时间。时间t3是注射模中内浇口的冻结时间。螺杆后撤时，内浇口尚未冻结，型腔内熔体回头倒流至浇道。t3t4是静态冷却时间。t4是模具打开时间。Pr为该时间的型腔内的残余压力。7. 简述热固性塑料注射成型过程和原理。P285答：热固性塑料的注射过程包

11、括塑化、注射充模和固化三个阶段。原理：固体物料在注射机中在加热和剪切作用下而熔融； 熔体以最好的流动状态通过喷嘴注射入模具； 在模腔中加热，熔体通过自身反应基团或硬化剂的作用下发生交联反应，及时排出小分子，经过保压固化，得到所需的制品。 8. 简述橡胶的注射成型过程和原理。P290答：硫化：线性聚合物在化学或物理作用下，通过化学键的联接，成为空间网络结构的化学变化过程称为硫化（交联）。 橡胶的注射成型过程：原料预热塑化注射硫化脱模制品。9. 纺织物挂胶压延工艺分为贴胶和擦胶。什么是贴胶和擦胶？各自的优缺点和应用场合如何？(教案)P346答：贴胶：是使纺织物和胶片通过压延机等速旋转的两个辊简之间

12、，在辊筒的挤压力作用下贴合在一起，制成胶布的挂胶方法。贴胶压延法的优点是压延速度快，生产效率高，由于两辊间摩擦力小，对纺织物损坏小，胶布表面附胶厚而均匀。缺点是渗透性差附着力小，易产生汽泡。擦胶：是压延时利用辊简之间速比的作用将胶料挤擦进入纺织物缝隙中的挂胶方法。擦胶的胶料浸透程度大，胶料与织物附着力较高，但易擦损坏织物，适用于密度大的纺织物，如白坯帆布。擦胶压延可分两种方法：包擦法和光擦法。包擦法的中间辊表面全部被胶料包覆，胶厚1.52.0mm（细布）和2.03.0mm（帆布），织物从中辊通过时只有部分胶料附着在织物表面上。优缺点：渗透性强，附着力大，对织物损伤相对小，但相对挂胶量较少。适用

13、：薄细帆布和平纹细布的挂胶。光擦法的中辊只有半周包胶，织物从中辊通过时全部胶料附着在织物表面上。优缺点：是附着胶较厚，但对织物损伤相对大。适用：厚度大的帆布的挂胶。10. 适用于薄的纺织物或经纬线密度稀的纺织物（如帘布）。不适于未经涂胶或浸胶处理的直接挂胶压延。11. 何谓压延效应？产生的原因及减小方法有哪些？P339答：物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时受剪切力作用，大分子作定向排列，以致制品物理力学性能会出现纵、横方向差异的现象，即沿片材纵向(沿着压延方向)的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横向(垂直于压延方向)的拉伸强度小、伸长率大、收缩率小。这种纵横方向性能差异的现象就叫做

14、压延效应。产生这种现象的原因主要是由于高分子链及针状或片状的填料粒子，经压延后产生了取向排列。压延效应消除的方法是提高温度、降低压延速度 。12. 什么是中空吹塑成型？分哪两种工艺？简述操作过程。P362答：中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（TgTf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。有挤出吹塑和注射吹塑两种工艺。挤出吹塑工艺过程：挤出管坯管坯入模管坯吹胀冷却定型制品取出修饰。注射吹塑工艺工艺过程：注射有底的型坯移到吹塑模吹塑成型冷却定型制品取出修饰13. 简述热成型的制造过程，其加工温度范围怎样？P376(教案)答：温度范围TgTf，最低以不出现牵伸泛白为下限

15、，最高以片材不降解或过分下垂为上限14. 制造聚发性PS泡沫塑料的主要原料是什么？简述生产工艺，并用框图表示。(教案)P395答：原料：1）树脂：悬浮聚合的PS珠粒，分子量5.56.5万，100份。2）发泡剂：丁烷、丙烷、石油醚、戊烷，约10份。3）分散剂：聚乙烯醇、肥皂粉，5份。4）分散介质 自来水或软水，160份。5）交联剂 常用过氧化二异丙苯（DCP）0.8份。6）成核剂 柠檬酸、滑石粉7）阻燃剂；四溴乙烷15. 泡沫塑料成型的有哪些发泡方法？答：发泡方法：可分为物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法三种16. 叙述生产布基PVC贴膜泡沫革的工艺过程，并用框图表示。P413答：生产布基PVC

16、贴膜泡沫革的工艺过程：啮合-密炼-炼塑17. 浇铸成型方法有哪几种？各举一个加工产品实例。答：浇铸成型方法有：静态铸塑、离心浇铸、流延铸塑、搪塑、嵌铸、滚塑和旋转成型等。实例：静态浇铸：有机玻璃板是最典型的铸塑制品。离心浇铸：聚酰胺、聚烯烃等。嵌铸：常用作保存生物和医学标本，或使嵌件隔绝空气等、工艺品。搪塑：应用：常用于生产PVC儿童玩具及其它中空制品。流延铸塑：用于电影胶卷等光学胶片。18. 在注射保压过程中，实现保压补料的必要条件是什么？影响保压补料的主要因素是什么？怎样影响的？(教案)P256答：实现保压补料的必要条件是：模腔充满后，料筒前端应当还剩有一定量的熔体，而且从料筒到模腔的通道

17、的熔体尚未凝固。响保压补料的主要因素是：（1）保压压力的影响： P时，增密好、强度，但应力和取向、易变形； P 时，补料不足、制品缺陷。（2） 保压时间的影响：t 时，相当于P，但过长，模腔残余压力大，模腔压力降为零的时间长，造成脱模困难； t 时，产生倒流。20.聚合物成型加工主要研究内容p5答：聚合物成型加工主要研究内容：成型加工原理研究；成型加工方法及工艺条件的优化；成型设备的合理配置与控制19. 高分子材料制品生产三大要素是？答：高分子材料制品生产三大要素是：适宜的材料组成：聚合物（化学组成和结构）和添加剂及配比；正确的加工方法：成型方法和工艺条件；配套的成型设备：成型机械和成型模具。

18、20. 什么是高分子材料加工性能？答：可模塑性；可延展性；可挤压性；可纺性21. 聚合物混炼的三要素是什么？答:剪切、分流和分配置换是混炼的三要素22塑炼过程的目的和实质是什么？答：塑炼过程的目的是获得合适加工要求的可塑性，实质是使橡胶的大分子链断裂，大分子链由长变短的过程。23.影响塑炼的主要因素有哪些？答：机械力作用、氧的作用、温度的作用、静电作用和化学降解作用24.共混方法有哪些？答：机械共混法、液体共混法、共聚-共混法和互穿网络聚合物（IPN）制备技术 25.聚合物间的共混原则有哪些？答：相容性原则 、流变学原则 、表面张力相近原则 、分子链段渗透相近原则。 26.常用的间歇式混合与混

19、炼设备有哪些？答：Z形捏合机、高速混合机、开炼机、密炼机27.常用的连续式混合与混炼设备有哪些？答：单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。28.共混的目的目的是什么？答：1）提高聚合物的使用性能，这是共混的主要目的。a.多种聚合物共混能综合均衡各组分的性能，取长补短，获得综合性能较好的材料。b.聚合物加入不同功能助剂共混，以增加或改善聚合物的综合通用性。2）改善聚合物的加工性能3）降低生产成本 .在不影响性能的前提下混入一些比主体聚合物价廉的材料。28、 共混有哪些方法？答：1）机械共混法，是借助机械力作用制备出分散度高，均匀性好的聚合物共混物的过程。2）液体共混法，将聚合物溶液或乳液混合后，再干燥或沉

20、析得到聚合物共混物的过程。3）共聚-共混法，分为接枝共聚-共混和嵌段共聚-共混法。过程：聚合物溶于另一种单体聚合物溶液引发接枝共聚聚合物共混物。4）互穿网络聚合物（IPN）制备技术过程，交联聚合物在第二聚合物单体中溶胀引发聚合交联互穿网络聚合物。三分析论述1. 何谓注射成型，它有何特点？请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。P314答：注射成型是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。注射成型又叫注塑成型（=注射+模塑）。注射成型特点：生产周期短、适应性强、生产率高和易于自动化。2. 画出挤出机压缩段熔融理论的物理模型，并文字

21、叙述之。(教案)P85答：1.正流：Z方向主流流动，是由干螺杆旋转时螺棱的推挤作用所引起的；QD2. 逆流：机头口模、过滤网等对料流的阻碍的反压流动又称压力流动，QP。正流与逆流的代数和称为净流；3.横流：物料沿x、y轴两方向在螺槽内往复流动，是螺杆旋转时螺棱的推挤阻挡作用造成的，对总的挤出生产率影响不大；4. 漏流：物料在螺杆和料筒的间隙沿螺杆的轴向反向流动，故漏流要比正流和逆流小很多。QL挤出机总生产能力：Q = QD QP QL3.讨论分析排气挤出机稳定工作条件及调节方法。(教案)P133，135答：排气式螺杆挤出机的稳定工作条件是前后两段螺杆的生产率必须相等，即Q1=Q2。若Q1Q2，

22、必然有多余的熔体从排气口逸出，这就是所谓的“冒料”现象；若Q1Q2，则第二计量段无法全面充满，此时挤出过程由于“缺料”而不稳定，产生压力波动和产量波动的现象，使制品能否成型以及尺寸精度受到很大影响。Q1=Q2时的机头压力为稳定工作压力，称作最大机头压力Pmax。图(a)表示当机头压力大于Pmax，通过调压阀v1将第一计量段末压力增大到P1，实现了产量平衡；图（b）表示当机头压力小于Pmax，通过调节阀v2将机头压力增大到Pmax，实现了产量平衡。4. 叙述硬管材挤出成型工艺过程，并用框图表示。P61答：硬管材挤出成型工艺过程：将固体颗粒或粉末加入挤出机的料斗，在料简预热，干燥；物料在运动过程中

23、与料筒、螺杆、以及物料与物料之间相互摩擦、剪切，产生大量的热，这时物料由玻璃态高弹态粘流态转变；熔融物料被螺杆输入通过具有一定形状口模后成型，进入冷却定型装置，再经过牵引，获得最终的制品尺寸。最后根据需要切割成一定长度的制品，再堆放在堆放架上。框图表示：聚合物熔融(挤出机) 成型(口模) 定型(定型 装置) 冷却（水或风冷装置） 牵引(牵引机） 切割(切割机) 堆放(堆放装置)。 5. 分析说明压延机辊简间隙的压力和速度分布答：物料在压延机辊简间隙的压力分布:物料受压区域在a-d之间，称钳住区。辊筒开始向物料施压的点a称始钳住点，p=0。物料受压终点d称终钳住点， p=0。两辊筒中心的连线的c

24、点，称中心钳住点， p=1/2pmax。最大压力点b，p=pmax。物料在压延辊筒间隙的流速分布:在最大压力处b和终钳住点d物料流速vx等于辊筒表面线速度v， vx =v。速度分布为直线，没有速度梯度。从bo，接触辊筒表面的物料速度vx =v外，随着与辊筒表面距离的增加， vx 逐渐增大，速度分布呈凸状曲线，在o点速度梯度达到最大值， 即“超前现象” 过O点后速度梯度逐渐变小。10.在用阿基米德螺线模具测定充模流动长度实验中（图3-35），聚苯乙烯的实验结果如图3-38，指出实验结果并分析原因。（课件第四章P47，50）答：图中反映了190、210、230三种料筒温度下聚苯乙烯充模流动长度与注

25、射压力的关系。从图中可以看出：相同的注射压力下，料筒温度越高充模流动长度越长，这是因为提高料筒温度可以降低熔体粘度，改善熔体的流动性，导致流动长度增长。随着注射压力的增加，充模流动长度呈线性上升趋势，这是因为增大注射压力既能提高流体的动能，又能有助于克服流体在模腔中的流动阻力。所以随注射压力的增大充模流动长度增长。压延成型过程物料受力分布及速度分布。(教案)P330图解说明注射成型中熔体流动的运动机理。P245答：熔体在模腔内流运时，其表面被空气冷却形成前缘膜不断前移料流中心的质点温度高，速度较快，追上前缘时因受前缘膜阻滞，而速度与与前缘一致，但在后面熔体的推挤作用下移向靠近的模壁的料层。当大

26、分子链的一端靠近模壁被迅速冷却粘度大增而不能动，另一端被中心层前进的料流掀拉继续向前移动，使分子沿着料流方向取向。3（概念）*挤出成型 挤出成型又称挤塑（挤压模塑），在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，使高聚物的熔体（或高弹体），通过一定形状的口模，而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。 聚合物熔融(挤出机)成型(口模) 定型(定型装置) 冷却（水或风冷装置） 牵引(牵引机） 切割(切割机) 堆放(堆放装置)。3（概念）挤出机的工作点 螺杆特性线和口模特性线的交点称为挤出机的工作点。4（论）图解说明注射成型中熔体流动的运动机理。熔体在模腔内流运时，其表面被空气冷却形成前缘膜不断前移，料流中

27、心的质点温度高，速度较快，追上前缘时，因受前缘膜阻滞，而速度与与前缘一致，但在后面熔体的推挤作用下移向靠近的模壁的料层。当大分子链的一端靠近模壁被迅速冷却粘度大增而不能动，另一端被中心层前进的料流掀拉继续向前移动，使分子沿着料流方向取向。4（概念）保压过程 ：充模后，柱塞或螺杆将慢慢地对模腔内进行补料，以使由于聚合物充模后温度下降体积收缩而出现的空间能得以继续充满，这个过程就是保压过程。4（简）简述橡胶的注射成型过程和原理。 注射成型过程：1、胶料的塑化与注射。塑化在料筒中加热胶料塑化，在较低温度下具有较好的流动性，为预防焦烧，一般控制在70800C。注射胶料经过喷嘴有高的剪切速率，温度升到1

28、200C以上，进入模腔。2.胶料的热压与硫化。热压与硫化四个阶段：胶料预热阶段（升温阶段）；交联度增加阶段；最佳硫化阶段（开模时间）；过硫阶段（降解阶段）。6（概念）二次成型是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材，通过再次加工成型，以获得制品的最终形状的加工工艺。6（简）什么是中空吹塑成型？分哪两种工艺？简述操作过程。中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（TgTf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。 分为挤出吹塑和注射吹塑。前者是用挤出机制造管状型坯,并把它置于开启的两瓣模具之间，然后闭合模具，封闭型坯的上端及底部，通入压缩空气吹胀型坯，使其紧贴模腔，经冷却后开模即可获得中空制品；后者则是用注射机先在模具内注射有底的型坯，然后开模将型坯移至吹塑模内，进行吹塑成型，冷却开模脱出制品。