高分子材料与加工考题知识点汇编文档格式.docx
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Mouldability2.可挤压性：
Extrudability3.可纺性：
Spinnability4.可延性：
Stretchability
7熔融指数？
熔融指数在实际的成型加工过程中有什么样的应用？
其局限性？
熔融指数（MI），全称熔液流动指数，或熔体流动指数，是在一定温度和压力作用下，10min内从特定毛细管中流出聚合物熔体的克数。
应用：
用MFI确定HDPE用途；
利用MFI确定PP用途
描述的是特定温度、流场条件下聚合物流体的流动性，并以此确定聚合物的牌号。
其对聚合物流体流动性的表征具有局限性，熔融指数概念更多局限于PE、PP。
8什么是可挤压性？
可模塑性？
（明确定义或公式）
可挤压性：
聚合物通过挤压作用产生形变并由此获得形状和保持形状的能力。
可模塑性：
材料在一定温度和压力作用下产生形变并在模具中获得特定的形状、保持该形状的能力。
9什么是流变？
什么是流变学？
流变：
流动和变形，在本质上是材料某尺度上的运动单元在外场作用下产生相对运动，同时伴随因材料结构变化引起材料形变响应的现象或过程。
流变学：
研究流变的科学，即研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。
研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。
10什么是静态流变学？
又称稳态流变，研究单一方向稳态剪切作用下聚合物流体的流动和变形。
11什么是动态流变学？
研究周期性动态作用下聚合物流体的流动和形变。
12什么是剪切速率？
剪切应力：
单位面积上剪切力的大小。
τ=F/A
剪切速率：
单位时间内，流体在剪切作用下流体产生的剪切应变。
γ=d（dx/dy）/dt
剪切速率的含义：
（1）流体流动速度的梯度;
（2）距离dy的液层在dt时间内相对移动的距离；
（3）单位时间内，流体在剪切作用下流体产生的剪切应变。
13什么是牛顿流体？
其在结构上有什么特点？
牛顿流体：
满足牛顿定律（τ=η·
γ）的流体。
黏度不随剪切条件的改变而改变；
剪切应力和剪切速率始终呈正比关系；
流体内部结构不随剪切条件改变而变化。
14什么是牛顿粘度？
η=τ/γ
15什么是表观粘度？
不满足牛顿定律的流体为非牛顿流体，其粘度定义为表观粘度。
是指在一定速度梯度下，用流速梯度除以相应的切力所得的商。
16什么是假塑性流体？
什么是涨塑性流体？
什么是宾汉流体？
分别具有什么样的结构特点？
幂律定义为τ=Kγn，n>
1微涨塑性流体，n<
1为假塑性流体，n=1为牛顿流体。
宾汉流体：
当应力小于某一临界值时，流体呈现纯弹性体特征，应变速率为零，当应力大于临界值时，流体呈现为宾汉流体。
假塑性流体：
是非牛顿流体中最为普通的一种，表现的流动曲线是非直线的。
流体的表现粘度随剪切应力的增加而降低。
涨塑性流体：
这种流体的流动曲线也不是直线，与假塑性流体不同的是它的表现粘度会随剪切应力的增加而上升。
属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，解释为当悬浮液处于静态时，体系中有固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。
当施加于这一体系的剪切应力不大时，流体可以在移动的固体颗粒间充当润滑剂，因此表观粘度不高。
但当剪切速率逐渐增高时，固体离子堆彻被破坏，整个体系显得有些膨胀，此时流体不能充满所有空隙，润滑作用受限，表观粘度就随着剪切速率的增大而增大。
其剪切应力和剪切速率的关系变现为直线，它的流动只有当剪切应力高至于一定值后才发生塑性流动。
之所以这样是流体在静止时形成了凝胶结构，外力超过τy时这种三维结构受到破坏。
17什么是幂律定律？
通常有哪两种形式？
其描述聚合物流体流变行为上的局限性？
或者logτ=logK+klogγ或者γ=k⋅τm
局限性：
18什么是稠度？
什么是流动度？
（理解）
稠度：
当剪切应力作用于材料时，材料抵抗流动（永久变形）的性质，从总体上描述一个物体的流动性，是材料内部摩擦的一种变现。
对非牛顿流体有时就用切变力-切边速率关系曲线上某切变速率时的斜率来表示物体的稠度。
流动度：
19什么是线性粘弹性？
如何确定某聚合物流体的线性粘弹性？
可以用Hooke’ssolid和NewtonLiquid线性组合进行描述的粘弹行为成为线性粘弹性。
测量：
静态法和动态法，都是测量在特定应力和应变条件下的流变响应曲线。
静态实验为在阶跃应力或应变作用下，观察应力或应变随时间的发展。
动态实验则采用斜边的应力或应变，来观察相应的应变或应力的响应。
20理想的牛顿流体是粘性的流体，为什么这类流体没有弹性？
（特别注意）
理想牛顿流体没有能量存储，没有储能模量，因此没有弹性。
而满足虎克定律的流体没有粘性。
21聚合物粘弹性流体的松弛时间的定义？
指物体受力变形，外力解除后材料恢复正常状态所需时间。
22举例说明流变学在生产或生活的应用？
（1）研究结构与性能的关系：
多相多组分体系中结构的均匀性（定性），包括聚合物共混相结构演变（相分离、相分散、相归并）；
流变性能与结构的定量关系（本构模型）。
（2）生产：
墨水品质分析与控制、果汁结构稳定性分析、啤酒泡沫的持久性、热熔胶品质选择。
举例：
煮水饺时放一些盐巴，防止水饺在煮的过程中破皮，因为盐溶解在水中可促使溶解的淀粉蛋白质等大分子盐析出来，在水饺表面形成凝胶类结构，提高水饺皮强度，减弱了流变产生破碎的倾向
23在化工流体的管道输送中，常常加入一些聚合物到流体中，以提高输送能力并降低能耗，其依据是什么？
为了消除湍流；
很少的聚合物可使黏度迅速提升，湍流没有了，能耗降低，相对流体的输送量增多。
24当流体流经截面积逐渐减小的流道时的流动常称为收敛流动，试比较牛顿流体和假塑性流体分别在收敛流动中流动方式上的不同？
假塑性流体有弹性，其中的长分子链供拉伸：
有剪切作用也有拉伸作用。
而牛顿流体没有长分子链：
只有剪切而没有拉伸作用。
25什么是零剪切粘度？
极限粘度？
静态流变学确定零件切黏度：
η=
动态：
极限粘度：
又称特性粘度，高聚物溶液的浓度较稀时,其相对粘度的对数值与高聚物溶液质量浓度的比值。
26对于假塑性流体而言，其零剪切粘度和极限粘度的意义是什么？
27什么是简单圆管？
为什么在流体计算时常需要将部分流道假定为简单圆管的结构？
简单圆管：
具有均匀圆形截面而且沿管轴方向半径均保持恒定的简单圆形管道。
简单圆管中流体流动通常为比较简单的一维流动，讨论时比较易于处理。
28理想的牛顿流体在简单圆管中的流速分布是典型的抛物线形状，请用图示画出牛顿流体、假塑性流体和涨塑性流体在简单圆管中的流速分布上有何不同？
（画图，重点是流速分布）
假塑性流体最尖，牛顿流体中间，涨塑性流体最不尖。
29成型加工过程中一般需要控制好聚合物流体在成型加工设备中流道内的流动，通常需要从哪些影响因素着手考虑？
30假塑性流体为什么经历一个收敛流动进入毛细管结构时会产生入口压力降？
物料经过入口区时经历强烈的拉伸流动和剪切流动，会因此储存和消耗部分能量，导致产生压力降。
31什么是端末效应？
其产生的流体结构基础是什么？
牛顿流体流经毛细管流道时是否会产生端末效应？
当聚合物流体由较粗的流道进入毛细管式时，沿流动方向都会产生压降，一方面消耗于粘性流体的摩擦损耗，同时存在与流动过程中沿毛细管轴向分子链产生一定程度的取向；
若毛细管比较短，流体在出口处会出现回弹现象，即端口处流体比毛细管中显著膨胀的现象。
这种在毛细管入口端产生压力将和出口端离模膨胀的现象，与聚合物提的黏弹性有关，称为端末效应，或分别称为入口效应和模口膨化效应
32聚合物流体的端末效应在成型加工过程中，尤其在挤出过程中，往往是影响产品尺寸控制的重要方面，如需要进一步减弱这种不需要的端末效应，可以考虑用哪些具体的措施或方法？
33什么是聚合物流体的熔体破裂现象？
挤出过程中若出现这种现象通常是什么原因？
如何消除？
熔体破裂：
在一定的工艺技术条件下，通过一定流道后挤出物出现的表面粗糙如鲨鱼皮、无光泽、粗细不均匀、扭曲，或得到波浪形、竹节形、周期性螺旋形挤出物，甚至断裂性形状不规则的碎片或圆柱，这种基础是出现的成为熔体破裂现象。
原因：
具体原因还不清楚，但主要源于管壁上的滑移和流体内的弹性（分子链响应显著慢于外力场或应力场的变化）（老师说：
分子链间相互作用远小于弹性力，难维持原状态，因此扭曲，但有方向）。
消除：
1在聚合物熔体挤出时，最先出现的是鲨鱼皮破裂现象，其出现与口模的尺寸有关。
所以在模具设计时注意尽量利用口模的直径、长径比等对鲨鱼皮形成的影响。
2现则特殊的口模材料，如合金钢等，对口模材料进行特殊处理。
3根据聚合物选择加工助剂，改变流动边界条件，可以缓解或消除熔体破裂。
4根据熔体破裂的温度效应，提高或降低温度，具体情况要结合聚合物的种类等来确定。
34在实际生产或科研活动中，流体的流变性能及其测试常受到很多人的关注，通过流体流变性能的测试常可以得到哪两个方面的信息？
需要在什么样的对应条件下进行测试才是正确的？
（比较重要）
意义：
可以了解材料结构；
了解流体加工性能。
条件：
35目前，在流体的流变性能测试方面，都有哪些可以选择的仪器设备？
各有什么特点？
（记住）
1毛细管流变仪/粘度计：
是一种常用的实验方法，可得到接近加工条件下的流体流变性能，适合高剪切条件下的测定，剪切速率10-106s-1；
可观察到挤出物的形状，能直接用于材料成型工艺的借鉴和指导。
2旋转流变仪/粘度计：
假设：
稳态、等温、切向速度分量唯一、无末端效应、流体复合指数定律。
可以测法向应力；
末端效应在L/d>
100时可忽略，不适于粘弹性特性很强的流体测定。
3落球黏度计：
主要用于测定流体的零切粘度，所得到的结果与分子结构及测定温度有关，得不到通常所言的流动曲线关系。
4转矩流变仪：
研究材料的流动、塑化、热、剪切稳定性的理想设备，该流变仪提供了更接近于实际加工的动态测量方法，可以在类似实际加工的情况下，连续、准确可靠地对材料的流动性能进行测定。
其两个转速不同，转向相反形成复杂的转子，在物料混合过程中能进行转矩大小的测定，反映物料混合情况及其能耗。
36毛细管流变仪和旋转流变仪在用途上为什么分别适用于分别为聚合物流体的加工和聚合物流体的结构研究服务？
毛细管流变仪在流体结构研究上有何不足？
旋转流变仪为何不适用于为加工成型提供工艺条件上的依据？
37乌氏粘度计在用于测试聚合物的相对分子质量大小时需要注意什么哪些方面？
为什么？
1浓度要在稀溶液范围内；
2测出时间导出剪切速率，要求需在零剪切条件下，因此时间不可以太短，以减小误差；
3要很好的清洗，因为易出现吸附作用而使毛细管内径相对减小，使测量不准确。
38落球粘度计一般适用什么样的流体？
39在使用旋转流变仪进行测试的时候，使用椎板和使用平行板存在什么不同？
椎推板：
使用椎板时剪切速率在样品各位置等同；
平行板：
剪切速率在板中位置为线性关系。
40在高分子材料的成型与加工过程中，通常涉及的物理和化学变化有哪些？
聚合物的加热、冷却、交联、结晶。
（取向、降解）
41在聚合物成型加工过程中有哪些加热方式？
（1）外加热方式
蒸汽加热：
效率较低但不易过热；
电加热：
效率高、易控制、清洁，但易过热焦化；
微波加热：
清洁、高效、对反应有促进，但对设备依赖性大（微波焊接）；
其它外加热方式：
煤火加热（用于回收）。
（2）内摩擦热：
基于聚合物流体剪切变稀特性，由粘度反馈控制的结果使体系不易过热焦化，但容易引起部分聚合物的降解或交联。
42什么是内摩擦热？
其特点？
内摩擦热：
43环氧树脂常作为电子器件的封装材料，使用过程中的相应电子产品的寿命通常取决于封装材料的应力开裂，分析原因，并提出解决措施？
44聚合物结晶度的测定方法有哪些？
测定结晶动力学的方法有哪些？
1，结晶度的测定方法：
量热法、Ｘ射线衍射法、密度法、红外光谱法、核磁共振波谱法。
2，结晶动力学测定方法：
用膨胀计测量聚合物在结晶过程中的体积变化
45请分别列出你所知道的结晶聚合物和无定形聚合物品种？
1，结晶聚合物：
聚乙烯、等规聚丙烯、聚甲醛
2，无定形聚合物：
聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、有机玻璃
46什么是二次结晶？
什么是后结晶？
什么是后收缩？
二次结晶：
在成型加工过程中，结晶聚合物材料在一次结晶完成后，其中的非晶部分或结晶不完整的区域再次缓慢结晶的过程，通常很慢，可达几年甚至几十年。
后结晶：
成型加工过程完成后，制品中来不及结晶的部分继续结晶的过程。
后收缩：
制品脱模后室温下放置1小时后所发生的收缩。
如PP注射件后收缩约1-2%。
后收缩的90%部分一般发生在脱模后的6小时以内，余下的10%约在10天之内完成，在脱模24小时后一般认为制品基本定型。
47聚丙烯材料的尺寸稳定性一般较差，热收缩较大，不适合精密器件的加工制造，其原因是什么？
如何改进？
48聚丙烯通常容易在成型加工过程中出现真空泡，形成原因是什么？
如何才能避免？
49什么是取向？
是指在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。
50在聚合物加工和成型过程中，聚合物流体一般存在两种流动形式，剪切流动和拉伸流动，两种流动形式可分别引起剪切取向和拉伸取向，请简单分析两种取向产生的温度条件？
两种取向过程的主要特点分别是什么？
给定拉伸比和定温下，温度越低越好（不低于玻璃化温度）；
给定拉伸比和定温下，拉伸速度越快所得分子定向程度越高；
给定拉伸比和定温下，拉伸比越大，定向程度越高；
不管拉伸情况如何，通常对温敏的聚合物材料而言，其冷却速率越大，能保持定向程度越高。
51聚合物产生降解的机理有哪几种？
请分别举例说明？
（1）热氧降解作用
（2）力化学降解作用
（3）光化学降解作用
（4）发生水解、酸解等逆化学反应
（5）催化降解作用（催化剂残留等）
（6）生物降解作用等
52一般避免聚合物降解的措施要从哪些方面考虑？
聚合物制品产生降解的表现或后果有哪些？
判断聚合物制品中的聚合物组分是否发生降解的依据或方法有哪些？
主要措施：
（1）原料控制：
聚合物工业合成或改性过程中引入的催化剂、引发剂、酸、碱等杂质的控制；
聚合物分子链结构中双键、支链结构等的控制。
（2）使用之前严格干燥：
特别是对于聚酯、聚醚、聚酰胺等经缩合反应得到的聚合物。
（3）确定合理的加工工艺技术和条件：
T、P。
（4）改善加工设备和模具结构：
主要消除死角、缝隙、减少过长的流道、提高温度控制精度和冷却系统的工作效率。
（5）适当引入稳定剂等加工助剂：
提高聚合物分子量结构的稳定性（如PP），或改善聚合物流体流动性（如PVC）
降解现象的主要后果：
（1）聚合物制品的外观变坏，如颜色变黄……
（2）聚合物制品内在质量下降，如力学强度或依存于聚合物分子链的功能性特征减弱（3）聚合物制品的使用寿命缩短
判断聚合物制品中的聚合物组分是否发生降解的依据或方法
涉及聚合物材料的老化行为演变特征，与其降解的机理相对应，需要提供相应的技术条件进行老化处理，然后采用阿累尼乌斯方程进行预测。
例如：
UL746B
注意：
对于各种聚合物产品，在其使用过程中都需要保证性能的可靠性，但对于性能演变过程的模拟与预测始终基于聚合物流体的复杂性而难于精准实现。
53什么是聚合物的交联？
聚乙烯的交联方式有哪些？
交联反应：
在聚合物材料的成型加工过程中，由于力学或化学等作用，使线型或轻度支化型的高分子之间通过自带的反应基团的作用或自带反应活点与交联剂的作用而以化学键合的形式，形成体型结构高分子材料或制品的现象。
方式：
加热交联、辐射交联、添加交联剂交联
（1）热塑性树脂的交联高活性中心+桥接分子
（2）热固性树脂的交联多官能团反应（3）橡胶的硫化（熟化）高活性中心+桥接分子或者多官能团反应
54试分析聚合物制品内产生应力集中的因素有哪些？
55一般在反应加工过程中聚合物交联反应难以反应完全的原因主要是什么？
（1）随反应进行，体系内逐渐形成体型结构，体系的粘度增加，导致官能团或者活性中心和桥联分子的活动能力降低，化学键合过程受到抑制。
（2）反应过程中产生的气体等产物可能对反应具有阻碍作用。
56聚合物交联一般可对聚合物制品的哪些性能有改善作用？
（1）物理机械性能：
拉伸强度、抗撕裂强度、回弹性、硬度、定伸强度、伸长率、永久变形性
（2）耐热性
（3）高温尺寸稳定性
（4）耐化学药品性
（5）加工性能：
不利于资源的回收再利用（经济大循环）
57什么是材料设计？
在材料设计过程中有哪些基本设计原则？
1，材料设计：
简单而言，即配方设计；
广义而言，包含与材料配方相关的配套技术。
如:
拜耳材料科技。
2，基本设计原则：
（1）制品的最终性能要求：
实用、合理、美感……是否有用？
（2）成型加工性能要求：
流变性能、材料稳定性……能否做出来？
（3）成本控制对选材的要求：
选材来源易、产地近、质量稳定、价格合理……有无合适原料？
（4）产品的经济性能要求：
性价比合适……是否有市场空间？
（5）产品的环保性能要求：
包括产品生产过程及销售后所带来的各种环境问题（社会效益）……是否符合法律法规政策？
（6）其它需要遵循的基本原则
58在工业生产中常用的材料设计体系的表示方法有哪两种？
（1）以聚合物基体组分作为100份，其它组分则以相对于聚合物基体的质量分数表示，便于计量，在科研和生产中广泛使用。
（2）以材料体系总量作为100份，材料体系中各组分占总量的质量分数即其含量，便于材料消耗计算及财务成本核算。
59材料设计体系的基本组成包括有哪些组分？
聚合物基体：
热塑性材料、热固性材料（聚合物种类很多）
添加剂（助剂）:
增塑剂：
改善流动性；
稳定剂：
光稳定剂、热氧稳定剂、抗老剂；
填充剂：
填充材料、补强材料、增韧增强；
润滑剂：
改善流动性，增塑剂的补充；
着色剂：
色母料，各种颜色调配；
防静电剂：
导电组分或小分子表面活性剂；
阻燃剂：
阻燃防火；
抗菌剂：
抗菌功能；
脱模剂：
利于制品从模具中脱出，提高生产效率
60在进入混合设备之前，一般如何实现少量液体或粉末添加剂与大量颗粒或粉料聚合物材料的预混合？
（1）在聚合物块料或粒料中添加少量液体添加剂时：
液体浸润并粘附在块料或粒料的表面上
（2）在聚合物块料或粒料中添加少量粉体添加剂时：
一般采用少量惰性液体将粉体粘附在块料或粒料表面上
（3）在聚合物粉料中添加少量液体添加剂时：
用适量惰性溶剂稀释添加剂后与聚合物粉料混合
（4）在聚合物粉料中添加少量粉体添加剂时：
61添加剂有时被成为工业上的味精，其在材料体系中的作用或使用目的？
•改善加工性能•提高制品的使用性能•改善制品性能以扩大使用范围，如PVC•降低制品生产成本•获得制品的特殊性能，如导电、抗菌等
62什么是增塑剂？
基本原理？
为了改进聚合物材料在成型加工过程中的流动性，或同时增进制品的柔顺性，常在聚合物中加入的一类物质，借以降低聚合物分子之间的相互作用力，这种物质称为增塑剂。
基本原理：
聚合物大分子链通常通过分子间相互作用而形成许多聚合物链缠结点，从而使聚合物流体具有一定的刚性，这些缠结点可以在分子热运动中解脱和复结，并处于一种相对稳定的平衡状态，增塑剂分子以溶剂化及偶极力作用而插入聚合物分子链之间，并与聚合物分子链形成相互间的联结点，这种联结点的数目在一定温度和浓度条件下变化不大，但破坏了聚合物分子之间的相互缠结作用，从而赋予聚合物流体良好的流动性及相应性能的改变。
63聚合物制品抗臭氧破坏的防护方法有哪些？
物理防护方法：
添加蜡或制品表面涂覆烷基树脂、酚醛树脂、PVC树脂、聚氨酯等，适用于静态环境防护
化学防护方法：
添加抗臭氧剂，如醛胺、酮胺缩合物、喹啉类衍生物等，适用于动态环境下的防护
64混合的定义？
分散混合与非分散混合的差异？
混合的定义：
混合是一种操作，是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作。
混合是一个过程，是材料体系各组分按照一定的配方和比例，在其基本单元没有发生本质变化的情况下，在整个材料体系系统的全部体积内，不断细化和趋于均匀分布的过程。
混合（狭义上的混合）：
将不同的组分相互分布到各自所在的空间，只改变组分最初的分布状态，不改变颗粒的初始尺寸，主要通过对流实现颗粒的位置置换，因此也可称为简单混合、非分散混合。
分散混合：
使颗粒尺寸减小并趋于极限值，同时增加相界面，提高混合物的均匀性
65在学术上有些词汇具有特定的含义，如什么是聚合物共混物？
什么是高分子合金？
什么是聚合物复合材料？
•聚合物共混物：
将两种或者两种以上的聚合物加以混合，使之形成表观均一的混合物，即形成聚合物共混物，这一混合的过程即聚合物共混。
•高分子合金：
由两种或两种以上高分子材料构成的复合体系
•聚合物复合材料:
将强化物质添加到聚合物内，以增加所需的性质。
66什么是挤出成型？
概念：
使聚合物的熔体（或者粘性流体）在
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