材料成形加工复习提纲Word文档格式.docx

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热塑性塑料管材的机头大体上可分为直通式、直角式和偏移式三种，其中用得最多的是直通式机头。

挤出管材的定径方法有定径套、定径环和定径板等。

第六章注射成形

注射成形是间歇生产过程。

注射成形设备包括注射机、注射模具和辅助设备。

注射机是注射成形的核心设备。

根据外形特征，注射机分为立式、卧式和角式三类。

根据结构特点，注射机分为移动螺杆式注射机和柱塞式注射机两大类。

移动螺杆式注射机是目前注射成形最常采用的注射机。

热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个主要步骤。

塑化、注射充模和冷却固化是决定成形周期和制品质量的关键过程。

移动螺杆式注射机对物料的塑化能力和塑化质量都比柱塞式注射机好。

注射充模过程可分为引料入模、流动充模和压实与增密三个阶段。

冷却固化可分为保压、熔体倒流与模腔凝封、浇口凝封后的继冷期三个阶段。

注射成形工艺条件包括温度、压力和时间三个方面。

需控制的温度主要包括机筒温度、喷嘴温度和模具温度，压力包括塑化压力、注射压力和保压压力，时间包括注射时间、保压时间、冷却时间及其它辅助时间（如开模、脱模、嵌件安放、闭模等）。

注射螺杆结构与挤出螺杆基本相同，差别之处：

长径比和压缩比较小，长径比一般10~15，压缩比一般2~2.5。

塑化物料时有轴向位移，螺杆有效长度在变化，因此加料段较长（约螺杆长度1/2）

注射螺杆黏度大的物料常用锥形尖头，黏度较低的物料需用带止逆环的螺杆头。

注射压力：

注射螺杆或柱塞使熔体从机筒中注入模腔而施于机筒中熔体上的压力

作用：

克服阻力使熔体充满模腔，并压实以获得必要密度和清晰轮廓

移动螺杆式注射机：

螺杆转动能产生剪切作用因而塑化效果好，物料熔融塑化过程

与螺杆挤出机内熔融塑化过程类似（主要不同点是：

螺杆挤出机的熔融塑化过程是稳态连续过程，而移动螺杆式注射机的熔融是非稳态间歇式过程）

为提高塑化速率和塑化质量，柱塞式注射机机筒前端通常都设置分流梭，柱塞式注射机必须采用分流梭，移动螺杆式塑化效果好，不采用分流梭

•锁模力：

比注射压力（40~200MPa）小，但应大于模腔内实际压力

•注射机工作过程：

合模及锁紧、注射装置前移、注射、保压、制品冷却及预塑化、注射装置后退和开模顶出制品

（1）合模及锁紧

•合模时模具首先以低压力快速闭合，动定模快要接触时低压低速以免模具强力碰撞或模具内嵌件松动，合模后高压锁紧模具

•注射装置退回：

避免使喷嘴与冷模长时间接触导致喷嘴处温度过低以致喷嘴处熔体凝固而无法进行下一次注射；

是否退回根据物料性能和模具结构而定，如果采用热流道模具一般不退回。

1．充模方式

◆熔体充模两种极端方式：

扩展流和喷射流

◆扩展流：

模腔内空气能顺利排出，所得制品质量（包括强度和外观等）较好

Ø

过低速度会延长充模时间，同时熔体过度冷却可能引起充模不全，出现熔接痕甚至出现分层，影响制品强度

◆喷射流：

模内原有空气和被湍流熔体卷入的空气无法排出，而且被压缩形成高温高压气体而引起熔体局部烧伤及分解，同时易出现熔体破裂等缺陷，因而制品质量不均匀，内应力较大，表面常有裂纹

◆扩展流充模方式是最理想的充模方式，而喷射流充模方式应极力避免

◆保压压力越高，保压时间越长，凝封时模腔压力越高，模腔内成形物平均温度越低，所得制品的密实度越高

◆保压压力越高，保压时间越长，则凝封压力越高，脱模时（实际脱模温度一般比模温略高）模腔残余应力越高，因而制品内应力越大且脱模越困难

◆制品脱模和抽芯的最佳条件：

成形物温度下降到玻璃化温度（或热变形温度）以下且模腔压力下降到与大气压平衡（即模腔残余压力=0）

◆制品冷却过程中模腔残余压力为零若出现在冷却初期，制品表面将出现凹陷

◆若零压力在冷却过程中期出现，则内部未凝熔体凝固时会在足够厚的外壳拉应力作用下而产生缩孔或裂纹

◆只有残余应力为零出现在冷却过程后期时，制品内外都已凝固才不致发生缺陷

•喷嘴温度通常略低于机筒温度：

因为喷嘴处产生较大摩擦热使物料出现较大温升，如果喷嘴温度过高则在直通式喷嘴处会发生“流涎现象”

•注射成形周期：

完成一次注射成形所需的全部时间，包括注射时间、保压时间、冷却时间及其它辅助时间（如开模、脱模、嵌件安放、闭模等），注射成形周期中不另含加料塑化时间

•热固性塑料注射成形，热固性树脂充模结束后不必保压补料

热塑性塑料可以采用压延成形，压延产品可以是薄膜、片材、人造革和各种涂层制品等。

压延机按辊筒数目分为双辊、三辊、四辊、五辊甚至六辊。

压延机以三辊和四辊最多，橡胶一般使用三辊压延机，塑料压延多使用四辊压延机。

辊筒的排列方式有三角型、直线型、逆L型、斜Z型、L型、正Z型等，目前应用最普遍的是斜Z型和逆L型。

压延制品质量最突出的问题是薄膜横向厚度不均。

导致薄膜横向厚度不均的原因是辊筒的弹性弯曲变形和辊筒表面的轴向温差。

通常可采用中高度法、辊筒轴交叉法或预应力法等矫正措施补偿辊筒弹性变形导致的制品厚度不均匀问题。

另一问题是压延效应问题。

模压成形生产周期长，生产效率低，因此主要用于热固性塑料和橡胶制品的成形。

第八章塑性成形

塑料塑性成形主要有热成形、中空吹塑成形和双向拉伸薄膜成形等。

按型坯制造方法的不同，中空吹塑工艺可分为挤出－吹塑法和注射－吹塑法两种。

中空吹塑的重要工艺因素有型坯温度、吹塑模具温度、充气压力与充气速率、吹胀比和冷却时间等。

拉伸薄膜成形有单轴拉伸和双轴拉伸两种方式。

双向拉伸薄膜的成形工艺有平膜法和管膜法两种，其中平膜法采用较广泛，平膜法主要用于生产高强度的薄膜。

平膜法双向拉伸工艺有平膜逐次双向拉伸和平膜纵横同步双向拉伸两种拉伸实施方法，其中平膜逐次双向拉伸工艺应用最广。

平膜逐次双向拉伸方法有先纵拉后横拉和先横拉后纵拉两种方式，生产上用得最多的是先纵拉后横拉方式。

先纵拉后横拉方式的平膜法逐次双向拉伸薄膜成形工艺过程包括厚片急冷、纵向拉伸、横向拉伸、热定形、冷却、切边和卷取。

管膜双向拉伸薄膜的生产工艺按照薄膜引出的走向可以分为上吹法、平吹法和下吹法，成形工艺流程包括管坯挤出、吹胀与牵引、冷却和卷绕。

高分子泡沫制品成形的发泡方法有机械发泡法、物理发泡法和化学发泡法三种。

高分子泡沫制品的成形过程一般可分为泡核形成、泡孔增长和泡体固化三个阶段。

塑料普通制品的成形工艺都可用于成形泡沫塑料，比如挤出成形、注射成形、模压成形、浇注成形和压延成形等。

第十章化学纤维成形原理

化学纤维的主要成形原料是成纤聚合物。

成纤聚合物有天然高分子聚合物和合成高分子聚合物两大类，前者生产的是人造纤维，后者生产的是合成纤维。

化学纤维成形通常采用熔体或浓溶液进行纺丝，前者称为熔体纺丝，后者称为溶液纺丝，普通溶液纺丝包括湿法纺丝和干法纺丝两种。

后加工随化纤品种、纺丝方法和产品要求而异，主要后加工工序是拉伸和热定形。

熔体纺丝中纤维结构的形成和发展主要是指纺丝线上聚合物的取向和结晶。

纺丝过程中的取向有两种机理，一种是处于熔体状态下的黏流流动取向机理，另一种是丝条固化后的塑性拉伸流动（或称塑性形变）取向机理。

结晶能力强的成纤聚合物容易冻结黏流拉伸流动取向，但是往往难以启动塑性形变取向机理。

结晶能力弱的成纤聚合物通过黏流拉伸流动取向机理获得的有效取向较小，常规纺时在纺程上的取向机理主要是黏流拉伸流动取向，卷绕丝取向度通常很小；

但是纺速增加到5000m/min左右，容易启动塑性形变取向机理，因此取向程度可以较高，高速纺卷绕丝通常比常规纺存在更明显的皮芯结构。

（2）湿法纺丝原理

湿纺纺程上存在径向应力分布，导致湿纺凝固丝往往存在皮芯层结构，皮层取向度比芯层高。

传质扩散过程是湿法纺丝时实现固化的原因。

溶剂和沉淀剂两者之间的相对扩散速率是相分离的驱动力。

溶剂和沉淀剂的扩散系数受到凝固浴浓度、种类和温度等许多因素的影响。

相分离是湿法纺丝的成形机理。

湿纺初生纤维的取向度一般很低，基本没有结晶或者存在少量结晶或准晶序态。

第十一章聚酯纤维熔纺成形

1．聚酯原料及纤维

涤纶、锦纶和丙纶产品都采用熔体纺丝方法成形。

聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维，商品名为涤纶。

PET生产有酯交换法和直接酯化法两条路线。

纤维用PET树脂的分子量通常为15000~22000。

纯PET的熔点为267℃。

聚酯纤维为部分结晶纤维，具有优异的综合性能。

聚酯纤维的改性方法分为化学改性和物理改性两类。

聚酯预取向丝（POY）是在纺速3000~4000m/min条件下获得的卷绕丝，具有高取向、低结晶的结构特点。

影响POY结构和性能的工艺参数有纺丝条件、冷却吹风条件、卷绕速度、上油集束位置、纺丝机上有无导丝盘等。

POY纺丝常采用高压纺丝或中压纺丝，对切片的特性粘数和含水率要求较严格。

POY的纺速应尽量选择在防止发生取向诱导结晶作用的范围内。

聚酯全拉伸丝（FDY）生产工艺是在POY高速纺丝过程中引入有效拉伸，卷绕速度达到5000m·

min-1以上。

FDY生产工艺是纺丝－拉伸－卷绕一步法连续工艺。

聚酯全取向丝（FOY）生产工艺是采用6000m/min以上的超高纺速以获得具有高度取向结构的长丝的纺丝工艺。

FOY具有微原纤结构和皮芯层结构。

超高速纺丝纺程上凝固点位置随纺丝速度而变化并且出现细颈现象。

第十二章聚丙烯腈及粘胶纤维溶液纺成形

腈纶、粘胶纤维、维尼纶和氯纶通常都采用溶液纺丝法成形。

本章选择聚丙烯腈纤维溶液纺成形介绍纺丝过程主要是物理过程的溶液纺成形工艺。

选择粘胶纤维成形介绍纺丝过程存在明显化学反应的特殊溶液纺成形工艺。

第十四章橡胶成形原料及配制

橡胶制品成形工艺过程包括胶料配制、成形和硫化三个工艺阶段。

成形胶料的配制通常包括塑炼和混炼两个工序。

根据配合剂所起的作用，配合剂分为硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂、防焦剂、填充剂、防老剂、增塑剂及其它用途配合剂。

硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂和防焦剂构成橡胶制品的硫化体系。

硫化体系分为硫黄硫化体系和非硫黄硫化体系两大类。

成形胶料的配制工艺包括原材料处理、生胶塑炼和胶料混炼等工序。

生胶的塑炼和胶料的混炼均需使用炼胶设备。

橡胶工业采用的炼胶设备有开放式炼胶机、密闭式炼胶机和螺杆挤出机三大类型。

橡胶塑炼的实质是橡胶分子链断裂。

低温塑炼主要利用机械力作用使分子链产生断裂，同时氧稳定自由基以实现降解。

高温塑炼主要利用自动氧化作用使分子链产生氧化断裂降解。

化学塑解剂能够加快塑炼速度和效果。

塑炼过程中必须有氧的存在，塑炼效果的影响因素主要有氧、温度、机械力、化学塑解剂和静电等。

开炼机塑炼有包辊塑炼法和薄通塑炼法两种方法。

包辊塑炼法有一段塑炼法和分段塑炼法两种工艺方法。

开炼机塑炼属于低温塑炼。

影响开炼机塑炼的主要因素有辊温、时间、辊距、速比、胶量和化学增塑剂等。

开炼机塑炼适宜于胶种经常变化和耗胶量少的生产情况。

密炼机塑炼有一段塑炼法和分段塑炼法两种工艺方法。

密炼机塑炼属于高温塑炼。

密炼机塑炼效果取决于塑炼温度、塑炼时间、转子转速、装胶量和上顶栓压力等。

密炼机塑炼时使用化学塑解剂的效果好。

密炼机塑炼适用于胶种变化少的场合。

螺杆挤出机塑炼属于高温塑炼。

影响螺杆挤出机塑炼效果的主要条件有温度、填胶速度和口模间隙等。

螺杆挤出机塑炼适用于胶种少、耗胶量大的大型企业。

第十五章橡胶制品成形

按照制造过程特征，橡胶制品可分为非模型制品和模型制品两类。

非模型制品的成形工艺主要有挤出成形和压延成形两种。

模型制品的成形工艺主要有模压成形和注射成形两种。

1．挤出成形

根据加入胶料的温度不同，橡胶挤出成形可分为热喂料和冷喂料两种工艺。

橡胶挤出机的长径比较小，压缩比较小，螺槽深度通常相当大。

因为橡胶的黏度很高，长径比较小和螺槽较深都是为了防止胶料过热和焦烧。

冷喂料挤出机螺杆多采用主副螺纹形（即分离型）。

橡胶挤出机加料以条状或块状胶料为主，加料口上方一般不设加料斗，而采用特殊的加料口。

橡胶挤出机的机头结构主要分为圆筒型、扁平型、T型和Y型四类。

橡胶挤出成形的挤出膨胀变形比较严重，因此必须考虑胶料的挤出膨胀率和挤出膨胀的各向差异特征，以合理设计口型。

热喂料挤出工艺一般包括胶料热炼及供胶、挤出、冷却、裁断和接取等工序。

影响挤出物质量的因素有胶料的组成与性质、机筒温度、螺杆转速、挤出温度以及模头、口模、芯模的相对位置等。

2．压延成形

橡胶制品压延成形原理同塑料制品压延成形原理相同。

橡胶制品压延成形有胶片压延和纺织物挂胶两类工艺。

胶片压延工艺包括压片、压型和贴合三种类型，而纺织物挂胶工艺有擦胶法和贴胶法两种方法。

橡胶制品压延成形过程包括压延前准备和压延工艺两个阶段。

压延前准备包括胶料热炼及供胶和纺织物预加工。

胶料热炼一般采用开炼机，开炼机热炼分为一步热炼法和两步热炼法。

向压延机供胶有连续和间断两种方法。

纺织物挂胶之前往往需要进行烘干、浸胶和热伸张等预加工。

纺织物的干燥一般采用多个中空辊筒的立式或卧式干燥机。

浸胶工艺是生产上用得最普遍的附胶预处理方法。

对于有热收缩特性的纺织物，压延前必须进行热伸张处理以防发生热收缩变形。

热伸张处理工艺通常分热伸张区、热定形区和冷定形区三步进行。

压型可采用两辊、三辊、四辊等压延机。

压型主要是靠胶料的流动性来造型，而不是靠压力，因此胶料应有较高的可塑性。

压型后宜采用快速冷却的办法使花纹定形。

第十六章橡胶制品硫化

1．硫化过程及特征

随着硫化过程的进行，橡胶许多物理力学性能都发生显著变化，并且硫化程度对橡胶许多物理力学性能具有显著影响。

整个硫化过程分为硫化起步阶段、欠硫阶段、正硫阶段和过硫阶段四个阶段。

硫化起步阶段的时间长度称为焦烧时间，实际焦烧时间包括操作焦烧时间和剩余焦烧时间两部分。

正硫阶段的硫化温度和硫化时间称为正硫化温度和正硫化时间。

测定硫化过程的方法大体可分为物理化学法、力学性能测定法和专用仪器法三类。

简要介绍了最常用的圆盘振荡硫化仪测定方法。

通过实验测得的硫化曲线可以分析确定焦烧时间和正硫化时间。

2．硫化机理

硫磺硫化反应机理是离子型连锁反应机理，反应中间体为锍离子，形成的交联键主要是多硫键，添加促进剂和活化剂时硫化速度和硫利用率显著提高。

硫磺硫化是动态过程，生成的交联健可以发生多硫交联键变短、交联键断裂和主链变性等继续反应。

橡胶有机过氧化物的硫化反应机理是自由基连锁反应机理，交联键是碳－碳键。

选用金属氧化物（氧化锌）为硫化剂硫化氯丁橡胶的硫化机理是离子型连锁反应机理，无促进剂时生成醚型交联键，使用乙撑硫脲为促进剂时生成硫醚交联键。

环氧树脂和酚醛树脂等树脂可以用作硫化剂。

酚醛树脂硫化胶的交联结构中存在色满结构（氧杂萘满结构）。

第一章高分子材料的成形品质

高分子的可挤出性受哪些因素的影响？

通常如何评价高分子的可挤出性？

可纺性与哪些因素相关？

如何相关？

可纺性理论包括哪两种断裂机理？

请简要说明。

聚合物的拉伸曲线有哪三种基本类型？

哪两种拉伸曲线具有可延性？

如何获得该两种拉伸曲线？

什么是可延性？

高分子为什么具有可延性？

如何评价可延性？

第二章高分子成形流变学基础

区别三组概念：

①剪切流动和拉伸流动；

②稳态流动与非稳态流动；

③等温流动与非等温流动。

非牛顿流体有几种类型？

分别表现出怎样的流动行为？

高分子流体在宽剪切速率范围内为什么往往会出现第一牛顿区、非牛顿区和第二牛顿区三个区域的流变特征？

什么是幂律方程？

幂律方程的

和

有什么特征？

时间依赖性流体有哪两种？

它们为什么会出现时间依赖性？

在聚合物熔体成形时发现熔体流动能力偏低，试问：

针对不同性质的聚合物应采取什么样的相应措施来提高流动性？

说明高分子流体的入口效应和离模膨胀现象？

并阐述其产生机理。

试说明高分子成形时的熔体破裂现象及其机理。

高分子成形时应该怎样避免熔体破裂现象的发生？

第三章高分子成形的结构变化

请简述高分子的结晶过程并简要分析结晶条件。

高分子成形过程的结晶有何特点？

简要分析成形因素对高分子结晶的影响。

试问生产透明聚乙烯薄膜时应如何控制成形工艺因素。

简要说明高分子注射制品的取向分布规律。

简要说明结晶高分子晶区的塑性拉伸取向过程。

分析高分子成形过程中影响取向的因素及规律。

简述高分子自由基链式降解和逐步降解两种降解的诱因、降解部位和特点。

热固性高分子的交联反应机理有哪两种？

试讨论热固性高分子交联的影响因素及规律。

热塑性高分子的常见交联方法有哪些？

它们的交联反应机理是什么？

试讨论热塑性高分子交联的影响因素及规律。

第二篇塑料成形

第四章塑料成形原料及配制

塑料添加剂的常用类型和作用是什么？

普通挤出机螺杆有哪三个功能区段？

各功能区段的螺纹结构有什么特征？

各承担什么功能？

简述选择单螺杆挤出机时确定压缩比的一般原则。

简述四种高效型螺杆的结构和性能特点。

简述双螺杆挤出机的类型和优点。

提高螺杆挤出机固体输送速率的途径通常有哪些？

熔体在螺杆挤出机均化段的复杂流动是由哪四种流动构成？

它们各自的特征是什么？

它们对熔体输送有何贡献？

什么是螺杆特性曲线和口模特性曲线？

试问它们有何用处？

试讨论螺杆几何尺寸对螺杆挤出机生产率的影响？

挤出热塑性塑料管材时有哪几种定径方法？

它们如何定径？

热固性塑料挤出成形有何特点？

与热塑性塑料挤出成形相比，工艺有何不同？

何谓注射成形？

注射成形有何特点？

移动螺杆式注射机带止逆环螺杆头的工作原理是什么？

什么情况下要采用锁闭式喷嘴？

弹簧针阀型喷嘴的工作原理是什么？

柱塞式注射机在机筒前端通常都设置分流梭，其作用是什么？

请简要介绍注射机的基本工作过程。

移动螺杆式注射机与单螺杆挤出机的塑化过程有何异同？

试分析注射成形过程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。

结晶性聚合物和非结晶性聚合物注射成形时，模温选择原则有何不同？

背压对移动螺杆式注射装置的塑化过程和塑化质量有何影响？

热固性塑料与热塑性塑料两者注射成形过程的塑化、充模和定形有何异同？

第七章　压延及压制成形

什么是压延效应？

它对制品性能有什么影响？

产生的原因及减小的方法有哪些？

压延成形过程中产生制品厚度不匀的原因有哪些？

如何消除或减弱制品厚度不匀问题？

1.举出聚合物片材的五种热成形方法，简述其成形过程。

2.根据型坯生产特征，中空吹塑可分为哪两大类型？

请用框图表示这两种成形方法的工艺过程，说明其工艺控制要点。

3.简要说明平膜逐次双向拉伸薄膜和管膜双向拉伸薄膜的成形工艺过程。

第三篇化学纤维成形

简要说明熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝三种常规纺丝方法的基本特征。

说明熔体纺丝线上聚合物的取向机理及发展。

请问卷绕丝取向度受到哪些因素的影响？

说明熔体纺丝线上聚合物结晶的发展特征及影响因素。

简要说明熔纺卷绕丝结构对初生纤维拉伸特性的影响。

简要分析影响初生纤维应力—应变行为的拉伸条件因素。

初生纤维经过拉伸后取向结构发生什么样的变化？

结晶发生什么样的变化？

试简要说明如何选择热定形温度？

为什么成纤聚合物的内耗－温度谱最好具有双内耗峰特征？

热定形使拉伸后纤维的超分子结构发生什么样的变化？

简要说明涤纶直接纺丝和切片纺丝两种方法各自的特点。

聚酯切片纺丝前为什么必须进行干燥？

PET切片干燥过程发生哪些变化？

需要控制哪些因素？

简述聚酯预取向丝、全拉伸丝和全取向丝的纺丝工艺。

第四篇橡胶成形

简要说明炭黑的补强机理。

说明低温塑炼和高温塑炼的降解反应历程。

分析塑炼效果的影响因素及影响规律。

说明低温塑炼规律和高温塑炼规律。

以炭黑为例讨论橡胶与配合剂的混炼过程及特征。

简要说明橡胶挤出机螺杆与塑料挤出机螺杆的差异。

橡胶挤出成形时应如何合理设计口型？

橡胶硫化过程分为哪四个阶段？

什么是焦烧时间？

什么是正硫化温度和正硫化时间？

简述圆盘振荡硫化仪的测定方法并绘图说明如何分析确定焦烧时间和正硫化时间。

硫化促进剂（简称促进剂）：

凡能加快硫化反应速度，缩短硫化时间，降低硫化反应温度，减少硫化剂用量并能提高或改善硫化胶的物理力学性能的配合剂.

硫化活性剂（活性剂、活化剂、助促进剂）：

可提高促进剂的活性，提高硫化反应速度；

可提高硫化胶交联度和影响交联键类型，提高和改善硫化胶性能

塑炼：

使分子量降低、提高生胶流动性和可塑性的工艺过程

胶料的混炼：

混炼过程实质是各种配合剂在生胶中均匀分散的过程，分为湿润、分散和过炼三个阶段

后结晶是指一部分来不及结晶的区域，庄成型后继续结晶的过程；

在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—步长大，是初结晶的继续。

淬火淬火是指熔融状态或半熔融状态的结晶性高分子，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲