树脂配方原理复习试题DOCWord文档格式.docx
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指含有两种或两种以上聚合物共混时，两种分子在共混体系内相互贯穿，在分子水平上达到“强迫互溶”和“分子协同”的效果。
配方中各组分的相互关系有协同作用，对抗作用和加和作用。
配方的计量方法主要有：
份数法，百分比法及比例法等，前两种最常用
配方中的不同组分之所以能充分混合在一起主要依靠：
扩散作用，对流作用和剪切作用。
开炼机，密炼机，双螺杆挤出造粒机主要起剪切作用。
通用热塑性塑料包括：
PE，PVC，PS，PP四种。
PVC树脂可分为疏松型和紧密型两种
常见的通用工程塑料是指：
，，，。
常见的透明树脂主要有PMMA，PS，PC，PET
内、外润滑剂的区分主要依其与树脂的相容性大小。
内润滑剂与树脂亲和力大，其作用主要是降低分子间作用力；
外润滑剂与树脂的亲和力小，其作用是降低树脂与机械之间的摩擦。
饱和烃类润滑剂按照分子量大小可分为：
液体石蜡（C16-C21）；
固体石蜡（C26-C32）；
微晶石蜡（C32-C70）；
低分子量聚乙烯蜡（分子量1000-10000）。
高发泡塑料，制品密度大于0.4g/cm3；
中发泡塑料，制品密度0.1-0.4g/cm3；
低发泡塑料，制品密度小于0.1g/cm3。
泡沫塑料的特点：
轻质，隔热，隔音，防震，回弹性高。
常见泡沫材料：
PU,PS,PVC,PE和PP等
加工助剂的作用原理：
促进树脂熔融；
熔体流变改性及赋予润滑剂功能。
常见的泡沫塑料的成型方法有：
机械发泡，物理发泡，化学发泡，合成发泡和组合发泡。
物理发泡剂包括三类：
压缩惰性气体、可溶性易升华固体、低沸点挥发性液体，其中低沸点液体最为常用。
AC发泡剂是偶氮类中应用最广泛的一类发泡剂，其分解温度可用发泡促进剂进行调整，一般可调整到150-205°
C范围。
对于热塑性树脂而言，发泡剂的分解温度应稍高于树脂的熔融温度；
对于热固性树脂，发泡剂的分解温度要稍高于树脂的固化温度。
PU发泡材料的配方包括很多配方组分，主要有：
聚酯或聚醚多元醇、异氰酸酯、发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂及交联剂。
PS模压发泡过程可分四个阶段：
浸渍，预发泡，熟化，发泡成型。
塑料改性配方：
为改善树脂本性而设计的一类配方。
塑料的抗冲击性能也称韧性，是指抵御外来冲击力的能力，一般用冲击强度表示。
最常见测量冲击强度方法主要有：
悬臂梁实验法，冲击强度单位J/m，落球冲击法和简支梁实验法，冲击强度的单位是KJ/m2。
氧、热及可燃气是燃烧的三个基本要素。
阻燃剂对材料的阻燃行为主要通过冷却（降低热量），隔绝（隔绝氧气），以及终止反应（消灭可燃气体）等几个方面实现的。
有机硅阻燃剂阻燃机理，塑料在燃烧时，加入其中的有机硅生成碳化硅，形成隔热层，可以阻止可燃气体外逸，隔绝氧气与树脂的接触，防止熔体滴落。
膨胀型阻燃剂阻燃体系主要由碳源（淀粉，季戊四醇等多羟基化合物），酸源（磷酸，多聚磷酸），气源（三聚氰胺，脲醛树脂，尿素）组成。
塑料消烟原理：
加入无机消烟剂，从而改变聚合物降解方式，抑制形成碳微粒，而使之形成炭焦
添加导电物质主要是提高树脂的导电性，在树脂内部形成导电通路，从而降低其体积电阻率，达到树脂导电目的。
防降解剂主要包括：
抗氧剂，光稳定剂，金属离子钝化剂。
塑料增强用材料主要有纤维类，片状类和特殊粉状填料三大类。
二、写出下列聚合物或助剂的中文名称（每个1分，共15分）
1、KH-570，KH-550，DOP，TCP，LDPE，HDPE，LLDPE，UHMWPE，PA66，POM，PC，PA6，PA610，PA1010，PET，PBT，PF，AF，PMMA，PU，TDI，MDI，PSF，PPO，PPS，PI，PEEK，PBI，PI，SI，EVOH，PVDC，PPP，PPY，PAN，DIOP，DMP，DBP，DEP，TPU，MDI，TDI，HDI，OI，TCP，TPP，TOP，DBDPO，OBDPO
三、名词解释（每题3分，共15分）
配方：
是指为达到某种目的，在树脂中混入其它物质而形成的复合体系。
配方设计：
是指选择在树脂中加入何种助剂，并确定其加入量大小的一个过程，是选择合理配方的必要手段。
偶联剂：
也称为表面处理剂，它是一种在无机材料与有机材料或不同有机材料之间，通过化学作用，使两者亲和性得到改善的一种有机化合物。
相容剂：
是指借助于分子间的键合力，使不相容的两类聚合物组分结合在一起，从而形成相容共混体系的一类化合物。
相容剂也称增溶剂或助容剂，主要用于两种有机材料之间。
动态交联：
是指不同品种聚合物在熔融共混过程中实现的交联，主要用于提高共混物的相容性。
是指互穿网络技术。
它是指含有两种或两种以上聚合物共混时，两种分子在共混体系内相互贯穿，在分子水平上达到“强迫互溶”和“分子协同”的效果。
协同作用：
是指塑料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果高于其单独加入的平均值。
阻隔性树脂：
对小分子气体，如O2、CO2、H2O及气味等有一定阻透能力的一类树脂。
发泡剂：
是指在塑料中形成泡孔结构而添加的一类助剂，按气体产生方式，可分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。
发泡助剂：
是一类与发泡剂并用，可调节发泡剂分解温度与分解速度，并能改进发泡工艺、稳定泡沫结构和提高泡沫质量的一类助剂。
按其作用不同可分为发泡促进剂、发泡抑制剂、泡沫稳定剂及催化剂。
冲击强度：
是指试样受到冲击破坏时，单位面积上所消耗的功。
氧指数（OI），又称极限氧指数，指材料试样在N2-O2混合气体中能维持燃烧，所需的最少氧气体含量。
阻燃剂：
是一类能够阻止塑料引燃或抑制火焰传播的助剂。
抗氧剂：
是一类能抑制或延缓聚合物自动氧化反应速度的一类物质。
用于塑料称为抗氧化剂，而用于橡胶称为防老剂。
光老化：
在日照光的照射下，吸收紫外线，引发自动氧化反应，使聚合物大分子链断裂的现象，称为光老化。
塑料的增强：
在树脂中加入纤维或其它形状材料，使其力学性能大大提高的过程。
四、简答题（每题5分，共20分）
能量转移理论：
塑料的增强主要依赖于纤维材料与树脂的牢固粘结，使塑料承受的负荷或能量转移到支撑的强力纤维上（界面剪切力），并将负荷由局部传递到较大范围，甚至于整个物体。
树脂与纤维接合强度越高，增强效果越好。
交联理论：
增强粒子的活性表面与若干树脂大分子链相结合，形成交联网络。
当其中的一条分子链受到应力作用时，可以通过交联点将应力分散到其它分子上；
如果其中一条链断裂，其它链可以起到同样加固作用
塑料配方设计基本原则：
根据制品的用途设计，制品的透明性，根据加工方法，助剂与树脂的形容性，助剂的耐加工性，助剂的毒性，助剂的来源与成本
消去方法的基本原理是：
在搜索区间内任取两点，比较他们的函数值，舍去一个，不断消去部分搜索区间，逐步缩小最优点的存在范围，最后达到最优点。
提高配方中不同有材料之间相容性的方法主要有？
偶联剂；
相容剂；
交联技术；
动态硫化；
IPN技术
化学键理论：
该理论认为，偶联剂分子中有两种不同性质的基团，其中一种可以与无机材料表面分子作用，形成化学键；
而另一种基团可以与有机材料（树脂）分子键合，从而在无机与有机相之间起到桥梁和联结作用。
硅烷偶联剂的结构通式可以写成：
RSiX3，R，X各表示什么？
R表示与树脂分子有亲和力或反应能力的活性基团，如氨基、环氧基乙烯基等。
X表示为能水解基团，如甲氧基、乙酰氧基，乙氧基和氯等。
相容剂的作用原理：
相容剂可以存在于两相界面之间，使相界面增大2-3倍；
相容剂具有很长的分子链，彼此间产生斥力，可以防止同相组分的接近与合并；
可以降低两相界面之间的界面张力。
PVC可分为疏松型和紧密型两种，各有什么特点？
疏松型粒径为50-100微米，表面不规则，多孔，呈棉花球状，易吸收增塑剂，一般用于软制品生产，但强度低于紧密型。
紧密型粒径为5-10微米，表面规则，实心，呈乒乓球状，不易吸收增塑剂，但制品强度好于疏松型，一般用于硬制品生产。
体积效应：
对非极性增塑剂而言，它的作用方式为插入树脂分子链中间，增大分子之间的距离，从而消弱分子之间的作用力，降低熔体粘度，增加分子链的柔顺性。
此类增塑剂的加入量越多，其体积越大，而且长链形状结构增塑剂的体积效应比环状结构增塑剂大。
银纹－剪切带理论：
当材料受到冲击时，弹性体粒子可以降低总的银纹引发应力，并利用粒子自身的变形和剪切带，阻止银纹扩大和增长，吸收掉冲击力，从而达到抗冲击的目的，其核心是自身变形和空穴作用
阻燃剂的稀释机理：
通过阻燃剂受热分解而产生大量不可燃气体，如H2O,CO2,NH3,N2以及ＨＸ等，以冲淡塑料分解产生的可燃气体的浓度，使之降低到着火浓度以下，从而达到阻燃的目的。
阻燃剂的终止连锁反应机理：
阻燃剂分解产生能捕捉自由的物质，从而消灭燃烧链反应中产生的自由基，终止氧化反应。
阻燃剂的冷却机理：
利用阻燃剂热分解反应所需热量和塑料热降解所需的汽化热，降低塑料表面温度，从而阻止塑料的热降解反应，防止可燃物体的产生，从而达到阻燃效果。
磷卤阻燃剂的阻燃机理：
磷化物阻燃剂，燃烧时生成偏磷酸可以聚合成稳定的多聚态，称为塑料的保护层；
磷酸又可促进塑料表面碳化，形成隔热层。
磷与卤素协同使用时，两者反应生成PBr3,PBr5等，它们具有极大的蒸汽密度，可以覆盖于火焰的表面，隔绝氧气并冲淡可燃气体的浓度。
Sb2O3的阻燃机理：
Sb2O3本身阻燃效果并不好，与卤化物并用后，两者可发生反应，生成SbX3和SbOX气体，可冲淡可燃气体和隔绝氧气；
同时可吸收大量热量，降低塑料表面温度；
增加气体中卤素的浓度，加速链反应的终止。
金属氢氧化物的阻燃机理：
热分解吸收塑料表面的热量，从而降低环境温度；
产生大量水蒸气冲淡可燃气体浓度；
分解残余物沉积于聚合物表面，起隔绝氧气作用。
氢氧化镁还可促进塑料表面碳化
小分子抗静电剂抗静电原理：
主要是通过抗静电剂的表面活性及亲水性，在塑料表面形成一层传导膜，从而消除在制品表面上产生的静电。
抗静电剂的分子分为亲油和亲水两部分，当加入到树脂后，亲油部分置于树脂内，亲水部分在表面排列，吸收空气中水分，形成均匀导电溶液，从而疏散蓄积在塑料表面的电荷。
老化或降解：
聚合物在加工、贮存及使用过程中，由于受到光、热、氧、水、微生物、臭氧及机械力作用，从而引起聚合物大分子链断裂，分子量下降，塑料制品性能有不同程度下降，因而影响其使用寿命，聚合物的这种现象统称为老化（或降解）。
主抗氧剂的防老化机理：
为捕获和清除自动氧化生成的活性过氧自由基，使其转化成氢过氧化物，从而达到阻止自动氧化的目的。
主抗氧剂也称链终止剂。
辅助抗氧剂的防老化机理：
辅助抗氧剂又称氢过氧化物分解剂，可以使请过氧化物转变为稳定物质。
辅助抗氧剂单独加入无抗氧化作用，只有同主抗氧剂一同加入，才会有抗氧效果。
五、分析论述（每题10分，共30分）
1.说明下列参考配方中各组分的用途？
对于有少量组分的配方，怎样才能混合均匀？
LLDPE100kg，钼红0.015kg，
钛白0.005kg，硬脂酸盐0.004kg，白油30ml.
助容剂，预混合，升温
2.LDPELLDPEHDPE的聚合机理和分子结构有什么区别？
LDPE是自由基聚合机理；
分子链有很多支链，100个链节中有20-30个支链；
，是由于自由基聚合活性中心向分子链转移造成的；
LLDPE配位聚合物机理；
分子链有小的短支链，是由第二单体造成的，如1-丁烯；
HDPE是配位聚合物机理，分子链几乎没有支链，100个链节中有2-3个支链。
3.PVC软制品和硬制品在配方组成上有那些差别？
（1）PVC树脂牌号上，软要求高分子量，如SG123等，硬制品要求低分子量
（）硬制品增塑剂少，0-5份；
软制品增塑剂量大，润滑剂可以适当减少。
4.PVC树脂为什么需要增塑剂，热稳定剂和加工助剂？
增塑剂可以消弱PVC分子间作用力，增加分子移动性，从而降低其加工熔融温度；
热稳定剂可以抑制PVC脱HCl反应，提高热分解温度；
加工助剂可以改善PVC加工生产中的熔体破裂，改善制品表面光洁度。
5.热稳定剂的主要作用：
捕捉PVC树脂热分解产生的HCL，从而防止HCL的催化作用；
置换活泼的烯丙基氯原子；
与自由基反应，终止自由基的传递；
与共轭双键加成作用，抑制共轭链的长度；
分解氢过氧化物，减少自由基的数目；
钝化催化作用的金属离子。
6.PVC制品的基本配方成份组成及各自作用
参考：
建筑排水管
PVC（SG-4）100金属皂类1.5
三碱式硫酸铅3ACR3
二碱式亚磷酸铅1PE蜡0.6
DOP5CPE5
环氧大豆油2轻质CaCO34
7.详述加工助剂的作用原理？
促进树脂熔融：
熔体流变改性：
赋予润滑剂功能：
8.为什么热塑性材料发泡比较困难，易发泡失败?
可采取那些措施保障发泡成功?
热塑性树脂在气泡形成后，体系温度继续上升，使气泡体积不断膨胀，而熔体粘度随温度上升急剧下降，泡孔之间的泡孔壁强度也在不断下降，从而导致形成的分散气泡穿破泡壁相互聚集成大泡，并很容易逸出熔体而使气泡失败。
一般采取两种方式：
一是加压发泡，在热塑性熔体中施加压力，使熔体内气体不逸出容体外，固定在熔体内而形成气孔。
二是交联发泡，发泡配发中加入交联剂，在熔体中气泡形成时交联剂分解，熔体开始交联，从而抑制熔体粘度急剧下降，增大泡孔壁强度，防止泡孔穿破熔体、泡孔壁相互聚集或逸出熔体外。
9.判断下列配方各组分的作用？
这是一种什么材料？
调整配方什么组分可以制备不同硬度类型的材料？
聚醚类多元醇（分子量400）100有机硅泡沫稳定剂1.5
一氟二氯甲烷40二月桂酸二丁基锡0.3
丙二酮0.6三亚乙基二胺0.3
TDI130
这是一种聚氨酯泡沫材料。
多元醇，甲苯二异氰酸酯是泡沫材料的结构成份；
一氟二氯甲烷、丙二酮是发泡剂；
有机硅泡沫稳定剂；
二月桂酸二丁基锡和三亚乙基二胺是锡类和胺类催化剂。
可以调整多元醇的分子量和羟基数目，选用异构体含量不同的TDI，选用MDI或PAPI都可以调整泡沫材料的强度和硬度。
10.下列是高发泡PE泡沫卷材配方组成，指明各组分的作用，怎么判断是高发泡材料？
LDPE100,AC15,DCP0.6
ZnO3,ZnSt1
11.材料的韧性与聚合物本身结构的关系？
聚合物的韧性或脆性与分子链的柔性有关系，分子链柔性越大，聚合物脆性越小。
因此影响分子链柔性的因素就能影响材料的韧性或脆性。
这些因素有：
主链因素，取代基的因素，聚合度，交联度，玻璃化温度
12增塑与增韧，增塑剂与增韧剂的区别与联系？
13.超细粉状无机料增韧其机理：
无机粒子均匀分散于树脂基体，当受到冲击力时，填料粒子与基体树脂之间产生微裂纹即银纹；
同时填料粒子之间树脂基体产生塑性形变，吸收冲击能，从而达到增韧效果。
如果无机粒子进一步减小，则冲击时产生的银纹更小更多，塑性形变增大，增韧效果更好。
当无机粒子含量增加时，无机粒子之间相互靠近，引发的银纹相互叠加，而形成裂纹，进而发展到破坏。
特别是无机粒子之间团聚，更加引起应力集中现象，反而起不到增韧效果。
无机粒子增韧的缺点：
添加量不多，少于5%；
韧性提高幅度不高。
14.论述燃烧过程的三个阶段
1.热引发过程：
外部热源或火源的作用下，高分子材料发生相态变化（由固态转化为液态）和化学变化。
2.热降解过程：
吸热过程，当材料吸收的热量足以克服分子内原子间某些弱小的键能时，材料开始发生降解反应。
是在空气存在下的一种自由基链式反应，反应结果产生气相可燃物。
3.引燃过程：
当第二阶段热降解反应生成可燃物的浓度达到着火极限后，与大气中的氧气相遇；
当环境温度升高到足以使可燃气体自燃时，从而引发材料燃烧。
燃烧部分所产生的热量通过传导，辐射和对流传递给相邻的部分，相邻部分吸收热量后，导致热降解并产生可燃物，开始燃烧。
15.指出下列材料配方组分的作用？
那些具有协同作用？
PVC（SG-2）100氯化石蜡Cl>
77%8
三碱式硫酸铅5Sb2O33
二碱式亚磷酸铅2.5BaSt2
偏苯三酸三辛酯35双酚A0.5
双十二酯10滑石粉4
16.聚合物的抗老化性能与其化学结构的关系
1.键能越低，抗老化效果越差。
因此C-N，C-Br，O-O，C-S等化学键键能比较低，其断裂几率大，含有此化学键的聚合物不耐老化。
2.分支机构，聚合物中支链机构存在，会降低其化学键能，降低其耐氧化能力。
支链的存在使仲氢，叔氢键能降低。
3.某些官能团，双键，羰基等官能团的存在影响其耐老化性能。
4.空间位阻，对于活性氢，其周围空间位阻越大，抗老化性越好。
5.杂质的影响，特别是金属杂质，如铜，铁，钛，钴，锰等离子会促进聚合物的热氧化降解。
（促进降解剂）
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