聚合物成型加工复习题最终版.docx
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聚合物成型加工复习题最终版
聚合物成型加工复习题-最终版
一、填空题：
1.影响聚合物流变行为的主要因素有、、、。
2.对塑料制品进行热处理的主要目的是消除制品的内应力、提高尺寸稳定性。
热处理应该在
高于玻璃态转化温度低于粘流温度的温度范围内进行。
此过程中聚合物的结晶度增高，取向度降低。
3.在的温度范围，聚合物的粘度符合
化能（千卡/克分子）。
5.试验被广泛地用来判断聚合物的可模塑性。
7.在平均分子量相同时，随分子量分布变宽，聚合物熔体的粘度，流体的非牛顿性更。
8.混合过程一般是靠、、作用来完成的，在初混合过程中起主要作用的是，塑炼过程中起
主要作用的是剪切作用。
9.固体物料的混合效果可以用和来评定。
11.
13.
14.“五大合成树脂”
15.某PP熔体的粘度为4000Pa·s，若其平均分子量增加一倍，在同样条件下，熔体的粘度约为。
16.
17.某PVC配方为（以PVC为100份计）：
邻苯二甲酸二辛酯40，二盐基亚磷酸铅3，石蜡0.8，氯化石蜡5。
各
组分的主要作用分别为：
邻苯二甲酸二辛酯是增塑剂，二盐基亚磷酸铅
是热稳定剂，石蜡是润滑剂，氯化石蜡是增塑剂。
19.等。
20.中的压力在均化段提升最大。
21.
22.
1
ln?
=lnA+E?
/RT，其中E?
为聚合物的粘流活
24.25.塑制品精度较高。
26.27.料筒温度。
28.
二、问答题：
1.塑料薄膜的成型方法主要有哪些？
各自的主要优缺点？
塑料薄膜的成型方法1）平膜法：
2）吹膜法：
优点：
设备简单，投资少；薄膜经拉伸，吹胀，力学性能较好；无边料，成品率高，成本低；幅面宽（可达10m以上），焊缝少，易于制袋。
缺点：
厚度均匀度差；生产线速度较低（通常<100m/min），产量不高；
3）流涎法；
4）双向拉伸法；
5）压延：
压延成型的优点
（1）加工量大
（2）生产速度快（3）质量好（4）连续生产，效率高。
压延成型的缺点
（1）设备庞大，辅机众多，投资大，维修困难
（2）设备专用性强，产品调整困难（3）幅宽受到限制。
2.什么是增塑剂？
对高分子材料的加工性能和使用性能有何影响？
增塑剂是指用以使高分子材料塑性增加，改进其柔软性、延伸性和加工性的物质。
增塑剂对高分子材料加工性能的影响：
粘度减小，流动性增加非牛顿性减小（流动指数n→1）。
增塑剂对高分子材料使用性能的影响：
如，玻璃化温度和软化温度：
随增塑剂用量增加而呈线性降低；机械性能：
强度、硬度、模量降低，抗冲击性、伸长率、耐寒性提高；电绝缘性：
通常降低，氯化石蜡电性能好；耐久性：
耐挥发性、抽出性（到水、油中）、迁移性（到固体中）。
要求分子量350以上，分子量大于
1000时耐久性很好。
3.什么是聚合物的可挤压性？
简述可挤压性与粘度的关系。
可挤压性：
聚合物通过挤压作用产生形变而获得形状和保持形状的能力。
粘度过
低，流动性好，但保持形变的能力差；粘度过高，流动和成型困难。
4.图中所示的四种流动曲线分别对应什么类型的流体？
聚合物熔体一般是属于哪
种类型？
为什么？
1：
宾汉流体；2：
膨胀性流体；3：
牛顿流体；4：
假塑性流体。
聚合物熔体通常
为假塑性流体（剪切速率的变化比剪切应力的变化快，表观粘度随剪应力或剪切
速率的增加而降低（切力变稀））。
高分子的链很长，会彼此缠绕在一起，高分子流动是通过链段的相继跃迁完成的，因此，剪切力不同，分子链沿着力的方向伸展的程度就不同，粘度就会不断发生改变。
剪切变稀，粘度随着剪切力的增加而降低。
结构上可以说剪切力大了，链段运动能力增强，所以是假塑性流体。
5.从聚合物的结晶、取向等角度简要说明聚合物成型加工时冷却速度对制品性能的影响。
2
从聚合物的结晶角度：
冷却速度（取决于熔体温度与冷却介质温度的差值）缓冷：
易形成大球晶，制品发脆，且生产周期长。
骤冷：
聚合物来不及结晶。
厚制品：
表面骤冷中间非骤冷，结晶程度不一致，稳定性和力学性能不好。
薄膜：
可降低结晶度，使透明性、韧性较好。
中等冷却速度：
介质温度处于Tg以上附近范围。
结晶较完整，结构较稳定，制品性能好（“强而韧”），生产周期较短。
从聚合物的取向角度：
温度升高使聚合物易取向和解取向。
冷却速度越快，取向结构越易被冻结保留（<Tg或<Tm）。
6.简要分析单螺杆挤出机中液体在螺槽中的流动情况。
1．正流：
即沿着螺槽向机头方向的流动；它是螺杆旋转时料筒对物料的拖曳以及螺纹斜棱的推力作用的结果，其流动也称拖曳流动，其体积流率用QD表示。
2．逆流：
逆流的方向与正流相反，它是由机头、口模、过滤网等对塑料反压所引起的反压流动，所以又称压力流动。
逆流的体积流率用QP表示。
3．横流与螺纹斜棱相垂直方向的环流。
这种流动对塑料的混合、热交换和塑化影响很大，但对总的生产率影响不大。
4．漏流受反压作用从螺杆与料筒的间隙δ，沿着螺杆轴向料斗方向的流动。
由于δ通常很小，所以漏流比正流和逆流小得多。
其体积流率以QL表示。
上述四种流动的组合使得熔体在螺杆挤出机中以螺旋形的轨迹向前流动。
7.螺杆各段的输送能力的相对大小应满足什么条件?
挤出机的生产率与哪些因素有关
?
应满足：
Q加料段≥Q压缩段≥Q均化段，这样才能使操作平稳，生产正常。
但三者不能相差太大，否则压力太大，超负荷。
因此在正常状态下均化段的生产率就可代表挤出机的生产率。
1）机头压力
2）螺杆转速
3）螺杆几何尺寸：
螺杆直径；螺槽深度h；均化段长度L。
4）物料温度
8.与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机有何特点？
1、较高的固体输送能力和挤出产量；
2、有自洁能力；
3、混合塑化能力高；
4、较低的塑化温度，减小分解可能；
5、结构复杂，成本高。
9.什么是熔融纺丝、干法纺丝、湿法纺丝？
1．熔融纺丝（熔法纺丝）：
高聚物熔体，通过纺丝泵打入喷丝头，并由喷丝头喷成细流，再经冷凝而成纤维。
2．干法纺丝：
首先将聚合物配成纺丝溶液，用纺丝泵喂料，经由喷丝头喷出液体细流，进入热空气套简，使细流
中的溶剂遇热蒸发，蒸气被热空气带走，而高聚物则随之凝固成纤维。
3．湿法纺丝：
纺丝溶液，用纺丝泵加料，通过过滤器，通入浸在凝固池中的喷丝头，喷出液体细流，这时细流中的溶剂向凝固池扩散，与此同时凝固剂则向细流渗透，这样纺丝细流同凝固池的组分之间产生双扩散过程，使聚
3
合物的溶解度发生变化，聚合物从纺丝溶液中分离出来而形成纤维。
10.塑炼的目的是什么？
低温塑炼与高温塑炼有何区别？
塑炼的目的：
通过降低分子量，以降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当的流动性,以利于成型加工。
有利于橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散；有利于胶料进行各种成型操作；使生胶的可塑性均匀一致，从而使制品质量均匀一致。
低温塑炼以机械降解作用为主，氧起稳定游离基的作用；高温塑炼以自动氧化降解作用为主，机械作用强化橡胶与氧的接触。
11.简述注射模具的基本构造。
设计模具时主要注意哪几点？
注射模具主要有三部分组成：
注射系统、锁模系统和模具。
其中注射系统又包括加料装置、料筒、分流梭和柱塞、螺杆以及喷嘴。
1、确定壁厚（制件功能、成型可行性、成本等）；
2、合适的出模倾度；
3、尽量保持壁厚均匀（使用加强筋）；
4、避免尖锐拐角；
5、尽量避免侧孔、侧凹。
（这个部件怎么用？
是否与其他部件相容性良好？
负载量多大？
熔融的塑料如何进入、填充、冷却而最终形成产品，很大程度上决定了这个部件所应有的性质。
）
12.什么是压延成型？
主要有哪些优缺点？
压延成型是生产高分子材料薄膜和片材的主要方法，它是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。
优点：
（1）加工量大；
（2）生产速度快；（3）质量好；（4）连续生产，效率高。
缺点：
（1）设备庞大，辅机众多，投资大，维修困难；
（2）设备专用性强，产品调整困难；（3）幅宽受到限制。
13.什么是塑料的二次成型？
对型坯有何要求？
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（管、板、棒等）通过再次成型加工获得制品。
1、型坯要有良好的形状稳定性；
2、在外力作用下能产生较大形变
14.什么是反应注射成型？
有哪些优点？
主要用于哪些聚合物的成型？
反应注射成型（RIM）将液态单体的聚合反应与注射成型结合为一体，是一种将两种具有化学活性的低相对分子量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺。
RIM具有效率高、节能、产品性能好、成本低等优点，可用来成型发泡制品和增强制品。
15.气体辅助注射成型有哪些优点？
（1）注射应力低；
（2）制品翘曲变形小；（3）表面质量提高；（4）可成型壁厚差异较大的制品；（5）便于提高制品的刚度和强度；（6）可使制品成真空，减轻重量，缩短成型周期。
16.中空吹塑可分为哪几种类型？
各有何优缺点？
1、注射吹塑
优点：
1、制作500ml体积一下的小瓶或零件不产生废料；2、能非常精确地控制重量和颈部光洁度。
缺点：
1、模具成本较高；2、各部分比例受限，无法制作带手柄的容器。
2、挤出吹塑
4
优点：
1、可以制作大型容器；2、模具成本较低；3、受各部分比例限制小，可以制作带手柄或封闭颈部的容器。
缺点：
1、有废料产生；2、难以控制体积和重量。
17.什么是热成型？
适合于哪些类型制品的成型？
热成型是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种方法。
适合于杯、盘、盖、医用器皿、仪器和仪表外壳、玩具等薄壳制品，片材厚度一般为1-2mm或更薄。
18.纤维成型时拉伸和热定型的作用是什么？
应在什么温度范围进行？
拉伸的作用：
纤维的低序区（对结晶高聚物来说即为非晶区）的大分子沿纤维轴向的取向度大大提高，同时伴有密度、结晶度等其他结构方面的变化。
由于纤维内大分子沿纤维轴取向，形成并增加了氢键、偶极键以及其他类型的分子间力，纤维承受外加张力的分子链数目增加了，从而，使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐磨性和对各种不同类型形变的疲劳强度亦明显提高。
温度在Tg以上。
热定型的作用：
消除纤维的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，并且进一步改善其物理机械性能。
热定型可使拉伸、卷曲效果固定并使成品纤维符合使用要求。
热定型温度高于使用温度，不能过高或过低。
19.橡胶制品生产时主要有哪几类配合剂？
硫化剂，硫化促进剂，防老剂，增塑剂，填充、补强剂。
20.结合热塑性塑料注射成型时塑料的状态转变，说明注射机料筒、喷嘴、模具的温度范围，以及温度过高或过低的
后果。
注射机料筒：
末端温度在Tf（或Tm）-Td间。
温度高时，要求物料在料筒中的停留时间较短。
喷嘴：
喷嘴温度略低于料筒的最高温度。
温度太低会造成喷嘴堵塞而增大料流阻力，甚至会使喷嘴处的冷料在充膜时带入模腔，影响制品的质量。
模具：
模温应低于Tg或Tm的温度，但制件的脱模温度Tc要稍高于模温。
在较高模温下制品中聚合物大分子松弛过程较快，分子取向作用和内应力都降低。
过低的模温可能使浇口凝封出现过早，引起缺料和充模不全；模温高有利于聚合物结晶。
21.注射压力和注射速度对制品的质量有何影响？
随着注射压力增大，充模速度、接缝强度、制件重量、制件中内应力都随着注射压力增大而增大。
慢速注射时，熔体以层流形式自浇口端向模底一端流动，能顺利排出空气，制品的质量较均匀，但过慢的速度会延长充模时间，使塑料表层迅速冷却，容易降低熔体的流动性，引起充模不全，并出席分层和结合不好的熔接痕，降低制品的强度和表面质量。
注射速度太快，常使熔体由层流变为湍流，严重的湍流引起喷射而带入空气，由于模底先被塑料充满，模内空气无法排出而被压缩，使制品不均匀，内应力也较大，表面常有裂纹。
5
22.什么是传递模塑？
与压缩模塑和注射成型有何区别？
传递模塑是将热固性压塑料或预压料片加入在压模上的加料室内，使其受热软化，然后在压力作用下，使熔化的塑料通过加料室底部的浇口和模具的流道进入加热的闭合模腔内，经过一定时间固化，即可脱模得制品的成型方法。
与压缩模塑的区别：
模具在成型模腔之外另有一加料室，物料的熔融在加料室完成，成型是在模腔内完成。
与注射成型的区别：
塑料在压模上的加料室内受热熔融，而注射成型时物料是在注射机料筒内塑化。
23.铸塑成型有何特点，适合于哪些类型的聚合物的成型？
一般不需要加压，对塑模的强度要求较低，所得制品大分子取向低，内应力小，质量较均匀，对制品的尺寸大小限制也较少。
生产周期长，制品尺寸准确性较差的缺点。
静态浇铸：
PMMA、PS、PA、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯等。
嵌铸：
各种生物和医用标本、商品、样品、纪念品的包封，所用的塑料主要是聚甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯等透明塑料。
离心浇铸：
制品大多数为圆柱型或近式圆柱形。
流涎铸塑：
热稳定性差或熔融粘度大的塑料，如改性纤维素类。
24.与热塑性塑料相比，热固性塑料的注射成型有何特点？
热固性塑料的注射成型时，充模的流动过程也是熔体进一步塑化的过程，喷嘴和模具均处在加热的高温状态，熔体流过喷嘴和浇道时不会像热塑性塑料在通道的壁面上形成不动的固体塑料隔热层。
熔体在通过喷嘴和浇道时产生大量的剪切摩擦热而温度迅速升高，因此熔体在喷孔和浇道内流动时因受热而进一步塑化，其黏度显著降低。
三、名词解释
熔融指数：
在给定剪切应力作用下，一定温度的聚合物熔体在10分钟内通过标准毛细管的量（克数）。
牛顿流体与非牛顿流体：
剪切应力与剪切速率成正比，粘度不随剪切速率变化的流体称为牛顿流体；剪切应力与剪切速率不成正比，液体的粘度也不是一个常数的流体称为非牛顿流体。
拖曳流动：
液体流动的管道结构中的一部分能以一定速度和规律相对于其他部分进行运动。
聚合物液体的流动除了受压力因素影响外，还受到管道运动部分的影响，随着管道的运动部分而移动，产生拖曳流动。
柱塞流动：
对于假塑性非牛顿流体，n越小，管中心部分速率分布越平坦，曲线形状类似于柱塞。
离模膨胀：
由于弹性形变的恢复，被挤出的聚合物熔体离开管口后横断面变大。
熔体破裂：
在采用挤出或注射法加工聚合物时，当剪切速率较低时，挤出的液流的表面光滑、形状均匀。
但是当剪切
6
速率增加到某一数值时，挤出物表面甚至本体出现不规则现象，称为熔体破裂。
离心铸塑：
离心浇铸是将原料加入到高速旋转的模具中，在离心力的作用下，使原料充满模具，而后使之硬化定型为制品。
压力-温度等效性：
在聚合物加工的正常温度范围内，增加压力和降低温度对粘度有相似的影响。
通过改变压力或温度能获得同样的粘度变化。
假塑性流体：
剪切速率的变化比剪切应力的变化快，表观粘度随剪应力或剪切速率的增加而降低（切力变稀）的流体。
膨胀性流体：
剪切速率的变化比剪切应力的变化慢，表观粘度随剪应力或剪切速率的增加而升高（切力增稠）。
有些固体含量高的悬浮液属于此类。
流动行为特征指数（n）：
用来表征液体偏离牛顿型流动的程度。
当n=1时，与牛顿流体流动方程完全相同。
n大于1或小于1时，表明这种液体不是牛顿液体。
n值偏离1越远，液体的非牛顿性越强。
表观粘度：
是指在一定速度梯度下，用相应的剪切应力除以剪切速率所得的商。
分流梭：
装在柱塞式注射机料筒前端的形似鱼雷的金属部件。
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