高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx

上传人:b****4 文档编号:3068441 上传时间:2022-11-17 格式:DOCX 页数:29 大小:1,019.56KB
下载 相关 举报
高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx_第1页
第1页 / 共29页
高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx_第2页
第2页 / 共29页
高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx_第3页
第3页 / 共29页
高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx_第4页
第4页 / 共29页
高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx_第5页
第5页 / 共29页
点击查看更多>>
下载资源
资源描述

高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx

《高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。

高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版.docx

高分子材料成型加工原理期末复习重点升华提升版

1聚合物主要有哪几种聚集态形式?

玻璃态〔结晶态〕、高弹态和粘流态

2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb

聚合物加工的最低温度?

 T < Tg 玻璃态——适应机械加工;聚合物使用的最低 (下限) 温度为脆化温度Tb 

 Tg  材料的屈服强度,可进行薄膜或纤维拉伸;聚合物加工的最低温度:

  玻璃化温度  Tg  

T > Tf (Tm)   粘流态〔熔体,液态〕比Tf略高的温度,为类橡胶流动行为,可进行压延、挤出和吹塑成型。

可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工

3熔融指数?

说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系,挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同?

熔融指数〔MeltFlowIndex〕

一定温度〔T>Tf或Tm〕和压力〔通常为2.160kg〕下,10分钟内从出料孔(Ø=2.095mm)挤出的聚合物重量〔g∕10min〕。

a评价热塑性聚合物的挤压性;

b评价熔体的流动度(流度φ=1/η),间接反映聚合物的分子量大小;

c购买原料的重要参数。

分子量高的聚合物,易缠结,分子间作用力大,分子体积大,流动阻力较大,熔体粘度大,流动度小,熔融指数低;加工性能较差。

分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。

分子量较低的聚合物,流动度小,熔体粘度低,熔融指数大,加工流动性好。

分子量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低

4解释:

应变软化;应力硬化;塑性形变及其实质。

Tb是塑料使用的下限温度;

应变软化:

材料在拉伸时发热,温度升高,以致形变明显加速,并出现形变的细颈现象。

 

应力硬化:

随着取向度的提高,分子间作用力增大,引起聚合物粘度升高,表现出“硬化”倾向,形变也趋于稳定而不再发展。

 

塑性变形:

材料在外力作用下产生不可逆的变形。

实质:

大分子链的解缠和滑移

随温度升高,屈服强度和断裂强度均下降,两曲线在Tb 相交。

T

5根据线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线,可获得哪些性能参数?

弹性模量,屈服强度〔应力〕,定伸强度,  抗张强度〔应力〕,断裂伸长率,断裂能

6分析讨论聚集态与成型加工的关系;

T< Tg ,玻璃态,链段冻结,自由体积小,内聚力较强,力学强度较大,为坚硬固体;外力作用下,大分子链的键角或键长发生变形,形变小,为可逆普弹形变,弹性模量高;适于机械加工,如车削,锉削,制孔,切螺纹等; 

       Tg 

但此形变是可恢复的;加工的关键的是将制品温度迅速冷却到Tg以下; 

       T > Tf 粘流态 ,整个大分子运动, 滑移和解缠,外力作用下,主要为不可逆的粘性形变,产生宏观流动,可进行变形大,形状复杂的成型。

如熔融纺丝、注射、挤出等。

冷却后形变永久保存

7写出线型聚合物的总形变γ公式,画出聚合物在外力作用下的形变-时间曲线,分析各部分的性质特点;

8画出线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线,并说明各阶段的应力-应变行为特点

1.直线o—a线段

普弹形变,模量高,由键角和键长拉伸引起,形变很小,

ab弯曲,形变加速,由普弹形变向高弹形变转变;

2.屈服点b点,水平曲线,屈服应力σy下,链段逐渐形变和位移,应变增大。

由高弹形变发展为塑性形变(大分子链解缠和滑移);

“应变软化”:

拉伸时材料发热(外力功→分子热运动能),温度升高变软,形变加速。

“细颈”现象:

拉应力下,材料形变加速,截面突然变细。

屈服应力下,聚合物中结构单元(链段、大分子和微晶)拉伸取向。

9聚合物加工技术分类及其过程

按材料分类

〔1〕化学纤维成型加工

熔体纺丝,溶液纺丝。

〔2〕塑料成型加工

注塑、挤塑、吹塑、模压、层压、传递模塑、浇铸、旋转成型、涂覆等。

〔3橡胶成型加工

工艺过程包括:

塑炼、混炼、压出(压延)、成型、硫化等过程

根据加工过程中的物理或化学变化

〔1〕主要是物理变化

热塑性聚合物:

加热软化或熔融-施压流动-冷却固化;

纤维或薄膜:

拉伸取向以及结晶;

〔2〕主要是化学变化

引发剂或热作用下,单体或低聚物的交联固化反应;

〔3〕兼有物理和化学变化

加热—流动,交联—固化。

热固性塑料的模压、注射和传递模塑成型、橡胶成型、反应挤出等。

10说明粘度对剪切速率和温度的敏感性在成型加工中的应用。

1〕在炼胶、压延、压出和注射成型中,提高剪切速率和温度,聚合物粘度降低,可改善加工流动性。

2〕外力解除或流动停止时〔材料或半成品停放过程中〕,降低温度,粘度增大,使半成品有良好的挺性,不易变形。

3〕可根据原材料特性,正确选择加工工艺〔剪切速率和温度〕

PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感,通过提高剪切速率可降粘,改善加工流动性。

PS、PC、PMMA、CA、PET、PA等的粘度对温度敏感,通过提高加工温度可降粘,改善加工流动性。

POM、PC、PET和PA的粘度对剪切速率不敏感

4〕加工制品时,合理的加工剪切速率范围应选择在粘度对剪切速率不敏感区域〔400秒-1~600秒-1以上〕

11说明压力对熔体粘度的影响机理,压力-温度等效性原理。

增大压力,自由体积减小,大分子间距离缩小,链段活动范围减小,分子间作用力增加,熔体粘度增大。

但单纯通过增大压力提高熔体流量不恰当,过大压力造成功率消耗过大,设备磨损更大。

不同聚合物的压缩率不同,粘度对压力的敏感性不同压力从138公斤/厘米2升至173公斤/厘米2,HDPE和PP的粘度增加4~7倍,PS的粘度增加100倍

压力—温度等效性

加工温度范围,增加压力或降低温度,可使熔体获得同样的粘度变化。

压力增加到1000大气压,等效于降温30~50℃。

根据压力-温度等效性原理,加工中为维持粘度恒定,增加熔体压力的同时,应提高温度

12宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体,震凝性液体

触变性液体:

在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递减的流体。

 

震凝性流体:

在恒温和恒定的切变速率下,粘度随时间递增的流体。

宾汉流体:

与牛顿型流体的流动曲线均为直线,但它不通过原点,只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动

13比较热塑性聚合物和热固性聚合物在加工过程中的流变行为特点;分析讨论温度对热固性聚合物流动性的影响

热固性与热塑性聚合物粘度变化的差异

(1)   热塑性聚合物加工主要为物理过程

多次塑化引起材料一定变化(部分降解或局部交联等),但未改变材料整体的可塑性。

〔2〕加热,材料熔融,压力作用下流动,获得所需形状;一定温度下,活性基团交联硬化,粘度变大,失去再次加热软化和流动能力。

温度对热固性聚合物粘度的影响

硬化时间H〔流动度降低到某一定值时所需的时间〕

温度升高,固化时间缩短,固化速度加快,粘度增高

热塑性聚合物热固性聚合物

加工温度对聚合物粘度的影响

14讨论热塑性聚合物分子量及其分布、剪切速率、熔体粘度的关系

分子量分布宽,剪切速率增大,熔体粘度迅速下降,表现更多假塑性;

分子量分布窄,在宽剪切速率范围内,熔体表现更多牛顿性。

分子量相同时,从加工性能〔熔体粘度〕考虑,聚合物分子量分布可适当宽些

15拖曳流动,收敛流动,管外拉伸流动的特点

收敛流动:

在流道截面尺寸逐渐变小的锥管或其它形状管道中的流动。

特点:

流动液体受剪切和拉伸两种作用。

拖曳流动:

管道或口模的一部分运动,使聚合物随管道或口模的运动部分产生拖曳流动。

特点:

剪切流动,液体压力降及流速分布受运动部分的影响。

管外拉伸流动:

非抑制性收敛流动〔拉伸流动〕,壁面速度不为0;收敛角很小;拉伸方向存在速度梯度dvz/dz;拉伸流动区,聚合物细流在径向不存在速度梯度,细流截面上各点的速度相同。

16评价聚合物流变性的常用仪器和方法有哪些?

毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计、熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。

1〕挤出式毛细管粘度计:

剪切速率,10-1~6秒-1,熔体和溶液,102~8泊

能观察熔体弹性行为和熔体破裂等现象。

2〕旋转粘度计:

剪切速率,10-3~105秒-1

转筒式适合浓溶液,锥板和平板式适合熔体。

能观测聚合物体系的弹性行为和松弛特性。

3)落球粘度计:

剪切速率。

10-2秒-1以下,溶液。

4〕熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。

17分析管道中流动液体,管中心区域温度低,管壁附近区域温度高的原因。

〔1〕摩擦热  管中心,剪应力〔剪切速率〕低,摩擦热小; 随半径增大,剪应力和剪切速率增加,管壁区域的摩擦热最大。

 

〔2〕膨胀冷却效应  流体沿流动方向,存在压力降,体积逐渐膨胀,表观密度减小。

 膨胀作用消耗液体中部分能量,产生冷却效应。

管壁:

 限制和摩擦力较大,膨胀率小,冷却效应较小;管中心:

膨胀率大,冷却效应更大。

18“拉伸变硬”及其在加工中的应用。

吹塑薄膜或挤压中空容器型型坯时,采用“拉伸变硬”的物料,制品很少出现应力集中或局部强度变弱而破裂,可获得形变均匀的制品,有利于挤压中空容器型坯、纺丝、吹塑薄膜以及片材的热成型。

“拉伸变稀”会导致材料破坏。

19入口效应〔入口端产生更大压力降〕的原因

〔1〕大管小管〔液体收敛流动〕,流速和剪切速率增大,要消耗更多的能量才能相应提高剪应力和压力梯度;

〔2〕流速增大,液体动能增加,使能量消耗增多;

〔3〕液体剪切速率的增大,使大分子伸展取向更大,高弹形变增加,要克服分子内和分子间的作用作力,也要消耗能量。

导致液体进入小管时,能量消耗增多,压力降更大。

20画出螺槽中压力流动和拖曳流动的速度分布,讨论机头阻力的变化对螺槽中熔体流速和流率的影响;

总流速及分布V拖曳流动和压力流动的叠加,

流率:

Q=V*S,q=Qp/QD,Q=QD-Qp-QL

1〕机头开放,q=0,仅有拖曳流动,Q最大;

2〕机头对液体流动阻力增大,反压和逆流增大,在螺槽不同深度出现流动速度V由正变负,Q减小;

3〕机头完全封闭时,反压和逆流达最大,Q=0

21比较锥管中收敛流动和管外拉伸流动的特点,讨论锥管收敛流动在加工管道和模具设计中应用;〔PPT50〕

锥管中收敛流动特点:

径向和轴向都有速度梯度;

向方向,最大速度在锥管中心,锥管管壁流速为零;

轴向(液体流动)方向,最大速度在锥管的最小截面处;

锥管液体流动由剪切流动和收敛流动构成,两种流动成分的大小取决于收敛角。

收敛角减少,轴向速度差降低,收敛流动成分减少,剪切流动成分增多。

收敛流动使拉伸弹性应变增加,会储存更多弹性能,可能导致制品变形或扭曲。

锥管收敛流动在加工和模具设计中的应用

1〕锥管可降低流动扰动带来的压力降,减少流动缺陷,提高产品质量和生产能力。

2〕防止死角,减少物料

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 医药卫生 > 基础医学

copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有

经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1