高分子成型加工習(xí)題答案

1、添加劑：是實(shí)現(xiàn)高分子材料加工過(guò)程，最大限度地發(fā)揮制品的性能或賦予某些特殊性能，便于加工，可降低成本的重要輔助成分。二次成型：指在一定條件下將高分子材料一次成型所得的型材通過(guò)再次成型加工，以獲得制品的最終型樣的技術(shù)。注射成型是將固體聚合物加熱塑化成熔融體，并高壓、高速注射入模具中，賦予模腔的形狀，經(jīng)冷卻（或交聯(lián)、硫化）成型的過(guò)程。注射成型又叫注塑成型（=注射+模塑）。壓延成型是利用壓延機(jī)的輥筒之間的擠壓力作用并在適當(dāng)?shù)臏囟龋ń咏沉鳒囟龋l件下，使聚合物發(fā)生塑性變形，制成薄膜或片狀材料的加工工藝。是加工塑料薄膜、片材如地板膠及膠布、人造革、等制品的主要方法。擠出成型是指物料通過(guò)擠出機(jī)料筒和螺桿間

2、的作用，邊受熱塑化，邊被螺桿向前推送，連續(xù)通過(guò)機(jī)頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。壓制成型：是指借助外壓實(shí)現(xiàn)成型物料造型的一次成型技術(shù)。可分為層壓成型和模壓成型。穩(wěn)定劑：能防止或抑制高分子材料由光、熱、氧、霉菌等引起的老化作用的助劑的總稱潤(rùn)滑劑：能降低熔體與加工機(jī)械或模具之間和熔體內(nèi)部相互之間的摩擦和粘附，改善流動(dòng)性，促進(jìn)加工成型，利于脫模，提高生產(chǎn)能力和制品外觀質(zhì)量及光潔度的物質(zhì)交聯(lián)劑及相關(guān)添加劑：提高交聯(lián)效率，改善工藝性能，提高制品質(zhì)量填充劑；能降低成本并(或)提高制品某些性能而添加到高分子材料基質(zhì)中的固體物質(zhì)。2請(qǐng)說(shuō)出晶態(tài)與非晶態(tài)聚合物的熔融加工溫度范圍，并討論兩者作為材料的耐

3、熱性好壞。答：晶態(tài)聚合物：TmTd;非晶態(tài)聚合物：TfTd。對(duì)于作為塑料使用的高聚物來(lái)說(shuō)，在不結(jié)晶或結(jié)晶度低時(shí)，最高使用溫度是Tg,當(dāng)結(jié)晶度達(dá)到40%以上時(shí)，晶區(qū)互相連接，形成貫穿整個(gè)材料的連續(xù)相，因此在Tg以上仍不會(huì)軟化，其最高使用溫度可提高到結(jié)晶熔點(diǎn)。熔點(diǎn)(Tn)：是晶態(tài)高聚物熔融時(shí)的溫度。表征晶態(tài)高聚物耐熱性的好壞。7要使聚合物在加工中通過(guò)拉伸獲得取向結(jié)構(gòu)，應(yīng)在該聚合物的什么溫度下拉伸答：應(yīng)該在聚合物的玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行，因?yàn)榉肿釉诟哂赥g時(shí)才具有足夠的活動(dòng)，這樣在拉應(yīng)力的作用下，分子才能從無(wú)規(guī)線團(tuán)中被拉伸應(yīng)力拉開(kāi)、拉直和在分子彼此之間發(fā)生移動(dòng)。7何謂膠料混煉過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠（

4、炭黑凝膠）答：橡膠與炭黑混煉時(shí)，由于炭黑表面具有一定的活性，因而與混煉時(shí)產(chǎn)生的R?生成一定數(shù)量的化學(xué)形式和物理形式的結(jié)合體，形成一種不溶于橡膠溶劑的產(chǎn)物，稱結(jié)合橡膠（炭黑凝膠）。9什么叫塑料的混合和塑化，其主要區(qū)別在哪里答：塑料的混合：這是物料的初混合，是一種簡(jiǎn)單混合，在低于流動(dòng)溫度和較為緩和的剪切速率下進(jìn)行的一種混合?；旌虾螅锪细鹘M份的物理和化學(xué)性質(zhì)無(wú)變化。只是增加各組份顆粒的無(wú)規(guī)則排列程度，沒(méi)有改變顆粒的尺寸。設(shè)備：捏合機(jī)、高速混合機(jī)。塑料的塑化：再混合，是高一級(jí)的混合，在高于流動(dòng)溫度（Tf或Tm和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾?，物料各組份的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化。塑化的目的是使物料在一

5、定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。設(shè)備：密煉機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、擠出機(jī)。11塑料的塑化與橡膠的塑煉二者的目的和原理有何異同答：塑化：再混合，是高一級(jí)的混合。在高于流動(dòng)溫度（Tf或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行。混合后，塑料各組份的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化。其目的是使物料在一定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。塑煉：使生膠由強(qiáng)韌的彈性轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀谋阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過(guò)程。目的是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量

6、均勻的膠料。（目的是降低彈性，增加可塑性，獲得流動(dòng)性；混煉時(shí)配合劑易于分散均勻，便于操作；使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。）12什么是“生膠的塑煉”，什么是“塑料的塑煉”，為什么要分別對(duì)生膠和塑料進(jìn)行塑煉兩者分別可采取哪些措施，提高塑煉效果答：生膠的塑煉：使生膠由強(qiáng)韌的彈性轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浀谋阌诩庸さ乃苄誀顟B(tài)的過(guò)程。目的是使生膠獲得一定的可塑性，使之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。（目的是降低彈性，增加可塑性，獲得流動(dòng)性；混煉時(shí)配合劑易于分散均勻，便于操作；使生膠分子量分布變窄，膠料質(zhì)量均勻一致。）塑料的塑煉：再混合，是高一級(jí)的混合。在高

7、于流動(dòng)溫度（Tf或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行。混合后，塑料各組份的物理和化學(xué)性質(zhì)有所變化。其目的是使物料在一定溫度和剪切力下熔融，驅(qū)出其中的水份和揮發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。4 在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫應(yīng)相應(yīng)地降低還是升高模壓壓力才對(duì)模壓成型工藝有利為什么答：在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫一般應(yīng)相應(yīng)地升高模壓壓力才對(duì)模壓成型工藝有利。在一定范圍內(nèi)模溫提高能增加塑料的流動(dòng)性，模壓壓力可降低；但模溫提高也會(huì)使塑料的交聯(lián)反應(yīng)速度加速，從而導(dǎo)致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模壓壓力。綜合以上因素，提高模溫一般應(yīng)相應(yīng)地提高模壓壓力。10橡膠的硫化歷程

8、分為幾個(gè)階段各階段的實(shí)質(zhì)和意義是什么答：（1）焦燒期硫化起步階段，是指橡膠在硫化開(kāi)始前的延遲作用時(shí)間，在此階段膠料尚未開(kāi)始交聯(lián)，膠料在模型內(nèi)有良好的流動(dòng)性。（對(duì)于模型硫化制品，膠料的流動(dòng)、充模必須在此階段完成，否則就發(fā)生焦燒出現(xiàn)制品花紋不清，缺膠等缺陷。）意義：焦燒期的長(zhǎng)短決定了膠料的焦燒性及操作安全性。這一階段的長(zhǎng)短取決于配合劑的種類和數(shù)量。（2）欠硫期預(yù)硫階段，焦燒期以后橡膠開(kāi)始交聯(lián)的階段。在此階段，隨著交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，橡膠的交聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)橡膠的物理機(jī)械性能逐漸上升，但尚未達(dá)到預(yù)期的水平但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等卻優(yōu)于正硫化階段時(shí)的膠料。意義：預(yù)硫時(shí)間的長(zhǎng)短反映了硫化

9、反應(yīng)速度的快慢（，主要取決于配方）。（3）正硫期正硫化階段，正硫化是膠料的各項(xiàng)性能在一個(gè)階段基本上保持恒定或變化很少，也稱硫化平坦期。意義：這個(gè)階段橡膠的綜合性能最好，是選取正硫化時(shí)間的范圍。（硫化平坦期的寬窄取決于：配方、溫度等）（4）過(guò)硫期過(guò)硫階段，橡膠的交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到一定的程度，此時(shí)的各項(xiàng)物理機(jī)械性能均達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最佳。此時(shí)交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)。意義：過(guò)硫階段的性能變化情況反映了硫化平坦期的長(zhǎng)短，不僅表明了膠料熱穩(wěn)定性的高低，而且對(duì)硫化工藝的安全性及制品硫化質(zhì)量有直接影響。13何謂硫化三要素對(duì)硫化三要素控制不當(dāng)會(huì)造成什么后果答：硫化三要素是指硫化的壓力、溫度和時(shí)間。

10、模型硫化時(shí)必須施以壓力。壓力過(guò)低，膠料流動(dòng)性差，不能充滿模腔，制品容易產(chǎn)生泡，膠料不夠致密，機(jī)械性能下降；但過(guò)高壓力對(duì)橡膠的性能也不利，高壓會(huì)對(duì)橡膠分子鏈的熱降解有加速作用；對(duì)于含纖維織物的膠料，高壓會(huì)使織物材料的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐屈撓性能下降。 硫化溫度是橡膠發(fā)生成化反應(yīng)的基本條件，它直接影響硫化速度和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度太高，硫化速度太快，膠料剛受熱即交聯(lián)而流動(dòng)性下降，得不到所需要的產(chǎn)品，且高溫易引起橡膠分子鏈裂解，乃至發(fā)生硫化返原現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致強(qiáng)伸性能下降；反之，硫化溫度低，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，直至不硫化。 在一定的硫化溫度和壓力下，橡膠有一最適宜的硫化時(shí)間，時(shí)間太長(zhǎng)則過(guò)硫，時(shí)間太短則

11、欠硫，對(duì)產(chǎn)品性能都不利。3什么叫壓縮比擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)中的壓縮比根據(jù)什么來(lái)確定答：螺桿的壓縮比是指螺桿加料段第一個(gè)螺槽的容積與均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比，它表示塑料通過(guò)螺桿的全過(guò)程被壓縮的程度。壓縮比的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，粉狀塑料的相對(duì)密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁制品時(shí)，壓縮比應(yīng)比厚壁制品的大。2 擠出螺桿一般分為哪幾段每段各有什么作用對(duì)于晶態(tài)塑料的擠出成型，應(yīng)選擇何種螺桿其L2的長(zhǎng)度有何特征，為什么答：加料段-對(duì)料斗送來(lái)的塑料進(jìn)行加熱，同時(shí)輸送到壓縮段。塑料在該段始終保持固體狀態(tài)。壓縮段-對(duì)加料段來(lái)的料起擠壓和剪切作用，同時(shí)使物料繼續(xù)受熱，由固體逐漸轉(zhuǎn)

12、變?yōu)槿廴隗w，趕走塑料中的空氣及其他揮發(fā)成分，增大塑料的密度，塑料通過(guò)壓縮段后，應(yīng)該成為完全塑化的黏流狀態(tài)。均化段-使熔融物料在均化段螺桿和機(jī)頭回壓作用進(jìn)一步攪拌塑化均勻，并定量定壓地通過(guò)機(jī)頭口模擠出成型。結(jié)晶型聚合物，熔化溫度范圍很窄，因而壓縮段很短，應(yīng)選擇突變型螺桿。4什么是擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比的大小對(duì)塑料擠出成型有什么影響長(zhǎng)徑比太大又會(huì)造成什么后果答：擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比是指螺桿工作部分的有效長(zhǎng)度L與直徑Ds之比。L/Ds大，能發(fā)送塑料的溫度分布，混合更均勻，并可減少擠出時(shí)的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L/Ds過(guò)小，對(duì)塑料的混合和塑化都不利。L/Ds太大，對(duì)熱敏性塑料會(huì)因受熱時(shí)間太

13、長(zhǎng)而易分解，同時(shí)螺桿的自重增加，自由端撓曲下垂，容易引起料筒和螺桿擦傷，制造和安裝都困難，也增大了擠出機(jī)的功率消耗。5 漸變型和突變型螺桿有何區(qū)別它們各適合哪類塑料的擠出為什么答：漸變型螺桿的壓縮段較長(zhǎng)，為螺桿全長(zhǎng)的55%65%，PVC擠出成型用螺桿壓縮段甚至達(dá)到100%。漸變型螺桿適合無(wú)定型塑料的生產(chǎn)，因?yàn)闊o(wú)定型塑料的熔融溫度范圍寬。突變型螺桿的壓縮段較短，為35Ds,PA的擠出成型用螺桿壓縮段甚至僅為一個(gè)螺距的長(zhǎng)度。突變型螺桿適合結(jié)晶型塑料的生產(chǎn)，因?yàn)榻Y(jié)晶型塑料的熔融溫度范圍很窄。（所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過(guò)渡，是在一個(gè)較長(zhǎng)的螺桿軸向距離內(nèi)完成的：而所謂突變型螺

14、桿的上述過(guò)渡是在較短的螺桿軸向距離內(nèi)完成的。）6 提高擠出機(jī)加料段固體輸送能力，應(yīng)對(duì)設(shè)備采取什么措施指出其理論依據(jù)。答案要點(diǎn):結(jié)構(gòu)角度：1增加螺槽深度；2降低物料與螺桿的摩擦系數(shù)；3增加物料與料筒的摩擦系數(shù)；4選擇適當(dāng)?shù)穆菪?。工藝角度?增加料筒溫度（fbf）;降低螺桿溫度（fsJ）2塑料擠出機(jī)的螺桿與移動(dòng)螺桿式注射機(jī)的螺桿在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各自的成型作用上有何異同答：擠出螺桿：輸送、塑化、計(jì)量。均化段槽深h3淺、長(zhǎng)徑比L/D大、壓縮比£大。加料段L1短，均化段長(zhǎng)L3長(zhǎng)。平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（前移）。螺桿頭部形狀多樣。物料熔融是一個(gè)穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過(guò)程。注射螺桿：預(yù)塑化、注射。均化段槽深h3深、長(zhǎng)徑比L/

15、D小、壓縮比£小。加料段L1長(zhǎng)，均化段長(zhǎng)L3短。平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（前移注射）。螺桿頭部為尖錐形。物料熔融是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的間歇過(guò)程。3 請(qǐng)從加熱效率出發(fā)，分析柱塞式注射機(jī)上必須使用分流梭的原因。答：使用分流梭加快了熱傳導(dǎo)，有利于減少或避免塑料過(guò)熱而引起的熱分解現(xiàn)象。塑料熔體分流后，在分流梭與料筒間隙中流速增加，剪切速度增大，從而產(chǎn)生較大的摩擦熱，料溫升高，黏度下降，是塑料得到進(jìn)一步的混合塑化，有效提高注塞式注射機(jī)的生產(chǎn)量及制品質(zhì)量。11.試分析注射成型過(guò)程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。答：充模速度f(wàn)，物料受剪切f，生熱f,Tf，黏度下降，充模壓力f，充模順利，能提高制品的熔接縫強(qiáng)度，生產(chǎn)周期

16、縮短；但速度f(wàn)f，料流為湍流，嚴(yán)重時(shí)引起噴射作用，卷入空氣，可引起塑料局部燒傷及分解，使制品不均勻，內(nèi)應(yīng)力較大，表面常有裂紋。慢速充模時(shí)，熔體以層流狀態(tài)流動(dòng)，順利將模腔內(nèi)的空氣排出，制品質(zhì)量較均勻；但充模過(guò)慢，會(huì)使熔體在流道中冷卻降溫，引起黏度提高，流動(dòng)性下降，引起充模不全，并出現(xiàn)分層和結(jié)合不好的熔接痕，影響制品強(qiáng)度和表面質(zhì)量。15.某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137C時(shí)，測(cè)出其硫化時(shí)間為80min，若將硫化溫度提高到143C，求該膠料達(dá)正硫化所需要的時(shí)間上述膠料的硫化溫度時(shí)間縮短到60min時(shí)，求所選取的硫化溫度是多少fd二刁OQ4137解：丄二K飛.即=2=2°.解得t3=523min*2hgonI?同理d=Km,即一=210,解得口=14TC16.某膠料的硫化溫度系數(shù)為2，在實(shí)驗(yàn)室中用試片測(cè)定，當(dāng)硫化溫度為143C時(shí)，硫化平坦時(shí)間為2080min，該膠料在140C下于模型中硫化了70min，問(wèn)是否達(dá)到正硫化解：E20=lt=KfrjlO0)/lt)0xt=2143*1O0|A0X20=393.97Eso=2<143_1000X80=1575.86E70-=2(140_100)/1°X70=1120VEr<E70<E80二該部位的膠料已達(dá)正硫化。4 .注射機(jī)的噴嘴有哪幾種類型各適合何種聚合物材料的注射成型通用式噴