不含擠出模塑

1、將聚丙烯絲抽伸至相同的伸長比，分別用冰水或90°C熱水冷卻后，再分別加熱到90P的兩個聚丙烯絲試樣，哪種絲的收縮率高，為何？答：用冰水的聚丙烯絲收縮效率高，因為冰水冷卻時，冰水的溫度遠遠低于聚丙烯的最佳結晶溫度，此時，聚丙烯絲的結構更多的保持了其紡絲過程中分子的取向狀態(tài)，而用90C熱水冷卻時，聚丙烯分子具有較為充分的解取向時間，當聚丙烯絲再次分別加熱到90C時，前者才進行較高程度的解取向，表現(xiàn)出較高的收縮率。2、 為什么聚合物的結晶溫度范圍是Tg到到到到Tm之間？試分析注射成型試樣從表層到芯層的球晶尺寸分布及產生的原因。答：（1）聚合物的結晶過程包括晶核生成和晶體生長兩個階段，當聚合物溫度降至Tm以下不遠時，由于分子熱運動劇烈，分子鏈段有序排列所形成的晶核不穩(wěn)定或不易形成，使總的結晶速度很低。當熔體溫度接近Tg時，分子鏈段的運動越來越遲鈍，晶核生成和晶體生長的速度都很低，使結晶幾乎不能進行，所以結晶范圍只能在Tg到Tm之間。（2）從表面到芯層的球晶尺寸一次增大，因為模具溫度低于熔體溫度，靠近模具的制品表面層部分溫度降低較快，再加上聚合物的熱導率較小，制品芯部溫度下降較慢，更適合球晶的生長，使得在結晶速率和結晶度上表現(xiàn)為表層低于芯部，而且晶粒尺寸上皮層小于芯部。3、 取向與結晶有什么不同？非晶態(tài)高聚物取向后有什么變化？取向度對注塑制品的力學性能有何影響？答：（1）取向與結晶有序程度不同，取向是一維或二維有序，而結晶是三維有序。（2）非晶態(tài)聚合物取向后，使沿取向方向上大分子鏈或鏈段有序程度提高，沿應力作用方向取向的分子鏈大大提高了取向方向的力學強度，但垂直于取向方向的力學強度則因承受應力的是分子間的次價鍵而顯著降低。（3）取向使制品的性能上表現(xiàn)出明顯的各向異性，在沿取向方向制品的力學性能提高，同時也造成與取向方向垂直方向上的制品相應性能的劣化，常出現(xiàn)與取向方向平行的撕裂。4、 聚合物很低的熱導率和熱擴散系數(shù)對塑料成型加工有哪些不利影響？答:聚合物很低的導熱率和熱擴散系數(shù)在加工中主要是影響塑料制品中溫度分布的不均勻性，而導致制品結構的非均勻性。另一方面，降低制品的生產效率。5、 交聯(lián)能賦予高聚物制品？為什么熱塑性聚合物成型加工過程中要避免不正常的交聯(lián)？答：（1）交聯(lián)使具有化學反應活性的線型聚合物通過化學反應變成三維網(wǎng)狀（體型）聚合物。交聯(lián)能改善高分子材料力學性能、耐熱性能、化學穩(wěn)定性能和使用性能。（2）熱塑性聚合物加工過程中的不正常交聯(lián)使聚合物熔體的流動性降低，加工困難，并且影響制品的機械強度、耐熱性、耐化學腐蝕性、外觀、脆性等性能。6、 將PA6注射成長條試樣（模溫模溫模溫模溫20°C時），發(fā)現(xiàn)試樣有一層透明度較高的表皮層，試分析為什么。答：PA6的結晶能力較弱，結晶度同時受成型條件的影響，當模溫低時，試樣表面立即冷卻，使PA6不能結晶或結晶度很小，所以呈現(xiàn)透明度較高的表皮層。7、 發(fā)生熱降解的聚合物主要有哪些？如何有效防止熱降解？答：（1）聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯的無規(guī)熱降解；PMMA的鏈式降解；含有活潑側基的聚合物（聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸叔丁酯）的消除熱降解。（2）避免降解的措施：嚴格控制原材料的技術指標；使用前對聚合物進行嚴格的干燥；確定合理的加工工藝和加工條件；加工設備和模具應具有良好的結構；在配方中加入抗氧劑、穩(wěn)定劑。8、 試述聚合物熔體和小分子流體流動性的差別，并簡單分析聚合物熔體的流動特點對加工性能的影響。答：聚合物熔體流動的特點1）高聚物流體的流動是鏈段躍遷實現(xiàn)的，高聚物的流動單元是鏈段，小分子流體的運動單元是整個分子；2）高聚物流體的黏度大，流動困難且黏度不是一個常數(shù)；3）流動時有構象變化，產生“彈性記憶效應”。9、 什么是牛頓型流體和非牛頓型流體？試用流變方程和流動曲線說明非牛頓型流體的類型。答：滿足牛頓粘性定律的流體稱為牛頓流體，不滿足牛頓粘性定律的流體稱為非牛頓流。10、 聚合物熔體在剪切流動過程中有哪些彈性表現(xiàn)形式？在成型過程中可采取哪些措施來減少彈性表現(xiàn)對制品質量的不良影響？答：彈性表現(xiàn)形式：端末效應（入口效應、離模膨脹）；不穩(wěn)定流動（鯊魚皮現(xiàn)象、熔體破裂現(xiàn)象）措施1）升高溫度2）減小剪切速率3）改變流道的幾何尺寸，如增大管子的長徑比L/D，減小流道的收斂角4）對擠出物加以適當速度的牽引或拉伸。11、 簡述影響高聚物流體剪切黏度的各種因素和機理。為什么在高聚物成型加工時要求聚合物在保證足夠的機械強度下分子量盡可能小分子量分布寬一些？答：1）鏈結構a極性極性聚合物的分子之間作用力比非極性聚合物的大，流動性差b分子量分子量越大，分子間作用力越大，粘度就大，流動性變差c分子量分布分子量分布窄的流動性差，反之則好d支化短支鏈（支鏈越多粘度越低）；長支鏈（支鏈越多粘度越高）2）加工條件a溫度b壓力增大壓力使黏度增大，流動性變差c剪切速率yt-q；o聚合物分子量減小和分子量分布變寬，可以出現(xiàn)不穩(wěn)定流動的臨界應力值升高，以減少鯊魚皮現(xiàn)象以及熔體破裂現(xiàn)象引起的制品性質變壞的現(xiàn)象。12、 聚合物熔體產生離模膨脹的原因是什么？分析影響因素。答：流過管子的剪切流動中，大分子沿流動方向伸展和取向，前者引起拉伸彈性應變，后者引起剪切彈性應變。聚合物分子高彈形變具有可逆性，他的恢復與液體繼續(xù)受力情況和應變松弛時間有關：L/D大，松弛充分，液體的正壓力差和剪切流動中儲存的彈性能是引起出口膨脹效應的主要原因；L/D小，松弛不充分，入口效應中剪切和拉伸作用所儲存的彈性能是引起出口膨脹效應的主要原因，可逆應變成分來不及完全松弛。★影響離模膨脹的因素：粘度大（分子量高X分子量分布窄和非牛頓性強的聚合物，流動中儲存的可逆彈性成分多，出口膨脹顯著。高彈性模量的聚合物，流動中可逆彈性應變少，出口膨脹程度降低。13、 簡述影響熔體破裂的因素。試分析塑料熔體在注射充模流動過程中產生熔體破裂的原因及對制品質量的影響。在生產上應采取哪些措施避免出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象？答：影響因素：分子量及分子量的分布，溫度與剪切速率，流體流動管道的幾何形狀。熔體破裂原因1）熔體的彈性回復引起的，熔體在管道中流動時的剪切速率分布不均勻性使熔體中彈性能不均勻分布，當熔體中產生的彈性應力一但增加到與滯留阻力相當時，粘滯阻力就不能再平衡彈性效應的應用，而彈性效應所致熔體流速在某一位置上的瞬時增大形成彈性湍流，即“應力破裂”現(xiàn)象，在圓管中如果產生彈性湍流的不穩(wěn)定點沿著官的周圍移動則擠出物呈螺旋狀，如果不穩(wěn)定點在整個圓周上產生，就得到竹節(jié)狀的粗糙擠出物2）熔體剪切歷史的波動引起的，即剪切應力不同，熔體所產生的彈性效應不同，從而使其彈性回復產生差異形成熔體破裂★使擠出物變得表面粗糙，失去光澤，粗細不均勻和嚴重扭曲等，嚴重時會得到波紋片、竹節(jié)狀或周期性螺旋狀的擠出物，在極端嚴重情況下甚至會得到斷裂的，形狀不規(guī)則的碎片或圓柱★措施：降低分子量和分子量的分布寬，提高聚合物熔體的溫度和降低剪切速率，減小流道的收斂角，適當增大流道的長徑比，使流道表面流線型變化。2、14、聚合物的成型過程中，常常要添加一些無機粒子作為增強增韌的填料，利用你所學到的知識，試著分析一下填料的形狀、粒徑大小、粒子長徑比、粒子含量等對聚合物熔體剪切黏度的影響。答：填料的加入一般會使聚合物的流動性降低，粒子小的填料會使其分散所需的能量較多，加工時流動性差，但制品的表面光滑、機械強度較高，而粒子大的填料分散能量小，其分散性和流動性都較好，但制品的表面粗糙，機械強度降低。15、 在生產工藝和機械設計上采取哪些措施確保擠出物尺寸的穩(wěn)定性？答：1）通過熱處理使制品結晶度提高，晶體結構完善，制品的尺寸穩(wěn)定性提高，內應力提高，耐熱性提高2）根據(jù)聚合物的性質選擇合適的溫度和剪切速率3）減小流道的收斂角，適當增加流道的長徑比L/D16、 高聚物熔體在流動中為何會出現(xiàn)剪切變稀？答：因為大多數(shù)聚合物的熔體的流動行為都具有假塑性流體的特征，即表觀粘度隨剪切應力的增加而降低，大多數(shù)聚合物的成型加工都在中等剪切速率范圍內進行，同時隨著聚合物剪切流動過程中會因各種因素而產生熱，使熔體溫度升高，熔體黏度降低。17、 在塑料的成型加工過程中，如果提高產量常常會導致制品表面出現(xiàn)波紋狀，有時呈竹節(jié)形或鯊有時呈竹節(jié)形或鯊有時呈竹節(jié)形或鯊有時呈竹節(jié)形或鯊魚皮狀等缺陷，問產生的原因是什么？如何克服如何克服？答：如果產生彈性湍流的不穩(wěn)定點在整個圓周上就得到竹節(jié)狀的粗糙擠出物，由于流道壁和口模內周期性的滑移和拉伸作用引起鯊魚皮等缺陷。措施：升高溫度，減少剪切速率，改變流道的幾何尺寸，選擇分子量低或分子量較寬的聚合物。18、 混合操作的分類有哪些？各種混合方法的特點是什么？主要影響因素有哪些？答：混合按不同的標準可以進行不同的分類，如按分散程度可以分為簡單混合（分配混合X分散混合；按混合形式，可以分為層流剪切混合、固定混合、基礎混合及攪拌混合；按混合過程的特點，可以分為間歇混合和連續(xù)混合?！锖唵位旌咸攸c：1）靠應變作用下置換流動單元位置來實現(xiàn)的2）使各組分的空間分布達到均勻★分散混合的特點1）除使各組分作空間無規(guī)分布外還需使組分的粒度減小2）靠剪切應力和拉伸應力作用實現(xiàn)的★間歇混合特點1）所有被混組分同時或依次加入到聚合物中，靠多次通過混合設備來混合★連續(xù)混合特點一次通過混合機工作室即可達到規(guī)定的混合質量★層流剪切混合特點，通過混合器中的運動部件使聚合物產生層流剪切流動以達到混合★固定混合特點：通過其內部稽核形狀的變化使物料得到剪切和均勻化。19、 試述對混合程度的直接描述和間接描述有何異同點？答：混合狀態(tài)的直接描述直接對混合物取樣檢查其混合狀態(tài)，分定性描述和定量描述★定性描述：對混合狀態(tài)的定性描述是指直接對混合物取樣，并利用現(xiàn)代分析測試設備觀察混合體系的形態(tài)、各組分分布的均一性和分散度★定量描述：從統(tǒng)計學的角度提出對混合物的均勻性的判定指標?？梢詮膬蓚€角度考慮，一是混合物的總體均勻性；二是混合物的局部均勻性：織態(tài)結構和局部結構。*混合狀態(tài)的間接判定所謂混合狀態(tài)的間接判定是指不檢查混合物各組分的混合狀態(tài)，而是檢測制品或試樣的物理性能、力學性能和化學性能等，以此判定混合狀態(tài)。因為這些性能往往和混合狀態(tài)有關。20、 判斷聚合物體系混合程度的方法有哪些？各自的特點是什么？適用范圍如何？答：機械振蕩，電磁波法，介電檢驗法，視覺檢測法，顯微鏡法，光電法機械振蕩：可在鏈段水平上檢驗混合物中各組分的相互作用，給出關于所形成的過渡層內各組分的分散性、相界面變換度、組分相互作用程度。熱塑性樹脂改性的彈性體電磁波法：能給出關于固體內分散體系的尺寸和分布均勻性。可用于分析高、低分子橡膠與非聚合物型固體填充劑的混煉膠、熱塑性塑料復合物的混合質量。 介電檢驗法：通過研究混合物的介電系數(shù)，判斷混合物的均質性。視覺檢測法：用于平怕炭黑的分布情況時，將觀察到的試樣切口情況與一組標準照片相比較來評定炭黑的分散等級顯微鏡法：聚合物共混物的相疇較大時，可直接用光學顯微鏡觀察；電子顯微鏡可觀察到0.01um甚至更小的顆粒光電法：直接判斷混合物狀態(tài)。直接直觀，但操作繁瑣。21、 塑料粉料的混合設備有哪些，現(xiàn)在實際生產中常應用哪些設備，為什么？答：★轉鼓式混合機、螺帶式混合機、捏合機、高速混合機、密煉機、雙輥混煉機★現(xiàn)實實際生產中常用高速混合機和密煉機★高速混合機的混合效率高，所用時間遠比捏合機短，通常一次混合時間只需8到10min；密煉機能在較短的時間給予物料大量的剪切能，而且在隔絕空氣下進行操作，因此在勞動條件、塑煉效果和防止物料氧化方面都比較好。22、 高分子材料成型加工過程中為什么要使用助劑？答:加工助劑就是改善塑料的使用性能、加工性能或降低成本而添加的物質。成型加工過程中之所以要使用助劑是從使用性能、加工性能、成本以及特殊性能要求等方面考慮的。1）使用性能：任何一種聚合物（樹脂）都很難同時滿足使用性能要求。例如：強度：玻纖增強的塑料（玻璃鋼）；韌性：PS、PP、PA等+彈性體（橡膠等）；表面性能：印刷、染色；2）加工性能（高速化）：如流動性：潤滑劑（PVC降解）加工窗口：增塑劑使Tf降低；穩(wěn)定劑使Td升高；3）降低成本：填料的使用。4）特殊性能要求：塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑。5）環(huán)保、污染（公害防治技術）：消除廢舊塑料的污染；生物降解材料一一淀粉；化學降解——稀土化合物。23、 對于塑料原料而言，粒料和粉料各自具有什么特點？答：★熱塑性塑料的粉料特點：分散均勻，固體尺寸較小，可直接用于成型，熱固性塑料粉料特點：混勻程度更高，固體尺寸小，顆粒尺寸大小不等；★粒料特點：混勻程度高，固體尺寸更大些，形狀整齊且固定。24、 簡述粒料的配置過程。答：初混物的塑煉；塑煉物的粉碎和造粒25、聚合物結晶主要特點答：（1）結晶必須在玻璃化溫度Tg與熔點Tm之間的溫度范圍內進行（2）同一聚合物在同一結晶溫度下，結晶速度隨結晶過程而變化（3）結晶聚合物結晶不完善，沒有精確的熔點，存在熔限。結晶溫度范圍結晶溫度范圍結晶溫度范圍結晶溫度范圍、、、、原因原因原因原因同“為什么聚合物的結晶溫度范圍是Tg到Tm之間”+結晶溫度不同、速度也不同、在某一溫度時出現(xiàn)最大值：Tmax=0.63Tm+0.37Tg-18.526、 二次結晶、后結晶、淬火答：★二次結晶：一次結晶完后在一些殘留的非晶區(qū)和晶體不完整部分即晶體間的缺陷或不完善區(qū)域，繼續(xù)進行結晶和進一步完整化過程。二次結晶速度很慢，需要很長時間。★后結晶：聚合物加工過程中一部分來不及結晶的區(qū)域在加工后發(fā)生的繼續(xù)結晶過程。發(fā)生在球晶界面，是初始結晶的繼續(xù)。二次結晶及后結晶都會使制品的性能和尺寸在使用和儲存中發(fā)生變化，影響制品的正常使用?！餆崽幚恚ㄍ嘶穑涸赥g?Tm間對制品進行熱處理，可加速聚合物二次結晶和后結晶的過程，是一個松弛過程，通過適當?shù)募訜崾狗肿渔湺渭铀僦嘏乓蕴岣呓Y晶度和使晶體結構趨于完善。熱處理溫度控制在最大結晶溫度Tmax，接近于等溫和靜態(tài)的結晶過程。通過熱處理結晶度提高，晶體結構完善，制品的尺寸和形狀穩(wěn)定性提高，內應力降低；耐熱性提高。★淬火（驟冷）熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的結晶性高分子，在該溫度下保持一段時間后，快速冷卻使其來不及結晶。淬火，可使結晶度降低，可改善制品的抗沖擊性能。27、 結晶對聚合物性能的影響。答：結晶使高分子鏈規(guī)整排列，堆砌緊密，因而增強了分子鏈間的作用力，使聚合物的密度、強度、硬度、耐熱性、耐溶劑性、耐化學腐蝕性等性能得以提高，從而改善塑料的使用性能。但結晶使高彈性、斷裂伸長率、抗沖擊強度等性能下降，對以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的。如結晶會使橡膠失去彈性，發(fā)生爆裂。隨結晶度的增加，聚合物的耐熱性提高，總蠕變量、蠕變速率和應力松弛降低。耐龜裂性降低，收縮率增大。28、 影響取向因素答：1、溫度和應力作用2、拉伸比3、聚合物的結構與低分子物質的影響。聚合物溶解特點（緩慢復雜）29、 溶劑的選擇答：1、沸點不應太低或過高（50到160）溶劑具備足夠的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性2、要求溶劑低毒性3、溶解過程中，不引起對聚合物的破壞或發(fā)生其他化學變化4、有良好溶解能力，在高溫時仍有低粘度。30、 混合過程中力的作用答：1、剪切：把高粘度分散相粒子或凝聚體分散于介質中（改變粒徑大?。?、分流、合并和置換（改變位置）3、擠壓：提高剪切速率4、拉伸：使物料產生變形，減少料層厚度，增加截面，利于混合5、聚集：混合的逆過程，不利于加工。31、 判斷聚合物添加劑相容性答：溶度參數(shù)相近、極性相近、表面張力相近原則綠色溶劑：一般是指溶劑化學性質不穩(wěn)定，可以為土壤生物或其他物質降解，半衰期短，很容易衰變成低毒、無毒的物質。也稱環(huán)境友好型溶劑。在化工企業(yè)當中綠色溶劑一般指生物柴油、植物都有，甲酯化植物油等。水也可以廣義的認為是綠色溶劑。聚合物共混物的相容性及形態(tài)結構、聚合物共混物中的助劑發(fā)布及其交聯(lián)、通用橡膠共混、特種橡膠共混、橡膠與聚烯烴等樹脂共混、橡膠與聚氯乙烯等樹脂共混、橡膠與合成樹脂共混、橡膠與低聚物共混、橡塑共混型熱塑性彈性體、互穿聚合物網(wǎng)絡當前最新的成型加工技術，如氣體輔助注射成型、氣輔成型的計算機輔助工程、微孔塑料、熔芯注射模塑、低壓受控注射模塑、先進吹塑、片材成型等新技術。界面現(xiàn)象使物質在結晶過程中出現(xiàn)臨界現(xiàn)象，溶解過程中，在表面能量的控制下也存在著臨界現(xiàn)象以及尺寸效應，當晶體自身小到一定程度時，在溶解過程中其速度會自發(fā)降低，反應被抑制乃至停止。32、取向機理答：非晶聚合物大分子的取向（包括流動取向和拉伸取向）有鏈段取向和分子鏈取向兩種類型。鏈段取向可通過單鍵的內旋轉造成的鏈段運動來完成，在高彈態(tài)就可進行；大分子鏈的取向需要大分子各鏈段的協(xié)同運動才能實現(xiàn)，只有在黏流態(tài)才能進行。取向過程是鏈段運動的過程，必須克服聚合物內部的黏滯阻力，鏈段與大分子鏈兩種運動單元所受的阻力大小不同，因而取向過程的速度也不同。在外力作用下最早發(fā)生的是鏈段的取向，進一步才發(fā)展成為大分子鏈的取向。取向過程是大分子鏈或鏈段的有序化過程，需靠外力場的作用才能得以實現(xiàn)，解取向過程是使大分子趨向紊亂無序，是一個自發(fā)過程。取向態(tài)在熱力學上是一種非平衡態(tài)，一旦除去外力，鏈段或分子鏈便自發(fā)解取向而恢復原狀。獲得取向材料，必須在取向后迅速降溫到玻璃化溫度以下，將分子鏈或鏈段的運動凍結起來。當然，這種凍結屬于熱力學非平衡態(tài)，只有相對的穩(wěn)定性，時間增加、特別是溫度升高或聚合物被溶劑溶脹時，仍然要發(fā)生解取向。二.分析論述題1.以尼龍棒材的擠出成型為例以尼龍棒材的擠出成型為例題工藝條件的控制中應注意的問題....答案要點：①原料的選擇：尼龍的熔融溫度范圍窄，黏度偏低，須特別注意選擇高黏度的尼龍作為擠出棒材的原料，以保證成型的穩(wěn)定性；②原料干燥：尼龍極易吸水，擠出前必須充分干燥，否則，會導致尼龍在加工過程中出現(xiàn)降解；③擠出成型：是棒材制造的主要過程，擠出成型中應注意兩點，一是擠出速度要慢，否則影響定型；二是溫度控制波動范圍要小，否則容易造成黏度的較大波動，從而影響擠出穩(wěn)定性；④制品的定型與冷卻：定型部分要長一些，采用緩慢冷卻，若使用急冷，很容易造成棒體內部縮孔；⑤牽伸和后處理：牽引要均勻，牽引切割后的棒材要進行調濕處理，以防止使用過程中的尺寸變化。2、以ABS擠出管材,管材截面厚度均勻均，出現(xiàn)半邊厚出現(xiàn)半邊厚出現(xiàn)半邊厚出現(xiàn)半邊厚,,,,如圖所示如圖所示如圖所示如圖所示，請分析原因請分析原因請分析原因請分析原因，提出相應提出相應提出相應提出相應的解決辦法的解決辦法的解決辦法的解決辦法.... 答案要點:ABS擠出管材，管材截面厚度不均勻，出現(xiàn)半邊厚，半邊薄的現(xiàn)象，屬于擠出制品的橫向不均勻性，產生這一現(xiàn)象一般是由不合理的口模設計