高分子材料作业范文

高分子材料作业范文高分子材料作业范文 高分子材料成型原理平时作业 1 高分子材料成型原理平时作业 1 针对第一章至第三章教学内容 一 单项选择题1 c 属于再生纤维素纤维 a 粘胶纤维b 聚酯纤维c 聚丙烯腈纤维d 酪素纤维2 聚氯乙烯的 值与氯仿和四氢呋喃都接近 实验表明 d a 两者都能很好地溶解聚氯乙烯b 氯仿能很好地溶解聚氯乙烯c 四 氢呋喃能很好地溶解聚氯乙烯d 两者都不能很好地溶解聚氯乙烯3 纤维素黄酸酯 氢氧化钠水溶液体系的平衡相图具有 a 特征 温度有利于纤维素黄酸酯溶解度的提高 a 下临界混溶温度升高b 上临界混溶温度升高c 下临界混溶温度降 低d 上临界混溶温度降低4 在聚合物物理改性的混合过程中 其混 合机理不包括 d 作用 a 剪切b 弯曲c 拉伸d 分流 合并和置换 二 简答题1 简述聚合物在螺杆挤压机中熔融的能量 答其能量两个方面一是依靠机筒沿螺槽深度方向自上而下传导而来 的能量 这是加热器装在机筒外壁上 上下温差大 左右温差小的 必然结果 二是通过熔膜移走而使熔融层受到剪切作用 使部分机 械能转变热能 粘性耗散 的必然结果 2 简述分散混合过程中发生的作用 聚合物物理改性的混合过程中 其棍合机理包括 剪切 分流 合并和置换 挤压 压缩 拉仲 聚集 诸作用 而这些作用并非在每个混合过程中都等程度出现 它们的出现及 占有的地位会因混合的最终目的 物料的状态 温度 压力 速度 等不同而不同 下面分别予以讨沦 1 剪切剪切的作用是把高薪度分散相粒子或凝聚体分散于其他分散 介质中 它包括将介于两块平行板间的物料通过板的平行运动而使物料内部 产生永久变形的 黏性剪切 刀具切割物料的 分割剪切 以 及由以上两种剪切合成类似于石磨磨碎东西时的 磨碎剪切 等 图3 1说明了平行平板混合器的钻性剪切 两种等黏度的流体被封闭在两块平行板之间 初始 黑色的少组分作为离散的立方体存在 呈无规分布 在上板移动而引起剪切的作用下 这些粒子将被拉长 变形 最后 形成明暗相间的条纹状 在整个过程中粒子体积没有变化 只是截面变细 向倾斜方向伸长 从而使表面积增大 分布区域扩大 渗进别的物料中的可能性增 加 因而达到混合均匀的目的 我们可以用一对亮暗层的平均联合厚度作为混合程度的量度 称作 条纹厚度 随混合过程的进行 单位体积的界面面积在增加 而条纹厚度在减 小 如果施加足够的剪切 使条纹厚度下降到分辨度之下 则呈现均匀 的灰颜色 剪切的棍合效果与剪切力的大小和力的作用距离有关 如图3 2所示 剪切力 F 越大和剪切作用作用力的距离 H 越小 混合 效果越好 受剪切作用的物料被拉长变形越大 L大 越有利于与 其他物料的混合 利用剪切力的混合作用 特别适用于塑性物料 因为塑性物料的黏 度大 流动性差 又不能粉碎以增加分散程度 应用剪切分散作用时 由于两个剪切力的距离一般总是很小的 因 此物料在变形过程中 就能很均匀地被分散在整个物料中 在棍合过程中 水平方向的作用力仅使物料在自身的平而 层 流 动 如果作用力F与平面具有一定角度 则在垂直方向产生分力 则 能造成层与层间的物料流动 从而大大增强混合效果 2 分流 合并和置换利用器壁对流动进行分流 即在流体的流道中 设置突起板或隔板状的剪切片进行分流 分流后 有的在流动下游再合并为原状态 有的在各分流束内引起 循环流动后再合并 有的在各分流束进行相对位置交换 置换 后 再合并 也有以上儿种作用同时存在的情况 在进行分流时 若分流用的剪切片数为1 则分流数为2 剪切片数为 n 分流数为 n 1 如果用于分流的剪切片设置成串联 其串联阶数为m 则分流数为N n 1 分流后经置换再合并时 希望在分流后相邻流速合并时尽可 能离得远些 而分流后相距较远的流速合并时尽可能接近些 就是 说分流时任取两股流束的相对距离和合并时同样的两股流束的相对 距离的差别应尽可能大 为说明这一点 引人图3一3 设主流动方向为z向 而在xy平面上存 在着不均匀因素 在z向截取两个截面 截面 a 表示混合前分流的配置情况 截面 b 表示棍合后分流的配置情况 由 a b 两截面可以清楚地看出 混合前后各分流的置换情况 图3 4说明了当m 3和n 3时 混合前的分流配置和棍合后的分流配置情况 3 挤压如物料在承受剪切前先经受压缩 使物料的密度提高 这样 剪切时 剪切应力作用大 可提高剪切效率 同时当物料被压缩时 物料内部会发生流动 产生由于压缩引起的 流动剪切 如图3 5所示 压缩作用发生在密炼机的转子突棱侧壁和室壁之问 也发生 在两辊开炼机的两个辊隙之间 在挤出机中 由于螺槽从加料段到计量段的深度是由深变浅的 因 而对松散的固体物料进行了压缩 该压缩有利于固体输送 有利于 传热熔融 也有利于物料受到剪切 4 拉伸拉伸可以使物料产生变形 减小料层厚度 增加界面 有利 于棍合 在常规的聚合物加工设备中 产生拉伸作用的方法多为改变混合螺 杆外形及尺寸 例如使用一种楔形螺棱 其螺棱上开有许多锥形的槽 熔休在越过 螺棱以及通过开在螺棱中的锥形槽时 会受到双重拉伸 5 聚集在棍合过程中 已破碎的分散相在热运动和微粒间相互吸引 力的作用下 又重新聚集 达到平衡后 分散相得到该条件一下的平衡粒径 如图3 6所示 对分散的粒度和均布来说 这是混合的逆过程 因此 在混合过程中应尽量减少这种聚集的发生 三 讨论题1 试述新型高分子材料的主要种类及其基本概念 高分子材料包括塑料 橡胶 纤维 薄膜 胶粘剂和涂料等 其中 被称为现代高分子三大合成材料的塑料 合成纤维和合成橡 胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料 尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点 而获得迅速的发展 但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下 使用的高分子物质 即所谓的通用高分子 它们存在着机械强度和 刚性差 耐热性低等缺点 而现代工程技术的发展 则向高分子材料提出了更高的要求 因而 推动了高分子材料向高性能化 功能化和生物化方向发展 这样就 出现了许多产量低 价格高 性能优异的新型高分子材料 一 高分子分离膜高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性 透过功能的半透性薄膜 采用这样的半透性薄膜 以压力差 温度梯度 浓度梯度或电位差 为动力 使气体混合物 液体混合物或有机物 无机物的溶液等分 离技术相比 具有省能 高效和洁净等特点 因而被认为是支撑新 技术革命的重大技术 膜分离过程主要有反渗透 超滤 微滤 电渗析 压渗析 气体分 离 渗透汽化和液膜分离等 用来制备分离 渗透汽化和液膜分离等 用来制备分离膜的高分子材料有许多种类 现在用的较多的是聚枫 聚烯烃 纤维素脂类和有机硅等 膜的形式也有多种 一般用的是平膜和空中纤维 推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益 例如 利用离子交换膜电解食盐可减少污染 节约能源利用反渗透 进行海水淡化和脱盐 要比其它方法消耗的能量都小 利用气体分 离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等 二 高分子磁性材料高分子磁性材料 是人类在不断开拓磁与高分 子聚合物 合成树脂 橡胶 的新应用领域的同时 而赋予磁与高 分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一 早期磁性材料源于天然磁石 以后才利用磁铁矿 铁氧体 烧结或 铸造成磁性体 现在工业常用的磁性材料有三种 即铁氧体磁铁 稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等 它们的缺点是既硬且脆 加工性差 为了克服这些缺陷 将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性 材料便应运而生了 这样制成的复合型高分子磁性材料 因具有比重轻 容易加工成尺 寸精度高和复杂形状的制品 还能与其它元件一体成型等特点 而 越来越受到人们的关注 高分子磁性材料主要可分为两大类 即结构型和复合型 所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子中制成的磁性体 目前具有实用价值的主要是复合型 三 光功能高分子材料所谓光功能高分子材料 是指能够对光进行 透射 吸收 储存 转换的一类高分子材料 目前 这一类材料已有很多 主要包括光导材料 光记录材料 光 加工材料 光学用塑料 如塑料透镜 接触眼镜等 光转换系统 材料 光显示用材料 光导电用材料 光合作用材料等 光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射 可以制成品种繁多 的线性光学材料 像普通的安全玻璃 各种透镜 棱镜等 利用高 分子材料曲线传播特性 又可以开发出非线性光学元件 如塑料光 导纤维 塑料石英复合光导纤维等 而先进的信息储存元件兴盘的 基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂 2 试述选择聚合物溶剂的基本原则 溶剂选择的三条通用规律可以遵循 1 极性相似原则 即极性相近的物质可以互溶 如汽车漆中极性比较 高的氨基漆一般选择极性比较