高分子材料成型加工考试重点及部分习题答案

高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学次硬化成型。受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。在溶剂中不溶。化结构。举例：、、PF、、3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。TcTg易产生应力。结晶度小，透明度度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。般。：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续程。、、第三章添加剂、1添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是，、抗氧剂(防老热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。主要用于热敏性聚合物(如PVC5氯乙烯树脂)，是生产PVM料最重要的添加抗氧剂是可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。光稳定剂是指可有效抑制光致降解物理和化学过程的一类添加剂。为A、铅盐类稳定剂(包括三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅)，具有优良的热稳定性、电绝缘性、润滑性，毒性大，透明性差。B、金属皂类稳定剂，包括硬脂酸、油酸等的金属盐。加工性能好，润滑性。C、有机锡类稳定剂，包括硫醇盐类、马来酸盐型。优良的稳定性、透明性。E、有机辅助稳定剂，包括环氧化物、亚磷酸酯、多元醇类。F、复合稳定剂，由金属皂类稳定剂与有机辅助稳定剂以及润滑剂复配而成。中能使体系的可塑性增加，改进其柔软性、延伸性和增塑剂大多是有机低数用于非极性聚合物的增塑。段之间，加大了大分子之间的距离，降低了聚合物分子间的作用力，其增塑效果与增塑剂的体积成正比，故又称“体积效应”。极性增塑剂对极性聚合物的增塑机理是“屏蔽效应”，即增塑剂分子中的极性基团与聚合用，从而削弱了聚合物分子间的作用力，其增塑效果与增塑剂分子数有关，同时体积效应也起作用。5、常用的增塑剂：塑料增塑剂和橡胶增塑剂。塑料增塑剂，极性，酯类增塑剂(常用在PVC^)0橡胶增塑剂，非极性，包括：物理增塑剂(又称软化剂)系、合成酯类、液体聚合类)和化学增塑剂(又称塑解剂)(包括石油系、煤焦油系、松油增塑是加小分子的增塑剂，使制品的塑性增加，改进其柔软性、延伸性和加工性。塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。区别：增塑是依靠增加小分子增塑剂，塑炼是依靠剪切或塑解剂来降低过高的橡胶分子7、润滑剂：定义是降低熔体与加工机械或成型模具之间以及熔体内部相互之间的摩擦和黏附，改善加工流动性，提高生产能力和制品外观质量的一类添加剂。润滑剂是典型的工艺性添加剂，仅在加工时发挥作用。内润滑剂是降低物料之间的内摩擦，外润滑剂是降低物料与设备之间的外摩擦。8、交联剂：定义是凡能引起聚合物交联的物质就称为交联剂。(橡胶的交联剂习惯上称f双官能团化合物，可作为不饱和聚酯树脂的交联剂。9、不同交联剂与聚合物的一一对应：饱和橡胶选择过氧化物作为硫化剂。有极性基团的橡胶用金属氧化物交联。大多数热固性塑料和丙烯酸酯类橡胶一般用胺类交联剂。10、交联体系：包括交联剂、促进剂、活性剂。促进剂：凡在胶料中能够提高硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量，并能提高或改善硫化胶物理机械性能的物质称为硫化促进剂。按与硫化氢反应的性酸性、碱性、中性促进剂。活性剂：凡能够提高胶料中硫化促进剂的活性、减少硫化促进剂的用量、缩短硫化时间的物质称为硫化活性剂，也叫“促进助剂”，一般分无机活性剂和有机活性剂。无机活性剂主要是氧化锌、氧化镁、氧化钙等金属氧化物。氧化锌是最重要的，还可作有机活性剂主要是硬脂酸(HSt)。11、填充剂(也称“填料”)：为了改善高分子材料的成型加工性能，赋予或提高制品某些特定的性能，或为了增加物料体积、降低制品成本而加入的一类物质。一般为固体物质，分为增量填充剂和补强填充剂。增量填充剂(又叫“增量剂”)，用于橡胶时一般没有补强作用，仅为了增加胶料体积和补强填充剂(又叫“补强剂”)主要用于橡胶，不但能改善胶料的工艺性能，提高硫化胶最常用的填充剂是碳酸钙。橡胶最常用的补强剂是炭黑。12、哪一类热塑性聚合物在成型加工中需使用热稳定剂？为什么？对于加有较多增塑剂不加增塑剂的两种塑料配方，应如何考虑热稳定剂的加入量？为什么？化温度均降低，故答：增塑剂是指添加到高分子材料中能使体系的可塑性增加，改进其柔软性、延伸性和a主增塑剂，与聚合物的相容性好，凝胶化能力很强，可大量添加并单独使用。c增量剂，与聚合物的相容性很差，凝胶化能力极差，不可单独使用，只可限量使用，以a速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量，并能提高、改善硫化胶物理机械性能。间、可使交联键的数量增加、交联键中硫原子数减少、因而硫化胶的热稳定性能得到提c和第四章制品设计和配方设计酸辛酯3，液体钡-镉2，硬脂酸钡0.5，硬脂酸镉0.3，硬脂酸0.3，二氧化钛3酯0.5，硬脂酸铅0.5，硬脂酸正丁酯0.3，石蜡0.3，氧化锑5配方3:PVCW脂(XS-3)100,DOP20DBP20DOS10氯化石蜡5,UV-90.1,滑石粉1，氧化钛0.2，二月桂酸二丁基锡3配方4：丁腈橡胶100，硫磺1.5，促进剂M1.5，促进剂TMTD0.2，ZnO5，硬脂酸1，防老剂4010NA1，半补强碳黑60，陶土30，沥青5，石蜡1.5稳固性、同时耐寒性、耐候性和光稳固性亦佳。与聚氯乙烯的相容性好，塑化速度快，定比例的成品，在低温中能坚持成品的坚韧柔嫩，增添产物的光泽度，延伸产物的应用寿命。热稳定体系：液体钡-镉，液体稳定剂，分散性好，透明性优良，具有优良的热和光稳定性、润滑性、无析出性，优良的初期着色和色泽保持稳定性。硬脂酸钡，热稳定剂，具有良好的长期耐热性及润滑性，稳定效果比硬脂酸钙大，但不及硬脂酸铅，与镉皂、锌皂或环氧化合物并用有良好的协同效应。硬脂酸镉，热稳定剂和润滑剂，具有优良的透明性、光稳定性、耐水性、电绝缘性，初期着色性极小，热稳定效能高，制品的有显着的协同效应。本品常与钡皂并用，但加工操作性不太好，加工温度低时，塑化不完全，温度过高时易焦化。在硬质制品中与铅类稳定剂配合可改善加工性。硬脂酸，热稳定剂和润滑剂，具有很好的润滑性和较好的光热稳定作用。在塑料PVC中，硬脂酸有第六章高分子材料混合与制备空间的最初分布情况发生变化。混合分为非分散混合和分散混合。非分散混合：在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。物组分均匀性的混合过程。分散混合主要靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。混合设备在混炼过程中易于混合分散均匀，有利于胶料进行各种成型操作，使生胶分子量分布变实质：是橡胶分子链断裂，相对分子质量降低，从而橡胶的弹性下降。机理：塑炼方法分为机械塑炼法和化学塑炼法，机械塑炼法最广泛，机械塑炼分为低温塑炼和高温塑炼，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。机械塑炼机理：是典型的力化学反应过程，在机械塑炼过程中，机械力作用使大分子链断裂，氧对橡胶分子起化学降解作用，这两个作用同时存在。低温机械塑炼机理：机械力作用，对橡胶塑炼的直接结果就是使橡胶分子断裂。造成橡胶分子断裂的主要作用力，就是塑炼中的剪切力。高温塑炼机理：温度提高，橡胶分子和氧均活泼，可直接进行氧化反应，使橡胶分子降机械塑炼有开炼机塑炼、密炼机塑炼、螺杆塑炼机塑炼。开炼机塑炼：辊距、辊速比、温度是影响塑炼效果的主要因素。密炼机塑炼：装胶容量和上顶栓压力是影响塑炼效果的主要因素。螺杆塑炼机塑炼：温度是影响因素。开炼机混炼中最常用的投料顺序是：生胶--固体软化剂--促进剂、促进助剂、防老剂--补强剂、填充剂--液体软化剂--硫磺、超促进剂。么是“分散混合”，两者各主要通过何种物料运动和混合操答：非分散混合：在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的，可以通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换来达到。分散混合：是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值，同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。分散混合主要靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。5、塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同？剪切混合的作用，驱出其中的水分和挥发物，使各组分的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料，是橡胶的塑炼：强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，降低生胶的弹性，从而流动性增加(即可塑性增加)的工艺过程，使橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀，此外使得制得的胶第七章压制成型压缩率的定义是热固性塑料制品的比重与粉状或粒状的热固性模塑料的表观比重之比。即，压塑料在压制前后的体积变化。螺杆的压缩比：螺杆第一螺槽的容积/螺杆最后螺槽的容积。压缩比的获得：等距变深，等深变距，变深变距。压缩比升高，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。部出现气泡或分层排气的方式：卸压，松模，时间很短即可(零点几秒-几秒)，如此连续几次(2-5次)3、保压的作用和方法：排气后以慢速升高压力，在一定的模压压力和温度下保持一段时间，使热固性树脂的缩聚反应推进到所需的程度。也不能过段，一般在模内的保压固化时间为数分钟左右。4、模型硫化：硫化历程分四个阶段：焦烧阶段、预硫阶段、正硫化阶段、过硫阶段。胶料在模型内具有良好的流动性。预硫阶段：焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。随着交联反应的进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网 正硫化阶段：橡胶的交联反应达到一定的程度,此时各项物理机械性能均达到或接近最佳值，其综合性能最 佳。此时交联键会发生重排、裂解等反应，同时存在的交联裂解反应达到了平衡，因此胶料的物理机械性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少，所以也称为“平坦硫化阶段”。过硫阶段：正硫化以后继续硫化便进入过硫阶段，此阶段往往氧化及热断链反应占主导地位，因此胶料会 返原性胶料：在过硫阶段中、天然橡胶、丁基橡胶等主链为线型大分子结构，在过硫阶段断链多于交联而 出现硫化返原现象的胶料称为返原性胶料; 非返原性胶料：大部分合成橡胶、如丁苯、丁月青橡胶等在过硫阶段中易产生氧化支化反应和环化结构， 胶料的物理机械性能变化很小，甚至保持恒定，这种胶料称为硫化非返 原性胶料。 料硫化曲线：正硫化时间和活化能等。测定的基本原理是根据胶料的剪切模量与交联密度成正比为基础的。硫化仪在硫化过程中对胶料施加一定振幅的剪切变形，通过剪切力的测定，即可反映硫化交联过程的情况。第八章挤出成型加料段对塑料一般没有压缩作用，故螺距和螺槽深度都可以保持不变，而且螺槽深度也较深，因此加料段通常是等深等距的深槽螺纹。状态。压缩段应能对塑料产生较大的压缩作用和剪切作用，该段螺槽容积应逐步减小。从螺杆的结构特征(渐变型和突变型螺杆有何区别？各适合哪类塑料的挤出？为什么？答:无定形塑料的压缩段较长，熔融温度范围宽的塑料其压缩段最长，如PVC挤出成型用的螺杆，压缩段为螺杆全长的100%即全长均起压缩作用，这样的螺杆叫渐变型螺杆。结晶型塑料熔融温度范围较窄，压缩段较短，某些熔化温度范围很窄的结晶型塑料，如PA,其压缩段更短，甚至仅为一个螺距的长度，这样的螺杆叫突变型螺杆。非晶型塑料适合选用渐变形螺杆，结晶型塑料适合选用突变型螺杆。) 用和回压作用下进一步搅拌塑化混合均匀，并定量定压的通过机头口模进行挤出成型。由于从压缩段来的PVC性塑料，所采用的渐变型螺杆往往无均化段，可避免黏流态物料在均化段停留时间过长而导致分解。2、挤出理论：固体输送理论、熔化理论和熔体输送理论。熔融过程的两种物态：固体物料和熔融物料。熔体输送(四种流动)：通常把物料在螺槽中的流动视为四种类型的流动组成：a正流。是物料沿螺槽方向向机头的流动，是均化段熔体的主流，起挤出物料的作用。动，故又称压力流动，它将引起挤出生产能力的损失。成的，仅限于在每个螺槽内的环流，对总的挤出生产率影响不大，但对于物料的热交换、混合和进一步均模等对物料的阻力所产生的反压流动。影响挤出机生产能力的是正流、逆流、漏流，横流对挤出量没有影响。 3、橡胶压出，半成品：不是制品、经过硫化才能得到制品。第九章注射成型 减毛料，增加流速，促进混合分散。作用是将料筒内流经该处的物料引导成为薄层，使塑料流体产生分流柱塞式注射机的生产率及制品质量。分流梭为柱塞式注射机所特有。(从加热效率出发分析必须使用分流梭的原因)2、凝封、保压(与热固性塑料模压保压的区别)凝封前保压，可以将喷嘴、料筒前端的熔融塑化物料通过流道继续缓慢注入到模具型腔，补偿模具当中的冷却收缩而产生的体积收缩。柱塞或螺杆仍需保持对塑料的压力，使模腔中的塑料进一步得到压实，同时料筒内的熔体会继续流入模腔中以补充因塑料冷却收缩而留出的空隙。随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。倒流阶段是从柱塞或螺杆后退时开始，到浇口处熔体冻结为止。保压结束后，柱塞或螺杆开始后退，作用的塑料熔体就会从模腔倒流入浇道并导致模腔内压力迅速下降。随模腔内压力下降，倒流速度减慢，熔体下降。到t4时刻浇口内的熔体凝固，倒流随之停止，此时也称凝热固性树脂交联是放热反应，这部分热量可使模腔内的物料升温膨胀，对由交联反应而引起的体积收缩有补偿作用，因此在充模结束后不必保压补料。3、注射成型工艺条件的选择：模具温度。不但影响塑料充模时的流动行为、而且影响制品的物理机械性能和表观质量。模具温度是由冷却介质控制的，决定了制品的冷却速度。制品透明度、结晶性、强度影响。，结晶型塑料注射入模腔后，将发生相转变，冷却速率将影响塑料的结晶速率。缓冷，即模温高，结晶速率大，有利结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩率较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和冲击强度下降。反过来,骤冷所得制品的结晶度下降、韧性较好。但骤冷不利于大分子的松弛过程，分子取向作用和内应力较大。中速冷塑料的结晶和取向较为适中。4、注射机的喷嘴有哪几种类型？各适合何种聚合物材料的注射成型?热塑性塑料的注射喷嘴类型很多，最普遍的有三种形式：E第十章压延成型1、辗距大小不均匀性调节。(题目：压延时，压延机的辗筒为什么会产生挠度？对压延 质量有何影响？说明对挠度有何补偿方法，并比较优缺点)制品的厚度首先由辗距调节。物料在辗筒的间隙受压延时，对辗筒有横向压力，这种企图将辗筒分开的作用力称为分离力，将使两端支撑在轴承上的辗筒产生弹性弯曲，其程度大小以辗筒轴线中央部位偏离原来水平位置的距离表示，称为辗筒的挠度。挠度的产生造成压延制品厚度不均，横向断面呈现中间部分厚两端部分薄的现象。为了克服这种现象，通常采用三种方法补偿辗筒弹性变形对薄膜横向厚度分布均匀性的影响。筒的长度方向有一定的弧度。固定不变的中高度补偿法有很大的局限性。但应用普遍，特别是橡胶压延机往往采用中高度法。b轴交叉法。将压延机相邻两个平行辗筒的轴线加工成交叉状态， 则在两