2025年改性塑料配制工理论学习手册练习试题及答案

2025年改性塑料配制工理论学习手册练习试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.以下哪种改性剂主要用于提高塑料的耐候性？A.增塑剂B.光稳定剂C.相容剂D.阻燃剂答案：B2.聚丙烯（PP）的玻璃化转变温度（Tg）约为？A.-10℃B.50℃C.100℃D.150℃答案：A3.用于改善极性树脂与非极性填料界面结合的助剂是？A.抗氧剂B.偶联剂C.润滑剂D.着色剂答案：B4.熔融指数（MI）测试时，标准测试温度下，10分钟内通过标准毛细管的熔体质量单位是？A.g/cm³B.g/10minC.Pa·sD.MPa答案：B5.以下哪种填料属于增强型填料？A.碳酸钙（CaCO3）B.滑石粉（Mg3Si4O10(OH)2）C.玻璃纤维（GF）D.硅灰石（CaSiO3）答案：C6.阻燃剂中，属于无卤环保型的是？A.十溴二苯醚B.氢氧化铝（ATH）C.三氧化二锑（Sb2O3）D.氯化石蜡答案：B7.改性塑料挤出过程中，螺杆转速过高可能导致的问题是？A.熔体温度过低B.剪切不足C.物料停留时间过短D.能耗降低答案：C8.聚乙烯（PE）与尼龙（PA）共混时，需添加的关键助剂是？A.增塑剂B.相容剂（如PE-g-MAH）C.抗静电剂D.脱模剂答案：B9.衡量塑料耐温性的关键指标是？A.维卡软化点（VST）B.邵氏硬度（ShoreD）C.断裂伸长率D.密度答案：A10.以下哪种工艺属于反应性挤出改性？A.填充改性B.接枝改性C.共混改性D.增强改性答案：B11.抗氧剂1010的化学类型是？A.受阻酚类B.亚磷酸酯类C.胺类D.硫代酯类答案：A12.制备高抗冲聚苯乙烯（HIPS）时，主要通过哪种方式改性？A.加入橡胶弹性体B.添加成核剂C.提高分子量D.降低结晶度答案：A13.挤出机机筒温度设置的原则是？A.从加料段到机头逐渐降低B.从加料段到机头逐渐升高C.各段温度相同D.加料段最高，均化段最低答案：B14.以下哪种因素会导致改性塑料制品出现浮纤现象？A.玻璃纤维长度过短B.螺杆剪切力不足C.加工温度过高D.相容剂用量过多答案：B15.计算改性塑料密度时，若基础树脂密度为0.9g/cm³，填料密度为2.7g/cm³，填料质量分数为30%，则理论密度约为？A.1.1g/cm³B.1.3g/cm³C.1.5g/cm³D.1.7g/cm³答案：A（计算：1/[(0.7/0.9)+(0.3/2.7)]≈1.1）16.以下哪种测试方法用于评价塑料的耐化学腐蚀性？A.拉伸试验B.弯曲试验C.浸泡试验D.冲击试验答案：C17.热塑性弹性体（TPE）的改性原理是？A.形成化学交联网络B.物理交联与熔融可逆C.提高结晶度D.降低分子量答案：B18.改性塑料配方设计中，“等物质的量原则”主要用于？A.阻燃剂复配B.抗氧剂协同C.增塑剂用量D.相容剂比例答案：A（如卤-锑协同体系）19.以下哪种设备用于检测塑料的动态力学性能（DMA）？A.熔体流动速率仪B.差示扫描量热仪（DSC）C.动态力学分析仪D.热重分析仪（TGA）答案：C20.生产防静电改性塑料时，添加的抗静电剂主要通过哪种方式起作用？A.提高表面电阻率B.降低表面电阻率C.增加体积电阻率D.减少分子链极性答案：B二、判断题（每题1分，共10分）1.增塑剂的加入会降低塑料的玻璃化转变温度（Tg）。（√）2.碳酸钙填充改性塑料的刚性随填充量增加而持续提高。（×，过量会导致界面结合力下降，刚性增长趋缓）3.挤出机的长径比（L/D）越大，物料混合效果越好。（√）4.无卤阻燃剂的阻燃效率通常高于含卤阻燃剂。（×，含卤阻燃剂效率更高，但环保性差）5.接枝改性中，单体的接枝率越高，改性效果一定越好。（×，需平衡接枝率与接枝密度）6.热变形温度（HDT）测试时，负载越大，测得的温度越高。（×，负载越大，变形更容易，HDT越低）7.相容剂的作用是降低两相界面张力，提高相容性。（√）8.玻璃纤维增强塑料中，纤维长度越长，增强效果越好。（√，但需控制在加工可分散范围内）9.抗氧剂168属于主抗氧剂，主要捕获自由基。（×，168是辅助抗氧剂，分解氢过氧化物）10.改性塑料的收缩率主要受树脂种类影响，与填料无关。（×，填料可降低收缩率）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述改性塑料配方设计的基本原则。答案：①性能导向：明确目标性能（如强度、耐温、阻燃等）；②成本控制：平衡高性能与低成本，优先选择性价比高的原料；③工艺适配：考虑挤出、注塑等加工工艺对配方的要求（如熔体粘度、热稳定性）；④环保合规：符合RoHS、REACH等法规，避免使用禁用物质；⑤协同效应：利用助剂间的协同作用（如主/辅抗氧剂、卤-锑阻燃体系）提升效果。2.分析玻璃纤维增强聚丙烯（GF-PP）中，偶联剂的作用机理及选择依据。答案：作用机理：偶联剂分子含两种官能团，一端与玻璃纤维表面的羟基（-OH）反应（如硅烷偶联剂的烷氧基水解提供-Si-OH，与玻纤形成共价键），另一端与PP的非极性链段通过物理缠绕或化学键结合（如硅烷偶联剂的长烷基链与PP相容），从而改善两相界面结合，提高复合材料的力学性能（如拉伸强度、冲击强度）。选择依据：根据树脂极性选择偶联剂类型（PP为非极性，常用硅烷偶联剂如KH-550（氨基硅烷）或KH-570（甲基丙烯酰氧基硅烷））；考虑加工温度（偶联剂需在挤出温度下稳定，不分解）；兼顾成本与效果，优先选择低添加量、高活性的产品。3.列举三种常见的改性塑料性能测试项目，并说明其对应的测试标准。答案：①拉伸性能：测试标准GB/T1040-2006，通过万能试验机测定拉伸强度、断裂伸长率；②冲击性能：简支梁冲击（GB/T1043.1-2008）或悬臂梁冲击（GB/T1843-2008），评价材料抗冲击破坏能力；③阻燃性能：UL94垂直燃烧测试（UL94-2020），分级V-0、V-1、V-2等，判断材料燃烧时的自熄性；④热变形温度（HDT）：GB/T1634.2-2019，在恒定负载下测定试样受弯变形达到规定值时的温度，反映材料耐温性。4.简述双螺杆挤出机中，螺杆组合对改性效果的影响因素。答案：①螺杆元件类型：捏合块（增强混合）、齿形盘（分散混合）、反向螺纹（增加停留时间）等，不同组合影响物料的剪切、分散和分布混合效果；②螺杆长径比（L/D）：L/D越大，物料混合越充分，但过长可能导致降解；③螺杆转速：高转速提高剪切速率，促进分散，但可能导致熔体温度过高（需配合冷却）；④加料位置：主喂料（基础树脂）、侧喂料（填料/纤维）的位置影响物料的熔融-混合顺序，避免纤维过度剪切（侧喂料可减少纤维断裂）；⑤捏合块角度：小角度（30°）剪切强，大角度（60°）输送能力强，需根据物料特性调整。5.分析改性塑料生产中，制品表面出现“麻点”的可能原因及解决措施。答案：可能原因：①原料水分超标：树脂或填料吸潮，挤出时水分汽化形成气泡；②熔体温度过高：树脂降解产生低分子挥发物，在表面形成缺陷；③螺杆剪切不足：物料混合不均，未分散的小颗粒（如未熔融的树脂、团聚的填料）暴露于表面；④模具温度过低：熔体冷却过快，表面未充分流动，微小缺陷无法消除；⑤助剂分散不良：如抗氧剂、润滑剂未均匀分散，局部富集形成凸起。解决措施：①原料干燥：生产前对树脂（如PA、PET）和填料（如CaCO3）进行充分干燥（温度80-120℃，时间2-4小时）；②调整挤出温度：降低机筒/机头温度，避免树脂降解（需兼顾熔体流动性）；③优化螺杆组合：增加捏合块数量或减小捏合块角度，提高剪切分散效果；④提高模具温度：根据树脂特性（如PC模具温度80-120℃），使熔体充分流动；⑤预混合处理：将助剂与少量树脂预混（如高速混合机），再加入主物料，改善分散性。四、计算题（每题8分，共16分）1.某改性ABS配方设计为：ABS树脂80份，PC树脂20份，相容剂（SAN-g-MAH）5份，阻燃剂（溴系）15份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.5份。已知各组分密度：ABS=1.05g/cm³，PC=1.20g/cm³，相容剂=1.08g/cm³，阻燃剂=2.10g/cm³，抗氧剂=1.15g/cm³，润滑剂=0.90g/cm³。计算该改性ABS的理论密度（保留两位小数）。答案：理论密度=总质量/总体积。假设总质量为100+5+15+0.3+0.5=120.8份（实际按配方比例，此处以100份基础树脂+其他组分为例，正确计算应为各组分质量分数计算体积）。正确步骤：各组分质量分数：ABS=80/(80+20+5+15+0.3+0.5)=80/120.8≈66.1%；PC=20/120.8≈16.55%；相容剂=5/120.8≈4.14%；阻燃剂=15/120.8≈12.41%；抗氧剂=0.3/120.8≈0.25%；润滑剂=0.5/120.8≈0.41%。总体积=(66.1/1.05)+(16.55/1.20)+(4.14/1.08)+(12.41/2.10)+(0.25/1.15)+(0.41/0.90)≈62.95+13.79+3.83+5.91+0.22+0.46≈87.16cm³/100g。理论密度=100g/87.16cm³≈1.15g/cm³（注：实际配方中“份”为质量比，总质量为80+20+5+15+0.3+0.5=120.8份，计算时应按总质量120.8份对应的体积，最终密度=120.8/(各组分体积之和)，结果约1.15g/cm³）。2.某工厂生产的玻纤增强PA6（GF含量30wt%），测试其拉伸强度为120MPa，而纯PA6的拉伸强度为60MPa。假设玻纤的拉伸强度为3000MPa，玻纤的长度-直径比（长径比）为40，界面剪切强度为50MPa。计算该复合材料中玻纤的有效长度（临界长度Lc），并判断实际玻纤长度是否满足增强要求（已知临界长度公式：Lc=σf×d/(2×τ)，其中σf为玻纤强度，d为玻纤直径，τ为界面剪切强度）。答案：①计算玻纤直径d：长径比L/d=40，假设玻纤长度L=0.4mm（400μm），则d=400μm/40=10μm=0.01mm=0.001cm（实际玻纤直径通常为5-20μm，此处假设d=10μm）。②临界长度Lc=σf×d/(2×τ)=3000MPa×0.01mm/(2×50MPa)=3000×0.01/(2×50)=30/100=0.3mm。③实际玻纤长度若为0.4mm（假设），大于临界长度0.3mm，因此满足增强要求（当L>Lc时，玻纤能有效传递应力，提高复合材料强度）。五、综合分析题（每题12分，共24分）1.某企业生产的无卤阻燃PP（添加氢氧化镁（MH））制品，出现以下问题：①注塑成型后表面有大量气孔；②燃烧测试时，离火后继续燃烧，未达到V-2级。请分析可能原因及解决措施。答案：问题①（表面气孔）可能原因：MH未充分干燥：MH吸湿性强，若干燥不彻底（如干燥温度<100℃，时间<2小时），水分在挤出/注塑时汽化形成气孔；熔体温度过高：PP加工温度通常为180-220℃，若温度过高（>230℃），PP降解产生小分子气体（如低聚物），导致气孔；注塑压力不足：保压压力低或时间短，熔体冷却收缩时无法及时补料，形成真空泡；模具排气不良：模具型腔排气槽堵塞或设计不合理，气体无法排出。解决措施：加强MH干燥：在105-120℃下干燥4-6小时，至水分含量<0.1%；降低加工温度：调整机筒温度至200-210℃，减少PP降解；提高注塑工艺参数：增加保压压力（如从60MPa升至80MPa）和保压时间（如从5秒延长至8秒）；清理或优化模具排气：检查排气槽，确保深度（0.02-0.04mm）和宽度（5-10mm）符合要求。问题②（阻燃不达标）可能原因：MH添加量不足：无卤阻燃PP通常需MH含量50-60wt%才能达到V-2级，若实际添加量<50%，阻燃效果不足；MH粒径过大：大粒径MH与PP界面结合差，燃烧时易脱落，无法形成有效隔热层；未添加协效剂：MH单独使用时阻燃效率较低，可添加红磷（微胶囊化）、硼酸锌等协效剂，提高成炭性；加工过程中MH分解：MH分解温度约340℃，若挤出温度过高（>340℃），MH提前分解，失去阻燃作用。解决措施：增加MH含量至55-60wt%（需兼顾力学性能，可通过偶联剂改善界面）；选用纳米级或微米级（1-5μm）MH，提高分散性和界面结合力；添加2-5wt%协效剂（如硼酸锌），促进燃烧时形成致密炭层；控制挤出温度低于320℃，避免MH分解（PP加工温度通常低于300℃，需优化螺杆组合，在保证分散的前提下降低剪切生热）。2.某改性塑料企业采用双螺杆挤出机生产PC/ABS合金，发现制品的冲击强度（缺口）仅为45kJ/m²（目标≥60kJ/m²），且熔体流动速率（MFR）偏高（目标20-25g/10min，实际30g/10min）。结合生产工艺和配方设计，分析可能原因及改进方案。答案：冲击强度不足的可能原因：PC与ABS相容性差：未添加足够相容剂（如SAN-g-MAH），两相界面结合弱，冲击时易脱粘；PC分子量过低：PC分子量（Mw）通常需2.5-3.5万，若使用低分子量PC（如Mw<2万），其本身冲击强度低；加工温度过高：PC在高温（>280℃）下易水解或热降解，分子量下降，冲击性能降低；ABS中橡胶相含量低：ABS的冲击强度主要依赖丁二烯橡胶相（含量通常15-25%），若使用低橡胶含量ABS（<15%），合金冲击强度不足；螺杆剪切过强：过