2025年高分子材料成型加工考试试题(附答案)

2025年高分子材料成型加工考试试题(附答案)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种高分子链结构最不利于熔体流动成型？A.线性无支链B.短支链C.长支链D.轻度交联答案：D（轻度交联会形成三维网络结构，限制分子链滑移，显著提高熔体粘度，不利于流动成型）2.注射成型中，保压阶段的主要作用是：A.提高模具温度B.防止熔体倒流并补缩C.加速冷却固化D.降低注射压力答案：B（保压阶段通过持续施压补偿熔体冷却收缩，防止因倒流导致的制品凹陷或尺寸偏差）3.挤出成型中，单螺杆挤出机压缩段螺槽深度逐渐变浅的主要目的是：A.增大剪切速率，促进塑化B.减少熔体滞留时间C.降低电机功率消耗D.提高螺杆强度答案：A（压缩段螺槽变浅可压缩物料，增加剪切作用，促进固体物料熔融和混合均匀）4.以下哪种成型方法最适合生产薄壁、形状复杂的热塑性塑料制品？A.模压成型B.吹塑成型C.注射成型D.压延成型答案：C（注射成型通过高压将熔体快速注入复杂模具型腔，适合薄壁、高精度制品）5.聚氯乙烯（PVC）加工时需添加大量热稳定剂的主要原因是：A.PVC熔体粘度太低B.PVC分子链含氯原子，高温易脱HCl降解C.PVC结晶度太高D.PVC吸湿性强答案：B（PVC分子链中的C-Cl键在120℃以上易断裂，释放HCl并引发连锁降解，需热稳定剂抑制脱氯反应）6.评价高分子材料加工流动性的常用指标是：A.玻璃化转变温度（Tg）B.熔体流动速率（MFR）C.拉伸强度D.断裂伸长率答案：B（MFR是在规定温度、压力下，10分钟内挤出的熔体质量，直接反映材料的流动性能）7.吹塑成型中，型坯吹胀比（模具型腔直径/型坯直径）过大可能导致的问题是：A.制品壁厚不均B.型坯下垂C.熔体破裂D.冷却时间缩短答案：A（吹胀比过大时，型坯局部拉伸过度，导致壁厚减薄甚至破洞，整体壁厚分布不均）8.热固性塑料模压成型时，固化阶段的关键工艺参数是：A.模具温度与保压时间B.加料量C.合模速度D.物料预压密度答案：A（热固性塑料需在一定温度下发生交联反应，保压时间需足够使交联完全，否则制品强度不足）9.挤出板材时，若出现横向厚度波动（“荷叶边”），最可能的原因是：A.口模间隙调整不均B.螺杆转速过高C.冷却辊温度过低D.原料含水率过高答案：A（口模间隙局部过宽或过窄会导致熔体流出量不均，冷却后形成横向厚度波动）10.以下哪种成型工艺需要利用高分子材料的“记忆效应”？A.真空成型B.压延成型C.热成型D.形状记忆聚合物的回复成型答案：D（形状记忆聚合物在高温下变形后冷却固定，再次加热时因分子链段解取向或交联网络恢复而回复原始形状）二、填空题（每空1分，共15分）1.高分子材料成型加工中，影响熔体粘度的主要因素包括温度、剪切速率、（分子量及其分布）和（添加剂种类与含量）。2.注射机的主要技术参数包括（注射量）、（锁模力）和注射压力。3.挤出机的螺杆通常分为（加料段）、（压缩段）和均化段（计量段）三个功能段。4.热塑性塑料的成型加工温度范围通常在（粘流温度（Tf）或熔点（Tm））至（分解温度（Td））之间。5.压延成型主要用于生产（薄膜）和（片材），其关键设备是（压延机）。6.制品收缩率的主要影响因素包括（材料本身的收缩特性）、（成型工艺参数）和模具设计（如冷却系统布局）。7.为防止注射制品出现“飞边”（溢料），需确保注射机的（锁模力）大于熔体对模具的（胀型力）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述高分子材料在成型加工中发生的主要物理和化学变化。答案：物理变化：①结晶与非晶态的转变（如热塑性塑料冷却时结晶）；②分子链取向（如注射、挤出时受剪切力导致链段定向排列）；③熔体的流动与冷却固化（从粘流态转变为玻璃态或高弹态）。化学变化：①热固性塑料的交联反应（如环氧树脂的固化）；②热降解（如PVC高温脱HCl）；③氧化反应（如聚烯烃在加工中因高温氧化断链）。2.比较单螺杆挤出机与双螺杆挤出机的结构特点及适用场景。答案：结构特点：单螺杆为单根螺杆，螺槽深度沿轴向变化；双螺杆分同向或异向旋转，螺杆啮合方式（紧密或非紧密）多样，螺纹元件可组合。适用场景：单螺杆适合连续稳定挤出（如管材、薄膜），但混合能力较弱；双螺杆因强剪切和混合作用，适合共混改性（如塑料/填料共混、聚合物合金制备）、脱挥（如去除水分或单体）及加工高粘度物料（如PVC硬制品）。3.分析注射成型中“欠注”（缺料）缺陷的可能原因及解决措施。答案：可能原因：①注射量不足（料筒内物料不够）；②注射压力或保压压力过低；③熔体温度过低（粘度高，流动困难）；④模具温度过低（熔体冷却过快，未充满型腔）；⑤浇口或流道尺寸过小（流动阻力大）；⑥制品壁厚过薄（熔体难以到达远端）。解决措施：①增加加料量；②提高注射压力和保压压力；③升高料筒和喷嘴温度；④提高模具温度；⑤扩大浇口/流道尺寸；⑥优化制品设计（适当增加局部壁厚）。4.为什么结晶型聚合物（如PE、PP）的成型加工需严格控制冷却速率？答案：冷却速率影响结晶度和晶体结构：①冷却速率过快（如急冷），分子链来不及规整排列，结晶度低，制品透明性好但力学强度低（如PP急冷得透明薄膜）；②冷却速率过慢（如缓冷），结晶度高，晶体尺寸大，制品刚性高但脆性增加（如PE缓冷导致内部应力大）；③控制冷却速率可调节结晶度、晶体尺寸及分布，平衡制品的力学性能（如拉伸强度、冲击韧性）、热变形温度和收缩率（结晶度高则收缩率大）。5.简述模压成型的主要工艺步骤及其关键控制参数。答案：工艺步骤：①预处理（物料预压成坯、预热）；②加料（按计算量将物料加入模腔）；③合模（快速闭合模具至低压）；④加压（施加成型压力，通常5-50MPa）；⑤加热固化（升温至固化温度，热固性塑料发生交联反应）；⑥保压冷却（热塑性塑料需冷却至固化温度以下）；⑦脱模（顶出制品）。关键参数：温度（固化温度或熔融温度）、压力（确保物料充满模腔并促进交联）、时间（固化时间需足够使交联完全，避免过固化或欠固化）。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某企业采用注射成型生产ABS塑料外壳（壁厚2mm），发现制品表面出现明显“熔接痕”（熔接纹），请分析可能原因并提出至少4项改进措施。答案：可能原因：①熔体在模具中分流后重新汇合时，前锋料温降低，界面结合力弱；②模具温度过低，熔体冷却快，汇合处未充分熔合；③注射速度过慢，熔体流动前沿温度下降过多；④浇口位置设计不合理（如多浇口导致多股料流汇合）；⑤物料中含有水分或挥发性物质（在汇合处形成气隙）；⑥ABS熔体粘度较高（分子量过大），流动性能差。改进措施：①提高模具温度（如从50℃升至70℃），延缓熔体冷却；②加快注射速度（缩短充模时间，保持熔体前沿温度）；③调整浇口位置（如改为单点浇口，减少料流分支）；④增加熔接痕处的排气槽（排出气体，减少气隙）；⑤对ABS原料进行干燥处理（含水率＜0.1%）；⑥适当降低ABS分子量（或添加流动改性剂），提高熔体流动性。2.某工厂使用单螺杆挤出机生产PVC管材，发现挤出制品表面粗糙（“鲨鱼皮”现象），请从原料、设备、工艺三方面分析可能原因，并给出对应的解决方法。答案：原料方面：①PVC树脂分子量过高（熔体弹性大）；②润滑剂不足（熔体与口模壁摩擦力大）；③原料中含有杂质（如凝胶粒子）。解决方法：选用分子量适中的PVC树脂；增加外润滑剂（如硬脂酸）用量；加强原料筛选和混料均匀性。设备方面：①螺杆或口模内表面粗糙（增加熔体流动阻力）；②口模压缩比过小（熔体未充分压实）；③螺杆长径比不足（塑化不均匀）。解决方法：抛光螺杆和口模内表面；增大口模压缩比（如从3:1增至5:1）；更换长径比更大的螺杆（如L/D从20:1增至25:1）。工艺方面：①挤出温度过低（熔体粘度高，弹性回复大）；②螺杆转速过高（剪切速率过大，引发熔体破裂）；③冷却速率过快（表层固化与内部流动不协调）。解决方法：提高机筒和口模温度（如均化段温度从170℃升至180℃）；降低螺杆转速（如从40r/min降至30r/min）；调整冷却水槽温度（如从20℃升至30℃，减缓冷却速度）。五、计算题（共5分）某注射机的最大注射量为200cm³（以PS为标准，密度1.05g/cm³），现需生产PC制品（密度1.20g/cm³），制品体积为150cm³（含流道凝料体积30cm³）。（1）计算该注射机对PC的实际最大注射质量（保留2位小数）；（2）判断该注射机是否适合生产该PC制品（需说明理由）。答案：（1）注射机的最大注射质量（以P