2026年高分子材料加工工艺学I复习题附答案

2026年高分子材料加工工艺学I复习题附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高分子熔体在挤出机螺槽中的流动形式不包括以下哪一种？A.正流B.逆流C.漏流D.扩散流答案：D（螺槽中熔体流动主要为正流、逆流、漏流和横流，扩散流是分子热运动导致的质量传递，不属于螺槽内宏观流动形式）2.热固性塑料模压成型时，最关键的工艺参数是？A.模压温度B.模压压力C.保压时间D.物料预压程度答案：A（热固性塑料需通过加热引发交联反应，温度不足会导致固化不完全，温度过高可能引起表面过固化或分解，直接影响制品性能）3.压延成型中，为减少制品厚度偏差，通常采用的辊筒补偿方式是？A.中高度辊B.凹面辊C.加热辊D.冷却辊答案：A（高分子熔体在压延过程中因辊筒弹性变形会导致中间厚度偏大，中高度辊（辊筒中部直径略大于两端）可补偿这一变形，使制品厚度均匀）4.注塑成型中，保压阶段的主要作用是？A.使熔体充满模腔B.防止熔体倒流并补缩C.冷却固化制品D.降低注射压力答案：B（充模完成后，熔体因冷却收缩需要保压补料，同时防止模腔中熔体因压力下降倒流回喷嘴，影响制品尺寸精度）5.表征高分子熔体剪切变稀行为的关键参数是？A.零切粘度B.非牛顿指数C.粘流活化能D.平衡扭矩答案：B（非牛顿指数n＜1时，熔体表现为剪切变稀，n越小，剪切敏感性越强，是描述假塑性流体行为的核心参数）6.挤出成型中，机头口模的主要功能是？A.输送物料B.塑化物料C.将熔体由螺旋流动变为直线流动D.混合物料答案：C（机头口模通过流道设计（如逐渐缩小的锥角）消除螺槽流动带来的旋转分量，使熔体以稳定的直线流动进入成型段，保证制品形状）7.以下哪种高分子材料更适合采用压延成型？A.低密度聚乙烯（LDPE）B.聚氯乙烯（PVC）C.聚丙烯（PP）D.聚碳酸酯（PC）答案：B（PVC熔体强度高、热稳定性适中，在压延温度下可保持良好的延展性，而PE、PP熔体粘度低易粘辊，PC需高温易分解，均不适宜）8.模压成型时，预压锭料的主要目的是？A.提高物料密度B.减少模压时间C.改善物料流动性D.以上都是答案：D（预压可减小物料体积，缩短装模时间；提高密度减少模腔气体，降低气泡缺陷；改善流动性使物料更易填满模腔）9.高分子材料加工中，“熔体破裂”现象主要发生在？A.低剪切速率区B.中等剪切速率区C.高剪切速率区D.任意剪切速率区答案：C（当剪切速率超过临界值时，熔体内部应力超过分子间作用力，导致表面出现粗糙、裂纹甚至断裂，常见于挤出速度过快时）10.注塑机的锁模力主要取决于？A.制品投影面积与熔体压力B.注射量C.螺杆直径D.模板尺寸答案：A（锁模力需克服模腔内熔体压力产生的开模力，计算公式为锁模力=制品投影面积×熔体压力×安全系数）二、填空题（每空1分，共20分）1.高分子加工中，“塑化”的本质是通过______和______作用使固体物料转变为均匀熔体的过程。（加热、剪切）2.挤出机螺杆按功能可分为______、______、______三段，其中______段螺槽最浅。（加料段、压缩段、均化段；均化段）3.注塑成型的主要阶段包括______、______、______、______。（充模、保压、冷却、脱模）4.压延成型中，“三辊压延机”的辊筒排列方式通常为______型，而“四辊压延机”多采用______型或______型排列以提高制品精度。（L；倒L；Z）5.热塑性塑料加工时，若温度过低会导致______，温度过高则可能引起______。（熔体粘度大、充模困难；分解、变色、性能下降）6.衡量挤出制品质量的关键指标包括______、______、______（至少答三点）。（尺寸精度、表面光洁度、力学性能均匀性、结晶度一致性）7.模压成型中，热固性塑料的固化程度可通过______或______法检测。（巴柯尔硬度计；抽提试验）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述螺杆压缩比的定义及其对高分子加工的影响。答：压缩比是螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积的比值。压缩比越大，螺杆对物料的压实和塑化能力越强，但过大的压缩比会导致物料温升过高（尤其对热敏性材料如PVC），可能引起分解；压缩比过小则塑化不充分，制品易出现气泡、分层。常用压缩比范围：PE（2.5-4）、PVC（2-3）、PS（2-2.5）。2.比较挤出成型与注塑成型的异同点。答：相同点：均为热塑性塑料主要加工方法，需经历塑化、流动、成型、冷却过程；核心设备均涉及螺杆（或柱塞）塑化系统。不同点：①成型连续性：挤出为连续成型（生产管材、板材等连续制品），注塑为间歇成型（生产离散制品）；②模具结构：挤出模具（机头）为开放式流道，注塑模具为闭合型腔；③压力需求：注塑压力（50-150MPa）远高于挤出（5-30MPa）；④制品复杂度：注塑可成型结构复杂、带嵌件的制品，挤出适合截面一致的简单制品。3.分析加工温度对高分子制品力学性能的影响。答：①对于结晶型聚合物（如PP、PE），加工温度升高，熔体冷却速率降低，结晶度增加，制品刚性、拉伸强度提高，但冲击韧性可能下降（结晶过大导致脆性增加）；②对于非晶型聚合物（如PS、PC），温度过高会导致分子链降解（如PC高温易水解），分子量降低，制品强度、耐应力开裂性下降；温度过低则熔体塑化不均，内部残留应力大，易发生银纹或断裂；③无论结晶与否，温度波动过大会导致制品各部位冷却速率不一致，产生内应力，降低尺寸稳定性和力学性能均匀性。4.压延成型中，如何通过工艺调整减少制品“包辊”现象？答：包辊是熔体过度粘附辊筒的现象，可通过以下措施改善：①降低压延温度（尤其辊筒表面温度），提高熔体粘度，减少粘性；②调整辊速比（前辊与后辊线速度比），通常控制在1:1.1-1:1.2，避免熔体被过度拉伸粘附；③添加外润滑剂（如硬脂酸），降低熔体与辊筒的界面张力；④检查辊筒表面粗糙度（应保持光滑），避免因表面缺陷增加粘附；⑤对于PVC压延，调整配方中增塑剂含量（过多增塑剂会降低熔体强度，增加包辊倾向）。5.简述注射成型中“短射”缺陷的产生原因及解决方法。答：短射指熔体未完全充满模腔，导致制品缺料。原因：①工艺参数：注射压力/速度过低，保压时间不足；熔体温度/模具温度过低（粘度大，流动阻力大）；②模具设计：浇口尺寸过小、流道过长或过窄（流动阻力大）；排气不良（模腔气体无法排出，阻碍熔体填充）；③材料因素：物料流动性差（如分子量过高、填充剂含量过多）。解决方法：①提高注射压力/速度，延长保压时间；②升高料筒温度（提高熔体流动性）和模具温度（减少熔体冷却速率）；③扩大浇口尺寸，缩短流道长度或增加流道截面；④增加模具排气槽（深度0.02-0.04mm，避免飞边）；⑤调整材料（如添加润滑剂、降低填充剂含量或更换低粘度树脂）。四、综合分析题（20分）某企业采用ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）注塑生产汽车仪表板，制品表面出现明显“浮纤”（玻璃纤维外露）缺陷，同时存在翘曲变形问题。结合高分子加工原理，分析可能原因并提出改进措施。答：（一）浮纤缺陷原因及改进：原因：①材料方面：ABS中玻璃纤维（GF）含量过高（＞30%时易团聚），或GF长度过长（未被充分剪切破碎）；②工艺方面：注射温度过低（熔体粘度大，GF与基体树脂浸润性差），注射速度过快（GF因惯性向表层迁移）；③模具方面：浇口位置不合理（如直接冲击薄壁区，GF易被推至表面），模具温度过低（表层熔体快速冷却，GF无法被树脂包裹）。改进措施：①调整配方：降低GF含量（控制在20-25%），采用短切GF（长度0.2-0.5mm）或表面处理GF（如硅烷偶联剂提高与ABS的结合力）；②优化工艺：提高料筒温度（ABS加工温度通常190-240℃，可升至230-240℃改善流动性），降低注射速度（减少GF迁移），提高模具温度（60-80℃，使表层熔体缓慢冷却，包裹GF）；③模具改进：采用多点浇口分散熔体流动，避免GF集中冲击；增加模具表面光洁度（减少GF滞留）。（二）翘曲变形原因及改进：原因：①收缩不均：ABS为非晶聚合物，但含丁二烯橡胶相，冷却时各方向收缩率差异大（流动方向收缩率＞垂直方向）；制品壁厚不均（厚壁区冷却慢，收缩量大）；②内应力：注射压力过高或保压时间过长（分子链取向冻结，后期松弛导致变形）；模具冷却不均（局部冷却过快，产生热应力）；③材料因素：GF分布不均（GF取向方向收缩率降低，导致各向异性加剧）。