聚合物加工简答题

一、多组分注塑成型：使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料同时或先后注射入模具内的成型方法
优点：提高制品的外观美感；提高制品质量；提高生产率；降低劳动强度；降低中间管理费用；精简组装工序。

成型双色塑件两种方法：
一：用两副模具在两台普通注射机上分别注射成型。

第一次注射成型嵌件，再注射另一种颜色的塑料将嵌件进行包封，完成双色注射。

这种方法劳动强度大，生产效率低。

二：用一付模具，在专用双色注射机上一次注射成型。

由于双色注射机有两个相互垂直或平行的独立注射装置。

因此生产效率高，劳动强度低。

在成型过程中，对相对独立的两个注塑循环而言，由于从合模注塑到开模的时间相同，要注意两个型腔注塑循环的注射时间、冷却时间及保压时间彼此协调，这是双色注塑工艺控制的重点
双组分注塑：采用两种原料来生产一个产品，使产品表里或不同部位由不同塑料组成。

材质颜色
主要特点：单一的原料在性能上往往有一些缺陷，利用双组分注塑可以达到两种原料之间的优点互补，得到性能更加优良的产品。

注塑工艺与普通的注塑基本相同，同样分为：注射-保压-冷却；不同之处在于在短时间内先后实现了两次注塑成型过程。

两种原料能有效黏合在一起。

二、GAIM气体控制方式，气体辅助注射成型的影响因素，气体吹穿，薄壁穿透
○1方式：气体压力自动化优化控制：这是一个理想的压力变化，通过控制气体的注入使熔体充满型腔的前沿。

体积控制法：有高压气动活塞和汽缸产生预定压力和体积的气体，在气体推动熔体的过程中，始终保持气体体积恒定，随着气体冲模过程的进行，气体压力不断降低，该方法在熔体掏空体积较大时压力降较大，有很大的局限性。

压力控制法：是在气体推动聚合物熔体过程中始终保持压力恒定或分阶段保持气体压力恒定
⑴熔体注射⑵填充阶段气体注射⑶保压阶段气体注射
○2影响因素：材料的性质与材料选择
1熔体黏度对所需要的气体压力和气体注射后的残余壁厚有着很大的影响。

熔体黏度越高，把树脂注进模具需要的气体压力越高，并使残余壁厚变厚。

2物料对剪切速率的敏感性也对气体的渗透有影响。

在低剪切速率下开始剪切变稀的物料对气体压力和速度的变化尤其敏感。

当气体进入模腔时，熔料剪切变稀。

这时，气泡膨胀，使得剪切速率更高，黏度更低。

3影响因素中另一个物料特性是收缩率。

收缩越大的物料，越倾向于二次气体渗透。

要注意防止气泡渗透进入气体流道周围的薄壁区域。

4物料的热力学特性对气体的渗透也有影响。

一般来说，物料冷却越快，气泡周围的制品壁
越厚。

工艺因素
对气体辅助注射成型工艺有影响的参数, 包括: 塑料熔体温度、模具温度、塑料预填充量、延滞时间、气体压力、气体注射时间等
○3气体吹穿：指气体前沿超越熔体前沿而将熔体吹穿，如果发生吹穿则制件将不能成型。

这可能是由于熔体注入量太少，熔体强度低，熔体温度高气体压力过大，气道布置不合理等原因造成
为防止吹穿，应控制短射量和壁厚，增加注射量，降低气体压力，可缩短穿透长度。

○4薄壁穿透：指气体进入非气道部分而使制件壁面部分变为“三明治”的结构（气穴），制件强度大大降低，它一般由熔体一次穿透引起。

消除气体进入薄壁现象, 可以通过适当延长延滞时间、增加预填充量的方法。

其原因主要是:随着这些因素的改变, 塑料在型腔中的凝结层的厚度增加,气体的填充阻力增加,使气道的中心压力与薄壁的压力差增加,约束气体在气道中进行穿透,避免“吹破”现象的发生。

三、MCP微孔塑料注射成型、影响因素
微孔发泡是指以热塑性材料为基体，通过特殊的加工工艺，使制品中间层密布尺寸从十到几十微米的封闭微孔
影响MuCell制品的质量和产量因素主要有:原材料、成型工艺和成型设备。

原料和设备确定后，决定的因素就是工艺参数。

压力{注射压力、背压、模腔压力};温度{料筒温度、熔体温度、模具温度}：时间
MuCell工艺过程(1)气体溶解阶段：一定量的气体(比如CO2或N2)超临界液体状态下通过机筒喷嘴注入聚合体中形成单相溶解物。

(2)均相成核阶段：当高压下机筒内的熔体注射进入压力较低的模具时，由于压力变化，单相溶液经历热力学不稳定的状态，大量的成核点形成泡沫气室。

（3)泡沫气室增长阶段：气体扩散到泡沫中, 引起气泡膨胀。

气泡膨胀受抑制气泡膨胀的力以及气泡中的气体压力的影响。

可通过改变注射成型工艺条件来控制泡沫气室的增长幅度。

(4)成型阶段：由模具来控制制品的形状。

对大多数模具而言,与普通注射模具是一样的。

MCP的工艺过程：气体的溶解; 泡孔成核; 泡孔生长; 定型
成核机理：根据发泡体系中添加成核剂与否, 气泡成核可以分为均相成核、异相成核以及混合成核三种机理其中均相成核中不添加成核剂, 气泡成核由体系所产生的热力学不稳定性诱发；异相成核中添加成核剂, 气泡成核由成核剂在体系中所形成的成核点所诱发。

如果发泡体系中既诱发了热力学不稳定性又添加了成核剂, 则均相成核和异相成核均会发生
生长机理：泡孔成核后，内部的压力立即与饱和压力相等，如果聚合物基体很软，能发生粒弹变形的话，泡孔将试图扩张
泡孔成核的位置以及影响泡孔密度的主要因素：1异相成核点往往在在界面能较高的地方，原因在于当刻意加入成核剂，催化颗粒和润滑剂时，两种材料之间会存在界面2均相成核中：①其中最突出的是“自由体积”位置②同样在半结晶聚合物中，结晶区和无定形区的界面也可能作为成核位置；③当聚合物因拉伸产生应变，在高残余应变位置的存在其它成核位置；④非线性聚合物，在靠近分子的分叉点也能产生均相成核⑤利用塑料熔体中的低势能点为发泡成核点⑥气液相混合直接形成气泡核
影响泡孔密度的主要因素：成核密度是决定泡孔密度的关键因素，如果在聚合物熔体中能同时出现大量均匀分布的气泡核, 气泡的成核速率非常高, 则泡孔密度高。

如果熔体中的气泡核不是同时出现, 而是逐步出现的, 气泡的成核速率低, 并且数量较少, 则泡孔密度较小
超临界CO2：1.CO2不可燃、无毒、化学稳定性好、易分离，不会产生副反应并且廉价易得。

2.CO2来源于化工副产物，应用过程中易于回收，能够减少温室气体的排放。

3.超临界CO2
的溶解能力可通过流体的压力来调节。

4.超临界CO2对高聚物有很强的溶胀和扩散能力。

5.超临界CO2对含氟和硅聚合物具有优良的溶解性。

6.超临界CO2处理后的产物易纯化、无溶剂残留（（最好的是二氧化碳，水有腐蚀作用，氩太贵，溶解度低。

氮气溶解度低））
热塑性塑料利用MCP方法可以在常温下加工的原因：由于气体占据了聚合物分子间的间隙位置，分子间距离增加，从而彼此容易发生相对运动导致聚合物—气体溶液变形，因此，随着气体浓度的增加，Tg和粘度均会降低
即使常温下，PET、PMMA也处于橡胶区域，于是可以利用这一现象在不加热聚合物的条件下成型塑料制品
聚乙烯接枝马来酸酐的配方、技术条件和工艺流程，并分析影响接枝效率的主要因素：LDPE 67.5Kg, 挤出机200rpm ，四段温度：215℃、228℃、233℃、235℃。

MA：甲基乙基甲酮：L130=1：1：0.3，加入量1.01Kg/h在第一区末端加入，引发剂在随后的注料口加入，反应主要发生在第二区，真空排气口设在第三区和第四区
注意的问题：a 料的流动性下降 b 变色( 发黄)c 反应不完全，有气味（MA），（将多余的MA彻底排除）d 接枝率低，接枝物要有较好的黏附效果，接枝率〉0.2﹪
四、反应加工:同时进行化学反应和聚合物加工的技术，或者是将化学反应与聚合物加工过程相结合的一种技术
它具有利用挤出机处理高粘度聚合物的独特功能，对挤出机螺杆料筒上的各个区域进行独立的温度控制、物料停留时间控制和剪切强度控制，使物料在各个区域传输过程中完成固体输送、增压熔融、物料混合、熔体加压、化学反应、排除副产物和未反应单体、熔体输送和泵出成型等一系列化工基本单元操作，因此它是理想的高粘度聚合物熔融态反应方法。

五、三段7区物理模型：
将螺杆分为三段七区：
固体输送段：第1区非塞流区，第2区塞流区压缩段：4个区：第3区上熔膜区第4区熔池区第5区环流区第6区固相破碎区计量段：第7区熔体输送区
非塞流固体输送理论与塞流理论最大的区别在于物料形成的假设
塞流理论认为：物料是密实的无间隙的整块固体；
非塞流固体理论认为：物料是松散的，颗粒之间有相对运动的散粒体。

散粒体：指一定大小的物料自然地堆积在一起而成的体系。

介于固体和液体之间。

散粒体和固体塞之间最大差别在于散粒体有一定的流动性，并且在一定的范围内能保持其形状，几乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的能力很小，在较小的外力作用下就会发生流动。

散粒体和流体的最大差别表现为散粒体不满足于压力各向同性的假设。

引入散粒体概念后，螺槽中物料的运动规律发生了很大变化，一维压力场和速度场将会被多维压力场和速度场代替，颗料除了和金属摩擦外，相互之间也同样存在着挤压力和摩擦力。

摩擦力较小时，相对运动比较明显，随着内摩擦力的增大，相对运动削弱，甚至转换成塞流。

聚集状态/流动性/抵抗挤压能力/抵抗剪切能力/抵抗拉伸能力/保持形状能力/流动及变形形式/主应力比值/力学性能随压力变化
液体：密实，无间隙/大/小/最小/无/无固定形态/塑性流动/1/小
散粒体：松散有间隙/小/较大/较小/无/在一定范围能保持形状/弹性变形，塑性变形及结构形变/不超过某一数值/大
固体：密实无间隙/无/大/大/大/有固定形状/弹性变形及塑性变形/任意值/小
要想RIM制品具有较高的刚度可以引伸出：
RRIM：反应注射成型中，注射前在混合度加入短纤或片状增强物；
SRIM：反应注射成型中，将低粘度混合物注入具有增强体的模具中
λ是黏度比ηg/ηp; f(λ)=(19λ+16)(16λ+16)；η动力黏度；Υ剪切应变；σ表面张力，dp 泡孔直径，下标：P聚合物，g气体
1 RIM的固化机理有化学交联和相分离（物理交联）两种
2 GAIM的气体注入方式有气体直接注入型腔和气体经主流道注入
3 聚合物的加工性质主要是指良好的可模塑性可挤压性、可纺性和可延性。

4. 反应挤出的主要反应类型为本体聚合（缩聚反应；加聚反应），接枝反应，链
间共聚物的形成，偶联/交联反应，可控降解反应，聚合物的官能化和官能团改性。

5 微孔塑料成型过程中为提高气体的扩散速率，可以采取提高温度和缩短
扩散距离等措施。

6 过氧化物引发PE马来酸酐接枝的竞争反应有接枝与均聚和交联与接枝
1．挤出机螺杆上产生压力的原因主要有螺杆的压缩比，物料被逐渐压缩和螺杆前端的阻力元件（分流板，过滤网，机头）。

2. GAIM制品皮层的厚度随材料的热导率和粘度增加而增加。

3 非塞流理论认为加料段螺槽深度达到d/6时输送效率最高
厚度均匀指数：微小宽度的最小和最大挤出容速的比值，用来表征挤出制品厚度的均匀性。

温度敏感性指标：粘度的温度敏感性指标是恒定的γ下，温差40℃的两个粘度之比。

拉伸黏度：在拉伸流动中，拉伸应力与拉伸应变速率之比为拉伸粘度。

散粒体：指一定大小的物料自然地堆积在一起而成的体系。

流动特性介于固体和液体之间。

上熔膜区：聚合物挤出加工中的熔融段的第一区，在此区中螺杆机上部产生熔膜。

MuCell：微孔塑料注射成型，是以热塑性材料为基体，通过特殊的加工工艺，使制品中间层密布尺寸从十到几十微米的封闭微孔。

LSR：液态硅胶是一种无毒、耐热、高复原性的柔性热固性材料。

HMSPP：具有良好的热成型性和发泡性能的高熔体强度聚丙烯。

气体延迟时间：气体辅助注射成型中，熔体注射结束，气体注射前的时间间隔。

表面气体成型方法E.G.M：该方法是在模具内产品底面的特别封闭处注入高压气体，每一加压区有连接产品的密封件包围，也可以是筋或连接壁，使产品从结构上的到加强。

封闭式气体注射法S.I.G：该方法是在密封下采用单点或多点进气，三种气咀可单独或同时使用。

模内组装：作为一种注射成型技术，特点是对着一种材料注射另一种材料，并且不让它们粘和在一起能够将组件连接在一起形成不会分开的可移动注塑件。

反应加工：同时进行化学反应和聚合物加工的技术，或者是将化学反应与聚合物加工过程相结合的一种技术。

Weber值：在片状层流状态下，挤出机中能产生这种变形，当达到临界Weber值时，两相混合物的剪切场拉伸泡孔使其破裂，减少表面能，其值是剪切力与表面力之比。

链间共聚物：两种或两种聚合物通过离子键或共价键反应产生。

控制流变学：控制聚合物的自由基降解，已得到相当窄的得分子量分布。

WAIM：水辅注射成型，在注射期间，以水不会蒸发的方式注射辅助聚合物成型加工。

GAIM：气体辅助注射成型，首先把一定量的塑料熔体注射到模腔中，然后将定值压力或定量体积的惰性气体通过附加的气道注入模腔里，借助于气体压力的作用来推动塑料熔体运动、从而使熔体充满模具的整个型腔。

超临界流体：温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体。

会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点。

微量注射成型：用于生产总体尺寸、或特征功能区、或公差要求以毫米甚至微米计的制品。

凝胶潜势：其值等于充模时间和凝胶时间之比，是注射成型的充模能力的指标。

气体的穿透距离：气体辅助注射成型的影响因素之一，根据熔体预注射量的不同而不同。

跑道效应：指熔体在注射阶段，气道起引流作用，所以熔体将首先沿气道流动，而且在气道中流动的速率较快。

RIM：反应注射成型，主要是将两种或两种以上的低粘度高化学活性原料，在高压（14-20Mpa）下经混合室搅拌混合，物料注入密闭的模具内，完成聚合、交联、固化等化学反应并形成制品的工艺过程。

REX：反应挤出成型，一种不用反应釜，不用溶剂，将单体从一头喂入双螺杆挤出机，另一头就源源不断地挤出高性能的聚合物的工艺。