高分子材料成型加工课后部分习题参考答案
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1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。
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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型。
再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料:是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、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。
举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大。
透明度不好,强度较大。
6、骤冷(淬火):Tc<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温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。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶: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,继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶:是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域,在成型后继续结晶的过程。
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,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂(防老剂)、光稳定剂。
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。
高分子材料成型加工(周达飞)课后答案
高分子材料成型加工(周达飞)课后答案熔体破裂:聚合物熔体在导管中流动时,如剪切速率大于某一极限值,往住产生不稳定流动,挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变.以至支离、断裂,统称为熔体破裂塑化:通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程假塑性流体:假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体固化:固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂:指用以是高分子材料制品塑性增加,改进其柔韧性、延展性和加工性的物质1、高分子材料的定义和分类高分子材料是一定配合的高分子化合物(由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂)在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化,然后通过模塑制成一定形状,冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分类:橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂2 交联能影响高分子材料的哪些性能?哪些材料或产品是经过交联的?力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料 UF MF PE PVC PU 3、聚合物在成型过程中为什么会发生取向?成型时的取向产生的原因及形式有哪几种?取向对高分子材料制品的性能有何影响?在成型加工时,受到剪切和拉伸力的影响,高分子化合物的分子链会发生取向。
原因:①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同,由于存在速度差,卷曲的分子力受到剪切力的作用,将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式:非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向;结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后,拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、高分子材料添加助剂的目的:添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
高分子材料成型加工唐颂超第三版第210章课后习题答案
高分子材料成型加工Chapter2-10课后习题答案(仅供参考)Chapter2高分子材料学1.分别区分“通用塑料”和“工程塑料”、“热塑性塑料”和“热固性塑料”,并请各举2、3 例。
答:通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有PE、PP、PVC、PS 等工程塑料是指拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有PA、PET、PBT、POM等。
热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬。
这种过程是可逆的、可以反复进行。
如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚好和氯化聚醚等都是热塑性塑料。
热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的。
此后,再次加热时,已不能再变软流动了。
正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料都是热固性塑料。
2. 什么是聚合物的结晶和取向?它们有何不同?研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义?聚合物的结晶:高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的排列的过程。
聚合物的取向:高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行排列的过程。
包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优排列。
不同之处:(1)高分子的结晶属于高分子的一个物理特性,不是所有的高聚物都会结晶,而所有的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。
(2)结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整排列,而取向一般是在一定程度上的一维或二维有序,是在外力作用下整个分子链沿特定方向发生较为规整排列。
(3)结晶是在分子链内部和分子链之间的相互作用下发生的,外部作用也可以对结晶产生一定的影响;取向一般是在外力作用和环境中发生的,没有外力的作用,取向一般不会内部产生。
高分子材料课后习题答案
高分子材料课后习题答案【篇一:高分子材料成型加工课后习题答案】通过何种物料运动和混合操作来实现?答:?非分散混合在混合中仅增加离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。
分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。
分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液相滴分散开来,成为最终粒子或允许的更小颗粒或滴,并均匀地分散到多组分中,这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂为题,这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。
2、在热固性塑料模压成型中,提高压力应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利?为什么?答:在一定温度范围内,模温升高,物料流动性提高,模压压力可降低,但模温提高也会使塑料的交联反应速率加速,从而导致熔融物料的粘度迅速增高,反而需要更高的模压压力。
3、热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响?为什么?答:对塑料进行预热可以提高流动性,降低模压压力,但如果预热温度过高或预热时间过长会使塑料在预热过程中有部分固化,会抵消预热增大流动性效果,模压是需更高的压力来保证物料充满型腔。
1、什么是聚合物的结晶取向?它们有何不同?研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际影响?答:结晶是聚合物分子在三维空间呈周期性重复排列的过程,而取向是取向单元在外力作用下择优排列的过程,取向单元可以是:基团、链段、分子链、晶粒、晶片或变形的球晶等。
结晶是材料自身的性质,只发生在分子、原子、离子这些基础的单元上,取向的产生是外力作用的结果,取向单元也更多样。
结晶可以影响材料的拉伸强度、弹性模量、冲击强度、耐热性、耐候性、吸水性、透明性、透气性、成型收缩性等物性。
(完整版)高分子材料成型加工课后习题答案
1、什么是“非分散混合”,什么是“分散混合”,两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现?答:①非分散混合在混合中仅增加离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。
②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。
分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。
分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液相滴分散开来,成为最终粒子或允许的更小颗粒或滴,并均匀地分散到多组分中,这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂为题,这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。
2、在热固性塑料模压成型中,提高压力应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利?为什么?答:在一定温度范围内,模温升高,物料流动性提高,模压压力可降低,但模温提高也会使塑料的交联反应速率加速,从而导致熔融物料的粘度迅速增高,反而需要更高的模压压力。
3、热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响?为什么?答:对塑料进行预热可以提高流动性,降低模压压力,但如果预热温度过高或预热时间过长会使塑料在预热过程中有部分固化,会抵消预热增大流动性效果,模压是需更高的压力来保证物料充满型腔。
1、什么是聚合物的结晶取向?它们有何不同?研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际影响?答:结晶是聚合物分子在三维空间呈周期性重复排列的过程,而取向是取向单元在外力作用下择优排列的过程,取向单元可以是:基团、链段、分子链、晶粒、晶片或变形的球晶等。
结晶是材料自身的性质,只发生在分子、原子、离子这些基础的单元上,取向的产生是外力作用的结果,取向单元也更多样。
结晶可以影响材料的拉伸强度、弹性模量、冲击强度、耐热性、耐候性、吸水性、透明性、透气性、成型收缩性等物性。
取向后的聚合物,在取向方向和垂直于取向方向上性能差异特别显著。
高分子材料成型加工习题参考答案
高分子材料成型加工习题参考答案(1~5章)绪论1、高分子材料可应用于哪些方面? 有哪些特点, 答:高分子材料可应用于如下各个方面:结构材料:机械零部件、机电壳体、轴承……电器材料:电缆、绝缘版、电器零件、家用电器、通讯器材…… 建筑材料:贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管…… 包装材料:各种瓶罐、桶、塑料袋、薄膜、绳、带、泡沫塑料…… 日用制品:家具、餐具、玩具、文具、办公用品、体育用品及器材……交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 化纤类:布、线、服装、……高分子材料具有如下特点:优点: a.原料价格低廉; b.加工成本低; c.重量轻; d.耐腐蚀;e.造型容易;f.保温性能优良;g.电绝缘性好。
缺点: a.精度差; b.耐热性差; c.易燃烧; d.强度差; e.耐溶剂性差; f.易老化2、塑料制品生产的完整工序有哪五步组成,答:成型加工完整工序共五个1.成型前准备:原料准备:筛选,干燥,配制,混合 ?2.成型:赋预聚合物一定型样 ?3.机械加工:车,削,刨,铣等。
?4.修饰:美化制品。
?5.装配: 粘合,焊接,机械连接等。
?说明:a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序b 五个次序不能颠倒3、学习本课程的重点是什么,答:本课程的重点是:高分子材料方面:应掌握高分子材料定义,高分子材料工程特征,高分子材料及其制品的制备方法,高分子材料的组成,添加剂的作用、机理、品种及其选择,高分子材料配方设计原则,配方分析,影响高分子材料性能的化学因素和物理因素。
成型加工方面:应掌握高分子材料制品各种成型方法,成型加工过程,成型工艺特点,成型工艺的适应性,成型工艺流程,成型设备结构及作用原理,成型工艺条件及其控制,成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性。
《高分子材料成型加工》课后部分习题参考答案
2.分别区分“通用塑料”与“工程塑料”,“热塑性塑料”与“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”与“复杂组分高分子材料”,并请各举2~3例。
答:通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有:PE,PP,PVC,PS等;工程塑料:就是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等,可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有:PA,PET,PBT,POM等;工程塑料就是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,就是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料,耐热性在100℃以上,主要运用在工业上”。
热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程就是可逆的,可以反复进行。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都就是热塑性塑料。
(热塑性塑料中树脂分子链都就是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程就是物理变化;) 热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化就是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。
正就是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状与尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
(热固性塑料的树脂固化前就是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。
)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱与聚酯、有机硅等塑料,都就是热固性塑料。
简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。
如:PE、PP、PTFE。
复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则就是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。
(完整版)高分子材料成型加工(含答案)
1.高分子材料成型加工:通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形,经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状,最终得到制品的工艺过程。
2.热塑性塑料:是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如: ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。
具有可塑性可逆热固性塑料:是指受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。
3. 通用塑料:一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料工程塑料:指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料.4.可挤压性:材料受挤压作用形变时,获取和保持形状的能力。
可模塑性:材料在温度和压力作用下,产生形变和在模具中模制成型的能力。
可延展性:材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。
可纺性:材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。
5.塑化效率:高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。
定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差.6.稳定流动:凡在输送通道中流动时,流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化,此种流动称为稳定流动。
不稳定流动:凡流体在输送通道中流动时,其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化,此种流动称之不稳定流动。
7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。
(在等温流动情况下,流体与外界可以进行热量传递,但传入和输出的热量应保持相等)不等温流动:在塑料成型的实际条件下,由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应,这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差,因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。
高分子材料成型加工课后答案
熔体破裂:聚合物熔体在导管中流动时,如剪切速率大于某一极限值,往住产生不稳定流动,挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变.以至支离、断裂,统称为熔体破裂塑化:通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程假塑性流体:假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体固化:固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂:指用以是高分子材料制品塑性增加,改进其柔韧性、延展性和加工性的物质1、高分子材料的定义和分类高分子材料是一定配合的高分子化合物(由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂)在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化,然后通过模塑制成一定形状,冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分类:橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂2 交联能影响高分子材料的哪些性能哪些材料或产品是经过交联的力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料 UF MF PE PVC PU 3、聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时的取向产生的原因及形式有哪几种取向对高分子材料制品的性能有何影响在成型加工时,受到剪切和拉伸力的影响,高分子化合物的分子链会发生取向。
原因:①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同,由于存在速度差,卷曲的分子力受到剪切力的作用,将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式:非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向;结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后,拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、高分子材料添加助剂的目的:添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
高分子成型加工习题及答案
⾼分⼦成型加⼯习题及答案第⼀次练习1、渗析和喷霜分别是如何定义的,简述它们发⽣的条件。
渗析:(1)指塑料中某助剂向相接触的其它材料中迁移的现象渗析发⽣的条件:当⼀种添加剂在被掺合的聚合物⾥以及在邻近材料内部具有⼀定溶解度的时候,便会迁移到邻近材料⾥去,就会添加剂的渗出。
渗出能使邻近材料着⾊或受到污染。
渗出速度将取决于聚合物中孔的⼤⼩,扩散分⼦的⼤⼩以及这些分⼦在原始聚合物中的浓度。
在温度⾼于Tg(对结晶的聚合物为熔点Tm)时,添加剂的渗出远⽐在低于这个温度时多。
为了减少渗析,⽤具有相同结构的⼤分⼦添加剂来代替容易渗出的⼩分⼦添加剂是很实⽤的办法。
(2)喷霜:塑料中助剂向制品表⾯迁移的现象。
⼀般主要是指增塑剂和润滑剂。
当该类助剂在加⼯温度下在树脂中完全溶解,但在室温下仅部分溶解时,所成型的制品在室温下存放或使⽤时就会发⽣喷霜现象。
喷霜发⽣的条件:如果添加剂在加⼯温度下只是部分的溶解,则剩余的物质可以形成⼀个核⼼,围绕这个核⼼,析出的添加剂分⼦便会聚集在⼀起,只使很少的添加剂在表⾯上喷霜。
如果添加剂在加⼯温度下是完全不溶或者在室温下完全可溶,则喷霜不会发⽣。
2、试述增塑剂的增塑机理。
增塑机理:间隔作⽤、极性理论和氢键理论。
增塑剂的主要功能是通过在聚合物分⼦间起间隔作⽤,使不同分⼦链间的距离增⼤,从⽽使分⼦链旋转需要的能量降低,在低于分解温度时聚合物变得可以流动。
增塑剂极性理论认为,增塑剂不是简单的起间隔作⽤,⽽是与聚合物分⼦形成键。
氢键理论认为,增塑剂和聚合物间通过氢键连接起来。
第⼆次练习1、试分析下列配⽅,指出各成分在配⽅中的作⽤,判断制品基本性能,并说出相应的理由。
PVC树脂100,邻苯⼆甲酸⼆⾟酯10,邻苯⼆甲酸⼆丁酯8,环氧脂肪酸⾟酯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答:PVC树脂为基体树脂,邻苯⼆甲酸⼆⾟酯和邻苯⼆甲酸⼆丁酯为增塑剂,环氧脂肪酸⾟酯兼有热稳定剂和增塑剂双重作⽤,液体钡-镉、硬脂酸钡和硬脂酸镉为热稳定剂,硬脂酸为润滑剂,⼆氧化钛为颜料。
高分子材料成型加工唐颂超第三版第2-0章课后习题答案(仅供参考)
高分子材料成型加工唐颂超第三版第2-0章课后习题答案(仅供参考)高分子材料成型加工Chapter2-10课后习题答案(仅供参考)Chapter2高分子材料学1.分离区别“通用塑料”和“工程塑料”、“热塑性塑料”和“热固性塑料”,并请各举2、3 例。
答:通用塑料:普通指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有PE、PP、PVC、PS 等工程塑料是指拉伸强度大于50MPa冲击强度大于6kJ/m2 ,长久耐热温度超过100℃,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有PA、PET、PBT、POM 等。
热塑性塑料:加热时变软以至流淌,冷却变硬。
这种过程是可逆的、可以反复举行。
如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚好和氯化聚醚等都是热塑性塑料。
热固性塑料:第一次加热时可以软化流淌,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不行逆的。
此后,再次加热时,已不能再变软流淌了。
正是借助这种特性举行成型加工,利用第一次加热时的塑化流淌在压力下弥漫型腔,进而固化成为确定外形和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料都是热固性塑料。
2. 什么是聚合物的结晶和取向?它们有何不同?讨论结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义?聚合物的结晶:高聚物发生的分子链在三维空间形成局部区域的、高度有序的罗列的过程。
聚合物的取向:高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行罗列的过程。
包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优罗列。
不同之处:(1)高分子的结晶属于高分子的一个物理特性,不是全部的高聚物都会结晶,而全部的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。
(2)结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整罗列,而取向普通是在一定程度上的一维或二维有序,是在外力作用下囫囵分子链沿特定方向发生较为规整罗列。
(3)结晶是在分子链内部和分子链之间的互相作用下发生的,外部作用也可以对结晶产生一定的影响;取向普通是在外力作用和环境中发生的,没有外力的作用,取向普通不会内部产生。
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1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。
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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:pf、uf、mf2.热塑性塑料:加热软化、熔化、成型,冷却后固化。
当再次加热时,它仍然可以软化和熔化,并反复加工。
易溶于溶剂。
其化学结构为线型聚合物。
例如:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯。
3、通用塑料:是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4.工程塑料:机械性能好,抗拉强度大于50MPa,冲击强度大于6kj/m2,长期耐热温度大于100度,刚性好,蠕变小,自润滑,电绝缘,耐腐蚀,可作为结构材料使用。
例如:PA聚酰胺、ABS、pet、PC5、缓冷:tc=tmax,结晶度提高,球晶大。
透明度不好,强度较大。
6.淬火(淬火):TC定义:熔融或半熔融状态下的结晶聚合物。
在该温度下保持一段时间后,快速冷却,使其没有时间结晶,从而提高产品的冲击性能。
7.中速冷却:TC>=TG,有利于晶核形成和晶体生长,性能良好。
一般透明度、一般结晶度和一般强度。
8.二次结晶:指一次结晶后,在一些残留的非晶区域和一些结晶不完全的区域连续结晶并逐渐改善的过程。
9.后结晶:指聚合物加工过程中的一部分结晶太迟,成型后继续结晶的过程。
第三章附加物11。
添加剂的分类包括工艺添加剂(如润滑剂)和功能添加剂(润滑剂除外,如稳定剂、填料、增塑剂和交联剂)。
2.稳定剂:防止或延缓聚合物材料老化并保持其原始性能的添加剂。
根据引起高分子材料老化的三个主要因素:热、氧和光,稳定剂可分为热稳定剂、抗氧化剂(抗老化剂)和光稳定剂。
热稳定剂是一种能防止聚合物材料在成型或使用过程中因受热而降解或交联的添加剂。
主要用于热敏性聚合物(如PVC、PVC树脂),是PVC塑料生产中最重要的添加剂。
2010《高分子材料成型加工》课后部分习题参考答案
2010《⾼分⼦材料成型加⼯》课后部分习题参考答案《⾼分⼦材料成型加⼯》课后习题参考答案第五章习题与思考题3.为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要⽐较取样中各组分的⽐率与总体⽐率的差异⼤⼩⽽且还要考察混合料的分散程度?答:衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两⽅⾯来考虑。
均匀程度指混⼊物所占物料的⽐率与理论或总体⽐率的差异。
但就是相同⽐率的混合情况也是⼗分复杂的。
在取样分析组成时,若⼀次抽取的试样的量⾜够多,或者,⼀次取样量虽不多,但取样的次数⾜够多,虽然每次抽取的试样分析结果有所出⼊,但(取多个试样分析结果的平均值时,)仍可得出混合情况相同的结论。
然⽽从混合料中各组分的分散程度来看,则可能相差甚远。
因此,在判定物料的混合状态时,还必须考虑各组分的分散程度。
4.温度对⽣胶塑炼有何影响?为什么天然橡胶在115℃时塑炼效果最差?5.天然橡胶的低温机械塑炼的⽬的及其原理与聚氯⼄烯塑料中添加邻苯⼆甲酸⼆丁酯的⽬的及其原理有何异同?6.何谓橡胶的混炼?⽤开炼机和密炼机分别进⾏混炼时应控制的⼯艺条件有哪些?有何影响?答:混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的⽣胶或塑炼胶在机械作⽤下混合均匀,制成混炼胶的过程。
开炼机混炼时应控制的⼯艺条件有(1)装胶容量(2 )辊距(3)混炼温度(4 )混炼时间(5)辊速和速⽐(6)加料顺序;密炼机分别进⾏混炼时应控制的⼯艺条件有(1)装胶容量(2 )上顶栓压⼒(3)转⼦转速和混炼时间(4 )混炼温度(5)加料顺序7.何谓胶料混炼过程中产⽣的结合橡胶(炭⿊凝胶)?答:橡胶与炭⿊混炼时,由于炭⿊表⾯具有⼀定的活性,因⽽与混炼时产⽣的R?⽣成⼀定数量的化学形式和物理形式的结合体,形成⼀种不溶于橡胶溶剂的产物,称结合橡胶(炭⿊凝胶)。
8.成型⽤的塑料形态有哪⼏种?各种形态的塑料有什么不同的特点?它们的应⽤情况如何?9.什么叫塑料的混合和塑化,其主要区别在哪⾥?答:塑料的混合:这是物料的初混合,是⼀种简单混合,在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进⾏的⼀种混合。
高分子课后习题答案
高分子材料加工成型原理课后练习题参考答案2015-1-4整理:二专业^学渣材料科学与工程学院第一章1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
答:(1)粘弹性滞后效应是指在外作用力下,聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
(2)当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止,在贮存和使用过程中,大分子重排运动的发展,以致密度增加,体积收缩。
(3)在Tg-Tf温度范围对成型制品进行热处理,可以缩短大分子形变的松弛时间,加速结晶聚合物的结晶速度,使制品的形状能加快的稳定下来。
2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。
答:同:都是不可逆变形。
异:(1)温度区间不同,塑性形变温度区间为Tg-Tf;粘性形变温度区间为Tf以上。
(2)作用力和时间不同,塑性形变需较大外力和较长时间;粘性形变要很小的外力和瞬时。
3、什么是聚合物的力学三态,各自的特点是什么?各适用于什么加工方法?答:玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。
(1)玻璃态:聚合物模量高,形变小,故不宜进行大形变的成型加工。
适用: 二次加工2) 高弹态:产生较大的可逆形变;聚合物粘性大,且具有一定的强度。
适用:较大变形的成型工艺。
3) 粘流态:很大的不可逆形变;熔体黏度低。
适用:流动性要求较高的成型加工技术。
第二章1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线,并简单说明各自的流变行为特征。
图2-3不同类型流体的流动曲线答:宾汉流体:与牛顿流体相同,剪切速率〜剪切应力的关系也是一条直线,不同处:它的流动只有当谪到一定程度后才开始。
假塑性流体:流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。
也即切力变稀现象。
膨胀性流体:流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。
也即切力增稠现象。
2、答:(1)根据聚合物粘度的温敏特性,当聚合物处于粘流温度以上不宽的温In #二In / + £ iRT Andrade公式:选择尽可能打的温度作为加工条件。
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1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型;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;化学结构是由线型分子变为体型结构;举例:PF、UF、MF2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型;再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工;在溶剂中可溶;化学结构是线型高分子;举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯;3、通用塑料:是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料;4、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;举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大;透明度不好,强度较大;6、骤冷淬火:Tc<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力;结晶度小,透明度好,韧性好;定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温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;7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好;透明度一般,结晶度一般,强度一般;8、二次结晶: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,继续结晶并逐步完善的过程;9、后结晶:是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域,在成型后继续结晶的过程; 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,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂;针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂防老剂、光稳定剂;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PVC聚氯乙烯树脂,是生产PVC塑料最重要的添加剂; 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;3、热稳定剂分为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;D、有机锑类稳定剂,包括硫醇锑类;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;G、稀土类稳定剂,属于镧系稀土元素的有机复合物;4、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、延伸性和加工性的物质;增塑剂按作用方式,有外增塑作用和内增塑作用;起外增塑作用的增塑剂大多是有机低分子化合物或聚合物,通常为高沸点的油类或低熔点的固体,有极性和非极性之分;极性增塑剂的溶解度参数高,主要增塑极性聚合物,非极性增塑剂的溶解度参数低,多数用于非极性聚合物的增塑;非极性增塑剂对非极性聚合物的增塑是溶剂化作用机理,即增塑剂进入聚合物的分子链段之间,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物分子的极性基团互相吸引,取代了聚合物分子间的极性基团的相互作用,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中;橡胶增塑剂,非极性,包括:物理增塑剂又称软化剂包括石油系、煤焦油系、松油系、合成酯类、液体聚合类和化学增塑剂又称塑解剂包括含硫化合物、噻唑类和胍类6、增塑和塑炼的区别: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量,提高橡胶塑性;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;分为内润滑剂和外润滑剂;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为硫化剂a硫磺,适用于不饱和橡胶、含少量双键的三元乙丙橡胶和丁基橡胶;b含硫化合物,是分子中含有硫原子,能够在硫化温度下分解出活性硫使得橡胶硫化的物质;常用于电线绝缘层;c有机过氧化物,最常用的是过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰,适用于氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶等饱和橡胶、部分不饱和橡胶以及聚烯烃的交联,不能用于丁基橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶;d金属氧化物,常用的有氧化锌、氧化镁,适用于含极性基团或活泼酸性基团的聚合物,如氯丁橡胶、氯化丁基橡胶的交联;还可作为硫磺硫化体系中的硫化活性剂;e胺类化合物,含有两个或以上的胺基,主要用于酚醛树脂、氨基树脂等热固性塑料以及氟橡胶的交联;f双官能团化合物,可作为不饱和聚酯树脂的交联剂;g合成树脂,主要为酚醛树脂,可作为不饱和丁基橡胶、乙丙橡胶的交联剂;9、不同交联剂与聚合物的一一对应:不饱和橡胶选择硫磺、促进剂、活性剂组成的硫化体系;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质分为酸性、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,还可作为含卤橡胶的硫化剂;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降低制品成本,对材料的使用性能无影响或影响很小,但往往能够改善压出、压延等工艺性能;用于塑料时虽不能提高制品的力学性能,但可改善成型加工性能或赋予制品某些新的性能;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,提高硫化胶的拉伸强度、定伸强度、弹性、耐磨性等力学性能,而且能增大胶料体积、降低制品成本; 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和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答:热敏性聚合物,如聚氯乙烯PVC树脂,由于PVC是一种极性高分子,分子间作用力很强,导致加工温度超过分解温度,只有加入热稳定剂才能实现在高温下的加工成型,制得性能优良的制品;加有较多增塑剂的塑料不加或少加热稳定剂,不加增塑剂的塑料应多加热稳定剂;假如增塑剂的塑料降低了聚合物分子间的作用力,制品的玻璃化温度和软化温度均降低,故可少加热稳定剂;13、什么是增塑剂根据塑化效率可分为哪些类型其各自的特点如何答: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、延伸性和加工性的物质;根据塑化效率可分为三种类型: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;b辅助增塑剂,与聚合的相容性有限,凝胶化能力较低,只能与主增塑剂并用,但往往起到功能性作用;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,以减少主增塑剂用量;14、橡胶硫化体系主要是由哪些添加剂组成的各自作用是什么答:a硫化促进剂,作用是能提高硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量,并能提高、改善硫化胶物理机械性能;b硫化活性剂,作用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、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高;c防焦剂,作用是可防止或延迟胶料在加工和贮存时产生焦烧、提高胶料的操作安全性和贮存稳定性;第四章制品设计和配方设计分析下列配方,要求:1、指出各组分在配方中的作用;2、判断制品基本性能,并说出相应的理由;配方1:PVC树脂XS-4100,邻苯二甲酸二辛酯10,邻苯二甲酸二丁酯8,环氧脂肪酸辛酯3,液体钡-镉2,硬脂酸钡,硬脂酸镉,硬脂酸,二氧化钛3配方2:PVC树脂XS-5100,三盐基性硫酸铅5,二盐基性亚磷酸铅,亚磷酸三苯酯,硬脂酸铅,硬脂酸正丁酯,石蜡,氧化锑5配方3:PVC树脂XS-3100,DOP 20,DBP20,DOS10,氯化石蜡5,,滑石粉1,氧化钛,二月桂酸二丁基锡3配方4:丁腈橡胶100,硫磺,促进剂M ,促进剂,ZnO 5,硬脂酸1,防老剂4010NA 1,半补强碳黑60,陶土30,沥青5,石蜡答:配方1:增塑剂体系:邻苯二甲酸二辛酯,有良好综合性能,混合性能好、增速效率高、挥发性较低、耐水抽出、电气性能高、耐热及耐气候性良好;苯二甲酸二丁酯,稳定性、耐挠曲性、粘结性和防水性均优于其他增塑剂;环氧脂肪酸辛酯,具有杰出的热稳固性、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,塑化温度比DOP低,增速效力高,润滑性,可改良共同料的操纵机能;在成品中参加一定比例的成品,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,制品的耐候性好;本品可单独使用,也可与钡皂、有机锡化合物、环氧化合物或亚磷酸酯并用,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,硬脂酸有助于防止加工过程中的焦化;着色剂:二氧化钛,白色无机颜料,是白色颜料中着色力最强的一种,具有优良的遮盖力和着色牢度,适用于不透明的白色制品;从配方1中可知,由于用的是中等粘度的4型PVC树脂,加有增塑剂体系用量21份,故应属半硬制品,又因加入了二氧化钛作着色剂,所以是一种白色的半硬制品;第六章高分子材料混合与制备1、混合:定义是将两种组分相互分布在各自所占的空间中,即,使两种或多种组分所占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;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;混合设备高速混合机:非分散混合;挤出机、开炼机、密炼机:分散混合;2、橡胶的塑炼目的、实质、机理、影响因素:目的:主要是为了降低生胶的弹性、增加可塑性、获得适当的流动性、使橡胶与配合剂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窄,胶料质量均匀一致;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,使橡胶分子降解; 影响因素: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;3、橡胶的混炼,加料次序: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;密炼机混炼加料顺序:基本同上,但交联剂和促进剂须在密炼后的开炼辅助操作中加入;4、什么是“非分散混合”,什么是“分散混合”,两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现答: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答:塑料的塑化:是使物料在温度和剪切力的作用下熔融,获得剪切混合的作用,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,是分散混合过程;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,此外使得制得的胶料质量也均匀一致;第七章压制成型1、压缩率与螺杆压缩比的区别: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;2、排气的作用、方式:排气的作用:赶走气泡、水分、挥发物,缩短固化周期,避免制品内部出现气泡或分层现象;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;排气的次数、间隔时间决定于所模压物料的性质;排气不能过早,也不能过迟;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;保压固化时间取决于塑料的类型、模压温度和压力,时间不能过长也不能过段,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;焦烧阶段:又称“硫化诱导期”,是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间,在此阶段胶料尚未开始交联,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,并形成网状结构,橡胶的物理机械性能逐渐上升,但尚未达到预期的水平,但有些性能却优于正硫化阶段时的胶料;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,因此胶料会出现物理机械性能下降的现象;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、丁腈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;5、硫化仪测得的胶料硫化曲线:硫化仪能连续的测定与加工性能和硫化性能有关的参数,包括初始黏度、最低粘度、焦烧时间、硫化速度、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1、挤出螺杆分哪三段,各段的作用、结构参数、形式、适应性、温度设置a加料段;作用是对料斗送来的塑料进行加热,同时输送到压缩段;塑料在该段螺槽内始终保持固体状态;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;b压缩段;又叫相迁移段,作用是对加料段送来的物料起挤压和剪切作用,螺杆与料筒配合使物料接触传热面不断更新,在料筒的外加热和螺杆摩擦作用下,固体物料逐渐软化、熔融为黏流态;同时赶走塑料中的空气及其他挥发成分,增大塑料的密度,塑料通过压缩段后,能够成为完全塑化的黏流状态;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;从螺杆的结构特征来看,压缩作用可以通过减小螺距及螺槽深度来实现;压缩段的长度与塑料的性质有关;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;c均化段;又叫计量段,作用是将塑化均匀的物料在均化段螺杆与料筒和机头相配合所产生的强大剪切作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;由于从压缩段来的物料已达到所需的压缩比,故均化段一般无压缩作用,螺距和螺槽深度可以不变,这一段常常是等距等深的浅槽螺纹;为了稳定料流,均化段应有足够的长度,通常是螺杆全长的20%-25%;但对于PVC等热敏性塑料,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;b逆流;沿螺槽与正流方向相反方向的流动,是由机头口模、过滤网等对料流的阻碍所引起的反压流动,故又称压力流动,它将引起挤出生产能力的损失;c横流;物料沿X轴和Y轴两方向在螺槽内往复流动,也是由螺杆旋转时螺棱的推挤作用和阻挡作用所造成的,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、混合和进一步均匀塑化影响很大;d漏流;物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向的流动,也是由于机头和口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1、柱塞式分流梭的作用: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和收敛流动,以缩短传热导程;既加快了热传导,也有利于减少或避免塑料过热而引起的热分解现象;在塑料熔体分流后,在分流梭与料筒间隙中的流速增加,剪切速度增大,从而产生较大的摩擦热,料温升高,黏度下降,使塑料得到进一步的混合塑化,有效提高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;。
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2.分别区分“通用塑料”和“工程塑料”,“热塑性塑料”和“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”,并请各举2~3例。
答:通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有:PE,PP,PVC,PS等;工程塑料:是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的,刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等,可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有:PA,PET,PBT,POM等;工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料,耐热性在100℃以上,主要运用在工业上”。
热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。
(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化;) 热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。
正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。
)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料,都是热固性塑料。
简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。
如:PE、PP、PTFE。
复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。
如:PF、SPVC。
用天然或合成的聚合物为原料,经过人工加工制造的纤维状物质。
可以分类两类1)人造纤维:又称再生纤维,以天然聚合物为原料,经过人工加工而改性制得。
如:粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等2)合成纤维:以石油、天然气等为原料,通过人工合成和纺丝的方法制成。
如:涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等3.高分子材料成型加工的定义和实质。
高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。
大多数情况下,聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动,并取得所需要的形状,然后设法保持取得的形状(即硬化),流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。
高分子材料加工的本质就是一个定构的过程,也就是使聚合物结构确定,并获得一定性能的过程。
第一章习题与思考题2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围,并讨论两者作为材料的耐热性好坏。
答:晶态聚合物:Tm~Td;非晶态聚合物:Tf~Td。
对于作为塑料使用的高聚物来说,在不结晶或结晶度低时,最高使用温度是Tg,当结晶度达到40%以上时,晶区互相连接,形成贯穿整个材料的连续相,因此在Tg以上仍不会软化,其最高使用温度可提高到结晶熔点。
熔点(Tm):是晶态高聚物熔融时的温度。
表征晶态高聚物耐热性的好坏。
3.为什么聚合物的结晶温度范围是Tg~Tm答:T>Tm 分子热运动自由能大于内能,难以形成有序结构T<Tg 大分子链段运动被冻结,不能发生分子重排和形成结晶结构7.要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构,应在该聚合物的什么温度下拉伸答:应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行,因为分子在高于Tg时才具有足够的活动,这样在拉应力的作用下,分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发生移动。
门尼黏度(Mooney viscosity) :在一定温度下(通常100℃)和一定的转子速度下,测定未硫化的橡胶对转子转动的阻力。
门尼黏度又称转动(门尼) 黏度,是用门尼黏度计测定的数值,基本上可以反映合成橡胶的聚合度与分子量。
按照GB 1232标准规定,转动(门尼)黏度以符号Z100℃ 1+4 表示。
其中Z——转动黏度值;1——预热时间为1min;4——转动时间为4min;100℃——试验温度为100℃,习惯上常以ML100℃ 1+4 表示门尼黏度。
熔体流动速率(MFR)测定高分子熔体在一定温度和负荷下,单位时间内从标准毛细管中流出的重量。
熔体流动速率是表示热塑性树脂流动特性最典型的方法。
比相对平均分子量方便、快捷,表示聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等各种成型材料的流动性。
在其加热料筒中放入定量的样品,按树脂品种规定其加热温度与负荷条件。
其结果是从加热料筒底部的细孔挤出熔融的树脂并通过标准口模的质量(g/10min),以此定义为熔体流动速率,以前我国曾用过熔融指数、熔体指数为标准术语,欧洲等国家也有用熔融流动指数(简称MFI 或MI),作为评定材料流动特性的标准。
落球黏度:一个半径为R ,密度为ρs 的小球,在密度为ρb 的液体中以恒定速率ν下落,可用斯托克斯方程求出液体介质的黏度,记作斯托克斯黏度ηs用落球黏度计测得的黏度是牛顿区的黏度值,对剪切速率无依赖性,是零切黏度。
滴点温度:在规定的加热条件下,当从仪器的脂杯中滴出第一滴流体时的温度,叫作润滑脂的滴点。
滴点示出润滑脂达到一定流动性的温度第四章习题与思考题3.何谓表观黏度试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。
答:对于非牛顿流体它只是对流动性好坏作一个相对的大致比较。
真正的黏度应当是不可逆的黏性流动的一部分,而表观黏度还包括了可逆的高弹性变形那一部分,所以表观黏度一般小于真正黏度。
对聚合物熔体来说,造成黏度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。
当缠结的大分子承受应力时,其缠结点就会被解开,同时还沿着流动的方向规则排列,因此就降低了黏度。
缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。
显然,这种大分子缠结的学说,也可用以说明聚合物熔体黏度随剪切应力增加而降低的原因。
7.聚合物熔体在剪切流动过程中有哪些弹性表现形式在成型过程中可采取哪些措施来减少弹性表现对制品质量的不良影响答:聚合物流动过程最常见的弹性行为是端末效应和不稳定流动。
提高温度,减少剪切应力,增加高温下的流动时间,均化塑料结构,降低其流动的非牛顿性。
第五章习题与思考题3.为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差异大小而且还要考察混合料的分散程度答:衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。
均匀程度指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。
但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。
在取样分析组成时,若一次抽取的试样的量足够多,或者,一次取样量虽不多,但取样的次数足够多,虽然每次抽取的试样分析结果有所出入,但(取多个试样分析结果的平均值时,)仍可得出混合情况相同的结论。
然而从混合料中各组分的分散程度来看,则可能相差甚远。
因此,在判定物料的混合状态时,还必须考虑各组分的分散程度。
6.何谓橡胶的混炼用开炼机和密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有哪些有何影响答:混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀,制成混炼胶的过程。
开炼机混炼时应控制的工艺条件有(1)装胶容量(2)辊距(3)混炼温度(4)混炼时间(5)辊速和速比(6)加料顺序密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有(1)装胶容量(2)上顶栓压力(3)转子转速和混炼时间(4)混炼温度(5)加料顺序7.何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶(炭黑凝胶)答:橡胶与炭黑混炼时,由于炭黑表面具有一定的活性,因而与混炼时产生的R•生成一定数量的化学形式和物理形式的结合体,形成一种不溶于橡胶溶剂的产物,称结合橡胶(炭黑凝胶)。
9.什么叫塑料的混合和塑化,其主要区别在哪里答:塑料的混合:这是物料的初混合,是一种简单混合,在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行的一种混合。
混合后,物料各组份的物理和化学性质无变化。
只是增加各组份颗粒的无规则排列程度,没有改变颗粒的尺寸。
设备:捏合机、高速混合机。
或Tm)和较强烈的剪切速率下进行。
混合后,塑料的塑化:再混合,是高一级的混合,在高于流动温度(Tf物料各组份的物理和化学性质有所变化。
塑化的目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融,驱出其中的水份和挥发物。
使各组份的分散更趋均匀,得到具有一定可塑性的均匀物料。
设备:密炼机、开炼机、挤出机。
11.塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同答:塑化:再混合,是高一级的混合。
在高于流动温度(Tf或Tm)和较强烈的剪切速率下进行。
混合后,塑料各组份的物理和化学性质有所变化。
其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融,驱出其中的水份和挥发物。
使各组份的分散更趋均匀,得到具有一定可塑性的均匀物料。
塑炼:使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。
目的是使生胶获得一定的可塑性,使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作;使生胶的可塑性均匀化,以便得到质量均匀的胶料。
(目的是降低弹性,增加可塑性,获得流动性;混炼时配合剂易于分散均匀,便于操作;使生胶分子量分布变窄,胶料质量均匀一致。
)12.什么是“生胶的塑炼”,什么是“塑料的塑炼”,为什么要分别对生胶和塑料进行塑炼两者分别可采取哪些措施,提高塑炼效果答:生胶的塑炼:使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。
目的是使生胶获得一定的可塑性,使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作;使生胶的可塑性均匀化,以便得到质量均匀的胶料。
(目的是降低弹性,增加可塑性,获得流动性;混炼时配合剂易于分散均匀,便于操作;使生胶分子量分布变窄,胶料质量均匀一致。
)塑料的塑炼:再混合,是高一级的混合。
在高于流动温度(Tf或Tm)和较强烈的剪切速率下进行。
混合后,塑料各组份的物理和化学性质有所变化。
其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融,驱出其中的水份和挥发物。
使各组份的分散更趋均匀,得到具有一定可塑性的均匀物料。
16.橡胶塑炼的目的,比较低温塑炼和高温塑炼。
答:使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。
目的是使生胶获得一定的可塑性,使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作;使生胶的可塑性均匀化,以便得到质量均匀的胶料。
低温塑炼——开炼机塑炼•薄通塑炼•包辊塑炼•一次塑炼•分段塑炼高温塑炼——密炼机塑炼称量→投料→放下上顶栓加压塑炼→打开下顶栓排胶→压片机捣合→压片→冷却下片→存放高温连续塑炼——螺杆塑炼机塑炼第六章习题与思考题1.何谓热固性塑料的固化速度试述其影响因素。