高分子材料加工成型原理作业
高分子材料成型加工原理(1)
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高分子材料成型加工实验讲义
高分子成型加工实验
上海工程技术大学
化学化工学院高分子材料与工程系
二OO六年七月十八日
实验一橡胶的配方设计
一、实验目的
要求学生按照橡胶的使用条件和性能要求的不同，进行橡胶的配方设计。熟悉橡胶各种配方的换算。
二、胶料配方组成
硫化胶料一般是由橡胶和各种配合剂组成。根据配方要求不同，而有不同的橡胶品种和配合剂的选用和用量配比。
配方组成通常包括基本配合组成、常用配合组成和特殊配合组成三类。配方中除橡胶弹性体及其并用物外，配合剂基本配合组成必须包含有硫化剂、促进剂、活性剂和补强剂（炭黑）、软化剂。常用配合组成除基本配合组成外，尚包含耐热、氧、臭氧、防老剂、白色补强剂、填充剂、分散剂、填料活性剂和偶联剂等。特殊配合组成则添加某些特殊性能要求的配合材料如交联剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、防霉剂、阻燃剂和增粘剂。
基本配方中一般配合剂组成不多，特别是对生胶性能鉴定的基本配方，要求少受配合剂的干扰，性能反应敏感。如天然橡胶鉴定配方为：生胶100，硫黄3，氧化锌5，促进剂M 0.7,硬脂酸0.5。合成橡胶使用的基本性能鉴定配方因胶种不同而异。基本配方至少包括生胶、硫化剂、促进剂、活性剂、补强剂、软化剂、防老剂。合成橡胶因在制造过程中已加有稳定剂，可不需添加防老剂。配方以生胶为100份（质量），其它配合剂用量相应地都以质量数来表示。基本配方通例组成为：生胶100，硫黄1.0-2.5，促进剂0.5-1.5，氧化锌3-5，硬脂酸0.5-2.0，炭黑40-50，防老剂0.25-1.5。
以下是橡胶中常见配合剂介绍。
常见硫化剂：硫磺；硫化促进剂：常采用两种促进剂：不同的促进剂同时使用，是因为它们的活性强弱及活性温度有所不同，在硫化时将使促进交联作用更加协调，充分显示促进效果；助促进剂：即活性剂，在炼胶和硫化过程中起活化作用；防老剂：多为抗氧剂，用来防止橡胶大分子因加工及其后的应用过程的氧化降解作用，以达到稳定的目的；填充剂：多为碳酸钙，有增容降成本作用，其用量多少也影响制品的硬度和力学强度；机油：作为橡胶软化剂，可改善混炼加工性能和制品柔软性。
高分子材料加工原理
高分子材料加工原理
一、高分子材料加工原理：
1．高分子材料的加工性质：
1）、高分子材料的加工性：
高分子具有一些特有的加工性质，如良好的可塑性，可挤压性，可纺性和可延性。正是这些加工性质为高分子材料提供了适于多种多样加工技术的可能性，也是高分子能得到广泛应用的重要原因。
高分子通常可以分为线型高分子和体型高分子，但体型高分子也是由线型高分子或某些低分子物质与分子量较低的高分子通过化学反应而得到的。线型高分子的分子具有长链结构，在其聚集体中它们总是彼此贯穿、重迭和缠结在一起。在高分子中，由于长链分子内和分子间强大吸引力的作用，使高分子表现出各种力学性质。高分子在加工过程所表现的许多性质和行为都与高分子的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有关。
根据高分子所表现的力学性质和分子热运动特征，可将其划分为玻璃态、高弹态和粘流态，通常称这些状态为聚集态。高分子的分子结构、高分子体系的组成、所受应力和环境温度等是影响聚集态转变的主要因素，在高分子及其组成一定时，聚集态的转变主要与温度有关。不同聚集态的高分子，由于主价健与次价健共同作用构成的内聚能不同而表现出一系列独特的性质，这些性能在很大程度上决定了高分子材料对加工技术的适应性，并使高分子在加工过程表现出不同的行为。
高分子在加工过程中都要经历聚集态转变，了解这些转变的本质和规律就能选择适当的加工方法和确定合理的加工工艺，在保持高分子原有性能的条件下，能以最少的能量消耗，高效
率地制备良好的产品。
玻璃态高分子不宜进行引起大变形的加工，表现为坚硬的固体，但可通过车、铣、削、刨等进行加工。在玻璃化温度Tg以下的某一温度，材料受力容易发生断裂破坏，这一温度称为脆化温度，它是材料使用的下限温度。
高分子材料加工实验报告
一．实验目的要求
1. 理解单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的基本工作原理，学习挤出机单螺杆挤出机、移动螺杆式注射机、拉力试验机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出、流变、及注射成型、拉伸的基本程序和参数设置原理。
二．实验原理
挤出造粒原理：在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。一般用螺杆挤出机进行混炼，其组成部件有(1)传动部分(2)加料部分(3)机筒(4)螺杆(5)机头和模口(6)排气装置。
流变性能测试原理：由于流体具有粘性．它必然受到自管体与流动方向相反的作用力．根据粘滞阻力与推动力相平衡等流体力学原理进行推导，可得到毛细管管壁处的剪切应力
和剪切速率与压力、熔体流率的关系。
(33-I)
(33-2)
(33-3)
式中R 毛细管半径，cm；
L 毛细管长度,cm;
毛细管两端的压差,pa；
Q 熔体流率，；
熔体表观粘度，Pa。
在温度和毛细管长径比L／D一定的条件下。测定不同压力下聚合物熔体通过毛细的流动速率Q．由式(33—1)和式(33—2)计算出相应的和，将对应的和在双对数坐标上绘制—流动的曲线图．即可求得非牛顿指数n和熔体表观粘度。改变温度和毛细管径比．可得到代表粘度对温度依赖件的粘流活化能以及离模膨胀比B等表征流变特性的物理参数。
注射过程原理：注射成型是高分子材料成型加工中一种重要的方法，应用分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固件塑料都可用此法成型。热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒。经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下。从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。分为以下几个工序：(1)合模与锁紧、(2)注射充模、（3）保压、(4)制品的冷却和预塑化、（5)脱模。
高分子材料成型加工题库精华
⾼分⼦材料成型加⼯题库精华⾼分⼦材料成型加⼯设备习题
第⼀章绪论
⼀、简答题
1、在现代聚合物成
型加⼯⼯业中，影响聚合物制品⽣产的三⼤重要因素是什么？
2、聚合物成型机械的定义及分类？
3、聚合物加⼯设备发展的主要趋势和特点？
第⼆章⾼分⼦材料混合及设备
⼀、填空题
1、预处理设备包括_________、_________以及________。
2、常见的筛析⽅法________、________和_______。
3、三辊研磨机主要⽤于_________的研磨。
4、密炼机可按转⼦转速分成_________、_________和
_________。
5、⾼速捏合机的主要部件包括_________、_________、
_________和_________。
6、增⼤开炼机的_________或减⼩_________都会使速度
梯度增加，提⾼物料的剪切塑
化效果。
7、开炼机的主要部件包括________、_________、
_________、_________和_________。
8、密炼机的主要部件包括________、________、
_______、_______和________。
9、密炼机常⽤转⼦的基本类型包括____ __、_____和
________。
10、开炼机的混炼功率应是________和________之和。
⼆、简答题
1、预热和⼲燥的⽬的是什么？有哪些⽅式？
2、研磨机分为哪⼏类？各包括哪些常⽤设备？
3、哪些机械通常⽤于塑料的初混合？
哪些机械通常⽤于混炼？
4、说出三辊研磨机的⼯作原理
5、开炼机的⼯作原理
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
(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。
高分子成型加工实验
制品过程中，不但塑料的外观发生了变化，而且其结构和性能也发生了 本质性的改变。
三、实验步骤
1、压制前的准备 对模具进行拆卸和装配：具体拆卸装配方法和步骤如下：
（1）将动、定模分开置于钳工桌上，观察模腔形状与结构，分析分 型面，推测制品结构和形状；
（2）拆卸定模零件、注意相关零件之间的配合及位置关系，测量主 要零件的尺寸，并作记录；
膜，让表面树脂分布均匀，并消除可能存在的气泡； 16. 在米拉薄膜上贴上写有自己班级学号、姓名的纸条。盖上另一
张玻璃板，放置好，等待固化； 17. 用热水清洗压辊、塑料盆及毛刷等工具，清理完毕，上交工
具。
三、注意事项
1. 红配方与白配方不可直接混合接触，容易燃烧或爆炸。 2. 不饱和聚酯树脂气味较大，注意实验室通风。 3. 搬动玻璃板时注意安全。 4. 复合材料手糊成型时，不要有缺胶，不要有气泡。 5. 注意实验室卫生，树脂不要弄在地上或实验台上。压辊、塑料
的设计要求，倾斜角参数的确定。 （5）冷却系统设计分析 冷却水道布置、冷却水密封问题，冷却水孔孔径。 （6）顶出机构分析 采取何种类型的顶出机构，顶出机构中各零件的设计，如顶杆分
布、顶杆直径、顶杆结构、顶杆长度及行程、顶出机构导柱的安装位置 及直径、反推杆设计等，
（7）顺序分型机构分析 机构的动作原理，所组成的各种零件需满足的条件。 （8）导向机构分析 采取何种导向、定位机构。对导柱导向机构而言，导柱布置、导柱 长度、导柱结构及直径。 （9）固定板、垫板 型腔分布的间距、型腔及型芯的固定形式、模板厚度的确定、螺钉 和销钉的分布，模板平面尺寸的确定。 （10）模具安装部位结构 2、对模具进行拆卸和装配 具体拆卸装配方法和步骤如下： （1）将动、定模分开置于钳工桌上，观察模腔形状与结构，分析分 型面，推测制品结构和形状； （2）拆卸定模零件、注意相关零件之间的配合及位置关系，测量主 要零件的尺寸，并作记录； （3）拆卸动模零件之前，注意观察脱模机构的组成，顶出距离，各 相关零件之间的配合及位置关系。然后拆卸动模零件，测量主要零件的 尺寸，并作记录； （4）将动模部分和定模部分分别组装成一个整体，装配时注意零件 的方向和位置，不得搞错方向或装反，一边组装一边检查，注意零件的 编号位置等。装配前用干净棉纱擦净零件； （5）将动模与定模合模，完成装配工作。注意合模时不得搞错方 位； 注意：在拆卸和装配时，要正确地使用工具，不能用榔头直接敲击 模具零件，只能用铜棒敲击或垫上木板敲击；拆卸、装配模具时，应听 从教师的指导。对违反操作，损坏模具零件者，需做出赔偿。注意安全 作，以免造成事故。
齐鲁工业大学聚合物加工原理与设备习题汇总_T
聚合物加工原理与设备习题汇总
Chapter 1绪论
1. 高分子材料成型加工的定义。
2．高分子材料成型加工的基本任务是什么？
3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。
4. 聚合物加工与成型的形式。
5. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？
6. 聚合物加工可分为哪几个过程？
Chapter 2 材料的加工性质
1、名词解释：可挤压性、可模塑性、可延性、可纺性、熔融指数、
2、试述聚合物成型加工对聚集态转变的依赖性？
5、为什么聚合物表现出可纺性，而小分子不具有可纺性？
3. 聚合物的粘弹行为对加工的影响？
Chapter 2-1 聚合物的流变性质（高物内容，未讲，但有考试涉及）
1、名词解释：牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、膨胀性流体、时间依赖性液体、切力变稀切力增稠、表观粘度、触变性性液体、震凝性液体
2．与低分子物相比，聚合物的粘性流动有何特点？
3．什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？试用流变方程和流动曲线说明非牛顿型流体的类型。
4．何谓表观粘度？试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。
5．简述聚合物的相对分子质量与其熔体粘度的关系。
6．试述温度对聚合物熔体粘度的影响。
7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？
8．分析并讨论影响热塑性塑料成型加工中熔体粘度的因素。
9、何谓温度－压力等效性？生产时为什么不能同时大幅度提高温度和压力？
10.加工过程中提高压力的利弊?
11.在实际加工过程中,PC和PE采用什么方法降低粘度最佳?为什么?
12.比较热固性塑料、热塑性塑料加工过程中的流变行为。
13.讨论分子量分布对聚合物粘度的τ、γ敏感性的影响？
高分子材料成型加工聚合物加工原理
（2）成型加工
配合：高分子化合物与添加剂混合；
塑料——混合、塑化、造粒 橡胶——塑炼、混炼 成型：通常在Tf（或Tm）以上或附近进行； 一次成型：挤出、注射、压延、模压、吹塑等； 二次成型：热成型； 加工：机械加工、装饰、装配。
四、高分子材料工业的历史与未来
1 高分子材料工业的初创时期 20世纪30年代以前
丁苯橡胶的品种、类型
低温乳液丁苯、高温乳液丁苯 溶聚丁苯：无规型、嵌段型、星型。
丁苯橡胶的特性和用途
不饱和、非极性、非结晶性橡胶。生热大，耐寒性较差。
8 反应挤出法
聚合：反应热不太大、反应速度较快； 共聚POM，动态法本体聚合。 改性：PP与马来酸酐、丙烯酸酯接枝。 聚合物合金 ：PPO/PS、PC/PA、PA/EPDM等。 脱水：合成橡胶挤压膨胀干燥。
5 酚醛树脂（phenol-formaldehyde resin,PF）
碱法酚醛树脂：热固型； 酸法酚醛树脂：热塑性。
6 聚丁二烯橡胶（Polybutadiene rubbers)BR
制造和分子结构 丁二烯经阴离子和配位聚合而成，催化剂分钴系、镍 系、钛系、锂系，影响分子结构、分子量及其分布。
相容性的判断方法：
（1）测定Tg（DSC、DMA） 完全相容型高分子合金出现一个Tg ，具有一定相容 性的高分子合金出现两个相互靠拢的Tg。 （2）溶解度参数 两组分的溶解度参数越接近，相容性越好， 当|δ1 -δ2｜临界≤0.5时，两组分可以相容。
高分子材料加工成型原理试题库--最重要
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填空：
1．聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。正是这些加工性质为聚合物材料提供了适于多种多样加工技术的可能性。
2．__熔融指数__是评价聚合物材料的__可挤压性__这一加工性质的一种简单而又实用的方法，而__螺旋流动试验__是评价聚合物材料的__可模塑性__这一加工性质的一种简单而又实用的方法。
3．在通常的加工条件下，聚合物形变主要由__高弹形变__和__粘性形变__所组成。从形变性质来看包括__可逆形变__和__不可逆形变__两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的相对差异。
4．聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生__粘性形变__，也有弹性效应，当Tg<T< Tf 时，主要发生__弹性形变__，也有粘性形变。
5．按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是__普弹形变__、__推迟高弹形变__和__粘性形变三局部所组成。
6．假塑性流体在较宽的剪切速率围的流动曲线，按照变化特征可以分为三个区域，分别是：__第一牛顿区__、__非牛顿区__和__第二牛顿区__。
7．聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式划分可以分为__压力流动__、__收敛流动__和__拖拽流动__；
按流动方向分布划分：__一维流动__、__二维流动__和__三维流动__。
8．影响聚合物流变形为的的主要因素有：_温度_、_压力_、_应变速率_和_聚合物构造因素_以及_组成_等。
高分子材料成型加工原理
因次稳定：形状和几何尺寸稳定性的总称 塑性形变：在高弹态下以较大的外力和较长 时间作用下产生的不可逆形变常 称塑性形变 2.粘弹性形变的滞后效应 松弛时间 制品收缩的主要原因
第二章 聚合物的流变性质
一、聚合物熔体的流变行为 定义：剪切速率、剪切应力、牛顿粘度 流动过程聚合物粘度与应力或应变速率关系： 牛顿流体 n=1 非牛顿流体：宾汉流体 假塑性流体 n<1 膨胀性流体 n>1
二、聚合物液体流动过程中的弹性行为 1. 端末效应 包括：入口效应和离模膨胀 来源：高聚物的弹性行为 影响因素：管子的长径比、分子量、温度等 2.不稳定流动和熔体破裂现象 定义：聚合物熔体在高剪切下表现出的不稳 定流动 来源（1）液体流动时在管壁上的滑移和液体中的弹 性回复 （2）液体剪切历史的差异 表现：液流表面粗糙，出现鲨鱼皮状表面，甚至有 波浪形、竹节形等、更甚至出现断裂的形状不规 则的碎片
三、聚合物液体流动性测量方法简介 1.毛细管粘度计—熔融指数仪 需要进行压力降影响校正，热效应影响校正，熔体 压缩性影响校正 2.旋转粘度计—门尼粘度计 1）转筒式粘度计 2）锥-板粘度计（低剪切速率下使用） 特点：在θ<4°的情况下，可以认为其中液体各部 分具有相同的剪切速率 只需要测定实验时的转矩和角速度就可以计算其粘 度，且无需修正 3）平行板粘度计(只适用于粘度很高的聚合物塑性 行为的研究）
高分子材料作业
高分子材料作业文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
高分子材料成型原理
平时作业(2)
(针对第四章、第五章教学内容)
一、单项选择题
1.对于切力变稀的纺丝流体, （c ）。
A. η
0
a
∞
B.η
a
且η
a
∞
C. η
∞
a
D.η
a
>η
且η
a
>η
∞
2.熔体纺丝过程的取向主要是（ b ）的作用。
A.喷丝孔道中的剪切流动取向
B.纺丝线上的拉伸流动取向
C.纺丝线上的拉伸形变取向
D. B+C
3. 溶剂的扩散系数 D
S 和凝固剂的扩散系数 D
N
随凝固浴中溶剂
含量的增加而（ a ）。
A. 增大
B. 减小
C有极小值 D. 有极大值
4．拉伸过程中晶区取向因数fc与非晶区取向因素fa的大小通常为（ c ）。
A. fc>fa
B. fa>fc
C.开始时fc>fa，然后 fa>fc
D.开始时 fa>fc，然后fc>fa
二、简答题
1.简述聚合物流体切力变稀的原因。
2.简述在纺丝过程中减轻或避免漫流型细流的出现的措施。
三、讨论题
1.试述聚合物分子结构对聚合物流体剪切粘性的影响。
答：聚合物分子结构包括链结构、相对分子质量及相对分子质量分布。（1）链结构的影响
聚合物的链结构对流变性能有较大影响。聚合物分子链柔性越大，
缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物流动时非牛顿性越强。聚合物分子链刚性增加，分子间作用力愈大，粘度对剪切速率的敏感性减小，但粘度对温度的敏感性增加，提高这类聚合物的加工温度可有效改善其流动性。聚合物分子中支链结构的存在对粘度也有很大的影响。
具有短支链的聚合物的粘度低于具有相同相对分子质量的直链聚合物的粘度；支链长度增加，粘度随之上升，支链长度增加到一定值，粘度急剧增高，且可能比直链聚合物大若干倍。在相对分子质量相同的条件下，支链越多，越短，流动时的空间位阻越小，粘度越低，越容易流动。较多的长支链可增加与临近分子的缠结几率，使流体流动阻力增加，粘度增大；长支链越多，粘度升高愈多，流动性愈差。长支链的存在也增大了聚合物粘度对剪切速率的敏感性。当零切粘度相同时，有长支链聚合物比无支链聚合物开始出现非牛顿流动的临界剪切速率要低，长支链对粘度的影响较复杂。链结构中含有大的侧基时，聚合物中自由体积增大，流体粘度对压力和温度敏感性增加。
《高分子材料成型加工》课后习题参考答案
绪论习题与思考题 (1)
第一章习题与思考题 (3)
第四章习题与思考题 (5)
第五章习题与思考题 (6)
第六章习题与思考题 (9)
第七章习题与思考题 (15)
第八章习题与思考题 (17)
第九章习题与思考题 (20)
第十章习题与思考题 (22)
绪论习题与思考题
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。
高分子材料成型加工原理试题
一、填空
1、聚合物具有一些特有的加工性质,如有良好的__可模塑性__,__可挤压性__,__可纺性__和__可延性__;
2、__熔融指数__是评价聚合物材料的可挤压性的指标;
4、按照经典的粘弹性理论,线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变三部分组成;
5、晶核形成的方法：均相成核、异相成核;
6、单螺杆挤出机的基本结构：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备;
1.按照塑料塑化方式的不同,挤出工艺可分为干法和湿法二种；按照加压方式的不同,挤出工艺又可分为连
续式和间歇式两种;
2 、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;
3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程;
7、螺杆结构的主要参数：t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度;
1、非牛顿流体受到外力作用时,其流动行为有以下特征：剪应力和剪切速率间通常不呈比例关系,因而剪切粘度对剪切作用有依赖性；非牛顿性是粘性和弹性行为的综合,流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分;
2、聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系,当T>Tf时,主要发生粘性形变,也有弹性效应,当Tg<T< Tf 时,主要发生弹性形变,也有粘性形变
8.聚合物加工过程中的主要的物理变化有：结晶和取向；主要化学变化有：降解和交联;
3、制品的尺寸和型坯尺寸之比,即型坯吹胀的倍数称吹胀比,一般吹胀比为2~4倍;
9、单螺杆挤出机的基本结构：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备
1.根据聚合物的力学性质和分子热运动特征,可将聚合物划分为三种聚集状态,即玻璃态、高弹态和粘流态;
实验二-高分子材料注射成型
实验2 高分子材料注射成型
2-1 ABS的注射成型
一.实验目的
1.了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点。
2.掌握如何根据聚合物的性质，确定注射成型机料筒温度和模具温度。
3.理解成型工艺因素，注射成型设备对制品性质的影响。
二.实验原理
注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。注射成型是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热溶化，当呈流动状态时，熔融塑料在柱塞或螺杆的加压下被压缩并向前移动，进而通过塑料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。在热塑性塑料注射成型时，塑料的流变性、热性能、结晶行为、定向作用及模具结构等因素对注射成型工艺条件及制品性质都会都会产生很大的影响。
三.原料和仪器设备
1.原料：聚苯乙烯（PS） ABS
2.主要仪器设备：HTF58X1注射成型机
。
塑料注射成型机由注射系统、锁模系统和模具三部分组成。注射系统的作用是使塑料均化和塑化，并在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤将均化好的塑料注入模具。注射系统包括：加料装置、料筒、螺杆及喷嘴等部件。锁模系统的作用是在注射机上实现锁合模具、启闭模具和顶出制件，使模具启闭灵活、准确、安全和迅速，同时必须有足够的锁模力。模具是在成型中赋予塑料以形状时所用部件的组合体。模具主要有浇注系统、成型零件和结构零件三大部分组成。详细结构可参阅有关书籍。
四.实验步骤
（一）.确定注射成型工艺参数
注射成型工艺参数包括：注射机料筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压时间、无压冷却时间等。
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高分子材料加工成型原理作
业
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《高分子材料加工成型原理》主要习题
第二章聚合物成型加工的理论基础
1、名词解释：牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、剪
切粘度、滑移、端末效应、鲨鱼皮症。
牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现线性关系的流体，服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。
非牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现非线性关系的流体，凡不服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。
假塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低的流动特性的流体，常称为“剪切变稀的流体”。
胀塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高的流动特性的流体，常称为“剪切增稠的流体”。P13
拉伸粘度：用拉伸应力计算的粘度，称为拉伸粘度，表示流体对拉伸流动的阻力。
剪切粘度：在剪切流动时，流动产生的速度梯度的方向与流动方向垂直，此时流体的粘度称为剪切粘度。
滑移：是指塑料熔体在高剪切应力下流动时，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动。P31端末效应：适当增加长径比聚合物熔体在进入喷丝孔喇叭口时，由于空间变小，熔体流速增大所损失的能量以弹性能贮存于体系之中，这种特征称为“入口效应”也称"端末效应"。鲨鱼皮症：鲨鱼皮症是发生在挤出物表面上的一种缺陷，挤出物表面像鲨鱼皮那样,非常毛糙。如果用显微镜观察,制品表面是细纹状。它是不正常流动引起的不良现象,只有当挤出速度很大时才能看到。
6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为为什么P16
大多数聚合物熔体表现出假塑性流体的流动行为。假塑性流体是非牛顿型流体中最常见的一种，聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其黏度随剪切速率的增加而下降。此外，高聚物的细长分子链，在流动方向的取向粘度下降。
7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？
拉伸流动与剪切流动是根据流体内质点速度分布与流动方向的关系区分，拉伸流动是一个平面两个质点的距离拉长，剪切流动是一个平面在另一个平面的滑动。
8、影响粘度的因素有那些是如何影响的
剪切速率的影响：粘度随剪切速率的增加而下降；
温度的影响：随温度升高，粘度降低；
压力的影响：压力增加，粘度增加；
分子参数和结构的影响：相对分子质量大，粘度高；相对分子质量分布宽，粘度低；支化程度高，粘度高；
添加剂的影响：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的粘度；加入润滑剂，熔体的粘度降低；加入填料，粘度升高。
12、何谓熔体破裂产生熔体破裂的原因是什么如何避免高聚物熔体在挤出过程中，当挤压速率超过某一临界值时挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象称为熔体破裂。
原因：一种认为是由于熔体流动时，在口模壁上出现了滑移现象和熔体中弹性恢复所引起；另一种是认为在口模内由于熔体各处受应力作用的历史不尽相同，因而在离开口模后所出现的弹
性恢复就不可能一致，如果弹性恢复力不为熔体强度所容忍，就会引起熔体破裂。
避免熔体破裂需注意：控制剪切应力与熔体温度；设计口模模唇时，提供一个合适的入口角，使用流线型的结构是防止聚合物熔体滞留并防止挤出物不稳定的有效方法。
第三章成型用的物料及其配制
4、简述增塑剂的增塑机理，如何选用增塑剂？
增塑剂在加入聚合物大分子后，增塑剂的分子因溶剂化及偶极力等作用而“插入”聚合物分子之间并于聚合物分子的活性中心发生时解时结的联结点，由于有了增塑剂-聚合物的联结点，聚合物之间原有的联结点就会减少，从而使其分子间的力减弱，并导致聚合物一系列性能的改变。选用增塑剂要选择与树脂的相容性好、增速效率高、增塑效果持久、低温柔韧性好、电绝缘性好、耐老化性好、阻燃性好、毒性低等。
5、何谓稳定剂？简述热稳定剂的稳定机理。
凡在成型加工和使用期间为有助于材料性能保持原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质称为稳定剂。热稳定剂的作用机理归纳如下：（1）捕捉降解时放出的HCL。(2）置换不稳定的氯原子（3）钝化具有催化作用的金属氯化物（4）防止自动氧化（5）与共轭双键结构起加成作用（6）能与自由基起反应。
8、何谓润滑剂为什么润滑剂有内、外之分
为改进塑料熔体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。
润滑剂中有一类与高聚物有一定的相容性，加入后可减少高聚物分子的内聚力，降低其熔融粘度，从而减弱高聚物分子间的内摩擦，此类润滑剂为内润滑剂。还有一类与高聚物仅有很小的相容性，它在加工机械的金属表面和高聚物表面的界面上形成一润滑层，以降低高聚物与加工设备之间的摩擦，此类润滑剂为外润滑剂。不同的相容性让润滑剂有了内外之分。
第五章挤出成型
2、普通螺杆在结构上为何分段，分为几段各段的作用如何
螺杆的主要功能包括输送固体物料，压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够的压力以挤出熔融物料，所以根据物料在螺杆上运转的情况可将螺杆分为加料、压缩和计量三段。
加料段是自物料入口向前延伸约4~8D的一段，主要功能是卷取加料斗内物料并传送给压缩段，同时加热物料；压缩段（又称过渡段）是螺杆中部的一段，在这段中物料除受热和前移外，主要是由粒状固体逐渐被压实并软化为连续的熔体，同时还将夹带的空气排出；计量段是螺杆的最后一段，其长度约为6~10D，主要的功能是使熔体进一步塑化均匀，克服口模的阻力使物料定量、定压的由机头和口模流道中挤出，所以这一段也称为均化段。
3、根据固体输送率的基本公式，分析当螺杆的几何参数确定之后，提高固体输送
率的途径及工业实施方法。
提高固体输送率可从挤出机结构和挤出机挤出工艺两个方面采取措施。从挤出机结构角度来考虑，可增加螺槽深度；其次，可降低塑料与螺杆的摩擦系数，这就需要提高螺杆的表面光洁度；再者，可增大塑料与料筒的摩擦系数，料筒内表面要尽量光洁。
从挤出工艺角度来考虑，关键是控制送料段料筒和螺杆的温度。
9、何谓螺杆压缩比为什么要有压缩比在螺杆结构上如何实现
通常将加料段一个螺槽的溶剂与计量段一个螺槽容积之比称为螺杆的压缩比。
压缩比对塑料挤出成型工艺控制有重要影响。挤出不同的塑料，根据塑料的物理性能选择