东华大学高分子材料成型原理复习材料

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高分子材料成型加工原理期末复习重点(升华提升版)

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高分子材料成型加工原理期末复习重点(升华提
升版)
1聚合物主要有哪几种聚集态形式?玻璃态(结晶态)、高弹态和粘流态2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb Tf 或Tm)和压力(通常为
2、160kg )下,10分钟内从出料孔(Ø =
2、095mm )
挤出的聚合物重量(g∕10 min)。

a 评价热塑性聚合物的
挤压性; b评价熔体的流动度 (流度φ=1/η), 间接反映聚合物的分子量大小; c购买原料的重要参数。

分子量高的聚合物,易缠结,分子间作用力大,分子体积
大,流动阻力较大,熔体粘度大,流动度小,熔融指数低;加工性能较差。

分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。

分子量较低的聚合物,流动度小,熔体粘度低,熔融指数
大,加工流动性好。

分子量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低4解释:应变
软化;应力硬化;塑性形变及其实质。

Tb是塑料使用的下限温度; 应变软化:材料在拉伸时发热,温度升高,以致形变明显加速,
并出现形变的细颈现象。

应力硬化:随着取向度的提高,分子间作用力增大,引起聚合物粘度升高,表现出“硬化”倾向,形变也趋于稳定而不再发展。

塑性变形:材料在外力作用下产生不可逆的变形。

实质:大分子链的解缠和滑移随温度升高,屈服强度和断裂强度均下降,两曲线在Tb 相交。

T。

高分子材料成型原理期末复习资料

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c、下临界混溶温度降低d、上临界混溶温度降低
二、简答题
1、简述聚合物熔融的主要方法。
2、简述聚合物在螺杆挤压机中熔融的能量来源。
答:(1)装在机筒外壁的加热器,使能量在机筒沿螺槽深度方向自上而下传导。
(2)随着螺杆的转动,筒壁上的熔膜被强制刮下来移走,而使熔融层受到剪切作用,使部分机械能转变为热能。
第二章
一、选择题
1、“溶解度参数相近原则”适用于估计( B )的互溶性。
A、非极性高聚物与极性溶剂B、非极性高聚物与非极性溶剂
C、极性高聚物与极性溶剂D、极性高聚物与非极性溶剂
2.纤维素黄酸酯-氢氧化钠水溶液体系的平衡相图具有( C )特征,( )温度有利于纤维素黄酸酯溶解度的提高。
a、下临界混溶温度升高b、上临界混溶温度升高
名称: 2015秋高分子材料成型原理期末复习资料
第一章
一、选择题
1、( B )属于化学合成高分子。
a、甲壳素b、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ乳酸
c、淀粉d、细菌纤维素
2、( D )属于高性能纤维。
a、粘胶纤维b、聚酯纤维
c、聚丙烯腈纤维d、碳纤维
3、( D )属于功能纤维。
a、粘胶纤维b、聚酯纤维
c、聚丙烯腈纤维d、导电纤维
三、讨论题
1、试述根据拉伸应变速率不同而将整个熔体纺丝线分成的三个区域中速度与轴向速度梯度分布的特征及其对初生纤维结构的影响。
3、试讨论成纤聚合物在熔体纺丝线上取向度的变化规律及其原因。
4、试述影响湿纺初生纤维横截面形状的主要因素,并结合纺丝工艺条件进行讨论。
5、试述湿法成形中纤维横截面出现皮层与芯层差异的原因及皮层的特点。
3高景物的分子量分布加宽,其流体的%界剪切速率般向( )值移动,

东华大学《高分子材料加工原理》复习材料

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高分子材料加工原理复习材料第二章 聚合物流体的制备一、聚合物的熔融方法1、无熔体移走的传导熔融。

熔融全部热量由接触或暴露表面提供,熔融速率仅由传导决定。

如滚塑过程。

2、有强制熔体移走(由拖曳或压力引起)的传导熔融。

熔融的一部分热量由接触表面的传导提供;一部分热量通过熔膜中的黏性耗散将机械能转变为热来提供。

所谓耗散,就是力学的能量损耗,即机械能转化为热能的现象。

在外力作用下,大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动,就要克服内部摩擦,所以要消耗能量,这些能量转化为热能。

熔融速率由热传导以及熔体迁移和黏性耗散速率决定。

如螺杆挤压机的熔融挤出过程3、耗散混合熔融。

熔融热量是由在整个体积内将机械能转变为热能来提供的,是机械能转化为热能的现象。

耗散混合熔融速率由整个外壁面上和混合物固体—熔体界面上辅以热传导决定,如双辊开炼。

4、利用电、化学或其他能源的耗散熔融方法。

5、压缩熔融。

6、振动诱导挤出熔融 二、溶剂的选择原则1、聚合物和溶剂的极性相近规律。

极性大的溶质溶于极性大的溶剂;极性小的溶质溶于极性小的溶剂;溶质与溶剂的极性越相近,二者越易互溶。

2、溶度参教理论。

溶度参数理论是一个以热力学为基础的溶剂选择的最常用理论。

⑴未修正的溶度参数理论 适用:非极性混合体系⑵修正的溶剂参数理论(三维溶度参数理论) 适用:①非极性混合体系②极性混合体系③易成氢键体系3、高分子-溶剂相互作用参数(哈金斯参数)χ1: χ1>0.5不良溶剂;χ1<0.5良溶剂 三、聚合物-溶剂体系的相平衡图2-6(a )表示上临界混溶温度在溶剂的凝固点以下,因而在凝固点以上聚合物和溶剂可以很好地混溶。

图2-6(c )的相图则说明在沸点T b 以上才会出现互不相溶的区域,在溶剂沸点以下,可以与聚合物以任何比例互溶。

图2-6(b)的相图表示在溶剂的沸点和凝固点之间存在上临界混溶温度;图2-6(e )表示在溶剂的T b ~T f 温度范围内有下临界混溶温度。

东华大学2018年硕士《高分子材料成型原理》考试大纲

东华大学2018年硕士《高分子材料成型原理》考试大纲

东华大学2018年硕士《高分子材料成型原理》考试大纲《高分子材料成型原理》的参考书为中国纺织出版社2009年3月出版的《高分子材料加工原理(第2版)》(沈新元主编)。

下面列出该课程的复习大纲,供考生参考。

(一)基本概念及基础理论1、高分子材料的基本概念:各种纤维、塑料、橡胶等的定义;2、高分子材料的主要品质指标:定义及表达式;3、聚合物熔融和溶解的基本规律4、混合的基本概念:各种扩散形式的特点、均一性和分散度的概念;5、聚合物流体的流变性:非牛顿剪切粘性、拉伸粘性、弹性的表征及影响因素。

(二)高分子材料成型加工原理1、化学纤维成型原理1)纺丝流体可纺性的概念及细流丝条断裂机理;2)纺丝流体的挤出及细流的类型:液滴型、漫流型、胀大型和破裂型挤出细流的产生条件及避免不正常细流类型的措施;3)熔纺、湿纺和干纺过程的运动学和动力学:沿纺程的速度分布;纺丝线上的轴向力平衡和受力分析;4)熔纺、湿纺和干纺初生纤维结构的形成及特点;5)熔体纺丝的传热:纺丝线上的传热机理和轴向温度分布;冷却长度;丝条冷却的传热系数;6)湿纺纺丝原液细流的固化:溶剂和沉淀剂的双扩散过程的表征及影响因素;纺丝线的组成变化路径对固化和初生纤维结构的影响;影响初生纤维横截面形状的主要因素;7)干纺纺丝原液细流的固化:纺丝线上轴向、径向的传热特点和传质机理;影响初生纤维横截面形状的主要因素;2、化学纤维拉伸和热定型原理1)拉伸过程中应力-应变性质变化:拉伸曲线的基本类型;初生纤维的结构及拉伸条件对拉伸性能、拉伸曲线的影响;2)拉伸过程中纤维结构和性能的变化;3)纤维在不同热定型中的形变及内应力变化特征;4)热定型过程中纤维结构与性质的变化。

3、塑料成型加工原理1)挤出成型原理:单螺杆挤出机三个主要工作段(区)的作用;固体物料的熔化过程;熔体流动的形式;2)注塑(射)成型原理:螺杆式注塑机的工作原理;影响塑化和注射充模质量的重要工艺参数;3)模压成型工艺特性及影响因素;4)二次成型的粘弹性原理;5)拉伸薄膜成型过程的影响因素;6)中空吹塑成型的方法及基本原理;7)压延过程分析。

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原理-期末复习重点(升华提升版).docx

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1聚合物主要有哪几种聚集态形式?玻璃态(结品态)、高弹态和粘流态2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T <Tg, Tg<T<Tf, Tf <T <Td时,分别适合进行何种形式的加工?聚合物加工的最低温度?T<Tg玻璃态一一适应机械加工;聚合物使用的最低(卜-限)温度为脆化温度TbTg <T <Tf高弹态,非晶聚合物Tg <T <Tf温度区间,靠近Tf 一侧,粘性大,可进行真空、压力、压延和弯曲成型等;高弹形变有时间依赖性,加工屮有可逆形变, 加工的关键的是将制品温度迅速冷却到匹以下;结晶或部分结晶聚合物在Tg〜Tm,施加外力〉材料的屈服强度,可进行薄膜或纤维拉伸;聚合物加工的最低温度:玻璃化温发TgT > Tf (Tm)粘流态(熔体,液态)比Tf略高的温度,为类橡胶流动行为,可进行压延、挤出和吹塑成型。

可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工3熔融指数?说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系,挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同?熔融指数(Melt Flow Index)一定温度(T>Tf或Tm)和压力(通常为2.160kg )下,10分钟内从出料孑L (0=2.095mm )挤出的聚合物重量(g/ 10 min)。

a评价热塑性聚合物的挤压性;b评价熔体的流动度(流度4)= 间接反映聚合物的分子量大小;c购买原料的重要参数。

分子量高的聚合物,易缠结,分子间作用力大,分子体积大,流动阻力较大,熔体粘度大,流动度小,熔融指数低;加工性能较差。

分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。

分子量较低的聚合物,流动度小,熔体粘度低,熔融指数大,加工流动性好。

分了量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低4解释:应变软化;应力硬化;塑性形变及其实质。

几是塑料使用的下限温度;应变软化:材料在拉伸吋发热,温度升高,以致形变明显加速,并出现形变的细颈现象。

高分子材料成型加工原理考点

高分子材料成型加工原理考点

高分子材料成型加工原理1.层流:是流体的一种流动状态,它作层状的流动。

流体在管内低速流动时呈现为层流,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。

流体的流速在管中心处最大,其近壁处最小。

管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。

2.湍流:当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合,形成湍流3.稳态流动:稳态流动是指岩石蠕变中当应力保持不变,而应变速率保持恒定的状态,即岩石变形进入稳态蠕变的状态。

4.非稳态流动:非稳态流动,是指流体的流动状况随时间的变化而变化的流动。

5.剪切流动:剪切流动是指在剪切力作用下流体的流动,分为稳态剪切流动和非稳态剪切流动。

6.牛顿流体:任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体称为牛顿流体。

7.非牛顿流体:非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

8.粘度:粘度是物质的一种物理化学性质,定义为一对平行板,面积为A,相距dr,板间充以某液体;今对上板施加一推力F,使其产生一速度变化度所需的力。

9.表观粘度:表观黏度是一个物理概念,是指在一定速度梯度下,用相应的剪切应力除以剪切速率所得的商,所以表观黏度一般小于真正黏度。

10.宾汉流体:当切应力超过某值才开始发生剪切变形,且切应力随剪切变形速率呈线性变化的液体,又译为宾厄姆流体。

11.入口效应:又称巴勒斯效应,指熔融聚合物通过管道变化的截面发生取向且弹性储能的现象。

12.膨胀性流体:在一定温度下,随剪切速率增大,黏度增加的非牛顿流体,其n>1(切力增稠流体)13.剪切速率:流体的流动速度相对圆流道半径的变化速率14.表观剪切黏度:非牛顿流动中给定剪切速率下剪切应力与剪切速率之比值。

15.端末效应:适当增加长径比聚醋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"。

高分子材料加工原理复习资料

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高分子材料加工原理复习资料1.成型加工过程中物理化学变化结晶:定型,增强,内应力,翘曲取向:增强;各项异性降解:塑化,性能变差交联:硫化,增强性能2.热塑性树脂:热塑性树脂:是具有受热软化、冷却硬化的性能,而且不起化学反应,无论加热和冷却重复进行多少次,均能保持这种性能。

凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型。

它包括含全部聚合树脂和部分缩合树脂。

热固性树脂:指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下,进行化学反应,交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。

异性纤维:经一定几何形状(非圆形)喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维。

共混纤维:两种或多种聚合物混合后纺成的纤维。

差别化纤维:不同于常规品种的化学纤维,即经过化学改性,物理变化和特殊工艺而得到的具有某种特性的化学纤维。

特种橡胶: 也称特种合成橡胶。

指具有特殊性能和特殊用途能适应苛刻条件下使用的合成橡胶。

3.溶剂的选择原则a.对于极性聚合物而言,应选择极性相近的原则b.对于非极性聚合物而言应使两者溶度参数接近c.溶剂相互作用参数χ1﹤1/2原则 d.经济,工艺,坏境上的要求。

工业上1沸点不应太低或过高2溶剂需具备足够的热稳定和化学稳定,在回收过程中不易分解3要求溶剂的毒性低,对设备腐蚀性小4.溶解过程中不引起对聚合物的破坏或发生其他化学变化5在适当温度下有较好的溶解能力,并在尽可能高的浓度时仍有尽可能低的黏度. 4.混合的三种基本运动形式?a.分子扩散b. 涡旋扩散c.体积扩散对于聚合物熔融以体积扩散为主,熔体粘度高,熔体与溶液间分子扩散慢很少发生分子扩散和涡旋扩散。

5.爬杆效应:在聚合物溶液或熔体中聚合物沿快速旋转轴慢慢上爬并形成相当厚的包轴层的现象。

挤出胀大:当高聚物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤出时挤出物在挤出模口后膨胀使其横截面大于模口横截面的现象。

无管虹吸:对高分子液体当虹吸管升离液面后,杯中的液体仍能源源不断地从虹吸管流出,这种现象称无管虹吸效应。

高分子材料成型加工原理复习

高分子材料成型加工原理复习
❖什么是可延性?
可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或 两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。 ❖发生地点:压延或拉伸工艺 ❖聚合物力学状态:高弹态或玻璃态 ❖表征方法:拉伸试验
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第一节 聚合物材料的加工性质
可延性源于: ①大分子结构
非晶高聚物单个分子空间形态:无规线团; 结晶高聚物:折叠链状; 细而长的长链结构和巨大的长径比;
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.3 聚合物的可纺性
❖什么是可纺性?
可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的 固态纤维的能力。 ❖发生地点:主要有熔融纺丝 ❖聚合物力学状态:粘流态 ❖表征方法:纺丝实验
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.4 聚合物的可延性
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第一节 聚合物材料的加工性质
1.1.2 聚合物的可模塑性
1.什么是可模塑性?
可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和 在模具中模制成型的能力。(熔体的充模能力)
❖发生地点:主要有挤出机、注塑机、模具中等
❖聚合物力学状态:高弹态、粘流态
❖表征方法:螺旋流动试验
在成型加工过程中,聚合物的可模塑性常用在一定温 度、压力下熔体的流动长度来表示。
2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。 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?
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4.聚合物具有一些特有的加工性质,如有良好的( ), ( ),( )和( )。
5.()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( )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。

东华大学高分子材料成型原理复习材料

东华大学高分子材料成型原理复习材料

东华大学高分子材料成型原理复习材料1-1.通用高分子材料主要有那几大类?答:纤维、塑料、橡胶、胶黏剂、涂料1-2. 高分子材料加工和高分子合成有什么区别?答:“高分子材料加工”的定义是“操作高分子材料或系统以扩大其用途的工程”。

它是通过多种工艺将聚合物原材料转化为特定产品的过程。

高分子材料加工的产品与原材料在物理上不同,但化学成分基本相同;聚合物合成是指通过一定的方式,从各种气体、液体和固体原料中获得与原料化学性质不同的聚合物材料。

1-3.高性能纤维有哪些?答:低热稳定性、高强度纤维:UHMWPE、PVA、高热稳定性、高强度纤维(200-300℃):对位芳纶纤维、芳香族聚酯、杂环聚合物纤维、高热稳定性、耐热纤维(≤ 350℃:间位芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、酚醛纤维、碳纤维、高热稳定性、无机纤维:碳化硅纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维1-4经过加工过程,高分子材料在物理上处于和原材料相同的状态。

(×)1-5道选择题高强高模聚乙烯纤维材料和lyocell纤维材料分别属于③。

①生态高分子材料和智能高分子材料②智能高分子材料和功能高分子材料③ 高性能高分子材料与生态高分子材料④ 功能高分子材料与高性能高分子材料为什么纤维素材料的加工不能采用先熔融再成型的方法?纤维素大分子含有大量的-OH基团。

由于氢键的作用,大分子之间的作用力很大,这将导致较大的熔融焓△ H另一方面,纤维素大分子中有一个环状结构,这使得分子链更加刚性,这将导致更小的熔融熵变△ s、由于这两个原因,熔融纤维素的温度(=△ H/△ s)会变得更高,纤维素的分解温度相对较低。

因此,当将纤维素加热到一定温度时,会出现纤维素在熔融前分解的现象。

因此,纤维材料的加工不能采用熔融成型的方法。

请阐述选择聚合物溶剂的几种实用方法及其适用范围1.溶剂可根据极性相似定律进行初步选择,即极性聚合物易溶于极性溶剂,非极性聚合物易溶于非极性或弱极性溶剂。

2.可根据溶度参数理论,按照溶剂与聚合物的内聚能密度或溶度参数应尽可能接近的规则来选择溶剂。

高分子材料成型加工基础复习提纲 高分子材料成型加工基础复习

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高分子材料成型加工基础复习提纲绪论及第一章:混合与混炼1、聚合物加工:高聚物的成型加工,通常是在一定的温度下使弹性固体、固体粉状或粒状、糊状或溶液状态的高分子化合物变性或熔融,经过模具或口型流道的压塑,形成所需的形状,在形状形成的过程中有的材料会发生化学变化(如交联,最终得到能保持所取得形状的制品的工艺过程。

P52、聚合物的加工工艺过程一般可以分为混炼、成型、后加工等三大部分。

P53、混合混炼的目的:为获得综合性能优异的聚合物材料,除继续研制合成新型聚合物外,通过混合、混炼方法对聚合物的共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径。

P74、共混的方法:a 机械共混法 b 液体共混法 c 共聚—共混法 d 互穿网络聚合物IPN 制备技术P75、共聚物的均匀性是指被分散的物在共混体中浓度分布的均一性,或者说分散相浓度分布的变化大小。

6、共聚物的分散程度是指被分散的物质(如橡胶中掺混部分塑料)破碎程度如何,或者说分散相在共混体中的破碎程度。

P117、常见的共混体系有:a固体 / 固体混合、b液体 / 液体混合、c固体 / 液体混合。

P208、混炼三要素及其作用:a压缩;物料在承受剪切前先经受压缩,使物料的密度增加,这样剪切时,剪切力作用大,可提高剪切效率,同时当物料被压缩时,物料内部会发生流动,产生由于压缩引起的流动剪切 b剪切剪切的作用是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它的分散介质中 c分配置换分布由置换来完成。

P229、混合与混炼设备根据操作方式分为间歇式和连续式两大类。

P2510、常见初混合设备概念及类型:初混合设备是指物料在非熔融状态下(粉料、粒料、液体添加剂)进行混合所用的设备。

常用的典型初混合设备有 a 转鼓式混合机 b 螺带混合机 c Z 型捏合机 d 高速混合机p25-2811、混炼和塑化的概念及它们的区别:将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程叫混炼;将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程叫塑化。

高分子材料成型加工复习要点总结

高分子材料成型加工复习要点总结

高分子化合物:是一种树脂或橡胶和添加剂组成的物质。

高分子材料:是将高分子化合物经过工程技术处理后得到的。

高分子材料再经过成型加工,才能进入使用领域,成为高分子制品或成品。

塑料:是以树脂为主要成分,一般含有添加剂、在加工过程中能流动成型的材料。

密度小、比强度大、耐腐蚀性和绝缘性能。

橡胶:独特的高弹性,优异的疲劳强度,极好的电绝缘姓与耐磨性。

纤维:工业上是指柔韧、纤细的丝状物。

它有相当的长度、强度和弹性。

高分子材料成型加工特性可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力;可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模塑成型的能力;可延性表示无定形或半结晶固体塑料在一个或两个方向上受到压延或拉伸应力时变形的能力;可纺性材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。

入口压力降产生原因有哪些?①物料进入口模时,熔体在入口处产生收敛引起能量损失。

②入口处熔体产生弹性变形,因弹性能的存储造成能量损失。

③熔体流经入口处时,剪切速率剧增引起速度的激烈变化,为达到稳定流速分布产生了压力降。

聚合物结晶度大,制品的密度就大,制品成型收缩率大,刚度大,大多数力学性能较高,但伸长率和冲击强度下降。

混合通过各组分的物理运动(扩散)完成,基本运动形式:分子扩散,涡流扩散和体积扩散。

分散混合设备主要通过向物料施加剪切力,挤压力而达到分散目的,以物料所受剪切力的大小或剪切变形程度来决定设备混合强度的高低。

热固性模塑料的成型工艺性能(压制成型)流动性,固化速率,成型收缩率(高温模压后,脱模冷却至室温,各项尺寸会发生收缩,压缩率:体积变化大,表观相对密度与制品相对密度的比值,(通常降低压缩率的方法是模压成型前对物料进行预压)压缩成型过程:嵌件,加料嵌模排气固化脱模。

传递模塑形式及设备①罐式传递模塑②柱塞式传递模塑③杆式传递模塑热固性塑料制品收缩的因素:①成型过程中发生了化学交联,密度变大,产生收缩,②由于塑料和金属的热膨胀系数相差很大,故冷却后塑料的收缩比金属模具大得多③制品脱模后由于压力下降有弹性回复和塑性变形产生使制品的体积发生变化挤出成型的原理:使高聚合物的熔体在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状口模而成为具有恒定截面的连续制品的挤出成型工艺流程①塑化使塑料粒子由粒状转变成粘流态物质(干法塑化)②成型③定型(定径处理冷却处理)聚合物熔体在挤出机均化段的流动形式:正流、逆流、漏流和横流。

东华大学高分子材料成型原理-第五章-化学纤维成型加工原理

东华大学高分子材料成型原理-第五章-化学纤维成型加工原理
的单元过程。 5、可纺性:是指流体承受稳定的拉伸操作所具
有的形变能力。
伸至断裂时外力所做的功。
大小可由应力应变曲线下的面积求得:
������������
=
������ ������������∙������
(N/tex)
������������为线密度(tex),L 为试样长度(mm)
6、决定最大丝条长度������∗的断裂机理 (1)内聚破坏机理:对于粘弹性流体的拉伸流
是否出现“溶体破裂”取决于纺丝流体的弹
性性质(������)及其在喷丝孔道中的流动状态������̇ 。
○1 提高纺丝细流温度⇒ ������ ↓;
○2 减小泵供量⇒ ������̇ ↓。
区域,因此是纺丝成型过程最重要的区域。 其中:IIa 区是拉伸流动的主要区域,对纤维的均
匀性影响较大; IIb 区是纤维结构形成的主要区域。 (3) III 区:固化丝条运动区:丝条已经固化, 无明显流动;纤维的初生结构在此继续形成。 2、 熔体纺丝线上的力平衡 (1) 距离喷丝头 X 处的力平衡方程式:
(3)
推导表面摩擦系数:������������
=
∆������������������������ ������������������������������∙������������������∙∆������
取纺丝线固化区������1处与������2处,则:
东华大学材料科学与工程学院 2011 级 程扬 整理 chengyang1128@
(2) 两个重要结论:
○1 只有横向吹风(������������ = 0,������������ ≠ 0)时的传热系
数是只有纵向吹风(������������ ≠ 0,������������ = 0)时的

高分子材料成型加工原理期末复习重点

高分子材料成型加工原理期末复习重点

高分子材料成型加工原理期末复习重点(总11页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除1聚合物主要有哪几种聚集态形式?玻璃态(结晶态)、高弹态和粘流态2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T <Tg,Tg<T<Tf,Tf <T <Td时,分别适合进行何种形式的加工聚合物加工的最低温度T<Tg玻璃态——适应机械加工;聚合物使用的最低(下限)温度为脆化温度TbTg<T<Tf高弹态,非晶聚合物Tg<T<Tf温度区间,靠近Tf一侧,粘性大,可进行真空、压力、压延和弯曲成型等;高弹形变有时间依赖性,加工中有可逆形变,加工的关键的是将制品温度迅速冷却到Tg以下;结晶或部分结晶聚合物在Tg~Tm,施加外力>材料的屈服强度,可进行薄膜或纤维拉伸;聚合物加工的最低温度:玻璃化温度TgT>Tf(Tm)粘流态(熔体,液态)比Tf略高的温度,为类橡胶流动行为,可进行压延、挤出和吹塑成型。

可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工3熔融指数?说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系, 挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同熔融指数(Melt Flow Index)一定温度(T >Tf 或 Tm)和压力(通常为2.160kg )下,10分钟内从出料孔 (= 2.095mm ) 挤出的聚合物重量(g∕10 min)。

a评价热塑性聚合物的挤压性;b评价熔体的流动度 (流度φ= 1/η), 间接反映聚合物的分子量大小;c购买原料的重要参数。

分子量高的聚合物,易缠结,分子间作用力大,分子体积大,流动阻力较大,熔体粘度大,流动度小,熔融指数低;加工性能较差。

分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。

分子量较低的聚合物,流动度小,熔体粘度低,熔融指数大,加工流动性好。

高分子材料成型加工原理复习题及答案

高分子材料成型加工原理复习题及答案

高分子材料加工成型原理考试复习资料考试题型1.填空题2512.选择题1023.名词解释534.解答题565.论述题110可挤压性是指聚合物通过挤压作用是获得形状和保持形状的能力;可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度;熔融指数是评价热塑性聚合物特别是聚烯烃的挤压性的一种简单而实用的方法,它是在熔融指数仪中测定的;可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力;可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和其它物理力学性质;聚合物的可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化能力作用;由于松弛过程的存在,材料的形变必然落后于应力的变化,聚合物对外力响应的这种滞后现象称为滞后效应或弹性滞后;聚合物熔体的流变行为按作用力可分为剪切流动、拉伸流动;均相成核又称散现成核,是纯净的聚合物中由于热起伏而自发的生成晶核的过程,过程中晶核的密度能连续上升;异相成核又称瞬时成核是不纯净的聚合物中某些物质起晶核作用成为结晶中心,引起晶体生长过程,过程中晶核密度不发生变化;在Tg~Tm温度范围内,常对制品进行热处理以加速聚合物的二次结晶或后结晶的过程,热处理为一松弛过程,通过适当的加热能促使分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善;通常热处理的温度控制在聚合物最大结晶速度的温度Tmax;塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等几个过程;混合过程一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成;衡量其混合效果需从物料的分散程度和组成的均匀程度两方面来考虑;最常见的螺杆直径为45~150毫米;长径比L/D一般为18~25;压缩比是螺杆加料段最初一个螺槽容积于均化段最后一个螺槽容积之比,表示塑料通过螺杆全长范围时被压缩的倍数,压缩比愈大塑料受到的挤压作用愈大;根据物料的变化特征可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段;锁模机构在启闭模具的各阶段的速度都不一样的,闭合时应先快后慢,开启时则应先慢后快再转慢;利用本身特定形状,使塑料或聚合物成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具称模具;浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分,包括主流道、分流道、浇口等;完成一次注射成型所需的时间称注射周期或称总周期;压制成型的加料方法可以分为重量法、容量法、计数法;分离力与辊筒的半径、长度和速度成正比,而和辊间距称反比;通常可将辊筒设计和加工成略带腰鼓型,或调整两辊筒的轴,使其交叉一定角度或加预应力,就能在一定程度上克服或减轻分离力的有害作用,提高压延制品厚度的均匀性;在压延过程中,热塑性塑料由于受到很大的剪切应力的作用,因此大分子会顺着薄膜前进方向发生定向作用,使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性,这种现像称为压延效应;压延效应的大小,受压延温度、转速、供料厚度和物料性能等的影响,升温或增加压延时间,均可减轻压延效应;压延机的二辊用于橡胶或PVC的塑炼,三辊用于橡胶,四辊塑料;固定倒数第二辊;人造革就是以布或纸为基体,在其上覆以聚氯乙烯糊的一种复合材料;在一定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法,称为二次成型法;二次成型包括:中空吹塑成型、热成型、取向薄膜的拉伸等;中空吹塑成型是将挤出或注射成型的塑料管坯或型坯趁热于半熔融的类橡胶状时,置于各种形状的模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀,使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后即得中空制品;拉幅薄膜热定型的目的:1消除内应力2降低收缩率3改善性能;1、简述离模膨胀的含义、原因及主要影响因素;答:定义:被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大的现象;离模膨胀比定义为充分松弛的挤出物直径d与口模直径D之比;圆形口模的离模膨胀比为:B = d/D 或B’ = d2/D2=B2原因:a、取向效应b、弹性变形效应c、正应力效应影响因素:1长径比一定,B随剪切速率增加而增大;在熔体破裂临界剪切速率之前有最大值Bmax,而后下降;2低于τc之下,B随τ增加而增大;高于τc时,B值则下降;3在低于临界c的一定的剪切速率下,B随温度升高而降低;4剪切速率恒定,B随长径比L/D的增大而降低;L/D超过某一数值时,B为常数;5离模膨胀比随熔体在口模内停留时间呈指数关系地减少;6离模膨胀比随聚合物的品种和结构不同而异;线性、柔性聚合物位阻低,松弛时间短,B值小;粘度大,分子量高,分布窄,非牛顿性强,松弛缓慢,B值大;2、为什么要对一些成型物料进行干燥预处理举例说明,并列出工艺条件;答:水分以及其它低分子物的存在, 一方面因其在塑料的成型温度下会挥发成气体,从而造成制品表面缺乏光泽和出现气泡与银丝等外观缺陷;另一方面有可能促使聚合物大分子在高温下发生降解或交联反应,其结果不仅会使塑料熔体的粘度改变,给成型工艺控制带来困难,而且对制品的力学性能和电性能等也会产生不利的影响;各种热塑性塑料成型时的允许含水量很不相同;一般来说,成型温度较高而且在高温下较容易发生水解的塑料,其允许含水量就比较低;反之,允许含水量就比较高;例如,PC的成型温度高达300℃,因大分子链中有酯键,高温下的水解稳定性差,粒料的含水量大于%就很难成型,而且随含水量的增加,其制品外观和冲击强度明显下降;而PS由于成型温度不超过200℃,且大分子链中无易水解基团,故在其粒料含水量高达%时仍可顺利成型;PC干燥的工艺条件:循环鼓风干燥,温度110℃,时间:12h,料层厚度25~50mm;3、在生产硬聚氯乙烯管材时,物料经挤出塑化后,由机头挤出后,紧接着进行什么工序,说明此工序的作用,该工序是如何影响管材质量的答:紧接着进行冷却定型工序, 它的作用是将从口模挤出的物料的形状和尺寸进行精整,并将它们固定下来,从而得到具有更为精确的截面形状、表面光亮的制品;影响:定型装置的内表面的粗糙度直接影响管材的外观质量,定型装置内径尺寸决定了管材外径尺寸精度;真空度太小,吸管不紧影响尺寸和表面,真空度太大,牵引困难,不能正常生产;4、为什么说物料的初始温度过高,对加料段的固体输送能力不利答:物料的初始温度过高,易形成架桥,进料不畅,严重时不能进料;另外,高聚物与金属的摩擦因数是温度的函数,过高降低了物料与料筒的摩擦因数,降低了固体输送能力;5、为什么在一种设备上螺杆转速n不能过高并且靠增加转速来提高生产率也是有限度的答:随着转速的增加,物料所受到的剪切作用加大,即剪切速率增大,因为大多数聚合物都是假塑性流体,因此,随γ↑,η↓,则漏流↑,逆流↑,所以,当转速高到一定程度时,漏流和逆流对产量的影响就不能忽略了;在实际生产中,也不能靠提高螺杆的转速无限制的增加生产能力,随n不断提高,剪切速率达到一定范围后,就会出现熔体破裂现象;也就是说,对n的提高,限制性的因素就是是否出现了熔体破裂;经以上讨论,可知,随n的提高,可以提高生产率,但n的提高是有限制的;6、在模压成型过程中,为什么要采取预热操作预热有哪些设备答:模压前对塑料进行加热具有预热和干燥两个作用,前者为了提高料温,后者为了去除水分和其他挥发物;作用:①能加快塑料成型时的固化速度,缩短成型时间;②提高塑料流动性,增进固化的均匀性,提高制品质量,降低废品率;③可降低模压压力,可成型流动性差的塑料或较大的制品;预热:15~20 mpa,未预热:30 ±5 mpa预热设备:①电热板加热;②烘箱加热;③红外线加热;④高频加热等;7、在模压成型过程中,为什么要采取预压操作预压有那些设备预压就是在室温下将松散的粉状或纤维状的热固性模塑料压成重量一定,形状规则的型坯的工序;预压作用:①加料快、准确、无粉尘;②降低压缩率,可减少模具装料室和模具高度;③预压料紧密,空气含量少,传热快,又可提高预热温度,从而缩短了预热和固化的时间,制品也不易出现气泡;④便于成型较大或带有精细嵌件的制品;预压的设备是预压机和压模;8、压延效应产生的原因及减小的方法是什么答:产生的原因:在压延过程中,热塑性塑料由于受到很大的剪切应力和拉伸应力作用,因此高聚物大分子会沿着压延方向作定向排列,以至制品在物理机械性能上出现各向异性,即压延效应;减小的方法:物料温度适当提高,可以提高其塑性,加强大分子的运动,破坏其定向排列,可降低压延效应;降低辊筒转速,则压延时间增加,压延效应降低;辊筒存料量少,压延效应也降低;增加制品的厚度,可减小压延效应;尽量不使用各向异性的配合剂,压延后缓慢冷却,有利于取向分子松弛,也可降低压延效应;9、什么是人造革,简述其用压延法生产的工艺流程,并用示意图表示;答:人造革是以布、纸或玻璃布为基材,在其上覆以粘流态塑料如PVC、PU的一种复合材料;以压延法生产人造革时,基材应先经预热,同时粘流态塑料可先经挤压塑化或辊压塑化再喂于压延机的进料辊上,通过辊筒的挤压和加热作用,使塑料与基材紧密结合,再经压花、冷却、切边和卷取而得制品;下图为四辊压延机生产人造革示意图擦胶法;五、论述题1、论述注射成型的工艺过程;答:按其先后顺序主要包括:1)成型前的准备;①原料性能的了解,主要指热性能、流变性能、压缩率、吸湿性、细度、均匀度等;②原料的预处理,主要指原料的干燥、着色等;③料筒的清洗,在更换原料、调换颜色或发现正在加工中的塑料有一定降解现象出现时,就需要对料筒进行清洗;④嵌件预热;⑤脱模剂的选择,Ⅰ. 硬脂酸锌:不适用于PA;Ⅱ. 白油液体石蜡:对PA效果好,还可防止空隙;Ⅲ. 硅油:虽效果好,但价格高,使用麻烦需配甲苯溶液;2)注射过程;具体过程为:①加料塑化塑料粒子加入到料筒中,通过加热逐渐变成熔体柱塞式,或沿螺杆槽向前移动,通过料筒外的加热及螺杆转动时塑料产生的摩擦热逐渐转变为熔体;②充模注射柱塞或移动螺杆把塑料均匀的熔体推向料筒前端,经过喷嘴及模具浇注系统注入并充满模具的型腔;③保压充满之后,柱塞或移动螺杆仍保持施压状态,使喷嘴的熔体不断充实型腔,以确保不缺料;另可使大分子进一步松弛因有滞后;④凝封在浇注系统里的熔体体积比制品小的多先行冷却硬化,模腔内还未冷却固化的熔体就不会向喷嘴方向倒流,这一现象叫凝封;凝封则保压结束,可退螺杆和注塞;同时下一周期的加料塑化开始;⑤冷却保压结束,同时对模具内制品进行冷却、固化,一般冷却到塑料的玻璃态或结晶态;⑥脱模3)制品的后处理;主要指退火和调湿处理;退火是将制品放在一定温度的加热介质热水、热油等或热空气循环箱中静置一段时间,然后缓慢冷至室温,消除制品在加工过程中产生的复杂内应力;调湿处理是将刚出模的热制品放入热水中放置一段时间;主要是为了避免氧化变色放入热水中,隔绝氧;加快得到吸湿平衡,稳定制品尺寸;适量水分对PA等有增塑作用;可以改善柔性、韧性、拉伸强度等性能;2、论述塑料的一次成型和二次成型的联系和区别,并举例说明;答:一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下,经过流动、成型和冷却硬化或交联固化,而将塑料制成各种形状的产品的方法;一次成型包括挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型等,成型制品从简单到极复杂形状和尺寸精密的制品,应用广泛,绝大多数塑料制品是从通过一次成型法制得的;二次成型是将一次成型所得的片、管、板等塑料型材,加热使其处于类橡胶状态,通过外力作用使其形变而成型为各种简单形状,再经冷却定型而得制品;二次成型包括中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜的成型等方法,仅适用于热塑性塑料的成型;二次成型是在一次成型的基础上进行成型的一种方法;区别:如PVC挤出吹塑成型过程:挤出管坯→合模→送入压缩空气,吹胀型坯→保压、冷却定型后脱模挤出管坯应属于一次成型,后面的成型过程属于二次成型,具体从成型对象、成型温度、形变来具体说明二者联系和区别;。

东华大学高分子材料成型原理-第三章-混合

东华大学高分子材料成型原理-第三章-混合

第三章混合1、混合的定义混合是一种趋向于混合物均匀性的操作;是一种在整个系统的全部体积内,各组分在基本单元没有本质变化的情况下的细化和分布的过程。

2、聚合物共混和添加改性的目的(1)改善聚合物的加工性能;(2)改进制品的使用性能;(3)降低成本。

3、分类(1)混合{按物料不同{固−固混合固−液混合液−液混合按混合形式不同{分散混合非分散混合分散混合:发生在固—液和液—液之间,它是减小分散相粒子尺寸,同时提高组分均匀性的过程;非分散混合:通过少组分的重复排列,以增加少组分在聚合物空间中的均匀性,而不减小分散相粒子尺寸的过程。

(2)○1非分散混合{分布性混合{无规分布混合有序分布混合层流混合{流变均匀层流混合流变非均匀层流混合【注意】分布性混合:适用于固-固、固-液、液-液混合;层流混合:适用于液-液混合。

○2分散混合:适用于固-液、液-液混合。

【说明】分散混合与非分散混合的比较:(1)使用范围不同:非分散混合适用于固-固混合,而分散混合不适用;(2)分散相粒子的变化不同:分散混合:分散相粒子的尺寸改变,位置也改变;非分散混合:分散相粒子尺寸不变,位置改变。

4、混合机理(1)三种基本运动形式(I)分子扩散(II)涡旋扩散}气体、低粘度液体(III)体积扩散(对流混合):在聚合物加工中占支配地位混合机理:○1体积对流混合:物料不变形○2层流对流混合:物料变形【说明】由于聚合物熔体粘度较高,因此只能产生层流对流混合。

5、混合过程发生的主要作用(1)剪切:剪切力越大,混合越好;(2)分流、合并和置换;(3)挤压(压缩);(4)拉伸;(5)聚集:不利于混合。

6、添加剂的改性机理(1)物理作用:添加剂可单独发挥作用;(2)化学作用:添加剂不能单独发挥作用,必须与树脂一起发生某种化学反应才可发挥改性作用。

7、添加剂之间的相互作用协同作用、对抗作用、加和作用8、添加剂与聚合物之间的关系(1)大多数添加剂与聚合物之间的相容性不好。

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。

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1-1.通用高分子材料主要有那几大类?答:纤维、塑料、橡胶、胶黏剂、涂料1-2.高分子材料加工与高分子合成的区别?答:“高分子材料加工”定义为“对聚合物材料或体系进行操作以扩大其用途的工程”,它是把聚合物原材料经过多道工序转变成某种制品的过程。

经过高分子材料加工得到的制品在物理上处于和原材料不同的状态,但化学成分基本相同;而高分子合成是指经过一定的途径,从气态、液态、固态的各种原料中得到化学上不同于原料的高分子材料。

1-3.高性能纤维有哪些?答:低热稳定性,高强度纤维:UHMWPE、PVA高热稳定性,高强度纤维(200-300℃):对位芳纶、芳族聚酯、杂环聚合物纤维高热稳定性、耐热纤维(≤350℃):间位芳纶、聚酰亚胺纤维、酚醛纤维、碳纤维高热稳定性、无机纤维:碳化硅纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维1-4.判断题经过加工过程,高分子材料在物理上处于和原材料相同的状态。

(×)1-5 选择题高强高模聚乙烯纤维材料和Lyocell纤维材料分别属于③。

①生态高分子材料和智能高分子材料②智能高分子材料和功能高分子材料③高性能高分子材料和生态高分子材料④功能高分子材料和高性能高分子材料为什么纤维素材料的加工不能采用先熔融再成型的方法?纤维素大分子中含有大量的-OH基团,由于氢键的作用,使大分子间作用力较大,这将导致熔融热焓△H较大;另一方面,纤维素大分子中存在环状结构,使分子链的刚性较大,这将导致熔融熵变△S较小。

这两方面的原因使得熔融纤维素的温度(= △H / △S )将变得较高,而纤维素的分解温度又相对较低,因此,当加热纤维素至一定温度时,会出现纤维素未开始熔融便已被分解的现象,因此,纤维素材料的加工不能采用先熔融再成型的方法。

请阐述选择聚合物溶剂的几种实用方法及其适用范围1. 可根据极性相近规律即极性的聚合物易溶于极性溶剂、非极性的聚合物易溶于非极性或弱极性溶剂的规律来初步选择溶剂。

2. 可根据溶度参数理论,按照溶剂与聚合物的内聚能密度或溶度参数应尽可能接近的规则来选择溶剂。

(1) 对于非极性分子体系(即非极性聚合物与非极性溶剂体系),可直接利用该规则选择溶剂。

一般来讲,所选溶剂与聚合物间的溶解度参数之差绝对值应小于1.7-2.0。

(2) 非极性混合溶剂的选择一般也可利用该方法,其中,混合溶剂的溶解度参数δmix在混合前后无体积变化时可按δmix=(χ1ν1δ1+χ2ν2δ2)/(χ1ν1+χ2ν2)计算。

(式中χi—i(i=1,2)组分的摩尔数;vi—摩尔体积;δi—溶度参数。

)(3) 对于极性分子或易形成氢键的体系,必须对溶度参数理论修正,应利用三维溶度参数(δd, δp, δh)、由聚合物的三维溶度参数为球心通过作三维溶度参数图来预测选择溶剂。

该方法对非极性聚合物/溶剂体系和极性聚合物/溶剂体系均适用。

3. 还可根据高分子——溶剂相互作用参数(哈金斯参数)χ1来半定量地判断溶剂对聚合物的溶解性。

一般而言,χ1<0.5为良溶剂。

2-1 聚合物熔融有几类主要方法?无熔体移走的传导熔融有强制熔体移走的传导熔融压缩熔融耗散混合熔融利用电、化学或其它能源的耗散熔融方法2-2 聚合物在螺杆挤出机中的熔融属于哪种熔融方法?其热量来源有几种?聚合物在螺杆挤出机中的熔融属于有强制熔体移走的传导熔融,其热量来源有机筒外壁的加热器所产生的传导热和由剪切产生的剪切热两种。

2-3 聚合物的溶解过程可分为溶胀和溶解两个阶段。

未经修正的“溶度参数相近原则”适用于估计与的互溶性。

未经修正的溶度参数理论适合非极性溶剂和非极性聚合物体系2-4 具有UCST的聚合物-溶剂体系由不相溶转变为互溶的方法有哪些?2-5 黏胶纤维生产中, 为使纤维素黄酸酯在NaOH水体系中的溶解度提高,应如何控制温度?3-1 按混合形式分, 混合可分为哪几类?各自有何特点?3-2 按照Brodkey混合理论,混合涉及到扩散的哪几种基本运动形式?在聚合物加工中,以哪种形式为主?按照Brodkey混合理论,混合涉及分子扩散、涡旋扩散(紊流扩散)及体积扩散(对流混合)三种基本运动形式。

3-3 混合过程发生的主要作用包括哪些?3-4 将低粘度的少组分混合到高粘度的多组分中比将高粘度的少组分混合到低粘度的多组分中更困难 ( X )高粘度的少组分混合到低粘度的多组分中--------比较困难低粘度的少组分混合到高粘度的多组分中--------相对容易3-5 分散混合过程是通过哪些物理-力学和化学作用来实现的?(答案见第二版书P61-4-(2))4-1 剪切流动指流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化(√)4-2 聚合物熔体切力变稀的可能原因有哪些?4-3 切力变稀流体的极限牛顿黏度大于其零切黏度( X )4-4 切力变稀流体的lg σ-lgѓ曲线的斜率即为非牛顿指数n (√ )4-5 当聚合物相对分子质量及其分布、浓度、温度变大或变高时,对应聚合物流体的剪切黏度一般是增大还是减小?相对分子质量相对分子质量分布溶液浓度温度4-6影响聚合物流体拉伸粘性的因素有哪些?拉伸应变速率温度分子量及其分布混合4-7 聚合物流体弹性主要是由体系内能变化所致的么?聚合物流体弹性既有内能变化的贡献,又有构象变化的贡献(熵弹性)4-8 当聚合物相对分子质量、溶液浓度、温度、剪切速率、口模长径比变大或变高时,对应聚合物流体的弹性一般是增大还是减小?1.分子量的影响M ↑→ Je ↑, G ↓ → 弹性↑2.温度的影响T↑,有利于内应力松弛流体弹性能储存量(出口模时)↓,弹性表现程度↓3.聚合物溶液浓度的影响C↑ 法向应力差效应↑ 弹性↑4.剪切速率的影响Ѓ 适度↑ 法向应力差(σ11- σ22=1(ѓ )ѓ 2) ↑,胀大比↑弹性能储存↑,弹性↑5.口模长径比的影响毛细管直径d↑ 弹性效应↓长径比L/D ↑(D一定)有利于松弛弹性表现程度↓4-9 聚合物流体流过直径为D、长度为L的圆形口模时,若测定出的口模两端压力降为△P,则圆形口模壁处(距圆形口模轴心D/2处)的剪切应力(σ12)w为 D △P/4L 。

若考虑末端效应,该值将变小(提示,此处选择填写“大”或“小”)。

4-10 实际生产中,若原料性质及喷丝板尺寸已固定,可通过调整哪些工艺条件来减弱孔口胀大效应?适当提高纺丝温度、降低泵供量(剪切速率)。

作业题:1.什么是剪切流动、拉伸流动、表观粘度、零切粘度、极限牛顿粘度、拉伸粘度和结构粘度指数?剪切流动:流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。

拉伸流动:流体质点的运动速度仅沿着流动方向发生变化(垂直于流动方向相等)。

表观粘度:聚合物流体剪切应力σ12与剪切速率ѓ 的比值σ12/ ѓ 称为表观粘度ηa。

非牛顿流体的表观粘度随剪切速率ѓ 而变。

零切粘度:在流动曲线中,聚合物流体在ѓ 0 时的流动是牛顿型的,对应的表观粘度ηa与ѓ 无关且趋于常数,称为零切粘度η0。

极限牛顿粘度:在流动曲线中,聚合物流体在ѓ 较大时的流动通常为非牛顿型的,但继续提高ѓ 即ѓ ∞ 时,流体则表现为牛顿流动,对应的表观粘度ηa又与ѓ 无关,称为极限牛顿粘度η∞。

拉伸粘度:拉伸粘度用来表示流体对拉伸流动的阻力。

在稳态简单拉伸流动中,拉伸粘度ηe可表示为:ηe= σ11/ έ式中:σ11-聚合物横截面上的拉伸应力,έ -拉伸应变速率结构粘度指数:结构粘度指数η定义为:η =-( ) ×102 ,该值可用以表征聚合物浓溶液结构化的程度。

2.造成聚合物流体切力变稀的可能原因有哪些?(1)大分子链间缠结点的解除ѓ (σ) ↑,缠结点浓度↓ a ↓(2)大分子链段取向效应ѓ ↑,链段取向↑ 流层间牵曳力↓ a ↓(3)大分子链的脱溶剂化(浓溶液情况) 聚合物浓溶液:σ ↑,脱溶剂化↑ 大分子链有效尺寸↓ a ↓5-1课堂作业一根450米长的纤维重0.1克,将其进行拉伸性能分析,得知纤维的断裂强力为0.098牛顿(N),求该纤维线密度(分别以特和旦表示)及相对强度(分别以N/tex 和cN/dtex表示)。

5-2 根据Ziabicki的可纺性理论,决定最大丝条长度χ* 的断裂机理至少有哪几种?断裂机理至少有两种,一种是内聚破坏(内聚断裂,脆性断裂),另一种是毛细破坏。

5-3 湿法纺丝时,上述两种机理中哪种是纺丝线丝条断裂的主要机理?对于湿法纺丝,因表面张力小,故内聚破坏是纺丝线丝条断裂的主要机理。

5-4纺丝流体挤出细流类型通常有哪几种?其中的哪一种属于正常的类型?液滴型漫流型胀大型破裂型胀大型是正常的类型5-5 实际纺丝过程中,纺丝流体从口模中挤出时,可采取哪些措施来调整流体挤出类型由液滴型向漫流型转变?1)增大泵供量(V0 ↑ ),2)T ↓(η↑),3)喷硅油(α↓)5-6实际纺丝过程中,纺丝流体从口模中挤出时,可采取哪些措施来调整流体挤出类型由漫流型向胀大型转变?1)增大泵供量(V0 ↑ ),2)T ↓(η↑),3)喷硅油(α↓)5-7 熔纺中从喷丝头至距喷丝头X处的一段纺丝线(暴露于空气介质)上受到哪些轴向力?熔纺中从喷丝头至距喷丝头χ处的一段纺丝线上的轴向力平衡方程式为:Fr(X) = Fr(0) + Fs + Fi + Ff - Fg式中:Fr(X)为在x=X处纺丝线所受到的流变阻力;Fr(0)为熔体细流在喷丝孔出口处作轴向拉伸流动时所克服的流变阻力;Fs为纺丝线在纺程中需克服的表面张力;Fi为使纺丝线作轴向加速运动所需克服的惯性力;Ff为空气对运动着的纺丝线表面所产生的摩擦阻力;Fg为重力场对纺丝线的作用力。

5-8 熔纺中横向吹风时丝条的传热系数是否与纵向吹风时相同?不相同, 横向吹风时丝条的传热系数为纵向吹风时的两倍。

5-9 在熔纺且恒速横向吹风时,上段和下段纺丝线冷却过程分别受哪种主要因素控制?在上段纺丝线,冷却过程受冷却吹风速度Vy控制;在下段纺丝线,冷却过程决定于丝条速度Vx .(如高速纺)5-10 影响熔体纺丝线上冷却长度Lk 的最重要因素通常是哪个因素(限无相变热时)?丝条的传热系数α*影响最大可合理设计纺程长度(紧凑短程纺)5-11 熔纺过程中有哪几种取向机理?卷绕丝的取向度主要是由哪种取向贡献的?喷丝孔中的剪切流动取向纺丝线上的拉伸流动取向(卷绕丝的取向度主要是纺丝线上拉伸流动的贡献)纺丝线上的拉伸形变取向5-12 熔纺过程中, 对于纺程上发生结晶的聚合物,可以将取向度沿纺程的分布划分为哪几个区?各区的Δn有何特征?以超高速纺PET为例:近喷头的流动形变区:Δn较小 ( έ 不大 T高ηe小 ,解取向大) △n σxx 距喷头一定距离的结晶取向区:Δn陡增(细颈,σ ↑↑,取向大,晶核形成,结晶加速,导致微晶取向)取向诱导结晶近固化区的塑性形变区:Δn略增后趋于饱和(ηe →∞ ,σxx已不足以使大分子大幅度取向;结晶过程已完成; 但空气阻力的存在使σxx继续增加,纤维冷拉,其结构和性能仍有变化)5-13 湿法纺丝中,原液细流在凝固浴中的双扩散过程指哪两种扩散?凝固浴中凝固剂向原液细流内部的扩散;原液中的溶剂向凝固浴的扩散。

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