高分子成型加工原理

1、什么叫混合、混炼？并指出各自的特点。

混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作。

混炼是指用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂练成混炼胶的工艺。

混合：温度低（一般低于聚合物熔点），剪切速率小；混炼：温度高（一般高于聚合物熔点），剪切速率大。

2、试述捏合机、高速混合机、开炼机、密炼机的基本结构、工作原理和机器的规格型号。

（1） Z形捏合机

基本结构：带有加热（冷却）夹套的鞍形混合室、一对Z形搅拌器、电气传动装置等。捏合机除了通过夹套加热和冷却外，还可在搅拌器中心开设通道，通加热或冷却载体，以便准确及时地控制捏合时物料的温度。

工作原理：混合时，物料借助于相向转动的一对搅拌器沿着混合室的侧壁上翻,而后在混合室的中间下落，再次为搅拌器所作用。这样重复循环，物料得到多次折叠和撕捏作用，从而得到均匀混合。

(2)高速混合机

基本结构：附有加热或冷却夹套的圆筒形混合室、一个装在混合室底部的高速转动的搅拌叶轮、排料装置、折流板（挡板）以及电气传动装置等。

工作原理：高速混合机工作时，高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩擦力和侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运动。同时，由于离心力的作用物料被抛向混合室内壁，并且沿内壁面爬升，当升到一定高度后，由于重力的作用，物料又落回到叶轮中心，接着又被抛起。物料的表面不断得到更新，由于叶轮的转速很高，物料运动速度很快，快速运动的物料粒子之间相互碰撞、摩擦，使得团块破碎，物料因摩擦升温，同时迅速地进行着交叉混合，这些作用促进了各组分的均匀分布和对液态添加剂的吸收。规格型号：GH200，GH表示高速混合机，200表示工作容量200升。实际加料量为工作容量的50～75％。

（3）开炼机

基本结构：两只辊筒、辊距调节装置、安全装置、加热冷却系统和传动系统等。辊筒为中空结构，内部可通加热或冷却载体，也可直接放置电加热棒加热。

工作原理：开炼机工作时，两个辊筒相向旋转，且速度不等。放在辊筒上的物料由于与辊筒的摩擦和粘附作用以及物料之间的粘结力而被拉入辊隙之间，在辊隙内物料受到强烈的挤压和剪切，这种剪切使物料产生大的形变，从而增加了各组分之间的界面，产生了分布混合。该剪切也使物料受到大的应力，当应力大于物料的许用应力时，物料会分散开，即分散混合。所以提高剪切作用就能提高混合塑炼效果。

规格型号：SK-160；SK表示塑料开炼机，160表示辊筒直径160mm。 XK橡胶双辊开炼机。

3、决定开炼机正常工作的条件是什么？

开炼机正常工作时的两个条件：

①物料与辊筒的摩擦角应大于接触角；

②两个辊筒之间存在速比。减小辊筒间距和加大辊筒速比，可以加大剪切作用。

4、高速混合机中折流板的作用是什么？

改变混合时物料的流型；内部安装测温传感器，测试物料的温度。

5、常见的连续混合设备有哪几种，各有什么特点？

连续混合设备主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星螺杆挤出机和连续混炼机。

6、生胶在成型加工前为什么要进行塑炼？

塑炼主要是为了降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当流动性，使橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀，也利于胶料进行各种成型操作。此外，还要使生胶的可塑性均匀一致，从而使制得的胶料质量也均匀一致。

模压成型部分

1、试简述热固性塑料的模压成型（压缩模塑）工艺过程。

模压成型通常称压缩模塑，是将模塑塑料在已加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下，经过一定的时间，使其发生化学交联反应而变成具有三维体型结构的热固性塑料制品。

2、为什么热塑性塑料较少采用模压成型的方法加工？

热塑性塑料模压成型时，必须将模具冷却到塑料固化温度以下才能定型为制品，为此需交替加热与冷却模具，生产周期长，故生产中很少采用。

3、什么是BMC、SMC？它们常采用何种方法成型？

BMC:块状模塑料，用预混法制成的聚酯树脂模塑料，模塑料成团块状，故也称料团。

SMC:片状模塑料，用预浸法制成的片状聚酯树脂模压料。

4、热固性塑料、热塑性塑料、橡胶的模压成型有什么不同？

成型过程中热塑性塑料不发生化学变化，而后两者有物理和化学变化。

1、挤出成型生产线一般由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

挤出系统、加料装置、传动系统、加热和冷却系统及控制系统等。

挤出系统通常包括：加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等。

2、常规三段全螺纹螺杆的主要参数有那些？如何选择这些参数的大小？

a.螺杆直径DS 指其外径，通常在30～200mm之间，最常见的是45～150mm。螺杆的直径大，挤出机的产量高，所以挤出机的规格型号常一螺杆的直径表示。如挤出机型号SJ－45，表示塑料挤出机螺杆直径45mm。

b.螺杆的长径比L/DS 指螺杆工作部分的有效长度与直径DS之比。

L/DS大能提高挤出机的生产能力，有利于物料的混合，螺杆的适应性强，但加工安装困难，不适于热敏性物料的加工。

L/DS小对塑料的混合塑化不利。

c.螺杆的压缩比A

几何压缩比：指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比。一般约等于H1/H3（H1，H3分别为加料段和均化段槽深）。

物理压缩比：是指塑料在熔融状态下的密度与固体松散状态下的密度之比。

挤出机的几何压缩比应大于物理压缩比

d.螺槽深度H

一般螺槽的深度H1、H2、H3分别表示固体输送段、熔融段、熔体输送段等三段的槽深。

H3小时挤出机对物料的剪切速率大，有利于传热和塑化，但挤出生产率低。H3大则反之。 H3大适于加工热敏性物料（如HPVC）的加工；H3小的浅槽螺杆可用于熔体粘度低和热稳定性好的塑料的挤出成型。

e.螺旋角θ是螺纹与螺杆横截面之间的夹角。

θ角大，挤出机的产量高，但螺杆对塑料的挤压和剪切作用减小。

f.螺棱部分宽度E 螺棱宽度E太小会使漏流增加，产量降低；E太大会增加螺棱上的功率消耗，螺棱上的物料过热的危险（传热量大，剪切热大）。

g.螺杆与料筒的间隙δδ的大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。δ值大，生产效率低，不利于热传导，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合；δ过小，剪切速率大，易引起物料过热降解，对螺杆、料筒的加工和安装要求高。

3、何谓螺杆的几何压缩比、物理压缩比？两者关系如何？

几何压缩比：指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比。一般约等于H1/H3（H1，H3分别为加料段和均化段槽深）。

物理压缩比：是指塑料在熔融状态下的密度与固体松散状态下的密度之比。

挤出机的几何压缩比应大于物理压缩比

4、挤出机内物料的压力是如何产生的？为什么物料必须有一定的压力？

压力由机头阻力、螺杆的压缩比和螺杆、料筒对物料的输送作用等产生。为了使挤出的物料密实，挤出机料筒内必须有一定的压力

5、挤出机加料斗料斗座为什么必须冷却？

防止高温料筒的热量传向料斗，避免料斗中的料因受热而产生“架桥”现象。

6、普通挤出机螺杆有几种型式？各适用于什么场合？

根据压缩段（熔融段）长度的大小，普通螺杆又分为通用型螺杆、渐变型螺杆和突变型螺杆三种。

（a）渐变型螺杆的压缩段较长，有的螺杆（如加工聚氯乙烯的螺杆）螺杆全长均起压缩作用，这样的螺杆即为渐变型螺杆。这种螺杆适于加工非晶型塑料。

（b）突变型螺杆的压缩段很短，压缩段长度为3～5DS。这种螺杆适于加工熔融温度范围窄的结晶型塑料。

（c）通用型螺杆的压缩段长度介于渐变型和突变型螺杆之间。适于大多数物料的加工。

7、提高固体输送效率的方法有那些？

a) 增大物料与料筒的摩擦系数，减小物料与螺杆的摩擦系数。具体措施是：对螺杆表面进行抛光，降低表面粗糙度；螺杆中心通冷却水，适当降低螺杆的表面温度。在加料段的料筒内壁开设一些纵向沟槽，以增加物料与料筒间的径向摩擦力。

b) 适当增加螺槽深度H1和螺旋角。

8、物料在常规挤出机的熔体输送段的流动类型有哪几种？其产生这几种流动的原因是什么？试画出流动类型的速度分布图（特别注意流动方向）。

a) 正流是物料沿螺槽方向（Z向）向机头的流动，是均化段熔体的主流，它起到挤出物料的作用。（这种流动是由物料在螺槽中受料筒摩擦拖曳作用而产生的故也称为拖曳流）。

b)逆流沿螺槽与正流方向相反的流动，它是由机头口模、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。

正流和逆流的综合流称为净流。

c) 横流物料沿x轴和y轴两方向在螺槽内往复运动，也是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。

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，它也是由于机头和口模等对物料的阻力所产生的反压流动。

挤出机的生产能力＝正流-逆流-漏流