(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。例如，在力学性能方面，取向方向上聚合物的拉伸强度和挠曲强度显著提高。利用这些性质对材料性能的影响可以有效指导和帮助人们对材料进行何种的加工。

2、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

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？

答：聚合物发生取向是因为受到外力作用取向单元发生择优排列。按取向方式可把取向聚合物分为两类：①单轴取向,取向单元在一维方向上择优排列；②双轴取向，取向单元在二维平面上择优排列。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。例如，

在力学性能方面，取向方向上聚合物的拉伸强度和挠曲强度显著提高。取向后，高聚物将出现双折现象，改变其光学性能。

4、分析并讨论影响热塑性塑料成型加工中熔体粘度的因素?

答：影响热塑性塑料成型加工熔体粘度的因素可分为内因和外因。

内因：（1）聚合物主链结构的影响：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。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。

（2）相对分子质量的影响：聚合物相对分子质量增大，不同链段偶然位移相互抵消的机会增多，因此分子链重心转移减慢，要完成流动过程就需要更长的时间和更多的能量，所以聚合物的粘度随相对分子质量的增大而增加。

（3）相对分子质量分布的影响：相对分子质量分布宽的聚合物，对剪切敏感，即使在较低剪切速率或剪切应力下流动时，也比相对分子质量分布窄的聚合物更具有假塑性。

外因：（1）温度的影响：粘流温度以上，高聚物的粘度与温度的关系符合如下关系：

Ln η= ln A + ΔEη/ RT 分子链刚性越大，或分子间作用力越大，则高聚物的粘度对温度有较大的敏感性，可采用升高温度的方法降低成型加工粘度。而柔性分子链的高聚物的粘度对温度敏感性较差。

（2）剪切速率的影响：在低和高剪切速率区，高聚物熔体的剪切粘度不随剪切速率而改变，而在中间剪切速率区，粘度随着剪切速率增加而降低。柔性分子链的表观粘度随着剪切速率的增加明显下降，而刚性分子链粘度下降不多。因此可采用提高转速的方法增加剪切速率，从而降低熔体粘度。

（3）（3）压力的影响：压力增加，自由体积减小，分子间的相互作用增大，熔体粘度升高。（4）添加剂的影响：增塑剂、润滑剂、稳定剂等小分子改性剂的加入，使聚合物共混物的粘度有所下降；而大量无机填料的添加会增加熔体的粘度。

5、什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？使用流变方程和流动曲线说明非牛顿型流体的类型？

答：粘度不随剪切应力和切变速率的大小而改变，始终保持常数的流体，通常称为牛顿流体。反之为非牛顿流体。

6、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制品质量的不良影响？

答：聚合物熔体在加工中的弹性行为主要有入口效应、离模膨胀和熔体破裂。考虑和计入入口效应的压力损失，常用贝里格方法进行修正。对于离模膨胀，可以延长熔体在模孔中停留的时间或增大模孔的长径比L/R。熔体破裂，可由加长模孔长度的方法缓解，通过减少模孔入口角和提高温度可以提高熔体出现不稳定流动的临界切变速率，避免不稳定流动现象。