高分子成型加工原理

高分子材料成型加工原理复习课提纲

天大材料系的100题整合版

第一部分：高分子材料及加工理论基础

1 在工业上获得成功应用的“高分子材料”在概念上要具有哪些方面的特点或要求？

特点：

①有一定的力学性能；

②兼或同时具有一定的功能特性；

③具有一定的可加工性；

④市场价值（经济价值）；

⑤环保、节能、安全特征（社会价值）。

要求：可满足生产或生活中的某种需要，并能够参与社会经济发展的循环过程。

2什么是软物质？为什么聚合物流体通常被认为是软物质或复杂流体？

软物质：即复杂流体，主要特征是易形变，弱力引起大形变。聚合物流体同软物质都是多层次多尺度，小刺激产生大变化。

3 如何理解“流动”？

流动：运动单元在外场作用下相对运动并损耗能量。

4 为什么高分子材料往往需要在加工成型过程中对其流动性进行必要的调控？甚至有些高分子材料流动性的调控非常困难以至难以规模化工业生产？

高分子材料通常不具有所需要的流动性，因此需要对其进行调控以实现材料的工业化生产。而高分子材料不具有所需要的流动的原因有：

1时间尺度不匹配：基于聚合物流体在不同空间结构尺度上的相对运动而形成的聚合物流体流动往往超出高分子材料成型加工生产实际所需要的时间尺度要求，太慢或者太快。

2分子链间的相互作用的影响：影响分子链间的相对运动，影响凝聚态结构及超分子结构的稳定性（破坏或重建）及其不同运动单元的相对运动。

3分子链间相互作用形式：分子链间的相互作用是形成高聚物多姿多彩的凝聚状态的内在原因，是指大分子间存在的形式多样的次价键作用力——分子间作用力，它们具有不同的强度、方向性及对距离和角度的依赖性，是材料结构自组织形成并发生演变的基础；包括：范德瓦尔斯力、氢键及分子间配键作用。

5为满足成型和加工的需要，通常如何获得或调控某些特定的高分子材料的流动性？

①调整温度压力等外在工艺技术条件：包括：范德瓦尔斯力、氢键及分子间配键作用；

②对分子结构进行化学改性，或将化学结构控制和工艺技术条件控制相结合：如对一些天然高分子材料。

③优选并引入增塑剂等低分子物或超临界流体等介质：如对淀粉、PVC等聚合物材料。

6 聚合物材料的可加工性通常包含哪些方面？

1.可模塑性

2. 可挤压性

3. 可纺性

4. 可延性

7 熔融指数？熔融指数在实际的成型加工过程中有什么样的应用？其局限性？

熔融指数，是在一定温度和压力作用下，10min内从特定毛细管中流出聚合物熔体的克数。应用：用MFI确定HDPE用途；利用MFI确定PP用途

描述的是特定温度、流场条件下聚合物流体的流动性，并以此确定聚合物的牌号。其对聚合物流体流动性的表征具有局限性，熔融指数概念更多局限于PE、PP。

8 什么是可挤压性？可模塑性？

可挤压性：聚合物通过挤压作用产生形变并由此获得形状和保持形状的能力。

可模塑性：材料在一定温度和压力作用下产生形变并在模具中获得特定的形状、保持该形状的能力。

9 什么是流变？什么是流变学？

流变：流动和变形，在本质上是材料某尺度上的运动单元在外场作用下产生相对运动，同时伴随因材料结构变化引起材料形变响应的现象或过程。

流变学：研究流变的科学，即研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。研究材料呈流体状态时流变现象或过程的科学。

10流变学分支领域的划分？请阐述当代流变学和经典流变学在对流体处理上的差异。

1)①研究内容的划分：结构流变学、加工流变学

②尺度水平的划分：宏观流变学、微观流变学

③研究对象的处理划分：经典流变学、当代流变学

2)经典流变学：聚合物流体为简单流体，作为理想化均匀材料，研究其流动和变形。

当代流变学：聚合物流体为复杂流体，研究其内在结构在加工流场中的热力学和动力学问题。

11什么是静态流变学？什么是动态流变学？各侧重于哪些应用？

静态流变学：研究单一方向稳态剪切作用下聚合物流体的流动和变形。蠕变、应力松弛动态流变学：周期性动态作用下聚合物流体的流动和形变。滞后效应

12 什么是剪切速率？

剪切速率：单位时间内，流体在剪切作用下流体产生的剪切应变。γ=d(dx/dy)/dt

13 什么是牛顿流体？其在结构上有什么特点？

牛顿流体：满足牛顿定律（τ=η·γ）的流体。