聚合物成型工艺学复习提纲(重点)

聚合物成型工艺学复习提纲

第二章 聚合物成型的理论基础

1、非牛顿流体的类型和特征

由黏度分

a 宾哈流体：这种流体与牛顿流体相同，其剪切应力和剪切速率的关系表现为直线。不同的是它的流动只有当剪切应力高至一定值τy 后才发生塑性流动

b 假塑性流体：它所表现的流动曲线是非直线的，但并不存在屈服应力。流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。大多数聚合物的熔体，也是塑料成型中处理最多的一类物料，以及所有聚合物在良溶剂中的溶液，其流动行为都具有假塑性流体的特征。

c 膨胀性液体（高固含量的悬浮液） 这种流体的流动曲线也不是直线，而且也不存在屈服应力，但与假塑性流体不同的是它的表现粘度会随剪切应力的增加而上升。

由时间依赖性

这一系统的流体，其剪切速率不仅与所施加的剪切应力的大小有关，而且还依赖于应力施加时间的长短。当所施加的应力不变时，这种流体在恒温下的表观粘度会随着所施加应力的持续时间而逐渐上升或下降，上升或下降到一定值后达到平衡不再变化。这种变化是可逆的，因为流体中的粒子或分子并没有发生永久性的变化。

a 摇溶性（或触变性）流体：表观粘度随剪切应力持续时间下降的流体。如：涂料、油墨。

b 震凝性流体：表观粘度随剪切应力持续时间上升的流体。如：石膏水溶液。

3、聚合物熔体的黏度的影响因素

对流体粘度起作用的因素有温度、压力、施加的应力和应变速度等。

温度：0()0a T T e -η=η聚合物分子链刚性越大和分子间的引力越大时，表现粘度对温度的敏感性也越大。但这不是很肯定的结论，因为敏感程度还与聚合物相对分子质量和相对分子质量分布有关 表现粘度对温度的敏感性一般比它对剪切应力或剪切速率要强些。

压力：由于液体的剪切粘度（包括表观粘度下同）依赖于分子间的作用力，而作用力又与分子间的距离有关，因此当液体受有压力而达到减小分子间距离时，分子间作用力增大，黏度增大。

假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降

4、符合指数定律流体在圆形流道中的流动方程(推导流量、压力、几何参数之间的关系)

剪切应力和真正剪切速率之间应存在如式所示的关系 m k dr

dv τ=- 规定圆管的半径为R ，管长为L ，于是在任意半径r 处所受剪切应力即为 L RP 2=

τ 将上述两式合并求其积分，得液体在任意半径处的流速v r 为:

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛=++1211m r R L P k v m m m

r 液体在管中的体积流速q 为: dr rv q r R

π⎰=02 ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=∴+323m R L P k q m m

π 如果m=1 为牛顿流体

4

24

⋅=L pR k q π 44

2pR L q k π=

◆ 5、符合指数定律流体在狭缝（ h/w>20）流道中的流动方程（推导）

m k dy

dv τ=- 离中心线为y 处而与中心层平行的流层所受的剪切应力即为：

y L

p =τ 积分得

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=++11211m m m y y h m L p k v 体积流速：

dy Wv q h

y ⎰=2

2 ()

2212+⎪⎭⎫ ⎝⎛=++m h L p kW q m m m

◆ 6、聚合物成型的流动缺陷的种类及产生的原因

（1．管壁上的滑移

塑料熔体在高剪切应力下的流动并非如此，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动。或称滑移。这样管内的整个流动就成为不稳定流动，即在熔体流程特定点上的质点加速度不等于零

（2．端末效应：（流体由大管或贮槽进入小管的区域内，流体是不稳态流动）

原因熔体由大管流入小管内，必须形变以适应新流道内流动

A 熔体具有弹性，对变形有抵抗力，要消耗压力降

B 熔体各点速度不同为调节速度，要消耗压力降

（3．弹性对层流的干扰：（弹性湍流）

塑料熔体具有弹性，在管内流动时可逆的弹性形变是在逐渐回复的。如果回复太大或过快，则流动单元的运动就不会限制在一个流动层，势必引起湍流，

（4．“鲨鱼皮症”：是发生在挤出物表面上的一种缺陷。

起因 ：认为是挤出口模对挤出物表面所产生的周期性张力也有认为是目模对熔体发生时粘滑的作用所带来的结果

(5)、熔体破碎：（定义：挤出物表面出现凹凸不平或外表发生畸变或断裂）

什么情况发生？在管壁处剪切应力或剪切速率达到临界值

原因：弹性造成。。熔体在导管（流道）内流动时，各点所受应力作用的经历不尽相同，因此在离开导管后所出现的弹性恢复就不可能一致，如果弹性恢复的力不为熔体强度所容忍，则挤出物就会出现表面毛糙、螺旋型的大规则性、细微而密集的裂痕，一致成块地断裂

9、结晶度和性能之间的关系

（1）重要因素

①晶态中分子集中而有序，有利于机械性能

②晶态分子比较固定

注意：结晶度不是100％的，就一个制件或试样每部分结晶度不相等的，性能不均匀严重时造成翘曲与开裂：

（2）次要因素：较小的链节和柔顺性小

◆ 何为分子定向？分子定向与什么有关？其会产生什么影响?

聚合物分子在很大程度上沿流动方向上所做的平行排列

与剪切力 熔体温度有关 结果与运动历史有关

影响制品性能：定向的单元如果存在于制品中，则制品的整体就会出现各向异性。各向异性有时会在制品中特意形成，这样就能使制品沿拉伸方向的拉伸强度和抗蠕变性能得到提高。但在制造许

多厚度较大的制品时，又力图消除这种现象。因为制品存在的定向现象不仅定向不一致，而且各部分的定向程度也有差别，这样会使制品在有些方向上的力学强度得到提高，而在另外一些方向上必会变劣，甚至发生翘曲或裂缝

◆11、聚合物降解的实质及降解方式

发生降解的分子改变的实质：

①断链；②交联；③分子结构改变④侧基改变；⑤以上四种作用组合。

方式：１、热降解2 、力降解3 . 氧化降解４、水降解

13、成型操作过程中，仅凭增加温度来增加流动性，是否适合于任何聚合物

在成型操作中，对一种表观粘度随温度变化不大的聚合物来说，仅凭增加温度来增加其流动性是不适合的，因为温度即使升幅很大，其表观粘度却降低有限（如聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛等）。

另一方面，大幅度地增加温度很可能使它发生热降解，从而降低制品质量，此外成型设备等的损耗也较大，并且会恶化工作条件。

19同种聚合物结晶度的变化如何影响熔点、弹性模量、密度、透明度

结晶度增加熔点上升、弹性模量增加、密度增加、透明度降低

第三章成型用物料极其配制

1聚合物成型用物料的形态类型

粉料、粒料、溶液、分散体等几种

2成型用粉料与粒料的组成

粉料的组成: 聚合物（固态）和助剂（固态或液态）

粒料与粉料在组成上是一致的，不同的只是混合的程度和形状．

◆粉料和粒料的制备工艺

粉料配制：使各组分混合分散均匀。简单混合作业即可制得干混料。

粒料配制：粉料通过塑炼(混炼)等作业使之进一步塑化，提高成型的塑化程度，造粒成型

3增塑剂的作用机理和种类

聚合物大分子链常会以次价力而使它们彼此之间形成许多聚合物—聚合物的联结点，从而使聚合物具有刚性。

种类：①按化学组成分

按其化学属性可分为：邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、石油磺酸苯酯、磷酸酯、聚酯、环氧化合物、含氯化食物等类。

②按对聚合物的相容性分可分为主增塑剂和次增塑剂

③按结构分可以分为单体型和聚合体型。

4内外润滑剂的作用机理和种类

内润滑剂：在聚合物中具有限量的相溶性，主要作用是减少聚合物分子的内摩擦。种类：硬脂酸及其酯类

外润滑剂：聚合物仅有很低的相容性，故能保留在塑料熔体的表层，降低塑料与加工设备间的摩擦。种类:硬脂酸、石蜡等

5稳定剂的类型

稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂(紫外线吸收剂，紫外线淬灭剂．光屏蔽剂等)及抗氧剂等。

6润性物料的混合方法

润性物料的初混合工艺步骤：

①将聚合物加入设备内，同时开始混合加热，物料的温度应不超过l 00℃。

②用喷射器将预先混合并热至预定温度的增塑剂混合物喷到翻动的聚合物中。

③加入由稳定剂，染料和增塑剂(所用的数量应计入规定的用量中)调制的浆料。

④加入颜料、填料以及其它助剂(其中润滑剂最好也用少量的增塑剂进行调制，所用数量也应并入规定用量内计算)。⑤混合料达到质量变求时，即行停车出料。

热塑性塑料的工艺性能。

(1)收缩率以粉科或粒料生产塑料制品常是在高温熔融状态厂在模具中成型的．当制品冷却到室温后，其尺寸将发生收缩。收缩率的定义是