《高分子材料加工基础》测验-1答案

《高分子材料加工基础》测验-1答案

一、名词解释

1、高分子化合物——所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。

2、牛顿型流体——服从牛顿流动定律的流体称为牛顿流体

3、假塑性流体——不服从牛顿流动定律，表观黏度随剪切速率增大而减小的流体。

4、表观黏度——对于剪切应力和剪切速率之比不再是常数的非牛顿流体，仍与牛顿黏度相类比，取此比值定义为表观黏度。

5、韦森堡效应——当高聚物熔体或浓溶液在各种旋转黏度计或在容器中进行电动搅拌时，受到旋转剪切作用，流体会沿着筒壁或轴上升，发生包轴或爬杆现象，，在锥板黏度计中则产生使锥体和板分开的力，如果在锥体或板材上有与轴平行的小孔，流体会涌入小孔，并沿孔上所接的管子上升，这类现象称为韦森堡效应。

6、结晶度——结晶高聚物中结晶部分所占的百分数

二、问答题

1、高分子材料成型加工的特性有？

答：①可挤压性；②可模塑性；③可延展性；④可纺丝性

2、高分子黏性流动的特点有哪些？

答：①高分子流动是通过链段的位移运动完成的；②高分子流动不符合牛顿流体的流动规律；③高分子流动时伴有高弹形变

3、什么是聚合物挤出胀大现象，分析产生挤出胀大的原因，如何减小挤出胀大？答：当高聚物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤出时，挤出物的直径或厚度会明显地大于模口的尺寸，这种现象叫做挤出胀大现象。

产生原因：①具有弹性的流动单元→在入口处被强制弹性变形→出口处约束力消失→因弹性记忆产生弹性回复力→恢复原状（膨胀）；②卷曲的高分子链→在入口处被迫舒展，取向（高弹形变）→出口处约束力消失→因分子热运动力图回复到卷曲状态，产生弹性回复力→恢复原状（膨胀）

减小挤出胀大的方法：①增加管子或口模平直部分的长度（增大管子的长径比）（使流动中产生的弹性形变有足够的时间在出口前得到恢复）。②适当减小加工时的应力。（应力减小，产生的弹性形变减小）③提高加工温度。（使弹性形变容易恢复）④对挤出物进行适当速度的牵引和拉伸。

4、分析影响高聚物熔体黏度的因素？

答：影响高聚物熔体黏度的因素有：

①温度：随着温度升高，高聚物黏度降低，高聚物分子结构为刚性的对温度的

敏感性大于柔性的高聚物。

②压力：随着压力的增大，高聚物熔体的黏度增大，增大压力和降低温对黏度

的影响是等效的。

③剪切速率：对于假塑性流体，随着剪切速率的增大，熔体的黏度降低，柔性

高聚物的敏感程度大于刚性高聚物。

④分子结构：a分子量：随着分子量的增大，高聚物的黏度增大。b分子量分布：

平均分子量相同时，熔体黏度随分子量分布增宽而迅速降低，其流变行为表现出更多的非牛顿性。分子量分布窄的高聚物对温度的敏感性大；分子量分

布宽的高聚物，对剪切速率的敏感性大。c分子链支化:短支链（低于可以产生缠结的长度）聚合物的熔体粘度低于线性聚合物;长支链聚合物的熔体粘度与其临界分子量和剪切速率有关。随着分子量的增大，支链变长，大分子运动阻力加大。当支链长至支链间产生缠结时，粘度增大。

⑤添加剂:增塑剂能降低熔体黏度，提高成型加工的流动性;润滑剂能降低熔体

之间以及熔体与设备之间的摩擦及粘附，改善加工流动性，提高生产能力和制品质量;固体添加剂（增强剂、填充剂）一般会降低聚合物的加工流动性，但具体受添加剂的类型，用量，粒径，表面性质等影响。

5、分析影响聚合物结晶速度的因素？

答:影响聚合物结晶速度的的因素有：

①温度：结晶是晶核生长和晶体生长共同作用的结果。结晶速率与温度的关系是晶核生成速度和晶体生成速度对温度依赖性不同的结果，晶核只能在稍低的温度下发生，而晶体可以在高温度下产生。高聚物的结晶速度随着熔体温度的逐渐减低，起先由于晶核生成的速度极小，结晶速度很小；之后，由于晶核形成速度增加，并且晶体生长速度很大，结晶速度迅速增大；到某一适当温度时候，晶核形成和晶体生长都有较大的速度，结晶速度出现极大值；此后，虽然晶核形成的速度仍然较大，但是由于晶体生长速度逐渐下降，结晶速度也随之下降。在熔点以上晶体将被熔融，而在玻璃化温度以下，链段被冻结。

②分子结构：分子结构差别是决定高聚物结晶速度快慢的根本原因。链的结构愈简单、对称性愈好、链的立体规整性愈好、取代基的空间位阻愈小、链的柔顺性愈大、则结晶速度愈大。

③分子量：同一高聚物，在相同结晶条件下，分子量低的，结晶速度大。

④杂质：惰性稀释剂，降低结晶分子的浓度，结晶速度下降。成核剂加入，结晶速度增大。有些溶剂能明显的增大聚合物结晶，如水。

6、结晶、取向对高聚物性能有何影响？

答：结晶后对高聚物性能的影响如下：（1）结晶度对制品性能的影响：

①力学性能（模量、冲击性能、伸长率）。结晶度对力学性能的影响，要视高聚物的非晶区是处于玻璃态还是处于橡胶态。当非晶区处于橡胶态时，随着结晶度的增加，高聚物的模量增大，其拉伸强度和硬度都有较大的提高，而冲击强度和断裂伸长率则明显下降。②密度：随着结晶度的增加，高聚物的密度增加；③光学性能：两相并存的结晶高聚物通常呈乳白色，不透明，如聚乙烯、尼龙等。当结晶度减少时，透明度可以增加，完全非晶的高聚物通常是透明的，如：PMMA、PS等。有的高聚物其晶相密度和非晶相密度非常接近，光线在晶区界面上不发生照射和反射，对于这类高聚物即使有结晶，也不影响高聚物的透明性。如：聚-4-甲基-1-戊烯。④热性能：随着结晶度的提高，高聚物耐热性能提高。另外高聚物结晶度的高低对高聚物的耐溶剂性能、对气体和液体的渗透性以及化学反应活性等都有一定的影响。（2）晶体尺寸对制品性能的影响：在高分子材料的晶体形态中，球晶结构比较普遍。球晶直径对高分子材料有很大影响，其中光学性能（透明度）。当球晶直径大到大于可见波长时，则可见光就要在球晶表面产生散射，因而使制品变得浑浊，透明性下降。另外，球晶直径增大，材料的韧性下降，屈服应力也降低。

取向后对高聚物性能的影响如下：①力学性能：取向方向上，高聚物的抗长强度、挠曲疲劳强度、冲击强度、断裂伸长率增加，而垂直于取向方向则降低。②光学性能：取向方向与垂直于取向方向折射率不同，发生双折射现象。③热性能：取