塑料成型工艺学(思考题答案)讲解

第 1 页 共 9 页 序言及第一章 1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？(P2)第一段 2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点? 答：移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差，只能成型加工形状与结构简单的制品．而且制品的生产效率也比较低。这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料，但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料，从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术；其一是塑料的成型加工技术更加多样化，从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术，借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品，如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等；其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高，成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现，全机械化的塑料制品自动生产线也已出现；其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料，加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性，因此，这一时期塑料成型加工技术的发展，从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比，在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。采用创新的成型技术，不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品，而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。 3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。 答 ：一次成型技术, 二次成型技术, 二次加工技术 一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。 目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。 二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。 目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。 这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。也称作“后加工技术”。 大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。 4.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？ 1、过程集中制 生产设备集中；宜于品种多、产量小、变化快的制品；衔接生产工序时所需的运输设备多、费时、费工、不易连续化。 2、产品集中制 一种产品生产过程配套； 宜于单一、量大、永久性强的制品、连续性强；物料运输方便，易实现机械化和自动化，成本降低 5 为什么塑料加热与冷却不能有太大温差？ 答 ： 塑料是热的不良导体，导热性差。加热时热源与被加热的温差大，物料表面已达到规定的温度甚至已经分解，而内部温度还很低，造成塑化不均匀。冷却时温差大，物料表面已经冷却，而内部冷却较慢，收缩较大，形成较大的内应力。

第二章 塑料成型理论基础 1.什么是取向？ 答：聚合物熔体受到一定的力时，热固性和热塑性塑料中各自存在的细长的纤维状填料和聚合物分子在很大程度上都会顺着力的方向作平行排列，这种排列作用成为取向。如流动取向、拉伸取向等。 2.流动取向对制品性能有何影响？ 第 2 页 共 9 页

答：聚合物熔体或浓溶液中大分子、链段或其中几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时，沿流动方向的平行排列成为流动取向。对于制品而言，顺着分子定向的方向上的机械强度总大于与之垂直的方向。收缩率也是流动方向大于垂直方向。 3．掌握分析流动取向的方法（注意：取向程度取决于剪切力大小、作用时间和解取向的程度 ）（P36） 4．举几个拉伸成型的产品的例子。 答：PVC、PET、PVDC、PMMA、PE、PP、PS以及某些苯乙烯共聚物。 5．为什么塑料加热与冷却不能有太大的温差？（P25） 6．为什么热固性塑料的注射成型难度比压缩成型大？ 答：热固性塑料在受热过程中不仅有物理状态，还有化学变化，并且是不可逆的。热固性塑料在注射成型时对原料和加工条件要求比压缩成型更高。严格控制成型温度，温度低物料塑化不良，流动性差；温度高，流动性变小，甚至发生硬化。合模部分满足排气操作模具内发生交联反应时有低分子物析出。物料在料筒内停留时间不能过长，严防硬化。 7．什么是降解？ 答：在光热氧等外界因素影响下，聚合物分子量下降，化学结构发生改变，导致外观、力学性能等下降。降解的类型：热降解、氧化降解、力降解、水降解。 8．发生热降解的塑料主要有哪些？如何有效防止热降解？ 容易发生热降解的塑料有：PVC、PVDC、POM，防止热降解的方法主要有：添加热稳定剂；温度不要太高或高温时间不要太长。 9．氧化降解主要有哪两类？如何有效防止氧化降解？ 氧化降解分为：热氧老化、光氧老化；有效防止氧化降解的方法是：加入抗氧剂和光稳定剂；尽量减少高温与氧接触。 第三章 成型用的物料及其配制 1．塑料成型物料配制中混合及分散的原理是什么? 答：工业上用作成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体等几种。完成配制的方法大都靠混合，使它们形成均匀的复合物。混合作用机理：将原料各组分相互分散以获得成分均匀物料的过程。混合一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。扩散是利用物料各组分的浓度差，推动构成各组分的微粒，从浓度较大的区域中向较小的区域迁移，以达到组成均一。对流是两种物料相互向各自占有的空间进行流动，以期达到组成均一；机械力的搅拌，即是使物料作不规则流动而达到对流混合的目的。剪切是依靠机械的作用产生的剪切力，促使物料组分均一的混合过程。在实际混合中，扩散、对流和剪切三种作用通常是共同作用。 2．粉料和粒料如何制造?一般分为几个步骤? 答：粉料和粒料的配制一般分为四步：①原料的准备，包括原料的预处理、称量及输送。 ②初混合，是在聚合物熔点以下的温度和较为缓和的剪切应力下进行的一种简单混合。混合时的加料次序：树脂、增塑剂、由稳定剂、润滑剂、染料等调制的混合物和其它固态填料等。③初混物的塑炼，塑炼的目的是为了改变物料的性状，使物料在剪切力的作用下热熔、剪切混合达到适当的柔软度和可塑性，使各组分的分散更趋均匀，同时还依赖于这种条件来驱逐其中的挥发物及弥补树脂合成中带来缺陷（驱赶残余单体、催化剂残余体等），使有利于输送和成型等。④塑炼物的粉碎和粒化，粉碎和粒化都是使固体物料在尺寸上得到减小；所不同的只是前者所成的颗粒大小不等，而后者比较整齐且具有固定形状。 3．塑料糊可分为几类?各如何配制? 答：固态的聚氯乙烯聚合物或共聚物与非水液体形成的悬浮体，通称为PVC溶胶塑料或PVC糊。大致可分为如下四类：塑性溶胶、有机溶胶、塑性凝胶、有机凝胶。 配制见（P83） 4．塑料的工艺性能有哪些? 答：热固性塑料的工艺性能：①收缩率②流动性，塑料在受热和受压下充满整个模具型腔的能力。③水分与挥发分，水分：大气中渗入的水汽或制造塑料时没排完的游离水分。挥发分：塑料受热、受压时所放出 第 3 页 共 9 页

的低分子物。如：氨、甲醛、结合水等。④细度与均匀度细度：塑料颗粒直径的毫米数。均匀度：颗粒间直径大小的差数。⑤压缩率⑥硬化速率，压制标准试样（直径100mm，厚5±0.2mm的圆片）时，使制品物理力学性能达到最佳值的速率。 热塑性塑料的工艺性能：与热固性塑料相似。但硬化速率是指物理的冷却过程，模具的冷却速率。 第四章 压缩模塑 1．简述压缩模塑成型的工艺流程。 答：原料的准备，预压（热固性塑料），预热（热固性和热塑性塑料）；模压 2．模压成型中的预压有什么优点？ 答：1.加料快，准确而简单；可以避免加料过多或不足时造成废品；2.降低塑料的压缩率，减小模具的装料室、简化模具的结构；3.避免压缩粉的飞扬、改善劳动条件；4．预压物中空气含量少，传热加快，缩短了预热和固化时间，并能避免制品出现较多的气泡，有利于提高制品的质量；5.便于运转；6.改进预热规程；7.便于模压较大或带有精细嵌件的制品 3．预热的方式有哪几种？ 答：1.热板加热 2.烘箱加热3.红外线加热 连续式、间歇式使用方便、设备简单、成本低、温度控制灵活；缺点：受热不均，易于烧伤表面。发展远红外加热4.高频电热加热，极性分子塑料高频电场作用，分子取向改变，由内摩擦而生热 塑料各部分温度同时上升。 第五章 挤出成型 1．根据功能不同，螺杆可分为哪三段？各段的作用是什么？ 答：① 加（送）料段，将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中，一般保持固体状态，由于受热而部分熔化。② 压缩段（迁移段、过渡段），压实物料，使物料由固体转为熔融体，并排除物料中的空气。③ 均化段（计量段），将熔融的物料，定容（定量）定压地送入机头使其在口模中成型。 2．双螺杆挤出机有哪些特点？ 答：1、较高的固体输送能力和挤出产量；2、自洁能力；3、混合塑化能力高；4、较低的塑化温度，减小分解可能；5、结构复杂，成本高。 3．通过哪些措施可以提高挤出机的固体输送能力？ 答：增加螺槽深度，降低塑料与螺杆的摩擦系数，增大塑料与料筒的摩擦系数。 4．单螺杆挤出机主要由哪几部分组成？ 答：挤出机由挤出装置（螺杆和料筒）、传动机构和加热冷却系统等主要部分组成。 5．通常只提高螺杆转数，挤出成型的塑化质量是提高还是下降？如何既保证质量又能提高挤出产量？ 答：对于易产生固体床崩溃的物料，不易采用太高的转速，否则可能产 生塑化不良现象。如果要增大产量，又要保持熔化区的长度不变，就要 增大Φ。方法是将料筒温度Tb和物料温度Ts和螺杆的转速同时提高。 6．均化段熔体的流动形式可分为哪四种？实际的流动形式是什么？ 答：正流、逆流、横流、漏流；实际的流动是这四种流动的组合，就一个塑料质点而言，其真正的流动轨迹是螺旋形。 7．简述排气式挤出机的原理。 答：排气式挤出机螺杆头三段为加料，压缩，计量，与通用螺杆相同。在计量段之后，用排气段相接以迅速解除压缩，其后便是迅速压缩和泵出段，在排气段聚合物压力为零，避免聚合物熔体从排气孔排出，排气孔的聚合物是完全融化的，以增大扩散速率从而也提高了排气效率。 8．如何改进普通螺杆熔融段固体床破碎而引起的塑化能力下降？ 答：在压缩段的螺纹旁再加一道辅助螺纹，将主螺纹的前缘分为熔体槽，后缘分为固体槽，实现熔体与固体的分离。 第六章 注射模塑 1. 什么是注塑成型？它有何特点？请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。