材料加工新技术-高分子材料成型加工
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完成时间：2015年12月2日
高分子材料成型加工的发展趋势
前言
高分子材料只有通过加工成型获得所需的形状、结构与性能，才能成为具有实用价值的材料与产品。高分子材料加工成型是一个外场作用下的形变过程，其技术与装备在很大程度上决定了最终材料与产品的结构与性能。高分子材料加工成型过程节能降耗、废旧制品循环利用、可再生资源替代是发展趋势，研宄与探索高分子材料加工成型新方法、技术及装备对推动高分子材料产业及相关制造业的发展具有重要意义，同时可丰富和发展我国高分子产品先进制造理论及其应用。从以下三个方面说明:
1 材料
随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。所以现在高分子制品正朝着高性能、高精度、高效率、低成本的方向发展，随之而来的是对注塑成型方法和工艺设备提出“精密、高效、节能”的迫切要求。
1.1精密上：挤出成型和注射成型是两种最主要的塑料加工成型方法。其中挤出成型主要用于连续加工具有相同截面形状和尺寸的塑料制品，生产率高，投资少见效快。但与注射成型相比，其加工制品精度低的缺陷大大限制了挤出成型的应用范围。挤出制品的精密化是挤出成型未来发展的重要方向，精密挤出一方面可以拓宽挤出制品的应用领域，更重要的是精密挤出大大减少了树脂的浪费，降低了生产成本。
[3]但是目前精密加工所能达到的加工精度距加工的极限还有相当的
距离。国外有人声称已开发了以原子级去除单位的加工方法，但目前还未在实际生产中得到应用。为了促进精密加工技术的发展，可以在下面几个方面来研究精密加工：
(1)基于新原理的加工方法努力开发加工单位极小的精密加工方法，必须在加工机理的本身就使其误差分散在1nm以下的水平。目前加工单位比较小的加工方法主要有弹性破坏加工、化学加工、离子束加工、电子束加工、等离子体加工等。(2)开发精密的机械机构不论是加工装置还是测量装置，都需要精密的机械机构，包括导轨、进给机构及轴承等，超精密空气静压导轨是目前最好的导轨，其直线度可达(0.1-0.2)um/250mm,通过补偿技术还可以进一步提高直线度，但是它没有液体静压导轨的刚性大。同时，由于空气静压导轨的气膜厚度只有10um左右，所以在使用过程中，要注意防尘。另外，在导轨的设计中，还可以用多根导轨并联来均化气膜的误差.(3)开发高精度的测试系统在目前的超精密加工领域中，对加工精度的测量主要有两种方法；激光检测和光栅检测.(4)开发适用于精密加工并能获得高精度、高表面质量的新型材料例如最近开发超微粉烧结金属、非结晶金属、超微粉陶瓷、非结晶半导体陶瓷、复合高分子材料等。只要在上述的一个方面取得发展或突破，必将导致精密加工技术的高速发展。
1.2高效与节能上：改善加工工艺，缩短成型加工流程。例如塑料激光烧结成型技术【1】：激光烧结成型技术是使用CAD辅助技术对塑料进行加工处理。可以有效的节约生产模具方面的成本结算。比注塑技术更加环保节能, 对于零部件的生产方面有更加出色的表现,
是一种极具发展潜力的塑料成型技术。例如动态挤出成型：聚合物动态挤出方法是通过螺杆的轴向振动最早将振动引入到聚合物塑化挤
出全过程的动态成型方法。振动力场的已入使物料热机械历程缩短30%。加工温度降低20℃以上，加工能耗降低30%以上.还有动态注射成型：动态注射成型是脉动压力诱导注射成型的方法，振动力场被引入到塑化、注射冲模及持压全程，使冲模压力可减小到20%以上，加工温度降低20℃以上。
2 设备
随着高分子制品的发展，对加工设备提出了更多要求，成型加工设备趋于微型化，巨型化和节能化发展。
2.1微型化【2】：随着科学技术的进步，产品不断向微型化方向发展，产生了新世纪产业需求的微机电系统(MEMS)技术。微机电一直是这几年备受瞩目的研究方向，在光通讯、3C、生化等产业的快速进步中已可看出，产品体积持续小型化、轻量化、功能更多样化，加上IC的制程纳米化技术的纯熟，微细化零组件的生产制程将有急迫性的需求。对微制造技术的运用预期年增长速度是20%。微注塑产品的应用（1）在微驱动器、微传感器、微机器人及微型卫星等微器件（2）微机械制件：电动齿轮控制器、多纤维柱塞、微垫圈、辊子、微热交换器、微齿轮和齿轮机架、注模相互连接设备、电子零件、表芯、微机电组件、微模片泵、液体分离器等等。微小化可以为我们带来很多的利益如：提高制品的附加值；提高原料的利用率；提高制品的精度；缩短周期、提高生产率；易实现大批量低成本生产；扩展塑料制品应
用领域等。（3）微型光学制件如光学透镜、光学纤维元件等、DVD
塑料基层、导光板。（4）微执行器如微开关等。（5）医疗用微导管、微浓度测量仪、生物芯片、微混合器、小型药用过滤器、人造器官等。微小化带来的利益：（1）提高制品的附加值；（2）提高原料的利用率；（3）提高制品的精度；（4）缩短周期、提高生产率；（5）易实现大批量低成本生产；（6）扩展塑料制品应用领域。
2.2巨型化：随着社会工业的不断发展，各行业对高分子材料的要求越来越高，尺寸也趋于两极化，即微型化和巨型化，如全塑汽车，大型透明塑料制品都需要高分子成型设备的巨型化发展，同时，设备的巨型化带来的不仅仅是用途上的便捷，更能使原料的利用率大大提高。
2.3节能化：随着全球能源问题越来越严重和能源花费越来越高，高分子成型设备节能问题迫在眉睫。注塑机在高分子成型设备中占很大比例，所以高端注塑机必定具有高端的节能技术，高端的节能技术是高端的注射成型不可缺少的技术。对节能技术的分析研究，有助于注塑机的科技进步及高端注塑机的开发。注塑机能耗的本质，就是动力系统输出的能量，加工一个同样的制品，输出的能量少即节能。注塑机的成型能耗性能主要反映在制品成型所需的注射能耗、塑化能耗及锁模能耗上，一台注塑机能够在低注射塑化及低锁模能耗成型出制品，显然这台注塑机节能。注塑机的能耗性能具体主要反映在动力驱动系统的结构形式及能量转换效率，以及驱动机构的结构形式上。注塑机的节能技术，实际上主要包涵三个方面：一是节能
注射成型技术；二是节能的执行机构；三是节能的动力驱动系统。机构、电气控制及动力驱动系统是为注射成型技术服务的，节能技术围绕着注射成型展开，随着注射成型技术的发展而进步，同时又促进注射成型的科技进步。主要节能技术：（1）创新节能注射成型技术带动节能注塑机的创新：开发低压高速注射成型节能技术；微发泡节能注射成型技术；群腔热流道节能注射成型；振动成型节能技术；介质辅助节能技术；（2）节能执行机构：肘杆合模机构节能；卡式节能合模机构；节能无拉杆合模机构；节材节能两模板合模机构；模板强度的计算机辅助设计；螺杆的节能；塑化传动机构的节能；节能运动结构；
3 工艺
高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。下面是高分子材料成型加工技术的主要发展趋势
3.1聚合物动态反应加工技术：聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机，可以解决其它挤出机作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反
应器的反应挤出设备，我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传
统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题。另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。
3.2热塑性弹性体动态全硫化制备技术这种技术在控制硫化反应加工方面具有显著优势，能够通过振动立场原理完成混炼挤出的加工全过程，实现橡胶在混炼过程中的动态全硫化。这类技术的出现解决了共混物在共混加工过程中的反转问题。要提高我国的热塑性动态硫化橡胶技术水平，就要积极研究并开发出属于我国自己的热塑性弹性体动态硫化技术和设备。
3.3信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术：这门技术的优点就在于其能耗小和储运过程不易收到污染以及成型前的处理简单等，并将光盘级PC树脂生产和中间储运以及光盘盘基成型三个过程进行
了统一，把节能降耗和绿色环保以及控制产品质量作目标，研究开发出了结合已成型动态反应技术的新型连续化精密光盘注射成型设备。
3.4聚合物／无机物复合材料物理场强化制备新技术:此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计（粒子设计），在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下，利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物／无机物复合材料。
3.5微孔发泡注塑技术:微孔发泡塑料注塑的原理和步骤与微孔发泡塑料挤出的相似。与不发泡的注塑相比，微孔塑料注塑的注射压力可降低4 8% ，锁模力降低高达80%，一般为30%[10]，并可以省去保压阶段，这可明显延长模具的使用寿命；由于在模具内气泡的生成和长大是一个吸热过程，所以成型周期要短，可提高生产率。与不发泡注塑制品相比，微孔注塑制品具有高的尺寸精度和低的翘曲，可以有效地避免由于充模不足引起的凹陷。因此，微孔发泡注塑可大大拓宽微孔塑料的应用领域，可用于汽车、航空、包装以及其他表观性能要求高的领域。然而，不管是在设备的改进还是在工艺参数的优化上，微孔发泡注塑都还有很多技术难题需要解决。
3.5气体辅助注塑:Hobsons 早在1928年就获得了气体辅助注塑（GAIM）的专利，之后Ferromatik、Battenfeld、Krauss Maffei、Cinpress、Maximator、GAIN 技术等公司对G A IM 技术进行了不断的开发和完善。
G A IM 技术比普通注塑多一个气体注入阶段，由气体推动塑料
熔体充满模具型腔。图11示出了GAIM 的成型过程。GAIM 具有节省原料、减小合模力、缩短冷却时间、防止制品缩痕、减少制品内应力、减少或消除制品翘曲、提高制品表面性能、提高生产效率、降低生产成本等优点。由于这些优越性，GAIM 在20世纪90年代作为一项成功的技术开始进入实用阶段以来，得到了迅速的推广应用，已应用于多种类型制件的成型，短短几年，国际上用于GAIM的模具配套率已达10%。
结语
综上所述，要想促进产业界和科学研究的有机结合，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展步伐和成果转化为生产力的
进程，就必须要突破国外的技术封锁防线，充分发挥主观能动性掌握有着我国自主知识产权的先进技术，实现质的跨越。
参考文献
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高分子材料成型加工 考试重点内容及部分习题答案 第二章高分子材料学 1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。受热不熔融,达到一定温度分解破坏,不能反复加工。在溶剂中不溶。化学结构就是由线型分子变为体型结构。举例:PF、UF、MF 2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型。再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。在溶剂中可溶。化学结构就是线型高分子。举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯。 3、通用塑料:就是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。 4、工程塑料:具有较好的力学性能,拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC 5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大。透明度不好,强度较大。 6、骤冷(淬火):Tc
A 卷 一、 填空题:(30X1) 1、高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过 键有规律地连接而成的分子,具有高的分子量。 2、添加剂包括工艺添加剂与功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称: 、 、 、 。 3、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有: 、 、 。 4、写出四种聚合物成型方法: 、 、 、 。 5、通常单螺杆挤出机由 、 、 组成。 6、据实现功能的不同,可将双螺杆元件分为 (由正向螺纹元件组成,不同的螺杆头数与导程)、 (主要就是指反向螺纹元件)、 (就是捏合盘及其组合)、 (主要就是指齿形盘元件)等。 注塑机性能的基本参数有: 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有高的光洁度、机械 与 精度。 9、锁模力的校核公式: 中,p 就是 A 分就是 。 二、简答题(3X10) 1、聚合物成型过程中降解？ 分锁pA F
2、什么单螺杆的几何压缩比？长径比？ 3、什么就是双螺杆传动过程中的正位移移动？ 三、说明题:(2X10) 1、注塑成型的一个工作周期？(以生产一产品为例) 2、在单螺杆设计过程中,采用那些方法可实现对物料的压实？(从螺杆的结构上说明) 四、分析题:(20) 1、简述管材成型机头的组成(1-10的名称)及工作过程？ B卷 一、填空题:(40X1) 1、高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过键有规律地连接而成的分子,具有高的分子量。
2、热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为3个阶段,其分别就是: 、 、 。 3、添加剂包括工艺添加剂与功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称: 、 、 、 。 4、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有: 、 、 。 5、写出四种聚合物成型方法: 、 、 、 。 6、通常单螺杆挤出机由 、 、 与温控系统组成。 7、注塑机的基本参数有: 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有 、 、 。 9、锁模力的校核公式: 中,p 就是 A 分就是 。 二、简答题(3X10) 1、什么就是聚合物成型过程中入口效应？ 2、什么就是单螺杆的几何压缩比？长径比？物料的物理压缩比？ 3、什么就是双螺杆传动过程中的正位移移动？ 三、说明题:(2X15) 1、高速高效单螺杆挤出机就是如何来实现的？ 分 锁pA F
高分子材料成型加工考 试试题 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
A 卷 一、 填空题：（30X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过 键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名 称： 、 、 、 。 3、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有： 、 、 。 4、写出四种聚合物成型方法： 、 、 、 。 5、通常单螺杆挤出机由 、 、 组成。 6、据实现功能的不同，可将双螺杆元件分为 (由正向螺纹元件组成，不同的螺杆头数和导程)、 (主要是指反向螺纹元件)、 (是捏合盘及其组合)、 (主要是指齿形盘元件)等。 注塑机性能的基本参数有： 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有高的光洁度、机械 和 精度。 9、锁模力的校核公式： 中，p 是 A 分是 。 二、简答题（3X10） 1、聚合物成型过程中降解 2、什么单螺杆的几何压缩比长径比 3、什么是双螺杆传动过程中的正位移移动 分 锁pA F
三、说明题：（2X10） 1、注塑成型的一个工作周期（以生产一产品为例） 2、在单螺杆设计过程中，采用那些方法可实现对物料的压实（从螺杆的结构上说明） 四、分析题：（20） 1、简述管材成型机头的组成（1-10的名称）及工作过程 B卷 一、填空题：（40X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为3个阶段，其分别是： 、、。 3、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称：、、、。 4、聚合物物理状态有、、。所对应的温度有：、、。 5、写出四种聚合物成型方法：、、、。 6、通常单螺杆挤出机由、、和温控系统组成。 7、注塑机的基本参数有：、、、。等。
1.高分子材料成型加工：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。 2.热塑性塑料：是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。具有可塑性可逆 热固性塑料：是指受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。 3. 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料 工程塑料：指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料. 4.可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力。 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力。 可延展性：材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。 可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。 5.塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差. 6.稳定流动：凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化，此种流动称为稳定流动。 不稳定流动：凡流体在输送通道中流动时，其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化，此种流动称之不稳定流动。 7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。（在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等） 不等温流动：在塑料成型的实际条件下，由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应，这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差，因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。 8. 熔体破裂: 聚合物在挤出或注射成型时，在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时，在挤出物表面失去光泽且表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂. 9. 离模膨胀:聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。有如下三种定性的解释：取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应）、正应力效应。 10. 均匀程度指混人物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大。粒径小，起分散程度就高；反之。粒径大，破碎程度小，则分散的不好 11. 塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。 混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。 12. 固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与标准试件的厚度的比值（s/mm厚度）来表示，此值愈小，固化速率愈大。 13.成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L 。和制品相应的单向尺寸L之差与
高分子材料加工成型原理题库 一、填空： 1．聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的可模塑性，可挤压性，可纺性和可延性。 正是这些加工性，正是这些加工性质为聚合物材料提供了适于多种多样加工技术的可能性。 2．熔融指数是评价聚合物材料的可挤压性这一加工性质的一种简单而又实用的方法，而螺旋流动试验是评价聚合物材料的可模塑性这一加工性质的一种简单而又实用的方法。3．在通常的加工条件下，聚合物形变主要由高弹形变和粘性形变所组成。从形变性质来看包括可逆形变和不可逆形变两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的相对差异。 4．PS、PP、PVC、PC、HDPE、PMMA和PA分别是聚合物聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚酰胺的缩写。 5．聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生粘性形变，也有弹性效应，当Tg 绪论 聚合物加工转变包括：（形状转变）、（结构转变）、（性能转变）。（选择或填空）第一章材料的加工性质 1、熔融指数：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在10钟内通过标准毛细管的重量值，以（g/10min）来表示。（名词解释） 2、判断聚合物可模塑性的方法是螺旋流动试验。（判断） 3、图形-熔融指数测量仪结构示意图（填空） 5、聚合物一些特有的加工性质:(可模塑性)、(可挤压性)、(可纺性)、(可延性)。（选择题或填空题） 6、聚合物在加工过程中的形变都是在（外力）和（温度）共同作用下，大分子(形变)和(进行重排)的结果。（填空、判断） 7、聚合物大分子松弛过程的速度（即松弛时间）与分子间相互作用能和热运动能的比值有关。(可判断) 8、聚合物成型加工松弛时间与温度非常相关。（可判断） 9、制品收缩的原因主要是熔体成型时骤冷使大分子堆积的较松散（即存在“自由体积”）之故。（判断） 10、在（Tg~Tf温度）对成型制品进行热处理，可以缩短大分子形变的松弛时间， 加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能较快的稳定下来。（判断或填空）11、按照经典的粘弹性理论，线形聚合物的总形变由（普弹性变）、（推迟高弹形变）、（粘弹性变）三部分组成。（填空题） 12、滞后效应（或弹性滞后）：由于松弛过程的存在，材料的形变必然落后于应力的变化，聚合物对外力响应的滞后现象称为。。。。（可名词解释） 13、通常把在室温至Tg附近的拉伸称为“冷拉伸”，在Tg附近的拉伸称为“热拉伸”。（判断） 第二章聚合物的流变性质 1、图形-非牛顿流体的应力-应变关系（P17必考选择或填空） 结论：非牛顿流体受到外力作用时，其流动行为有以下特征：i）剪应力和剪切速率间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用有依赖性；ii）非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。 2、切力变稀：如果因为剪切作用使液体原有结构破坏，液体的流动阻力减小， 以致引起液体表观粘度随 . γ增大而降低，这种现象称为“切力变稀”。（名词解释） 3、切力增稠：若因新结构形成而导致表观粘度随 . γ增大而增加的现象则称为“切 力增稠”。“切力增稠”现象起因： 剪切速率或剪应力增加到某一数值时液体中有新的结构形成，引起阻力增加，以 致液体的表观粘度 . γ或τ的增加而增大，这一过程并伴有体积的胀大。 第一章绪论 1.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。 (1)一次成型技术 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。 (2)二次成型技术 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。 (3)二次加工技术 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。 2.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。 3.塑料制品都应用到那些方面？ (1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电气工业 (5)化学工业(6)仪表工业(7)建筑工业(8)航空工业 (9)国防与尖端工业(10)家具(11)体育用品和日用百货 4.如何生产出一种新制品？ (1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等方面所应具备的指标； (2)根据要求，选定合适的塑料，从而决定成型方法； (3)成本估算； (4)试制并确定生产工艺规程、不断完善。 第二章塑料成型的理论基础 1.什么是聚合物的结晶和取向？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意义？ 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 晶态聚合物：Tm——Td；非晶态聚合物：Tf——Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。 中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 高分子成型加工是研究将聚合物转变成实用材料或制品的工程技术，是一门实践性、综合性很强的课程。课程内容包括高分子材料的成型原理、配方、加工方法、工艺过程等，测重研究实现转变的方法及所获得的产品质量与材料性质和工程技术因素的关系。通过本课程的学习，学生掌握高分子材料成型加工的主要原理以及一些重要的成型加工方法，熟悉高分子材料加工过程中的工艺调节以及高分子制品的质量控制等。 “Form and process of polymer” is a practical and comprehensive course which will introduce the engineering technology of transforming polymer into practical materials or products. The contents of this course are including that: the forming principle, formula, processing method and processing procedure of polymer materials. This course will focus on the method of transformation and the relationship between product quality and engineering factors. Through this course, students will master the main principles and some important processing methods of polymer materials, and be familiar with the processing adjustment and quality control of polymer products. 2.设计思路： 高分子材料的成型加工是高分子科学体系的一个重要组成分支，是建立在高分子化学和高分子物理基础上的。本课程的内容十分庞杂，包括了成型加工原理、成型加工工艺、加工设备、成型模具等几方面。同时本课程也是一门实践性很强的课程，不仅需要学生掌握基础理论知识，更需要培养学生的实际操作能力和知识运用能力。本课程从高分子材料的角度学习成型加工方法，主要内容包括塑料的成型加工方法，橡胶的成型加工方法及纤维纺丝成型。学生通过课程学习，可以明确材料的适用成型方法，具备对高分子材料生产过程的宏观调控的能力。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课程：高分子物理、高分子化学。后置课程：专业实习。高分子成型加工是一门处于承上启下枢纽地位的重要专业课程，一方面要应用高分子物理、高分子化学方面的知识，另一方面更要注重在实践教学中对课程知识的巩固。 一、填空 1、聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。 2、__熔融指数__是评价聚合物材料的可挤压性的指标。 3、分别写出下列缩写对应的中文：PS: 聚苯乙烯, PMMA: 聚甲基丙烯酸甲酯, PE:聚乙烯, PP:聚丙烯 , PVC 聚氯乙烯, PC 聚碳酸酯 , SBS: 苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物 , PA: 聚酰胺,POM 聚甲醛 4、按照经典的粘弹性理论，线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变三部分组成。 5、晶核形成的方法：均相成核、异相成核。 6、单螺杆挤出机的基本结构：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备。 7、生胶按物理性状通常分为捆包胶、颗粒胶、粉末胶、乳胶和液体胶。 1.聚合物加工转变包括：（形状转变）、（结构转变）、（性能转变）。 2.写出熔融指数测量仪结构示意图各个结构的名称：（热电偶测温管）、（料筒）、 （出料孔）、（保温层）、（加热器）、（柱塞）、（重锤）。 3.按照塑料塑化方式的不同，挤出工艺可分为（干法）和（湿法）二种；按照加 压方式的不同，挤出工艺又可分为（连续式）和（间歇式）两种。 4.填充剂按用途可分为两大类：（补强填充剂）、（惰性填充剂）。 5.测硫化程度的硫化仪：（转子旋转振荡式硫化仪）。 6.合成纤维纺聚合物的加工方法：（熔融法）和（溶液法）。 2 、聚合物流动过程最常见的弹性行为是：端末效应和不稳定流动。 3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。 5、开放式炼胶机混炼通常胶料顺序：生胶（或塑炼胶）、小料、液体软化剂、补强剂、填充剂、硫黄 6、常用的硫化介质有：饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水、热空气以及热水。 7、螺杆结构的主要参数：t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度。 1、非牛顿流体受到外力作用时，其流动行为有以下特征：（剪应力）和（剪切速率）间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用有依赖性；非牛顿性是(粘性)和(弹性)行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。 2、制造泡沫塑料的发泡方法可分为（机械发泡）、（物理发泡）、（化学发泡）三种。 3、聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生(粘性形变)，也有弹性效应，当Tg 第二章 要点 1. 塑料和橡胶的区别： T g 塑料>室温，室温下处于玻璃态，呈现塑性 T g 橡胶<<室温，室温下处于高弹态，呈现弹性 PE 、PP 的T g <室温，为何是塑料？ 因为结晶度高，刚性，柔韧性不佳，主要作为塑料使用。橡胶要求材料必须常温下具备高弹性，而聚乙烯常温下由于结晶的原因不具备这一特点，所以聚乙烯常温下不能单独作为橡胶来使用。 2. 工程塑料的特点： 拉伸强度>50 MPa 冲击强度>6 KJ/m 2 长期耐热温度>100 ℃ 特种工程塑料： 热固性塑料：分子链中有可反应的活性基团！ ：PE PP PA POM PET （非100%结晶） 非晶态塑料：PS PVC PC PSF 7. 8. 11. 聚氯乙烯PVC 本体聚合法、悬浮法、乳液法 市售85%以上为悬浮法PVCor 乳液法PVC 乳液法PVC ：糊树脂。 开发最早，用量最大；高强度高刚性；制作织物 19.顺丁橡胶BR=高顺式-1,4-聚丁二烯 弹性：BR>NR>SBR 21.氯丁橡胶CR=氯丁二烯的 均聚物 =反式1,4结构80%+顺式1,4 结构10% 三元乙丙橡胶EPDM 24. PE 的结晶性与性能 随结晶度提高，密度、熔点、拉伸强度、硬度增高，但伸长率、冲击韧性下降，透明性下降。 相容的共混聚合物：ΔG M=ΔH M-TΔS M≤0 玻璃化温度转变法：T gM=W1T g1+W2T g2部分相容：两个T g相互靠拢 完全不相容：两个T g，分别为两聚合物的T g 34. <0.005% <0.05% <0.02% <0.2% 35.高分子材料热-机械特性与成型加工的关系 36.成型时剪切速率范围与成型方法定义 1.生胶：无配合剂且尚未交联，线型大分子or带支链 的线型，可溶于有机溶剂 2.混炼胶：生胶与配合剂经加工混合均匀，且未被交 联 3.硫化胶：已交联 4.橡胶：（硫化胶）是一种在室温下具有高弹性的高分 子材料。在外力作用下橡胶可以伸长几倍甚至几十倍，外力撤除后几乎可以恢复到原状。 5.通用橡胶：指性能与天然橡胶相近，物理性能和加 工性能较好，可广泛用作轮胎和其他一般橡胶制品的橡胶。 6.特种橡胶：指具有特殊性能，可用于制备各种耐热、 耐寒、耐油、耐溶剂、耐化学腐蚀、耐辐射等特殊使用要求的橡胶。 7.热塑性弹性体：分子结构中一部分或全部由具有橡 胶弹性的链段所组成，大分子链之间存在化学或物理交联而成的网状结构，起补强作用，常温下显示橡胶的弹性，而高温下，受热的作用这种网状结构消失，呈现塑性，可按热塑性塑料的成型方法塑化成型，冷却下这种网状结构又复原。具有塑料和橡胶的加工性和使用性。 8.熔体流动指数MFI=熔体流动速率MFR（melt flow rate）=熔融指数MI：用一定温度、一定压力下，10min 内聚合物从出料孔挤出的重量（g）来表示，单位为g/10min。 9.均相成核:指分子链的初始集聚并达到一定的尺寸， 其他的分子链可以在这些初始集聚体上进行排列增长。 10.异相成核：指体系中杂质提供分子链进行有序排列 的场所。 11.二次结晶：指一次结晶后，在一些残留的非晶区和 结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。 12.后结晶：指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的 区域，在成型后继续结晶的过程。在这过程中，不形成心的结晶区域，而在球晶界面上使晶体进一步长大，是初结晶的继续。 13.后收缩：二次结晶和后结晶造成的制品性能和尺寸 发生变化的现象，包括晶粒变粗、产生内应力，制品翘曲、开裂，冲击韧性变差。 14.退火：（热处理）将试样在Tg~Tm温度范围内的某一 合肥学院 Hefei University 高分子成型加工论文 学号： 1203012024 姓名：安绵伟 专业：粉体材料科学与工程 系别：化工系 摘要：高分子复合材料的制备和加工方法繁多，不同的材料有不同的加工方 法，同一种材料也可能对应好几种方法。本文主要讨论了塑料成型加工技术的现状，介绍了挤出成型加工工艺原理与技术特点，综述了高分子材料成型加工技术的新进展。 关键词：塑料，挤出，成型 1 前言 随着工业化技术的发展和人民生活水平的提高，人们对塑料产品种类和质量的需求也越来越高。高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。高分子材料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等，本文主要介绍了挤出成型加工技术的最新进展。 2 挤出成型 挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。该工艺主要用于热塑性塑料制品的成型。挤出工艺流程如图1所示[1]。 图1热固性塑料模压成型工艺流程 挤出成型主要包括加料、塑化、成型、定型等过程。要获得外观和内在质量均优良的型材制品，是与原材料配方、挤出设备水平、机头模具设计与加工精度、型材断面结构设计及挤出成型工艺条件等分不开的。挤出成型工艺参数的控制包括成型温度、挤出机工作压力、螺杆转速、挤出速度、牵引速度、排气、加料速度及冷却定型等。挤出工艺条件又随挤出机的结构、塑料品种、制品类型、产品的质量要求等的不同而改变[2]。 2.1 共挤出技术 共挤出技术是用两台或者两台以上单螺杆挤出机或双螺杆挤出机将两种或 EP（环氧树脂）、CR（氯丁橡胶）、BR（顺丁橡胶）、EPM（氟橡胶）、EPDM（三元乙丙橡胶）、EPR（乙丙橡胶）、IBR（）、IR（异戊橡胶）、IIR（丁基橡胶）、NBR（丁晴橡胶）、 NR（天然橡胶）、PA（聚酰胺）PB（聚丁烯）、PC（聚碳酸酯）、PCL（聚-ε己内酯）、PE （聚乙烯）、PF（酚醛树脂）、PI（聚酰亚胺）、PLA（聚乳酸）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲 脂）、POM（聚甲醛）、PP（聚丙烯）、PPO（聚苯醚）、PS（聚苯乙烯）、PST（聚砜）、PTFE （聚四氟乙烯）、PU（聚氨酯）、PV A（聚乙烯醇）、PVC（聚氯乙烯）、SBR（丁苯橡胶）、 UF（尿醛树脂）、UP （不饱和树脂） 高分子材料成型加工：指使固体状态，糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需要的形状，并保持已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程 高分子材料：一定配合的高分子化合物在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模具制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的制品 第一章 在成型加工时，高分子材料的结晶（晶核，晶核增长）来实现的。 在成型加工时，高分子化合物的分子链易发生取向，依受力情况，取向作用可分（流动取向，拉伸取向） 淬火（是指熔融状态或半熔融状态的结晶性高分子，在该温度下保持一段时间后，快熟冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能） 、退火（是将试样加热到熔点一下某一温度（一般控制在只适用温度温度一下10—20度为宜）以等温和缓慢变温的方式使结晶逐步完善化过程） 高分子合金 二次结晶（是指一次结晶后，在残留的非晶区和结晶区不完整的部分区域，继续结晶并逐步完善的过程）、 后结晶（是指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程） 第二章 增塑剂/润滑剂——作用和作用机理 增塑剂：用以使高分子材料制品塑性增加，改善其柔性、延伸性加工性的物质 作用：降低塑料软化范围，玻璃化转变温度，提高加工性、柔顺性或延展性 作用机理：①外增塑一是隔离作用，非极性增塑剂加人到非极性聚合物中增塑时，非极性增塑剂的主要作用是通过聚合物-增塑剂间的“溶剂化”作用来增大分子间的距离，削弱它们之间本就很小的作用力。二是相互作用，极性增塑剂加入到极性聚合物中增塑时，增塑剂分子的极性基团与聚合物分子的极性基团“相互作用”，破坏了原聚合物分子间的极性连接，减少了连接点，削弱了分子间的作用力，增大了塑性。三是遮蔽作用，非极性增塑剂加到极性聚合物中增塑时，非极性的增塑剂分子遮蔽了聚合物的极性基团。使相邻聚合物分子的极性基团不发生或很少发生“作用”，从而削弱聚合物分子间的作用力，达到增塑目的。 ②内增塑是通常为共聚树脂，即在均聚物Tg较高的单体中引入Tg较低的第二种单体，进行共聚，降低高分子化合物的有序程度，增加分子柔性，氯乙烯醋酸乙烯共聚树脂即为典型的一种 润滑剂 作用：减少分子间、聚合物粒子间、树脂和填料之间的摩擦，以及熔体和设备，制品和模具之间的摩擦，以改善加工流动性和脱模性 作用机理：①内润滑：利用其与高分子的相容性，少量可进入高分子化合物分子链之间，削弱链间的相互作用，引起滑动和旋转，同时又不过分降低高分子化合物Tg。②外润滑：与高分子化合物相容性极差，只能附着在熔体或加工机械的表面，形成润滑界面，降低熔体与加 熔体破裂：聚合物熔体在导管中流动时，如剪切速率大于某一极限值，往住产生不稳定流动，挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变．以至支离、断裂，统称为熔体破裂 塑化：通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程 假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体 固化：固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。 增塑剂：指用以是高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延展性和加工性的物质 1、高分子材料的定义和分类 高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂）在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。分类：橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂 2 交联能影响高分子材料的哪些性能哪些材料或产品是经过交联的 力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。PF可用于电器产品EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料UF MF PE PVC PU 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 在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。 原因：①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。 形式：非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向 高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加 4、高分子材料添加助剂的目的： 添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。 5、试述增塑剂的作用机理： 增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链间， 削弱了聚合物分子间的应力。结果增加聚合物分子链的稳定性，降低了聚合物的结晶度， 削弱了分子间的极性，从而使聚合物的塑性增加。 6、高分子材料进行配方设计的一般规则和依据各是什么 规则：①制品的性能要求②成型加工性能的要求③选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理④配方成本应在满足上述三条的前提下，尽量选用质量稳定可靠、价格低的原材料；必要时采取不同品种和价格的原材料复配；适当加入填充剂，降低成本。依据：7、物料的混合有哪三种基本运动形式7，物料的混合有哪三种基本运动形式聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主为什么 分子扩散、涡旋扩散、体积扩散 主要以体积扩散为主，体积对流混合通过塞流对物料进行体积重排，而不需要物料变形，这种重复的重新排列可以是无规的，也可以是有序的。在固体掺混机中混合是无规的，而在静态混合器中的混合则是有序的。层流对流混合是通过层流而使物料变形，发生在熔体之间的混合，物料受到剪切、伸长和挤压。 8，何为橡胶的混炼，用开炼机和密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有哪些有何影响 混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀， 制成混炼胶的过程。 开炼机混炼时应控制的工艺条件:装胶容量、辊距、混炼温度、混炼时间、辊速和速比、加料顺序； 密炼机进行混炼时应控制的工艺条件:装胶容量、上顶栓压力、转子转速和混炼时间、混炼温度、加料顺序 添加剂:就是实现高分子材料加工过程,最大限度地发挥制品的性能或赋予某些特殊性能,便于加工,可降低成本的重要辅助成分。 二次成型:指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工,以获得制品的最终型样的技术。 注射成型——就是将固体聚合物加热塑化成熔融体,并高压、高速注射入模具中,赋予模腔的形状,经冷却(或交联、硫化)成型的过程。注射成型又叫注塑成型(=注射+模塑)。 压延成型——就是利用压延机的辊筒之间的挤压力作用并在适当的温度(接近粘流温度)条件下,使聚合物发生塑性变形,制成薄膜或片状材料的加工工艺。就是加工塑料薄膜、片材如地板胶及胶布、人造革、等制品的主要方法。 挤出成型就是指物料通过挤出机料筒与螺杆间的作用,边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。 压制成型:就是指借助外压实现成型物料造型的一次成型技术。可分为层压成型与模压成型。 稳定剂:能防止或抑制高分子材料由光、热、氧、霉菌等引起的老化作用的助剂的总称 润滑剂:能降低熔体与加工机械或模具之间与熔体内部相互之间的摩擦与粘附,改善流动性,促进加工成型,利于脱模,提高生产能力与制品外观质量及光洁度的物质 交联剂及相关添加剂:提高交联效率,改善工艺性能,提高制品质量 填充剂;能降低成本并(或)提高制品某些性能而添加到高分子材料基质中的固体物质。 2 .请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围,并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答:晶态聚合物:T m～Td ;非晶态聚合物:Tf～Td 。 对于作为塑料使用的高聚物来说,在不结晶或结晶度低时,最高使用温度就是Tg,当结晶度 达到40% 以上时,晶区互相连接,形成贯穿整个材料的连续相,因此在Tg以上仍不会软化,其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点(Tm):就是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 7 .要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构,应在该聚合物的什么温度下拉伸？ 答:应该在聚合物的玻璃化温度与熔点之间进行,因为分子在高于Tg 时才具有足够的活动, 这样在拉应力的作用下,分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直与在分子彼此之间发 生移动。 7 .何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶(炭黑凝胶)？ 答:橡胶与炭黑混炼时,由于炭黑表面具有一定的活性,因而与混炼时产生的R ?生成一定数量的化学形式与物理形式的结合体,形成一种不溶于橡胶溶剂的产物,称结合橡胶(炭黑 凝胶)。 2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m 2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。 熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．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 高分子成型加工习题答 案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN] 添加剂：是实现高分子材料加工过程，最大限度地发挥制品的性能或赋予某些特殊性能，便于加工，可降低成本的重要辅助成分。 二次成型：指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。 注射成型——是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。注射成型又叫注塑成型（=注射+模塑）。 压延成型——是利用压延机的辊筒之间的挤压力作用并在适当的温度（接近粘流温度）条件下，使聚合物发生塑性变形，制成薄膜或片状材料的加工工艺。是加工塑料薄膜、片材如地板胶及胶布、人造革、等制品的主要方法。 挤出成型是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。 压制成型：是指借助外压实现成型物料造型的一次成型技术。可分为层压成型和模压成型。 稳定剂：能防止或抑制高分子材料由光、热、氧、霉菌等引起的老化作用的助剂的总称 润滑剂：能降低熔体与加工机械或模具之间和熔体内部相互之间的摩擦和粘附，改善流动性，促进加工成型，利于脱模，提高生产能力和制品外观质量及光洁度的物质 交联剂及相关添加剂：提高交联效率，改善工艺性能，提高制品质量 填充剂；能降低成本并(或)提高制品某些性能而添加到高分子材料基质中的固体物质。 2 ．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：T m～Td ；非晶态聚合物：Tf～Td 。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度 达到40% 以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 7 ．要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构，应在该聚合物的什么温度下拉伸？ 答：应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行，因为分子在高于Tg时才具有足够的活动， 这样在拉应力的作用下，分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发 生移动。 7 ．何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶（炭黑凝胶）？ 答：橡胶与炭黑混炼时，由于炭黑表面具有一定的活性，因而与混炼时产生的R ?生成一定数量的化学形式和物理形式的结合体，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物，称结合橡胶（炭黑 凝胶）。 9 ．什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里？ 答：塑料的混合：这是物料的初混合，是一种简单混合，在低于流动温度和较为缓和的剪切高分子加工成型原理题库~~
高分子材料成型加工原理
2020版《高分子成型加工》
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