第四章高分子材料成形
塑料由于其原料广、性能优良（质轻、具有电绝缘性、耐腐蚀、绝热性等），加工成型方便，具有装饰性和现代质感，而且塑料品种繁多，价格比较低廉，广泛应用于仪器、仪表、家用电器、交通运输、轻工、包装各部门。
4.1常用工程塑料及其性质
一、高分子化合物的基本知识
1．高分子化合物的组成：
高分子化合物指分子量特别大的化合物。高分子化合物的每个分子可能含有成千上万个原子，甚至几万、几十万上百万个。高分子化合物又称高聚物或聚合物。高分子化合物具有天然高分子化合物和人工合成高分子化合物两类。天然橡胶、纤维、淀粉、蛋白质等是天然高分子化合物，而塑料、合成纤维、合成橡胶则是人工合成高分子化合物。
高分子化合物的分子量虽然很大，但其化学组成和结构单元的组成一般都比较简单。通常由C、H、O、Si、N等少数几种元素构成，且都是有一种或几种简单的低分子化合物（结构单元）重复连接形成的。能形成高分子化合物的低分子化合物称为单体，组成高分子（大分子链）的重复结构单元叫做链节。
如聚乙烯（CH2-CH2）n是由乙烯单体（CH2-CH2）聚合而成，是有许多结构单元重复连接形成的。
高聚物的合成是把低分子化合物聚合起来形成高分子化合物的过程。高分子化合物的合成方法主要有加聚反应和缩聚反应。
2．高分子链的形态（结构）
高分子链的结构一般有线型、支链型和网型。
线型结构的高分子在拉长或低温下易呈直线形状，而在较低温度下或稀溶液中，则易成卷曲形状。
支链型结构的高分子是在线型大分子的主链上又接出一些短的支链。
具有线型和支链型结构的高分子化合物可以溶解在适当的溶液中，加热时能熔融流动。通常称为热塑性高分子化合物。基于这一点，具有这两种结构的高分子材料易于加工，可以反复使用。
网型结构的高分子是在长链大分子之间有若干支链把他们交联起来，形成三维网状结构，属于体型结构。这种高分子化合物不溶于溶剂，受热时也不能熔融流动，称为热固性高分子化合物。
3．高分子化合物的聚集态结构
根据分子的排列状态分为晶态和非晶态。
分子作有规则的紧密排列，但高聚物不可能完全结晶，只形成一些晶区。
二、塑料的分类和特性
（一）塑料的组成
塑料一般以合成树脂（高聚物）为主要组分，在加入各种添加剂，经一定温度和压力塑制成型，且成型后在常温或一定温度范围内能保持其形状不变的材料。其主要组成如下：
1．合成树脂合成树脂及人工合成线性高聚物，是塑料的基本原料，对塑料的性能起着决定作用，股绝大多数塑料以树脂的名称命名。合成树脂受热时呈软化或熔融状态，可起粘接作用，使塑料具有良好的成形能力。
2．填充剂（填料）主要用来提高塑料的力学性能、耐热性能、电学性能；同时降低成本。常用的填料有无机填料如滑石粉、石墨粉、云母、玻璃纤维、玻璃布等；有机材料如棉布、棉花、木粉、木片、纸等。
3．增塑剂改进塑料的可塑性、柔软性，并使塑料易于加工成型。
4．着色剂使塑料具有一定的色彩，以满足使用要求。
5．固化剂与树脂起化学作用，形成不溶不熔的交联网状结构。为得到热固性塑料，须加入固化剂。
6．稳定剂防止塑料在使用过程中，因受热、氧气、光线等的作用而老化，以延长塑料的使用寿命。稳定剂应具有耐水、耐油、耐化学药品、与树脂相溶、成形过程中不分解等特性。包装食品的塑料制品还应选择无毒且无味的稳定剂。
7．润滑剂使塑料在加工成型时易于脱模何时表面光亮美观。
8．抗静电剂提高塑料表面的电导率，防止静电积聚，防止在加工和使用过程中由于摩擦产生静电而妨碍正常生产和安全。
9．其他添加剂为了改善塑料的使用性能和加工性能，往往加入一些其他组分，如防老化剂、发泡剂、阻燃
剂等。
（二）塑料的分类
塑料种类繁多，常用的分类方法有按热行为分类和按应用分类。
按树脂的热性能可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料：
1．热塑性塑料其分子具有线型和支链型结构，加热时能软化、熔融，冷却时会凝固、变硬，而且这一过程可以反复进行。热塑性塑料在加热软化时，具有可塑性，可以采用多种方法加工成型。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜等。这类塑料可反复成型和再生使用，但耐热性与刚性较差。
2．热固性塑料这类塑料固化后，形成体型结构，因此制品定型后再加热，则不再发生软化或熔融，温度太高时发生焦化分解，所以不能回收进行重复再加工。这类塑料有酚醛塑料（电木）、氨基塑料、环氧树脂、有机硅塑料等。
按塑料的应用范围可分为：
1．通用塑料主要指产量大、用途广、价格低廉的六大品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、氨基塑料和酚醛塑料。约占塑料总产量的75%，广泛用于工业、农业和日常生活各个方面，但其强度较低。
2．工程塑料主要指用作工程结构、机械零件、工业容器和设备的塑料。主要品种有ABS、聚甲醛、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯，还有聚砜、聚氯醚、聚苯醚等。这类塑料有较高的强度、刚度和韧性，耐磨、耐热和耐蚀性也较好。
3．功能塑料指具有特殊功能，能满足特殊使用要求的一类塑料，如耐热塑料、医用塑料、导电塑料等。
（三）塑料的一般特性
塑料的品种规格繁多，性能各异。但与其它材料相比较，具有以下基本特性：
1．塑料质轻，比强度高（比强度之强度与密度的比值）
塑料的密度小，一般在820～2200kg/m3，只有钢铁的1/8到1/4，使其比强度高，高于一般金属。利用塑料质轻的特性，对那些要求减轻自重的车辆、船舶、飞机和机械设备以及军工装备等具有重大意义。
2．优良的耐蚀性多数塑料对酸、碱、盐等化学药品具有良好的耐腐蚀性能。其中最突出的是聚四氟乙烯，在“王水”中煮沸，也不会受到腐蚀，是一种优良的防腐蚀材料。
3．耐磨，自润滑性好塑料的摩擦系数小，多数塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑的特性，可以在无润滑的条件下有效工作。
4．优异的电绝缘性，大多数塑料在低频低压下具有良好的绝缘性能，有些塑料即使在高频高压下仍可作为绝缘材料。
5．导热性差，塑料的导热率只有金属的1/600～1/200，可用作绝热保温材料或建筑节能材料等。
6．多数塑料制品有透明性，并富有光泽，能着鲜艳色彩，多数塑料可制成透明或半透明制品，可以任意着色，且着色坚固，不易变色。
7．塑料成型加工方便，能大批量生产，塑料通过加热、加压可塑制成各种形状的制品，还能较容易得进行切削、焊接、表面处理等二次加工。
塑料与其它材料相比有以下缺点：
1．塑料不耐高温，低温容易发脆。
2．塑料制品易变形。温度变化时尺寸稳定性差，成型收缩较大。
3．塑料有老化现象。塑料在长时间使用和贮藏过程中，由于受周围环境（如氧气、光、热、雨雪、腐蚀气体、溶剂等）的作用，塑料的色泽改变，力学性能降低，变得硬脆或软粘而无法使用，称为塑料的老化，是塑料制品性能中的一个严重缺陷。
（四）常用工程塑料简介
1．聚乙烯（Polyethylene PE）——热塑性塑料
高压聚乙烯：较低的密度，质地柔韧，适于制造薄膜。可用于制作厨房用品、日用制品、农用薄膜、电缆包皮等。
低压聚乙烯：较高的分子量、密度，质地坚硬，力学性能高，耐低温（-70℃），耐腐蚀，优异的绝缘性。但抗冲击性、弹性和透明性较差，广泛用于机械工业制造结构件，如机器罩、手柄、小载荷的齿轮、轴承等，还可制作化工设备、耐腐蚀管道等装置。
2．聚丙烯（Polypropylene PP）——热塑性塑料
密度小（非泡沫塑料密度最小），强度、硬度、刚度耐热性均高于低压聚乙烯，优良的耐腐蚀和绝缘性，成型
容易；但低温呈脆性，收缩率大（厚壁制品易凹陷），不耐磨，易老化。
聚丙烯价格便宜，用途广泛。主要用于制作薄膜、纤维、化工容器、管道、医疗器械、食品用具、电缆、电线包皮等。
3．聚苯乙烯（Polystyrene PS）——热塑性塑料
外观为无色透明（透光性仅次于有机玻璃），有光泽，易着色；无毒、无味、相对密度小、耐水、耐光、耐化学腐蚀，优良的绝缘性和低吸湿性；加工性能好，可用多种方法成型。但质脆易裂，抗冲击性差、耐热性较差。
聚苯乙烯主要用来制作餐具、包装容器、日用器皿、玩具、家用电器外壳、汽车灯罩、各种模型材料、光学材料等。
4．聚氯乙烯（Polyvinylchloride PVC）——热塑性塑料
该塑料的生产量大，仅次于聚乙烯；具有良好的电绝缘性和耐化学腐蚀性。根据加入增塑剂的多少分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。
硬质聚氯乙烯塑料强度高、经久耐用，用于生产各种管材、板材、棒材、管件，壳体，结构件等；软质聚氯乙烯塑料质地柔软，主要用于制作薄膜（保湿性好，能透过紫外线，用于农业），人造革、防雨材料、壁纸、软管和电线套管等。
5．ABS塑料（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）
ABS塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种组元的共聚物，综合了三种组分的性能，如丙烯腈的刚性、耐热性、耐化学腐蚀性，丁二烯的抗冲击性、耐低温性，苯乙烯的易着色、易加工性。改变三组元的比例，其性能也随之发生变化，以适应各种应用的要求。
ABS塑料具有优良的综合性能，强度高，表面硬度大，轻便，非常光滑，易清洁处理，尺寸稳定；加工性好，还可进行电镀等表面处理，因此应用及其广泛。工业：齿轮、轴承等；飞机：窗框、驾驶台仪表盘、机罩等；汽车：方向盘、仪表盘、汽车外壳等；以及电视机、收音机外壳，建筑材料等。
6．聚碳酸酯（PC）——热塑性塑料
具有优良的综合力学性能，抗冲击性尤为突出，透明度高，耐寒性、耐热性、耐候性极耐蚀性好，易于加工成型，电性能良好。
常用来制作载荷不大而冲击韧性要求较高的零件，如齿轮、蜗轮、蜗杆等；由于透明性好，可以制作信号灯、挡风玻璃、座舱盖、防弹玻璃、安全帽、防护面盔等。
有资料报道，波音747飞机上有2500个零件用该塑料制作。
7．聚砜（PSF）——热塑性塑料
具有良好的综合力学性能，强度、硬度、耐磨性、弹性模量、抗弯强度、冲击韧性均较高，具有突出的耐热性和热稳定性，电绝缘性良好，耐酸、碱、盐腐蚀，但成型必须在300℃～380℃高温下进行。
制成耐热、耐腐蚀、高强度的透明或不透明的电绝缘制品、结构件，以及管材、板材、型材、薄膜、厨房用具等，在电子工业、仪表工业、机械制造业等许多部门得到广泛应用。
8．聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）——热塑性塑料
也称有机玻璃，在塑料中透明性是最好的，相对密度仅为玻璃的一半强度高、耐老化，成型性好，可进行机械加工和粘接；但质脆，耐热性不高，表面硬度低，易擦伤、划伤而发毛。
用来制作飞机、舰船、和汽车等的座窗，屏幕，透明屋顶，光学镜片，仪器、仪表外壳、防护罩等。
9．聚酰胺塑料（PA）——热塑性塑料
俗称尼龙，通常为白色至浅黄色半透明固体，无毒无味，易着色，具有优良的力学性能（抗拉、抗压、坚韧、抗冲击、刚度大），电绝缘性良好；耐磨性和自润滑性良好，是一种优良的自润滑材料，摩擦系数低，耐火、耐化学药物性好；加工性好，可采用多种法成型。但吸湿性较大，会影响性能和稳定性。
聚酰胺品种很多，常用的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、尼龙11等。可制作多种机械零件（如轴承、齿轮、叶片、密封圈），电器零件（电缆接头、管缆等），还主要用于制作合成纤维、衣料、鱼网、绳带等。
10．聚四氟乙烯（PTFE,F4）——热塑性塑料
耐高温、耐低温特性好，能在-180～260℃长期使用。摩擦系数低，有自润滑性能；耐蚀性极佳（对强酸、强碱和强氧化剂非常稳定），超过金、铂等贵金属，有“塑料王”之称；良好的电绝缘特性，耐老化。缺点是强度低，热胀冷缩大。常用冷压烧结法成型。
主要用于制作耐蚀性要求高的耐腐蚀件，如管道、容器、阀门、防腐衬里等，绝缘电器元件以及减摩、密封件等；还用来制造代用血管，人工心肺装置。
11．酚醛树脂（PF）——热固性塑料
是一种粉状塑料，即电木粉；颜色单调，黑色或棕色。通过模压或层压法压制成型。
成本低廉，变形小，强度高，耐热、耐磨、耐蚀，电绝缘性能好。缺点是质脆，冲击强度差。
可压制成各种电器制品，如开关、插头、茶座、电话机外壳等；也可制作机器零件，如齿轮、皮带轮、刹车片等，以及电绝缘件。
12．环氧塑料（EP）——热固性塑料
环氧塑料以环氧树脂为主要成分，加入固化剂在室温或加热条件下浇注或模塑而成。环氧树脂是热塑性的，具有优异的粘结性，有“万能胶”之称。耐蚀性和电绝缘性良好。
可用作粘结剂材料，主要用于电子元件和电器零件的包装和封装，以及用于机械、土木、建筑等工业部门的粘结剂、涂料、灌封材料。还可以与其他材料制成复合材料。
4.2 工程塑料的成型方法简介
塑料成型是将树脂和各种添加剂的混合物作为原料，制成具有一定形状和尺寸的制品的工艺过程。
由于工程塑料的品种繁多，性能差异较大，因而塑料的成型方法很多。常用的成型方法主要有注射成型、挤压成型、压制成型、压延成型、吹塑成型、真空成型、浇铸成型等。
绝大多数塑料成型是将塑料通过加热使其处于粘流态或高弹态成形，并随后冷却硬化，获得各种形状的塑料制品。
一、塑料成型的基本知识
（一）塑料的工艺性能
1．流动性塑料在一定温度和压力作用下所表现出的流动能力。塑料的流动性是获得完整制品的主要因素。流动形太好，注射成型时易出现“溢边”缺陷，应在树脂中加入某些填料，以降低其流动性；流动性较差，成型过程比较困难，可通过加入润滑剂和增塑剂，改善塑料的流动性。影响塑料流动性的因素主要有塑料的性质，聚合物分子量的大小和结构，塑料中的各种添加剂，成型的温度和压力。
2．吸湿性塑料树脂及其添加剂对水分的敏感程度。
有的塑料树脂极易西施或粘附水分，如ABS、有机玻璃、聚酰胺、尼龙等，在成型过程中往往会产生一些缺陷：如外观水迹、制品内有水泡，强度下降、黏度下降等。对这类塑料成型前，必须对原料进行干燥处理。
3．收缩性塑料在成型和冷却过程发生的体积缩小的特性。这种收缩特性可用收缩率来表示。不同的塑料收缩率不同，所以在设计成型模时，要根据选用所料的收缩率对模具的尺寸加以修正，以使成型后的产品尺寸符合要求。
4．结晶性结晶塑料在成型过程中发生结晶现象的性质。制品的结晶度大，其密度、硬度和刚度高，拉伸、弯曲、耐腐蚀性、耐磨性和导电性好；结晶度小，柔软性、透明性、耐折性好，冲击强度提高，伸长率提高。因此控制塑料的结晶度，可以获得不同性能的塑料。
此外，还有热敏性、相容性等。
（二）塑料制品的一般生产工艺
1．通过设计首先确定制品的几何形状和尺寸；
2．根据制品的性能要求选择合适的塑料组分和成型方法；
3．对塑料配方进行设计、试验，确定最佳配方；
4．处理原材料——将树脂和各种添加剂进行筛选、干燥、过滤、研磨等。
5．配料、混合、搅拌，然后塑炼成球形或薄片状的物料；
6．利用成型设备按照合适的加工工艺（温度、时间、压力）成型。
二、注射成型技术
注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料的主要成型方法之一。
1．成型原理
注射成型采用的设备是注射机，按外形特征可分为卧式、立式和直角式注塑机。注塑机主要有料斗、料筒、加热器、喷嘴、注塑模具和螺杆（或柱塞）构成。塑性成型时，将颗粒状或粉状塑料原料倒入料斗内，，在重力和螺杆（或柱塞）推送下，原料进入料筒，在料筒内原料被加热至粘流态，然后利用注射机中螺杆（或柱塞）的运动，将熔融物料以高压高速经喷嘴注射到塑料成型模具的型腔内，经一定时间冷却硬化后，开启模具，取出制品。
注射成型过程：
加料塑化脱模
图4.1 注塑成型原理图
2．特点
能一次成型出外形复杂、尺寸精确的制品，不需进一步加工；成型周期短，一般之间只需几十秒即可完成；生产效率高，便于实现自动化、半自动化生产；
3．注射成型工艺要点：
①温度的控制主要是控制料筒温度、喷嘴温度和模具温度。
料同温度应严格控制在要求的范围内保证物料充分塑化，获得一定的流动性而又不分解；喷嘴处的温度稍低于料筒的最高温度，减少熔融物料在喷嘴处流散，又可防止冷凝物料堵塞喷嘴；模具温度影响冷却速度和结晶度，模具温度高，冷却速度慢，利于充分结晶，硬度大、刚性好、耐磨性好。
②压力注射成型的压力分为塑化压力和注射压力。
塑化压力是物料塑化过程中所需要的压力，合理的塑化压力可获得较高的塑化效率；
注射压力是指在注射成型时，螺杆或柱塞头部对物料所施加的压力。合理的注射压力可保证熔融物料克服流动阻力，充满模膛；适当的保压时间是保证制品几何尺寸和性能的重要因素。
③成型周期指完成一次注射成型过程所需要的时间。包括注射时间、保压时间、冷却时间和起模时间。
三、挤出成型
挤出成型又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料成型，也适合一部分流动性较好的热固性塑料和增强塑料的成型。挤出成型是塑料棒材、板材、线材、管材、薄膜等型材生产的主要方法之一。
1．成型原理
物料由加料斗进入挤出机料筒，被加热套加热使之熔融，利用螺杆的旋转运动，使熔融塑料在压力作用下连续通过挤出模的型孔或口模，再经冷却、固化，制成相同截面形状的型材。
图4.2 挤出成型工艺原理图
2．特点
优点：能连续生产同一截面的长件制品；
容易与同类材料或异型材料复合成型（如塑料电线）；
工艺过程容易控制，产品质量稳定；
便于实现连续自动化生产，生产效率高。
缺点：结构复杂的截面形状难以成型生产。
3．基础成型的工艺要点
①温度挤出机从加料口到机头的温度是逐渐升高的，机头的温度应控制在物料的流动温度和分解温度之间。
②模具制品的断面形状取决于物料流过的模孔。
③螺杆转速增加螺杆转速，可提高挤出机的产量；且由于螺杆对物料剪切作用增强，可提高物料的塑化效果。但转速过高，会产生表面缺陷，影响外观质量。
④牵引速度由于挤出成形是连续生产，所以牵引速度必须与挤出速度相匹配。合适的牵引速度会使制品尺寸稳定、表面光洁，提高制品质量。
四、压制成型
压制成型又称模压成型，是热固性塑料的主要成型方法之一。压制成型有模压法和层压法两种。
1．成型原理
模压法将定量的塑料原料置于金属模具内，闭合模具，加热加压，原料在热和压力的作用下熔融、流动并充满模腔，树脂与固化剂发生化学反应而固化成型；开启模具，取出制件，修边、抛光后，获得符合要求的制品。
层压法将纸张、棉布、玻璃布等片状材料在塑料树脂中浸泡，涂挂树脂后一张一张叠放成需要的厚度，放在层压机上加热加压，经一定时间后，树脂固化，相互粘结成型。层压成型制品质地密实，表面平整光洁，生产效率高。多用于生产增强塑料板、管材、棒材和胶合板等层压材料。
压制成型的主要设备是各种类型的液压机和层压机。
图4.3 模压、层压示意图
2．特点制品尺寸范围宽，可压制较大的制品；
设备和模具结构简单，工艺条件容易控制；
制件无浇口痕迹，容易修整；
收缩率小，变形小，性能均匀；
成型周期长，生产效率低；较难实现自动化；
不能成型结构和外形过于复杂的制件。
3．压制成型工艺要点
①压制温度指压制过程中模具的温度。对于热固性塑料，加热的目的是使物料在模具中快速流动，充满模腔，同时发生固化成型为塑料制品。
压制温度过低，物料的流动性差，难以充满模腔，难以使树脂固化；压制温度高，物料的流动性好，易于充满模腔，有利于树脂化学交联固化成形，缩短压制时间，但温度过高，可能引起烧焦、起泡、裂缝等缺陷。
②压力其作用是使熔融物料加速在模腔中流动充满模腔，排除水蒸气及挥发物，提高塑料的密实性，防止出现气泡、表面鼓泡和裂纹等缺陷。
③压制时间指模具闭合、加热加压到开启模具的时间。压制时间与压制温度、压力大小、制品厚度、塑料品种及其固化速度有关。
五、吹塑成型
用挤出法或注射法制出管状型坯，然后将压缩空气通入还处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀为所需形状的塑料制品。分为薄膜吹塑和中空吹塑成型。用于制造热塑性塑料薄膜、中空型塑料制品（如瓶子、包装桶、油箱、玩具等）。
薄膜吹塑：用挤出机将熔融塑料从口模中挤出，形成管状型坯，向其内通入压缩空气，将其连续吹胀成直径更大的管状薄膜，冷却后卷取。主要用于生产塑料薄膜。
中空吹塑：在挤出法或注射法制出的管状坯料中通入压缩空气将其吹胀，使其压贴在模腔的内壁，经冷却硬化后获得所需形状的塑料制品。
吹塑成型的特点：制品的壁厚均匀，尺寸精度高，成型速度快，生产率高。
六、压延成型
利用一对或数对相对旋转的加热轧辊，将热塑性塑料塑化并压延成片材或薄膜的工艺方法。压延成型产品质量好，生产能力大，常用于聚氯乙烯塑料板材、薄膜制品的生产，也适用于生产人造革、壁纸、地板革等。
七、浇铸成型
在室温或经加热为液态的树脂中加入固化剂、催化剂和其它添加剂，混合后在液态下倒入成型模具中，使物料
在室温或一定温度下通过化学反应逐渐固化成性的工艺方法。主要适用于环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等热固性塑料的成型。
工艺特点：工艺简单，成本低，可生产大型制品。但生产周期长，生产效率低，产品形状受到限制。
八、真空成型
将热塑性塑料片材或板材固定在模具上，将其加热到软化状态，然后将模腔抽真空，使软化后的片材或板材吸附于模腔，经冷却硬化后成型。适用于ABS塑料、有机玻璃、聚碳酸酯、苯乙烯等塑料的成型。广泛采用这种成型方法的制品有洗衣机和电冰箱的壳体、电机外壳、天花板装饰材料等盘、罩、盖、壳体等制品。
工艺特点：设备较简单，所用模具可用石膏、木材、金属等制作；成型速度快，操作容易；可生产大型制品；难于制造形状复杂的制品，且制品表面比较粗糙。
除以上成型方法外，还有滚塑成型、塘塑成型、流动浸渍成型、缠绕成型、喷射成型、发泡成型等成型方法。在选择塑料的成型方法时，首先要考虑塑料的成型工艺性能；各种塑料对成型方法的适应性；还要考虑各种成型方法的特点和工艺条件，从而生产出品质优良的塑料制品。
九、塑料的二次加工
塑料的二次加工有成塑料的二次成型，是采用机械加工、连接等工艺将以次成型的塑料板材、管材、棒材、片材及模制件等制成所需的制品。
1．塑料机械加工
塑料的机械加工包括锯、切、车、铣、磨、刨、钻、喷砂、抛光、螺纹加工等。
塑料的机械加工与金属材料的切削加工大致相同，仍可沿用金属材料加工的切削工具和设备。但加工时应注意到：塑料的导热性很差，加工中散热不良，一旦温度过高易造成软化发粘，以至分解烧焦；制件的回弹性大，易变形，加工表面较粗糙，尺寸误差大；加工有方向性的层状塑料制件时易开裂、分层、起毛或崩落。
2．塑料连接
塑料连接包括机械连接、焊接、溶剂粘接、和胶接等。
①塑料焊接
又称热熔粘接，是热塑性塑料连接的基本方法。利用热作用，使塑料连接处发生熔融，并在一定压力下粘结在一起。常用的焊接方法有热风焊接、热对挤焊接、高频焊接、超声波焊接、摩擦焊接等。
②塑料溶剂焊接
利用有机溶剂（如丙酮、三氯甲烷、二甲苯等）将需要粘接的塑料表面溶解或溶涨，通过加压站接在一起，形成牢固的结头。
一般可溶于溶剂的塑料都可采用溶剂粘接。ABS、聚氯乙烯、有机玻璃、聚苯乙烯等热塑性塑料都可采用溶剂粘接。但这种方法不适用于不同种塑料之间的粘接。热固性塑料由于不溶解，不能用此法粘接。
③塑料胶接
利用胶粘剂能方便的实现不同塑料或塑料于其他材料间的连接。
4.3 表面处理与装饰技术
一、塑料制品的表面质量要求
不同用途的塑料制品，对表面质量的要求也不相同。一般要求塑料制品的表面应具有：
1．平整、光滑、清洁，无裂纹、气泡、孔穴、斑点、杂质、凹陷、等表面缺陷。
2．具有造型设计意图的色彩和光泽，且色彩均匀。
3．较高的耐用性和安全性，如较高的硬度、耐磨性、耐蚀性、润滑性等。
4．其他性能，如导热性、导电性等。
表面处理就是通过一定的表面处理使产品的表面色彩、光洁度等达到产品设计的外观美化要求。
二、塑料的表面处理
塑料的表面处理包括镀饰、涂装、电镀、烫印、压花、彩饰等。
1．涂装技术
塑料涂装的主要目的：
①防止塑料制品老化：由于制品表面的涂层，可防治空气、水等环境因素和霉菌等对塑料的腐蚀与侵蚀，有效的防止和延缓塑料制品的老化，提高制品的寿命；
②提高制品耐化学药品与溶剂的能力；
③装饰着色，获得不同的表面肌理；
④获得其它特性：使制品表面具有要求的硬度、亮度、导热性、导电性或绝缘性、憎水、润滑等性能。
塑料涂层材料的选择：由于不同种类的涂料对塑料的适应性不同，所以选择涂料时首先要考虑涂料和塑料间的粘附性，还要考虑涂料的色彩、耐蚀性等其他性能。
塑料涂装工艺：
涂覆前表面预处理：主要是去除表面的油、脱蜡剂等杂质；且为提高塑料与涂层间的粘附作用，还应对表面进行活化处理。清洁除油处理一般采用有机溶剂或碱性水溶液；活化处理一般是在表面生成极性基团，如羟基氧化膜，或是塑料表面粗化，使涂料牢固粘附于塑料表面。常用的表面活化方法有化学反应活化、火焰氧化、电晕放电氧化等。
涂装涂层：常采用刷涂或喷涂方法，调整工艺使涂层具有一定的厚度，并使涂层干燥。
2．电镀
为使塑料件表面具有金属的特性，常用的方法是使塑料表面金属化。塑料电镀是塑料制品表面金属化常用的方法之一。
电镀的目的：使制品表面具有金属光泽，具有装饰性；
提高制品表面的硬度和耐磨性；
以塑料件代替有色金属件，减轻产品重量，降低成本；
提高制品防潮、防老化、防溶剂侵蚀的能力；
使塑料件具有导电性。
常用的镀层金属有铜、镍、铝、银、金、锡等及其合金。不同的金属镀层具有不同的颜色和特性，可根据需要镀不同的金属或合金。电镀按镀层的表面状态可分为镜面镀和粗面镀两种。
由于塑料一般不导电，所以塑料的电镀工艺要比金属的电镀工艺复杂。常用化学浸镀金属铜等；在塑料表面掺入薄层石墨或金属粉等以形成导电层，这样处理后才能进行电镀。
电镀的工艺流程：
塑料表面粗化活化抛光
金属铜
表面粗化是提高塑料表面的粗糙度，增加塑料与金属层的接触面积，以保证镀层具有良好的附着力。可用喷砂等机械方法，也可用化学法。
敏化工艺是使塑料表面吸附易氧化的金属离子，该离子具有很强的还原作用，可使大部分贵金属离子还原。常用的敏化液为酸性氯化亚锡溶液。
活化工艺是利用催化活性的贵金属离子的酸性溶液与敏化处理后的塑料表面的氧化亚锡反应，使贵金属离子还原沉积在塑料制品表面。
化学浸镀工艺是将制品进入化学镀液中，在活化处理沉积在表面的贵金属微粒的催化下，使镀液中的金属离子还原沉积在制品表面，形成金属薄层。
在以上工艺完成后，选择要求镀层相应的镀层配方和电镀工艺，形成所需要的金属镀层。根据设计要求还可对其进行抛光。
4.4注射成形模具
1、注射成形模具结构
①成形零件；②浇注系统；③导向机构；④脱模机构；⑤分型抽芯机构；⑥调温系统；⑦排气系统；⑧其它零件。
图4.4 注射模具结构
2、注射模浇注系统设计
浇注系统是喷嘴到型腔的进料通道，由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。
①主流道设计
②冷料井设计
③分流道设计对称布置与非对称布置；有一定的截面形状尺寸。
④浇口设计侧浇口、中心浇口、点浇口、环浇口等。
选择浇口的原则：
A、避免塑料制品上产生缺陷。
B、浇口应开设在塑料制品截面较厚处。
C、浇口位置应有利于气。
D、浇口位置应使熔料流程最短，料流变向最少，防止型芯弯曲。
E、浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔体强度。
3、成形零部件设计
①凹模（型腔）整体或组合式
②凸模(型芯)
③成形杆
4、分型面的选择
分型面是指模具动、定模分开的表面。选择分型面应考虑以下原则：
①分型面选择应便于塑料制品脱模和简化模具结构。
②分型面选择应有利于提高制品外观质量。
③分型面选择应有利于提高制品的精度。
④分型面选择应有利于排气。
⑤分型面的选择应有利于防止溢料。
5、抽芯及顶出机构
①抽芯机构，当注射成形具有与开模方向不同的内外侧孔或侧凹的塑料制品时，模具必须具有侧向分型与抽芯机构。在脱模时，需先将侧型芯抽出方可取出塑料制品。
手动侧分型抽芯机构
液压(气压)侧向分型抽芯机构
机动侧向分型抽芯机构
②顶出机构将注射成形的塑料制品从模具中推出的机构称为顶出机构(或推出机构、脱模机构)。
一次顶出机构：顶杆、顶板、顶管。
二次顶出机构、双向顶出机构、顺序顶出机构、螺纹制品脱模装置。
4.5 挤出成形过程及挤出机头
挤出成形也称挤出模塑或挤塑成形。
1、挤出成形原理及过程
①塑化塑料→料斗→料筒→螺杆旋转、压实、混合→均匀连续熔融体。
②挤出成形熔料→机头(模口)→成形。
③冷却定型冷却→定形→牵引、切割。
2、挤出成形的主要技术参数：
①温度：加料段(固体输送段)；压缩段(熔融段)；计量段(均化段)。
②压力：压力使塑料变为熔融状，而得到均匀熔体。
③挤出速率：单位时间内挤出机口模的挤出量。
2、挤出成形机头。
（1）挤出成形机头的作用及设计原则
作用：塑料熔体直线运动，熔体均匀、密实、连续，形成挤出压力，获得需要的断面形状。
机头设计应遵循的原则：
①正确选择机头的结构形式。
②正确设计机头内表面结构。
③机头结构应有利于物料起压缩作用。
④机头有足够的强度，装配操作方便。
⑤正确设计机头成形部分的断面形状。
⑥合理选择模具材料。
图4.5 管材挤出成形
图4.6 挤出机头
4.6模压成形过程及模具
1、模压成形原理及过程
模压成形又称压缩成形、压塑成形、压制成形等，主要用于热固性塑料的成形。模压成形的工艺过程包括：
A、粉料预压、预热、计量
B 、模具准备、嵌件
C 、装模→合模(加热、压) →排气(加热卸压) →交联固化(保温保压) →开模→塑件脱模（卸压）
图4.7 模压成形
2、模压工艺应注意的问题：
①加料严格控制加料量
②合模空程快、合模慢
③排气排出有害气体
④交联固化交联固化反应，形成网状高分子结构。
⑤压制塑料制品脱模
⑥清理模具
3、模压成形过程的主要参数：
①成形温度温度促进交联固化反应
②成形压力压力保证充模形状
③成形时间成形周期尽量短
4、模压成形模具
（1）模压成形模具的典型结构
图4.8 模压成形模具
（2）模压成形模具的分类
①溢料式模压成形模
②不溢式模压成形模
③半溢式模压成形模
（3）模压成形模结构设计
①塑料制品加压方向的确定有利于压力传递；便于加料；便于安放嵌件；保证凸模强度；简化模具结构；保证重要尺寸精度。
②分型面位置的选择便于脱模；保证尺寸、形状精度；保证外观质量。
③凸凹模的结构设计。
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
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：是一定配合的高分子化合物（即高聚物，由主要成分树脂或橡胶和次要成分添 加剂组成）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。 塑料：以树脂(或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、 着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。 橡胶：室温下具有高弹性的高分子化合物，经在适当配合剂存在下，在一定温度和压力下硫 化（交联）而制得的弹性体材料。化学纤维：人造纤维和合成纤维的总称，用以替代天然纤维制造各种织物。 前者是纤维素和蛋白质改性而成；后者由合成高分子化合物经纺丝而成。 添加剂（助剂）：是为了改善高分子材料加工性能和制品的使用性能而使用的辅助材料，作 为制品的次要成分同样是必不可少的。按高聚物几何构型分：线型高聚物、（支链型高聚物）、体型高聚物。 交联：聚合物的成型过程，形成三向网状结构的反应称为交联。 线性聚合物的聚集态与成型过程的关系（示意图）：P8…… 处于玻璃化温度Tg 以下的聚合物为坚硬固体；在Tg 以上的高弹态，聚合物模量减少很多， 形变能力显著增大，但形变仍是可逆的；高弹态的上限温度是Tf ，由Tf （或Tm ）开始聚合 物转变为黏流态，通常又将这种液体状态的聚合物称为溶体。高分子材料的成型四性能：可挤压性，可模塑性，可纺性，可延性。 聚合物的黏弹性形变与成型条件的关系: 成型过程线型聚合物的总形变γ可以看成是普弹形变γE 、高弹形变γH 和黏性形变γV 三部分所组成： σ为外作用力；t 为外力作用时间；E1和E2分别为聚合物的普弹形变模量和高弹形变模量；η2和η3分别表示聚合物高弹形变和黏弹形变时的黏度。影响聚合物剪切黏度的因素： ①聚合物分子结构对黏度的影响 a 链结构的影响 聚合物分子链柔性越大，缠结点越多，链的解缠和滑移越困难，聚合物流动时非牛顿性越强。 b 平均分子量的影响 聚合物的黏性流动主要是分子链之间发生的相对位移。因此平均分子量越大，流动性差，黏 度较大。反之，黏度较低些。c 分子量分布的影响 平均分子量相同、分子量分布不同时，聚合 物熔体的黏度随分子量分布宽度而迅速下降， 其流动行为表现出更多的非牛顿性。②温度对黏度的影响 高聚物的黏度像一般液体那样，是随温度升高而降低的。 ③剪切速率对黏度的影响 绝大多数高聚物熔体都属于假塑性流体，这类流体的特征是在其他条件不变的前提下，随剪 切速率的增加，熔体黏度下降，故又称剪切变稀流体。④压力对黏度的影响 体积压缩引起自由体积减少，分子间距离缩小，将导致流体的黏度增加，流动性降低。 ⑤添加剂的影响 a 增塑剂：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的黏度。 b 润滑剂：聚合物加入润滑剂可以改善流动性。 c 填充剂：填充剂的加入，一般会使聚合物的流动性降低。 加热效率出发，分析柱塞式注射机上使用分流梭的原因？ t e E E t E V H E 321)1(22ησσσγγγγη+-+=++=-
1.以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素（10分） 答：挤出工艺：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分） 特点：①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40％。②挤出机头有直通式和偏移式两类，后者只用于内径尺寸要求精确的产品，很少采用。③定径套内径略大于管材外径；机头上调节螺钉可调节管材同心度；牵引速度可调节管材尺寸；（4分）④PVC，粘度大，流动性差，热稳定性差；生成热多，结合缝不易愈合，管材易定型。（3分）。 影响因素：温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气 2.简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。 原理：粉（粒）料，加入挤出机经①加热、塑化成熔体，再经机头口模②流动成型成连续体，最后经冷却装置③冷却定型成制品。（4分）。措施：提高螺杆转速，提高料筒内表面摩擦系数fb，降低螺杆外表面摩擦系数fs（4分）。 3.简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。 答：管材挤出的基本工艺是：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）（4分) 管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。（2分) 外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。（2分) 内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内，即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触， 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。（2分) 4.挤出时，渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点。已知：PVC软化点75~165℃；尼龙的熔融温度范 围则较窄，约10℃，它们应分别选用何种螺杆进行加工？简要说明理由。（12分） 答： PVC应选用渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工。（4分）因为PVC是无定形塑料，无固定的熔点，软化温度范围较宽，其熔融过程是逐渐进行的，所以选择熔融段较长的渐变螺杆；PA是结晶性塑料，有固定的熔点，熔融温度范围较窄，温度达到熔点后，熔融较快，应选择熔化区较短的突变螺杆。（3分） 5.根据挤出理论和实践，物料在挤出过程中热量的来源主要有两个，一是物料与物料之间，物料与螺杆、 机筒之间的剪切、摩擦产生的热量，另一个是料筒提供的热量。 6.根据最简流动方程，熔体在螺杆计量段的流动有正流、逆流、横流和漏流四种 7.试分析螺杆挤出机生产中产生物料架桥现象的原因。 答：（1）原料配方中有黏度较大的助剂造成物料结块导致无法下料。 （2）下料段设定的温度过高，引起物料熔化，螺杆无法推进物料，造成物料架桥。 （3）喂料系统发生故障，无法正常工作，造成物料架桥。 8.请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置？ 答：为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。 9.机筒加热和冷却的目的是什么？ 答：加热促进物料塑化；冷却为防物料过热。 10.什么叫螺杆的长径比？螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处？ 答：螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时，L/D增加，物料在螺杆中运行时间延长，有利于物料塑化与混合，使升温过程变缓；可使均化段长度增加，可减少逆流和漏流，有利提高生产能力。 11.挤出成型是在什么温度之间进行的？物料在什么温度范围容易挤出？挤出温度由什么决定？ 答：在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型；范围越宽越易挤出成型。具体温度应根据原料的配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。
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？ 分 锁pA F
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？ 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。 8、压延辊表面应该具有 、 、 。 9、锁模力的校核公式： 中，p 是 A 分是 。 二、简答题（3X10） 1、什么是聚合物成型过程中入口效应？ 分 锁pA F
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
本构方程在高分子科学和高分子工程中的应用 (吴其晔，高分子材料流变学) 判断一个本构方程的优劣主要考察： 1)方程的立论是否科学合理，论据是否充分，结论是否简单明了。 2)一个好的理论，不仅能正确描写已知的实验事实，还应能预言至今未知，但可能发生的事实。 3)有承前启后的功能。例如我们提出一个描写非线性粘弹流体的本构方程，当条件简化时，它应能还原为描写线性粘弹流体的本构关系。 4)最后也是最重要的一条，即实验事实(实验数据)是判断一个本构方程优劣的出发点和归宿。实践是检验真理的唯一标准。 对高分子液体流变本构方程理论和实验规律的研究对于促进高分子材料科学，尤其高分子物理的发展和解决聚合物工程中(包括聚合反应工程和聚合物加工工程)若干重要理论和技术问题都具有十分重要的意义。 一则由于高分子材料复杂的流变性质需要精确地加以描述，二则由于高新技术对聚合物制品的精密加工和完美设计提出越来越高的要求，因此以往那些对材料流动性质的经验的定性的粗糙认识已远远不够。 众所周知，高分子结构研究(包括链结构、聚集态结构研究)以及这种结构与高分子材料作为材料使用时所体现出来的性能、功能间的关系研究始终是高分子物理研究的主要线索。与“静态”的结构研究相比，高分子“动态”结构的研究，诸如分子链运动及动力学行为、聚集态变化的动力学规律、
高分子流体的非线性粘弹行为等，更是近年来引人注目的前沿领域。按现代凝聚态物理学的概念，高分子体系被称为软物质(soft matter)或复杂流体(complex fluids)。所谓软物质，即材料在很小的应变下就会出现强烈的非线性响应，表现出独特的形态选择特征。这正是高分子流体的本征特点。如果能精确描述出高分子液体的复杂应力-应变关系，找出这种关系与材料的各级结构间的联系，无疑对高分子凝聚态理论的发展具有重要意义。 在高分子工程方面，当前各种各样新型合成技术及新成型方法、新成型技术(如反应加工成型、气辅成型、振动剪切塑化成型、特种纤维的纺制、新成纤技术等)陆续问世，在每一种技术发展过程中，研究高分子液体(熔体、溶液)的流动规律以及新工艺过程与高分子材料结构性能控制的关系，都是最重要的课题。高分子材料的特点之一是它们的物理力学性能不完全取决于化学结构。化学结构一定的高分子材料可以由于不同的聚集状态(凝聚态结构)而显示出不同性质。在工业上，这不同的凝聚态大多是由于不同的加工成型方法而造成的。因此采用流变本构方程精确地研究和设计成型方法和成型设备，通过在成型过程中对高分子形态的主动控制来获得性能更为优越的新型材料，是高分子工程中的重要热点课题。 要完成这些任务，仅有对高分子熔体和溶液的流动性质粗浅的认识(比如仅仅测量粘度)是不够的。取而代之的是要对大形变下高分子材料的反常的流变性质给出全面的定量的理性描写，要为解决高分子材料合成和加工中出现的流体动力学和应力分析问题提供一种解决问题的手段。目前，高分子流变学的基本原理和方法已深入到高分子科学研究和高分子材料合成和加工工程的各个领域。许多领域中，如高分子材料设计、配方设计、模
高分子材料加工工艺
高分子材料加工技术复习提纲 一、填空题 1.大材料包括（金属）、（非金属）、（高分子）。 2.高分子材料加工前，原料的状态可分为（粉状）、(粒料)、(溶液)、(分 散体）。 3.成型加工后进行的处理有(调温)、(调湿)、(调温调湿)。 4.塑料可分为(热塑性)塑料、（热固性）塑料两大类。 5.塑料的三态：（玻璃态）、（高弹态）、（粘流态）。 6.高分子材料热机械特性与成型加工的关系(6个空)。 二、名词解释 1.挤出成型：挤出成型时预处理过的物料经料斗加入挤出机中，在外部加热和内摩擦生热作用下以流动状态通过口模成型的方法。
2.注塑成型 ：注塑成型是将热塑性塑料先在加热机筒中均匀塑化，然后由螺杆或柱塞推压到闭合的模具型腔中，经冷却定型后得到所需的塑料制品的过程。 3.焦烧：橡胶分子在贮存和生产过程中提前硫化的现象. 4.喷霜：橡胶助剂渗出制品表面的现象。 5.塑料：相对分子量在10000以上，以高分子化合物为基本成分，添加助剂能够自由成型的一类材料的总称。 6.橡胶：橡胶是一种高弹性的高分子化合物，是无定形的高聚物。 7.弹性体：材料在受力发生大变形再撤出外力后迅速回复其近似初始形状和尺寸的材料。 8.相溶性：聚合物的共混物制品在预期的使用期内，其组分始终不析出或者不分层。 三、 简答题 1.简述塑料挤出造粒的工艺流程及影响因素。 原料预处理 配料挤出机头成型冷却 牵引造粒 2.简述塑料挤出成型的工艺流程并阐述影响注塑成型的主要因素。 3.简述橡胶配方的五大体系。 生胶体系、硫化促进活化体系、补强填充体系、防老体系、增塑体系 4.简述压缩模塑的工艺流程及其影响因素。 加料闭模排气固化脱模 清理模具 影响因素：模压压力、模压温度、模压时间。 口模 冷却定型 原料预处理电、加热、内摩擦生热
高分子合成工艺学． 论第一章绪 ：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂高分子合成材料等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子合成工业的任务高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、塑料的原料。填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。（硫化剂、合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂。硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。在溶液聚离子聚合及配位聚合实施方法合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。 1、简述高分子化合物的生产过程。：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精(1)原料准备与精制过程制、干燥、调整浓度等过程相设备。溶解、：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、引发剂(2)催化剂()配制过程贮存、调整浓度等过程与设备。：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输(3)聚合反应过程送过程与设备。：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程分离过程(4)与设备。：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装聚合物后处理过程(5)等过程与设备。(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。2：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，间歇聚合．
名词解释： 1.降解:聚合物在成型、贮存或使用过程中，因外界因素如物理的（热、力、光、电、超声波、核辐射等），化学的（氧、水、酸、碱、胺等）及生物的（霉菌、昆虫等）等作用下所发生的聚合度减少的过程。 2.比热容单位质量材料升高1度时所需的热量,单位KJ/Kg.K 3.表观密度指料粒在无外压力下包含空隙时的密度 4.解取向:在热的作用下取向的大分子链趋向紊乱无序的自发过程称为解取向。 5.拉伸取向:大分子链、链段等结构单元在拉伸应力作用下沿受力方向的取向。 6.偶联剂:增强塑料中，能提高树脂和增强材料界面结合力的化学物质. 偶联剂分子是一类多官能团物质，它的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成牢固的化学键合，另一端则有亲有机物的性质，可与有机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。 7.抗静电剂:是一类能够降低塑料表面电阻率,增大漏电速率,使静电不能在塑料表面积累的化合物. 8.注射速率:指注射机单位时间内的最大注射量,是螺杆的横截面积与其前进速度的乘积. 9.挤出胀大:亦称出口膨胀，是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。 10压延效应:是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压或延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。 1.熔点Tm 是指结晶性聚合物中大分子链从有序状态转变到无序粘流态所需要的温度。 2结晶度 不完全结晶的高聚物中晶相所占的质量分数或体积分数。 3.取向 高聚物分子和某些纤维状填料，在成型过程中由于受到剪切流动（剪切应力）或受力拉伸时而沿受力方向作平行排列的现象。 4.等规度 聚合物中等规异构体所占比例称为等规指数，又称等规度。 5固化速率:是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能.它衡量热固性塑料成型时化学反应的速度 等规指数：聚合物中等规异构体所占的比例。 比热容：单位质量材料升高1℃时所需要的热量，单位为KJ/Kg?K。 熔体质量流动速率：在一定的温度和载荷下，熔体每10分钟从标准的测定仪所挤出的物料质量，单位g/10min。 热塑性塑料：加热时可以变软以至熔融流动并可塑制成一定形状，冷却后固化定
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 第一章 1.高分子合成工艺学的主要任务。 将基本有机合成生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，为高分子合成材料成型提供基本原料。基本有机合成、高分子合成和高分子合成材料成型时密切相联系的三个部门。2．高分子材料的主要类型、品种及发展方向。 塑料。品种：通用塑料，工程塑料。发展方向：具有优异性能的高性能、耐高温塑料。 合成橡胶。品种：通用合成橡胶，特种合成橡胶。发展方向：通用橡胶主要替代部分天然橡胶产品，特种橡胶主要制造耐热、耐老化。耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶产品。 合成纤维。品种：聚酯（涤纶纤维）、聚丙烯腈（腈纶纤维）、聚酰胺（棉纶纤维或尼龙纤维）等。发展方向：具有耐高温、耐腐蚀、或耐辐射的特种用途合成纤维。 3．工业生产中合成聚氯乙烯采用哪几种聚合方法，简单说明原因。 4．说明高分子合成材料的生产过程，各过程的特点及意义。 1、原料准备与精制过程。包括单体、溶剂。去离子水等原料的贮存。洗涤、精制、干燥、 调整浓度等过程与设备。 2、催化剂（引发剂）配制过程。包括聚合用催化剂、引发剂和辅助剂的制造、溶解、贮存、 调整浓度等过程与设备。 3、聚合反应过程包括聚合和以聚合釜为中心的热交换设备及反应物料输送过程与设备。 4、分离过程。包括未反应单体的回收、脱落溶剂、催化剂。脱除低聚物等过程与设备。 5、聚合物后处理过程包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。 6、回收过程。主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。 第二章 1．石油裂解制烯烃的工艺过程。 液态烃在水蒸气存在下，于750~820?C高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。为减少副反应，提高烯烃收率，液态烃在高温裂解区的停留时间仅0.2~0.5 s。 2、高分子合成材料的基本原料(乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯)的来源及生产方法。 基本原料来源：石油、煤炭、植物及农副产品等。单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其他原料路线。 单螺杆挤出机工作点：螺杆特性曲线和口模特性曲线的交点。 塑化：将固体高分子加热成均匀、无可挥发性气体的，且具有良好塑性流体的过程。 锁模力：在注射剂注塑保压过程中，注射机为抵抗模腔内熔融体对动模和定模所产生的分离力且施加在模具上的力。 分流梭：位于挤出机或注塑机的机筒或口模内的一个流线形金属块。其作用是迫使流过的熔融料分散成薄层而加强传热效果，借以提高塑化能力。 三高两低：延压产品横向厚度不均匀，中间和两端厚，而近中间和两边薄的现象。 射流：浇口厚度远小于制品厚度，且熔体流动速率很大（流动不稳定，熔体容易破裂）。 滞流：浇口厚度小于制品厚度（熔体破裂）。 保压：给型腔中熔体施加一定压力以补偿其冷却收缩。 背压：塑化压力是螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。 注射压力：螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。 收缩率：制品尺寸对于注塑模腔尺寸的绝对减小量。 过冷度：料温与模具温度之差。 反应注射成型（RIM）：将两种或两种以上的低粘度、低分子的液体，单体或预聚体在高压下撞击、混合后立即注入密闭模具内，使液体状混合物在模具内发生化学反应。 压制：将一定量的模压料（粉状。粒状。纤维状）放入金属对模中在一定温度和压力作用下固化成型并得到制品的方法。 翘曲：不均匀性收缩：制件冷却不均匀而导致的不对称热收缩；非均匀性平面和体积收缩；因诱导取向而产生的各向异性行为；因几何效应而产生的不同热应变流动；措施：1）适当降低注射和保压压力；2）提高料筒；模具温度；3）增大螺杆背压；4）制品设计更合理。保压硬化：在持续保持模塑压力下，热固性塑料从流动态变成不溶不熔的固态直到完全硬化为止。 添加剂：是使树脂配料能够顺利成型加工及获得所需应用性能而添加的化学品； 几何分散：两种或两种以上组分物质通过几何尺寸减小，同组分物质间距离以及不同组分物质间距离达到相近的过程；分为简单混合和分散混合两种； 挤出稳定性：挤出时，流率、压力、温度、组分、挤出物质量相关波动的大小； 聚集态结构：各个高分子链靠分子之间的相互作用力而排列的空间结构； 自由体积：物质的比容与分子占有体积之差。以大小不等的空穴无规分布在材料内部； 拉伸比：指由口模和芯模所形成空间的截面积与管材截面积之比； 压缩比：螺杆加料段第一个螺槽容积和均化段最后一个螺槽容积之比。 牵伸比：成型最大深度与宽度之比。 压延：将混炼胶在压延设备上制成片材或与骨架材料制成复合片材半成品的工艺过程，是通过旋转的两个辊筒的压力实现的。 增塑机理：隔离、屏蔽、偶合作用。 填空： PA加工热处理的目的：消除内应力、解取向、调节晶体结构； PMMA热处理的目的：消除内应力、解取向、提高制品的物理机械性能； 影响共混物相形态的因素：链节的相容性、刚柔性、序列结构分布、组成比、受热历史、受力历史、增容作用、交联； 无定形塑料无内应力加工技术：低压控制技术、缓慢冷却控制技术、热处理技术、振动加工技术； 中空制品注塑成型，已经工业化的技术：挤出吹塑、注塑技术、拉伸技术； 高分子材料成型加工塑料成型工艺学考试复习 题 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 挤出1.以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素（10 分） 2. 答：挤出工艺：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分） 特点：①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40％。②挤出机头有直通式和偏移式两类，后者只用于内径尺寸要求精确的产品，很少采用。③定径套内径略大于管材外径；机头上调节螺钉可调节管材同心度；牵引速度可调节管材尺寸；（4分）④PVC，粘度大，流动性差，热稳定性差；生成热多，结合缝不易愈合，管材易定型。（3分）。 影响因素：温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气 3.简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。 4. 原理：粉（粒）料，加入挤出机经①加热、塑化成熔体，再经机头口模②流动成型成连续体，最后经冷却装置③冷却定型成制品。（4分）。措施：提高螺杆转速，提高料筒内表面摩擦系数fb，降低螺杆外表面摩擦系数fs（4分）。 5.简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。 6. 答：管材挤出的基本工艺是：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）（4分) 管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。（2分) 外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。（2分) 内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内，即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触， 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。（2分) 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。 1、简述高分子的结晶过程并简要分析结晶条件。 答：高分子的结晶过程：高分子的结晶过程包括形核和晶体生长两个单元过程。其结晶过程 是高分子链段通过运动排入晶格，由无序变为有序的松弛过程。 高分子的结晶条件：当m T T >时，分子热运动能过大，高分子链难以形成有序结构，故不能结晶；当g T T <时，因高分子链段和整个分子链的运动都处于冻结状态。高分子链段不能通过运动排入晶格，因而也不能结晶。所以，高分子只有在g m T T -之间温度下才能发生结晶。 2、高分子成形过程的结晶有何特点？简要分析成形因素对高分子结晶的影响。 特点：高分子结晶通常不完善，制品中还残存有非晶区域和晶体不完整部分，因此某些制品成型后还会发生后结晶和二次结晶现象。 影响：（1）熔融温度和熔融时间：主要影响熔体中可能残存的微小有序区域或晶粒的数量。 （2）成形压力：成形压力在高分子内引起的应力有使结晶加速的作用。 （3）冷却速度：直接影响制品能否结晶，结晶速度、结晶度、结晶形态和晶粒大小。 3、生产透明聚乙烯薄膜时应如何控制成形工艺因素？ 答：生产聚乙烯薄膜时通常要求韧性和透明性要好，因而要控制较低的结晶度和较小的晶粒尺寸。 4、聚合物—溶剂体系有哪几种典型相图？ b T ：沸点 f T ：凝固点 详见课本第112页。 5、绘图简要说明实现聚合物溶解的三个途径。 1—原来的相平衡曲线 2—溶剂改变后的相平衡曲线 答：1、改变体系组成，比如在T1温度下增加溶剂，使X1T1移至X2T1，此时由互不相溶的区域转入互溶的区域，从而形成均匀的溶液。2、改变温度，在组成X1不变的条件下，温度由T1 升至T2，使聚合物－溶剂体系完全互溶。3、改变溶剂组成，改变溶剂组成使相平衡由曲线1变为曲线2，使X1T1条件的聚合物－溶剂体系处于互溶区域，使聚合物能溶解成浓度为X1的浓溶液。 6、提高螺杆挤出机固体输送速率的途径通常有哪些？ ?| 茆； |街箍 庵 ˉ礞闵载口Ｓ遭 ?±÷±÷???φθφθtan tan tan tan h h 112+-∏=N D D Q ）（ 试中，D 为螺杆直径，h1为加料段螺槽深度，N 为螺杆转速，θ为螺杆旋转角，φ为移动角。 因此，提高螺杆挤出机固体输送速率Q 的途径通常为： （1）增大D ，h1和N 。（2）降低S F 。（3）增大b F 。（4）采用最佳旋转角θ。 7、试简述聚合物在螺杆挤出机压缩段中的熔化过程和机理。 答：在压缩段内固体粒子和熔融体共存，物料在这一区段熔融，称作熔融区。由于同时受到机筒传热和磨擦热的作用，与机筒内壁接触的固体物料首先熔融，并形成一层熔膜。当熔膜积存的厚度超过机筒与螺杆的间隙时，就会被旋转的螺杆刮落，并强制积存在螺杆推进面的前侧，形成旋涡状的环流区，即物料的液体区域。在螺杆棱推进面的后侧堆积着冷的未塑化的固体粒子，在液体区域和冷的未塑化的固体粒子之间是受热后黏结在一起的热固体粒子， “聚合物合成原理及工艺学” 习题集 四川大学高分子科学与工程学院 第一章绪论 1.试述高分子合成工艺学的主要任务。 2.简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。 3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。 4.如何评价生产工艺合理及先进性。（配方合理，原料易得，配方成本合理，工艺程短，产品质量高） 5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？ 第二章生产单体的原料路线 1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。 2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。 3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。 4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用萃取精馏的目的。 5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？ 7.简述苯乙烯的生产方法。 8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？ 9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。 第三章游离基本体聚合生产工艺 1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？ 2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？ 3.引发剂的分解速率与哪些因素有关？引发剂的半衰期的含义是什么？生产中有何作用？ 4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？ 5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。 6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多？ 7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。 8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产工艺流程，并划出流程示意图。 9. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的，对聚合物的加工及性能有何影响。 10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些？ 11. 对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。 12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用途。 13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程，改进聚苯乙烯的性能，可采用哪些方法？ 14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。 15.比较聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺的异同。 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高分子合成工艺学
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