第3章 高分子材料的配方设计

第一章绪论1．高分子材料分为哪几类？（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。

分为塑料、橡胶、纤维三类）2．塑料、橡胶、纤维分类？3．名词解释：工程塑料通用塑料特种塑料化学纤维合成纤维4．生产塑料制品的完整工序有哪五个？原料准备、成型、机械加工、修饰和装配5. 热塑性高分子材料和热固性高分子材料得物理性质及加工性能比较（见讲义）。

第二章高分子材料成型原理1．高分子材料的熔融性能热传递三种方式：热传导、对流、辐射聚合物的加热与冷却都不易由于聚合物的表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能性不大2．聚合物的流动和流变性能拉伸流动和剪切流动，各类型流体的流动曲线，影响高聚物熔体粘度的因素，粘度、流动稠度、流动指数、流动性的关系，熔体流动速率熔体流动速率——在规定的温度、压力（2160×9.81×10-3N）下，每10min内通过国标指定尺寸（书P76装料筒直径φ9.55±0.025mm, 出料口直径φ2.095±0.005mm）毛细管的试样总质量（克数）单位：克/10分钟3．聚合物熔体的弹性流动缺陷：管壁上的滑移，端末效应，离模膨胀，弹性对层流的干扰，熔体破裂，鲨鱼皮，产生原因熔体破裂——当挤出速率逐渐增加，挤出物表面将出现不规则现象（畸变、支离和断裂），甚至使内在质量受到破坏。

离模膨胀——被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大，称为离模膨胀鲨鱼皮——挤出物周边具有周期性的皱褶波纹。

4．高分子材料的成型性能聚合物的聚集态:结晶态、玻璃态、高弹态、粘流态等聚集态可挤压性、可模塑性、可纺性、可延性概念5．成型过程中的取向作用拉伸取向（薄膜双向拉伸后，拉伸后的薄膜在拉伸方向上的拉伸强度和抗蠕变性能会提高。

6．高分子材料的降解与交联交联、交联度熟化降解——高分子材料化学键的断链、交联、主链化学结构改变、侧基改变以及上述四种作用的综合交联——线性大分子链之间以新的化学键连接、形成三维网状或体型结构的反应。

⾼分⼦材料成型加⼯原理第⼀章绪论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。

聚合物成型加工答案【篇一：高分子材料成型加工课后答案】>（本文档版权归高材1201所有）1、0.1 高分子材料的定义和分类高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。

通常所说的高分子材料是从应用的角度对高分子进行归类，分为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子、聚合物基复合材料等。

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；还有uf mf pe pvc pu等。

3、1.6 聚合物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、2.1 高分子材料中添加剂的目的是什么？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、2.3 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、3.3 高分子材料配方设计的一般原则和依据是什么？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。

高分子材料加工工艺第一章绪论1.材料的四要素是什么？答：材料的四要素是：材料的制备(加工)、材料的结构、材料的性能和材料的使用性能。

2.什么是工程塑料？区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”。

答：按用途和性能分，又可将塑料分为通用塑料和工程塑料。

工程塑料是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作结构件的塑料。

但这种分类并不十分严格，随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合金化的通用塑料，已可在某些应用领域替代工程塑料。

热塑性塑料一般是线型高分子，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成一定形状，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。

热固性塑料一般由线型分子变为体型分子，在溶剂中不能溶解，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；一当成型后，再次受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。

3.与其它材料相比，高分子材料具有那些特征（以塑料为例）？答：与其他材料相比，高分子材料有以下特性(以塑料为例)。

(1)质轻。

(2)拉伸强度和拉伸模量较低，韧性较优良。

(3)传热系数小，可用作优良的绝热材料。

(4)电气绝缘性优良。

(5)成型加工性优良。

(6)减震、消音性能良好。

(7)某些塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑性能。

(8)耐腐蚀性能优良。

(9)透光性良好可作透明或半透明材料。

(10)着色性良好。

(11)可赋予各种特殊的功能如透气性、难燃性、粘结性、离子交换性、生物降解性以及光、热、电、磁等各种特殊性能。

(12)使用过程中易产生蠕变、疲劳、冷流、结晶等现象，长期使用性能较差。

(13)热膨胀系数大。

(14)耐热性（熔点、玻璃化转变温度）较低，使用温度不高。

(15)易燃烧。

4.获取高分子的手段有那些？答：高分子化合物的制造：获取高分子化合物的方法大致可分为三种；聚合反应、利用高分子反向和复合化。

成型用的物料及其配制第四节 成型用助剂及配方设计第三章常州 材料科学与工程高分子材料成型工艺学 邹国享主讲 教师在高分子材料的生产或使用过程中，为改善高分子材料某一方面的性能而加入到材料中的化学品称为高分子助剂。

由于大部分助剂是在加工过程中添加于材料或产品中，因此，助剂也常被称为“添加剂”或“配合剂”。

助剂的主要作用⏹改善聚合物的加工工艺，优化工艺条件，提高加工效率；⏹改进制品的性能，提高使用价值，延长使用寿命。

高分子合成助剂 高分子加工助剂高分子助剂塑料加工助剂 橡胶加工助剂主要可分为加工改性助剂、稳定化助剂和功能化助剂等。

选用助剂的基本原则（1）助剂与树脂间的相容性（2）助剂的耐久性（3）助剂对加工条件及制品用途的适应性（4）助剂配合中的协同作用和对抗作用增塑剂增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性，提高制品柔韧性的物质。

它通常是一些高沸、难以挥发的粘稠液体或低熔点的固体，一般不与塑料发生化学反应。

增塑剂的作用DOP 、多元醇酯或多元酸酯、环氧大豆油类、聚酯等增加塑料的可塑性改善在成型加工时树脂的流动性提高制品柔韧性润滑剂能降低塑料熔体粘度或熔体与加工设备之间摩擦系数的添加剂称为润滑剂。

润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂两大类。

●内润滑剂通过降低聚合物内部分子间的摩擦，降低成型加工中聚合物的熔体粘度并减少能量消耗。

●外润滑剂的作用是减少聚合物与加工设备之间的摩擦或粘附。

常用的润滑剂有：金属皂类、脂肪酸及酯类、烃类和有机硅化合物类等。

稳定化助剂稳定剂的主要功能是阻缓或停止塑料在物理的（如热、光）和化学的（氧、微生物）因素作用下的降解。

主要有热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂等。

稳定剂主要包括：热稳定剂光稳定剂抗氧剂阻燃剂阻止或延缓塑料燃烧的物质叫阻燃剂。

通常阻燃剂可分为添加型和反应型两类。

添加型阻燃剂能分散在塑料母体中，但与聚合物不发生化学反应。

常用的添加型阻燃剂有：三氧化二锑（锑白）、氢氧化铝、十溴二苯醚、氯化石蜡（含氯量70％）、磷酸三苯酯。

第1，2章热塑性：热塑性塑料受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化。

再受热，又可熔融、加工，即具有多次重复加工性，它的加工过程基本是物理变化。

大多数线型聚合物均表现出热塑性，很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工。

在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线形或支链型聚合物具有这种性能。

一般的聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料都是热塑性。

热固性：热固性塑料受热熔化成型的同时发生化学的交联反应，将线形的分子交联形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，即不具备重复加工性。

常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。

通用塑料：产量大、用途广、占塑料应用量的80%以上。

使用温度在100℃以下，价格低，性能一般，主要用于非结构材料和生活用品上。

通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等。

通用工程塑料：具有较好的力学性能，使用温度在100~150℃，可作为结构材料。

通用工程塑料主要有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯等。

特种工程塑料：力学性能更好，使用温度在150℃以上，主要用于要求质量轻、力学性能高能代替金属材料的航空、航天等领域中。

特种工程塑料主要有聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、氟塑料等。

改性主要方法：共混改性、化学改性、填充与纤维增强改性、表面改性、共挤出复合改性。

高分子材料发展趋势： 1. 通用高分子材料的高性能化、高功能化和低成本化 2. 功能高分子材料、特种高分子材料与工程塑料发展迅速3. 与能源、环境相关的有机高分子材料的协调发展越来越受到重视4. 高分子材料加工领域的研究不断拓展并深化5. 高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强。

天然高分子的利用与加工、天然高分子的改性和合成、高分子的工业生产。

生物化；开发天然高分子的潜在资源化；绿色化。

第3章配方的计量方法：1、单因素变量配方设计方法。

水净化用高分子膜材料配方和制备工艺流程设计
水净化用高分子膜材料一般采用反渗透膜、纳滤膜、超滤膜等，具有高效、高选择性、稳定性高的优点。

以下是其中一种高分子膜材料的配方和制备工艺流程：
材料配方：
1.聚酰胺（PA）；
2.聚亚醯胺（PES）；
3.聚乙烯亚胺（PEI）；
4.二甲酰胺（DMAc）；
5.甲醇（MeOH）；
6.异丙醇（iPrOH）。

制备工艺流程：
1.将聚酰胺、聚亚醯胺和聚乙烯亚胺按照质量比2:1:1混合，加入石油醚中搅拌3h，获得高分子膜材料前驱体；
2.将前驱体溶解于二甲酰胺中，获得高分子膜溶液；
3.将高分子膜溶液倾倒在聚酯膜基材上进行旋涂，使其均匀涂覆在基材上；
4.经过烘干后，将膜转移到反渗透膜生产设备上，先进行表面活化处理，再进行干燥，获得一个完整的反渗透膜；
5.对反渗透膜进行过滤性能测试，使其达到国家标准。

以上是一种高分子膜材料的制备流程，不同的材料配方和制备工艺流程可能会有所不同。

在实际应用中，需要根据不同的水源和水质，选用适合的高分子膜材料来进行水净化。

高分子材料的结构设计与性能优化高分子材料作为一类重要的材料，在现代工程领域中起着举足轻重的作用。

其独特的化学和物理性质使得高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等诸多领域。

为了进一步提高高分子材料的性能，研究人员不断探索高分子材料的结构设计和性能优化方法。

本文将探讨高分子材料的结构设计与性能优化的相关研究内容和方法。

高分子材料的结构设计是指通过控制材料的分子结构来调控材料的性能。

高分子材料的性能受到分子链结构、分子量、分子排列等多个因素的影响。

通过优化这些因素，可以实现高分子材料性能的提高。

在高分子材料的结构设计中，有几个关键的方面需要考虑。

首先，分子链结构的设计是高分子材料结构设计中重要的一环。

分子链的结构可通过合成工艺和控制条件等方法来调控。

例如，改变组成单元、分子链长度和分支结构等参数，可以改变高分子材料的柔韧性、耐热性、透明度等性能。

此外，通过交联反应或复合材料的构建，也可以改变高分子材料的网络结构，从而改善其力学性能和热稳定性。

其次，分子量的控制是高分子材料结构设计的另一个重要方面。

高分子材料的分子量直接关系到其流动性、力学性能和热性能。

通过合理调控反应条件、催化剂的选择以及与传统高分子材料相比，新型高分子材料的合成方法，可以有效控制高分子材料的分子量。

高分子材料的分子量与材料的粘度、熔融温度、拉伸强度等性能密切相关。

此外，分子排列的优化也是高分子材料结构设计的重要方面。

高分子材料的分子排列方式对材料的力学性能和热性能有重要影响。

通过合适的加工工艺和配方设计，可以实现高分子材料的有序排列，从而提高材料的强度、韧性和热稳定性。

例如，采用拉伸、热处理、压实等方法可以使高分子材料的分子链有序排列，提高其力学性能和热稳定性。

除了结构设计之外，性能优化是高分子材料研究的另一个重要方向。

性能优化旨在研究如何通过不同手段来提高高分子材料的性能。

在高分子材料性能优化中，有几个重要的方面需要考虑。

首先，添加剂的引入是一种常用的性能优化方法。