高分子材料加工成型原理作业

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。

计算题1.PA-66原纤维支数为4500支，在不断增加负荷的作用下，当负荷为8克时，纤维被拉断。

试求：a)旦数D b)特数Tex c)绝对强力P d)相对强度PDPT e)断裂长度LP f)强度极限σ（ρ=1.14）2.某腈纶厂生产的产品经测量其含湿率为2.5%。

a)试折合为回潮率为多少？b)若知回潮率为2%，那么该纤维的每1000公斤的标准重量是多少？3.已知某纤维厂生产PET长丝，规格为128支/3L根，试求a)该长丝的旦数，50米卷重（1）单根纤维的旦数（2）单根纤维的断面直径是多少？（PET：ρ=1.38）4.PET的纺丝温度为286℃，计量泵规格为0.6cm3/r，转速为15r/min，喷丝板孔径为0.3mm，孔数为20孔，孔长为0.5mm，已知η0＝210Pa.s，试求流经每孔的yw和压力降Δp。

若为非牛顿流体，非牛顿指数n＝0.78，η＝140 Pa.s时，其yw和Δp又为多少？5.聚丙烯腈的硫氰酸钠浓水溶液，已知其20℃时的零切粘度为40Pa.S，非牛顿指数为0.43，临界剪切速率为150S－1，粘流活化能为38KJ/mol，问：（1）20℃时，把剪切速率提高到3×104S-1，其表观粘度为多少？（2）把该溶液提高到60℃时其零切粘度为多少？6.涤纶纺丝工艺中所用工艺参数为：纺丝温度280℃，吹风温度30℃，纺丝线上固化点温度80℃,熔体密度ρ=1.20×10-3g/cm3 ,熔体比热容容1.88kJ/kg℃，卷绕丝密度1.38 g/cm3，空气导热系数2.6×10-4J/cm.s.℃,泵供量365g/min，空气运动粘度1.6×10-5m2/s,卷绕速度1000m/min，喷丝板规格Ø0.25mm×400孔，L/D=2，求：（1）纺丝线固化点前的平均直径；（2）纺丝线固化点前的平均速度；（3）纺丝线固化点前的平均给热系数；（4）固化时间。

高分子材料作业(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除高分子材料成型原理平时作业(2)(针对第四章、第五章教学内容)一、单项选择题1.对于切力变稀的纺丝流体, （c ）。

A. η0 <ηa<η∞B.ηa<η且ηa<η∞C. η∞<ηa<ηD.ηa>η且ηa>η∞2.熔体纺丝过程的取向主要是（ b ）的作用。

A.喷丝孔道中的剪切流动取向B.纺丝线上的拉伸流动取向C.纺丝线上的拉伸形变取向D. B+C3. 溶剂的扩散系数 DS 和凝固剂的扩散系数 DN随凝固浴中溶剂含量的增加而（ a ）。

A. 增大B. 减小C有极小值 D. 有极大值4．拉伸过程中晶区取向因数fc与非晶区取向因素fa的大小通常为（ c ）。

A. fc>faB. fa>fcC.开始时fc>fa，然后 fa>fcD.开始时 fa>fc，然后fc>fa二、简答题1.简述聚合物流体切力变稀的原因。

2.简述在纺丝过程中减轻或避免漫流型细流的出现的措施。

2三、讨论题1.试述聚合物分子结构对聚合物流体剪切粘性的影响。

答：聚合物分子结构包括链结构、相对分子质量及相对分子质量分布。

（1）链结构的影响聚合物的链结构对流变性能有较大影响。

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。

聚合物分子链刚性增加，分子间作用力愈大，粘度对剪切速率的敏感性减小，但粘度对温度的敏感性增加，提高这类聚合物的加工温度可有效改善其流动性。

聚合物分子中支链结构的存在对粘度也有很大的影响。

具有短支链的聚合物的粘度低于具有相同相对分子质量的直链聚合物的粘度；支链长度增加，粘度随之上升，支链长度增加到一定值，粘度急剧增高，且可能比直链聚合物大若干倍。

在相对分子质量相同的条件下，支链越多，越短，流动时的空间位阻越小，粘度越低，越容易流动。

高分子材料加工成型原理题库填空：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．聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚酰胺（PA）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<T< Tf 时，主要发生__弹性形变__，也有粘性形变。

6．按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是__普弹形变__、__推迟高弹形变__和__粘性形变三部分所组成。

7．假塑性流体在较宽的剪切速率范围内的流动曲线，按照变化特征可以分为三个区域，分别是：__第一牛顿区__、__非牛顿区__和__第二牛顿区__。

8．聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式划分可以分为__压力流动__、__收敛流动__和__拖拽流动__；按流动方向分布划分：__一维流动__、__二维流动__和__三维流动__。

9．用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为__流变仪__或__粘度计__。

目前用得最广泛的主要有__毛细管粘度计__、__旋转粘度计__、__落球粘度计__和锥板粘度计__等几种。

10．影响聚合物流变形为的的主要因素有：_温度_、_压力_、_应变速率_和_聚合物结构因素_以及_组成_等。

高分子材料成型加工习题参考答案(1~5章)绪论1、高分子材料可应用于哪些方面? 有哪些特点, 答:高分子材料可应用于如下各个方面:结构材料:机械零部件、机电壳体、轴承……电器材料:电缆、绝缘版、电器零件、家用电器、通讯器材…… 建筑材料:贴面板、地贴、塑料门窗、上下水管…… 包装材料:各种瓶罐、桶、塑料袋、薄膜、绳、带、泡沫塑料…… 日用制品:家具、餐具、玩具、文具、办公用品、体育用品及器材……交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 交通运输:道路交通设施、车辆、船舶部件……医疗器械:医疗器具、药品包装、医药附件、人造器官…… 航天航空:飞机、火箭、飞船、卫星零部件……军用器械:武器装备、军事淹体、防护器材…… 化纤类:布、线、服装、……高分子材料具有如下特点:优点: a.原料价格低廉; b.加工成本低; c.重量轻; d.耐腐蚀;e.造型容易;f.保温性能优良;g.电绝缘性好。

缺点: a.精度差; b.耐热性差; c.易燃烧; d.强度差; e.耐溶剂性差; f.易老化2、塑料制品生产的完整工序有哪五步组成,答:成型加工完整工序共五个1.成型前准备:原料准备:筛选，干燥，配制，混合 ?2.成型:赋预聚合物一定型样 ?3.机械加工:车，削，刨，铣等。

?4.修饰:美化制品。

?5.装配: 粘合，焊接，机械连接等。

?说明:a 并不是所有制品的加工都要完整地完成此5个工序b 五个次序不能颠倒3、学习本课程的重点是什么,答:本课程的重点是:高分子材料方面:应掌握高分子材料定义，高分子材料工程特征，高分子材料及其制品的制备方法，高分子材料的组成，添加剂的作用、机理、品种及其选择，高分子材料配方设计原则，配方分析，影响高分子材料性能的化学因素和物理因素。

成型加工方面:应掌握高分子材料制品各种成型方法，成型加工过程，成型工艺特点，成型工艺的适应性，成型工艺流程，成型设备结构及作用原理，成型工艺条件及其控制，成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性。

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。

高分子材料加工成型原理习题《高分子材料加工成型原理》主要习题第一章绪论1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。

3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。

4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？5. 简述成型加工的基本工序？6. 简述塑料的优缺点。

7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。

8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？第二章聚合物成型加工的理论基础1、名词解释：可塑性、可挤压性、可模塑性、可延性、可纺性、牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、剪切粘度、滑移、端末、效应、鲨鱼皮症。

2、试述聚合物成型加工对聚集态转变的依赖性？3、简述无定形聚合物聚集态与加工方法之间的关系？4、简述结晶聚合物聚集态与加工方法之间的关系？5、为什么聚合物表现出可纺性，而小分子不具有可纺性？6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为？为什么？7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？8、影响粘度的因素有那些？是如何影响的？9、何谓温度－压力等效性？生产时为什么不能同时大幅度提高温度和压力？10、何谓弹性？如何进行弹性或粘性形变属性的估计？11、何谓滑移？产生滑移的原因是什么？如何克服？12、何谓熔体破裂？产生熔体破裂的原因是什么？如何避免？13、简述聚合物加工过程中的热效应？有何特点？14、加工过程中聚合物结晶有何特点？为什么升、降温速率都不能过快？15、简述注射成型制品的定向过程与特点。

16、何谓降解？加工过程中是如何利用或避免降解？17、何谓交联？影响交联速度和交联程度的因素有那些？第三章成型用的物料及其配制1、名词解释：抗氧剂、阻燃剂、混合、混炼、均匀性、分散性、2、为什么工业上不会选用单一（纯）聚合物制造商品？3、成型用物料的主体是什么？有何作用？4、简述增塑剂的增塑机理，如何选用增塑剂？5、何谓稳定剂？简述热稳定剂的稳定机理。

绪论习题与思考题 (1)第一章习题与思考题 (3)第四章习题与思考题 (5)第五章习题与思考题 (6)第六章习题与思考题 (9)第七章习题与思考题 (15)第八章习题与思考题 (17)第九章习题与思考题 (20)第十章习题与思考题 (22)绪论习题与思考题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/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。