高分子材料成型加工考试重点复习内容资料
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高分子材料成型加工复习(整理)1.高分子材料中加入添加剂的目的是什么?添加剂可分为哪些主要类型目的:满足成型加工上的要求满足制品性能上的要求满足制品功能上的要求满足制品经济上的要求主要类型:工艺性添加剂功能性添加剂2.哪些热稳定剂可以用作食品和医药包装材料有机锡类稳定剂有机锑类稳定剂无机稳定剂稀土类稳定剂3.哪一类热塑性聚合物在成型加工中需使用热稳定剂?为什么?热稳定性差的热塑性聚合物。
加入热稳定剂才能实现在高温下加工成型,制得性能优良的制品。
4.增塑剂的促进作用机理添加到高分子材料中,使体系的可塑性增加,改进柔软性、延伸性和加工性。
降低玻璃化温度tg第四章1.在高分子材料制品设计中,成型加工方法选择的依据是什么①制品形状②产品尺寸③材料特征④公差精度⑤加工成本第五章1.聚合物熔体在成型加工中有哪些流动类型①层流和湍流②平衡流动与不能平衡流动③等温流动和非等温流动④弯曲流动和剪切流动2.聚合物流体有哪些奇异流变现象,简述产生的原因①高粘度与剪切变稀行为②weissenb erg效应③barus效应④不平衡流动与熔体断裂⑤无管虹吸与无管侧吸⑥次级流动⑦触变性和震凝性⑧湍流减阻与渗流增阻3.聚合物熔体剪切黏度的影响因素①剪切速率②温度③压力④分子结构⑤添加剂第六章1.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?运动方式:①分子蔓延②涡旋蔓延③体积蔓延体积蔓延2.温度对生胶塑炼油何影响?为什么天然橡胶在110℃时塑炼效果最差?温度对橡胶的塑炼效果有很大影响,而且在不同温度范围内的影响也不同。
磷酸氢二钠温度高:①物料粘度低,剪切促进作用小,机械促进作用效果小②水解反应速度高,化学作用效果大塑炼温度高:①物料粘度低,剪切作用小,机械作用效果小②氧化反应速度高,化学作用效果大3.什么叫做塑料的混合和塑化,其主要区别在哪里塑料的混合:物料的初混合,在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行,混合后,物料各组分的物理性质和化学性质无变化,只增加各组分颗粒的无规则排列程度,不改变颗粒大小塑料的塑化:再混合,在低于流动温度和较猛烈的剪切速率下展开,混合后,物料各组分物化性质有所发生改变4.塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同塑化:目的就是并使物料在一定温度和剪切力下熔融,剪除其中的水分和挥发物,并使各组分更趋光滑,获得具备一定可塑性的光滑物料橡胶的塑炼:目的是使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程,使之适合于混炼,压延,压出,成型工艺操作,增加可塑性以便得到质量均匀的胶料。
名词解释5道 15分判断10道 10分选择10道 20分问答4道 40分论述题1题 15分第一章绪论通用高分子的主要种类和概念纤维:一种细长形状(长径比>10)、截面积较小(〈0.05mm2)的物体塑料:以合成(或天然)的高分子化合物为基本成份、在加工中通过塑化流动或原位聚合而成型的柔韧性或刚性固体高分子材料橡胶:以合成(或天然)的高分子化合物为基本成份的高弹性的高分子材料涂料:应用于物体表面并能结成坚韧保护膜的物质的总称胶粘剂:能把各种材料粘合在一起的物质材料是用来制造各种产品的物质,是具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质.第二章聚合物流体的制备聚合物流体的制备包括熔体的制备和溶液的制备第二节中的1,2,3小节·熔体的话是通过加热,不同加热的方法,加热,熔体转移,熔体移轴,剪切,理解热传导,熔融方法上的要求聚合物的熔融:即完成聚合物由固体转变为熔体的过程。
一。
熔融的方法(了解蓝色字体的方法和区别)1. 无熔体移走的传导熔融2. 有熔体强制移走的传导熔融: 熔融的一部分热量由接触表面的传导提供,一部分热量通过熔膜中的粘性耗散将机械能转变为热能来提供。
·力学耗散:力学的能量损耗,即机械能转化为热能的现象.在外力作用下,大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动,就要克服内部摩擦,所以要消耗能量,这些能量转化为热能。
随着螺杆的转动,筒壁上的熔膜被强制刮下来移走,而使熔融层受到剪切作用,使部分机械能转变为热能.哪种热能占主导地位,取决于聚合物本身的物理性质、加工条件和设备的结构参数。
当机筒温度较低、螺杆转数较高时,由剪切产生的剪切热占主要地位.当螺杆转数较低,机筒温度较高时,机筒的传导热占主要地位。
3.压缩熔融: 熔融热量由将机械能转变为热能来提供。
4。
耗散混合熔融: 熔融热量由在整个体积内将机械能转变为热能来提供的. 例:双辊塑炼(开炼)5.利用电、化学或其它能源的耗散熔融方法:熔融的热量通过电、化学或其它能源转变为热能来提供.6.振动诱导挤出熔融: 将振动力场引入聚合物熔融加工的全过程。
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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、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: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、PC5、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<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶:是指一次结晶后,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。
9、后结晶:是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。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂(防老剂)、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、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: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、PC5、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<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶:是指一次结晶后,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。
9、后结晶:是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。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂(防老剂)、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
1聚合物主要有哪几种聚集态形式?玻璃态(结品态)、高弹态和粘流态2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T <Tg, Tg<T<Tf, Tf <T <Td时,分别适合进行何种形式的加工?聚合物加工的最低温度?T<Tg玻璃态一一适应机械加工;聚合物使用的最低(卜-限)温度为脆化温度TbTg <T <Tf高弹态,非晶聚合物Tg <T <Tf温度区间,靠近Tf 一侧,粘性大,可进行真空、压力、压延和弯曲成型等;高弹形变有时间依赖性,加工屮有可逆形变, 加工的关键的是将制品温度迅速冷却到匹以下;结晶或部分结晶聚合物在Tg〜Tm,施加外力〉材料的屈服强度,可进行薄膜或纤维拉伸;聚合物加工的最低温度:玻璃化温发TgT > Tf (Tm)粘流态(熔体,液态)比Tf略高的温度,为类橡胶流动行为,可进行压延、挤出和吹塑成型。
可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工3熔融指数?说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系,挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同?熔融指数(Melt Flow Index)一定温度(T>Tf或Tm)和压力(通常为2.160kg )下,10分钟内从出料孑L (0=2.095mm )挤出的聚合物重量(g/ 10 min)。
a评价热塑性聚合物的挤压性;b评价熔体的流动度(流度4)= 间接反映聚合物的分子量大小;c购买原料的重要参数。
分子量高的聚合物,易缠结,分子间作用力大,分子体积大,流动阻力较大,熔体粘度大,流动度小,熔融指数低;加工性能较差。
分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。
分子量较低的聚合物,流动度小,熔体粘度低,熔融指数大,加工流动性好。
分了量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低4解释:应变软化;应力硬化;塑性形变及其实质。
几是塑料使用的下限温度;应变软化:材料在拉伸吋发热,温度升高,以致形变明显加速,并出现形变的细颈现象。
第一章高分子材料简介1.1高分子基本概念1、高分子(聚合物):也叫聚合物或大分子。
主链由共价键结合,具有高的分子量,其结构必须是由多个重复单元所组成,并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子(单体)衍生而来。
概括的说,高分子是由许多相同的重复单元通过化学键连接而成的大分子。
2、单体:能够进行聚合反应,并转化成高分子基本结构组成单元的小分子。
3、重复单元:聚合物中化学组成相同的最小单元,又称为链节。
4、结构单元:在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团5、聚合度:每个聚合物分子所含结构单元的数目。
1.2高分子的命名:习惯命名法+商品名或俗称命名法(课件)1.3高分子分类:按来源分为:天然高分子、半天然高分子、合成高分子按主链分为:碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子按性能与用途分为:1)塑料:在常温下具有固定的形状和强度,在高温下具有可塑性的高分子化合物。
在外力的作用下,可以产生形变,加工成任何所需的形状。
如PE、PVC、ABS、PC、PTFE。
2)橡胶:橡胶是有机高分子弹性化合物。
在很宽的温度(-50~150℃)范围内具有优异的弹性,所以又称为高弹体。
如NR、BR、SBR、IIR。
3)纤维:纤维是指长度比其直径大很多倍(大于1000/1),并具有一定柔韧性的纤细物质。
如锦纶、腈纶、涤纶、维纶。
4)粘合剂:能把各种材料紧密地结合在一起的物质。
5)涂料:涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。
6)功能高分子:具有特定的功能作用,可作功能材料使用的高分子化合物。
如导电高分子、液晶、生物降解高分子。
第二章聚合反应和聚合方法2.1聚合反应分类:✓按反应过程中是否析出低分子分类:加聚反应和缩聚反应✓按聚合反应机理分类:连锁聚合和逐步聚合分别说明自由基聚合反应和缩聚反应的特点。
1)自由基聚合反应的特点:✓可明显区分出引发、增长、终止、转移等基元反应。
慢引发、快增长、速终止。
✓大分子瞬时形成,聚合物的聚合度无大的变化。
高分子材料成型加工原理1.层流:是流体的一种流动状态,它作层状的流动。
流体在管内低速流动时呈现为层流,其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。
流体的流速在管中心处最大,其近壁处最小。
管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
2.湍流:当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合,形成湍流3.稳态流动:稳态流动是指岩石蠕变中当应力保持不变,而应变速率保持恒定的状态,即岩石变形进入稳态蠕变的状态。
4.非稳态流动:非稳态流动,是指流体的流动状况随时间的变化而变化的流动。
5.剪切流动:剪切流动是指在剪切力作用下流体的流动,分为稳态剪切流动和非稳态剪切流动。
6.牛顿流体:任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体称为牛顿流体。
7.非牛顿流体:非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。
8.粘度:粘度是物质的一种物理化学性质,定义为一对平行板,面积为A,相距dr,板间充以某液体;今对上板施加一推力F,使其产生一速度变化度所需的力。
9.表观粘度:表观黏度是一个物理概念,是指在一定速度梯度下,用相应的剪切应力除以剪切速率所得的商,所以表观黏度一般小于真正黏度。
10.宾汉流体:当切应力超过某值才开始发生剪切变形,且切应力随剪切变形速率呈线性变化的液体,又译为宾厄姆流体。
11.入口效应:又称巴勒斯效应,指熔融聚合物通过管道变化的截面发生取向且弹性储能的现象。
12.膨胀性流体:在一定温度下,随剪切速率增大,黏度增加的非牛顿流体,其n>1(切力增稠流体)13.剪切速率:流体的流动速度相对圆流道半径的变化速率14.表观剪切黏度:非牛顿流动中给定剪切速率下剪切应力与剪切速率之比值。
15.端末效应:适当增加长径比聚醋熔体在进入喷丝孔喇叭口时,由于空间变小,熔体流速增大所损失的能量以弹性能贮存于体系之中,这种特征称为“入口效应”也称"端末效应"。
高分子材料加工成型原理考试复习资料考试题型1.填空题2512.选择题1023.名词解释534.解答题565.论述题110可挤压性是指聚合物通过挤压作用是获得形状和保持形状的能力;可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸粘度;熔融指数是评价热塑性聚合物特别是聚烯烃的挤压性的一种简单而实用的方法,它是在熔融指数仪中测定的;可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力;可模塑性主要取决于材料的流变性,热性质和其它物理力学性质;聚合物的可延性取决于材料产生塑性形变的能力和应变硬化能力作用;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这种滞后现象称为滞后效应或弹性滞后;聚合物熔体的流变行为按作用力可分为剪切流动、拉伸流动;均相成核又称散现成核,是纯净的聚合物中由于热起伏而自发的生成晶核的过程,过程中晶核的密度能连续上升;异相成核又称瞬时成核是不纯净的聚合物中某些物质起晶核作用成为结晶中心,引起晶体生长过程,过程中晶核密度不发生变化;在Tg~Tm温度范围内,常对制品进行热处理以加速聚合物的二次结晶或后结晶的过程,热处理为一松弛过程,通过适当的加热能促使分子链段加速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善;通常热处理的温度控制在聚合物最大结晶速度的温度Tmax;塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等几个过程;混合过程一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成;衡量其混合效果需从物料的分散程度和组成的均匀程度两方面来考虑;最常见的螺杆直径为45~150毫米;长径比L/D一般为18~25;压缩比是螺杆加料段最初一个螺槽容积于均化段最后一个螺槽容积之比,表示塑料通过螺杆全长范围时被压缩的倍数,压缩比愈大塑料受到的挤压作用愈大;根据物料的变化特征可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段;锁模机构在启闭模具的各阶段的速度都不一样的,闭合时应先快后慢,开启时则应先慢后快再转慢;利用本身特定形状,使塑料或聚合物成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具称模具;浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分,包括主流道、分流道、浇口等;完成一次注射成型所需的时间称注射周期或称总周期;压制成型的加料方法可以分为重量法、容量法、计数法;分离力与辊筒的半径、长度和速度成正比,而和辊间距称反比;通常可将辊筒设计和加工成略带腰鼓型,或调整两辊筒的轴,使其交叉一定角度或加预应力,就能在一定程度上克服或减轻分离力的有害作用,提高压延制品厚度的均匀性;在压延过程中,热塑性塑料由于受到很大的剪切应力的作用,因此大分子会顺着薄膜前进方向发生定向作用,使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性,这种现像称为压延效应;压延效应的大小,受压延温度、转速、供料厚度和物料性能等的影响,升温或增加压延时间,均可减轻压延效应;压延机的二辊用于橡胶或PVC的塑炼,三辊用于橡胶,四辊塑料;固定倒数第二辊;人造革就是以布或纸为基体,在其上覆以聚氯乙烯糊的一种复合材料;在一定条件下将片、板、棒等塑料型材通过再次加工成型为制品的方法,称为二次成型法;二次成型包括:中空吹塑成型、热成型、取向薄膜的拉伸等;中空吹塑成型是将挤出或注射成型的塑料管坯或型坯趁热于半熔融的类橡胶状时,置于各种形状的模具中,并即时在管坯中通入压缩空气将其吹胀,使其紧贴于模腔壁上成型,经冷却脱模后即得中空制品;拉幅薄膜热定型的目的:1消除内应力2降低收缩率3改善性能;1、简述离模膨胀的含义、原因及主要影响因素;答:定义:被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大的现象;离模膨胀比定义为充分松弛的挤出物直径d与口模直径D之比;圆形口模的离模膨胀比为:B = d/D 或B’ = d2/D2=B2原因:a、取向效应b、弹性变形效应c、正应力效应影响因素:1长径比一定,B随剪切速率增加而增大;在熔体破裂临界剪切速率之前有最大值Bmax,而后下降;2低于τc之下,B随τ增加而增大;高于τc时,B值则下降;3在低于临界ɤc的一定的剪切速率下,B随温度升高而降低;4剪切速率恒定,B随长径比L/D的增大而降低;L/D超过某一数值时,B为常数;5离模膨胀比随熔体在口模内停留时间呈指数关系地减少;6离模膨胀比随聚合物的品种和结构不同而异;线性、柔性聚合物位阻低,松弛时间短,B值小;粘度大,分子量高,分布窄,非牛顿性强,松弛缓慢,B值大;2、为什么要对一些成型物料进行干燥预处理举例说明,并列出工艺条件;答:水分以及其它低分子物的存在, 一方面因其在塑料的成型温度下会挥发成气体,从而造成制品表面缺乏光泽和出现气泡与银丝等外观缺陷;另一方面有可能促使聚合物大分子在高温下发生降解或交联反应,其结果不仅会使塑料熔体的粘度改变,给成型工艺控制带来困难,而且对制品的力学性能和电性能等也会产生不利的影响;各种热塑性塑料成型时的允许含水量很不相同;一般来说,成型温度较高而且在高温下较容易发生水解的塑料,其允许含水量就比较低;反之,允许含水量就比较高;例如,PC的成型温度高达300℃,因大分子链中有酯键,高温下的水解稳定性差,粒料的含水量大于0.02%就很难成型,而且随含水量的增加,其制品外观和冲击强度明显下降;而PS由于成型温度不超过200℃,且大分子链中无易水解基团,故在其粒料含水量高达0.5%时仍可顺利成型;PC干燥的工艺条件:循环鼓风干燥,温度110℃,时间:12h,料层厚度25~50mm;3、在生产硬聚氯乙烯管材时,物料经挤出塑化后,由机头挤出后,紧接着进行什么工序,说明此工序的作用,该工序是如何影响管材质量的答:紧接着进行冷却定型工序, 它的作用是将从口模挤出的物料的形状和尺寸进行精整,并将它们固定下来,从而得到具有更为精确的截面形状、表面光亮的制品;影响:定型装置的内表面的粗糙度直接影响管材的外观质量,定型装置内径尺寸决定了管材外径尺寸精度;真空度太小,吸管不紧影响尺寸和表面,真空度太大,牵引困难,不能正常生产;4、为什么说物料的初始温度过高,对加料段的固体输送能力不利答:物料的初始温度过高,易形成架桥,进料不畅,严重时不能进料;另外,高聚物与金属的摩擦因数是温度的函数,过高降低了物料与料筒的摩擦因数,降低了固体输送能力;5、为什么在一种设备上螺杆转速n不能过高并且靠增加转速来提高生产率也是有限度的答:随着转速的增加,物料所受到的剪切作用加大,即剪切速率增大,因为大多数聚合物都是假塑性流体,因此,随γ↑,η↓,则漏流↑,逆流↑,所以,当转速高到一定程度时,漏流和逆流对产量的影响就不能忽略了;在实际生产中,也不能靠提高螺杆的转速无限制的增加生产能力,随n不断提高,剪切速率达到一定范围后,就会出现熔体破裂现象;也就是说,对n的提高,限制性的因素就是是否出现了熔体破裂;经以上讨论,可知,随n的提高,可以提高生产率,但n的提高是有限制的;6、在模压成型过程中,为什么要采取预热操作预热有哪些设备答:模压前对塑料进行加热具有预热和干燥两个作用,前者为了提高料温,后者为了去除水分和其他挥发物; 作用:①能加快塑料成型时的固化速度,缩短成型时间;②提高塑料流动性,增进固化的均匀性,提高制品质量,降低废品率;③可降低模压压力,可成型流动性差的塑料或较大的制品;预热:15~20 mpa,未预热:30 ±5 mpa预热设备:①电热板加热;②烘箱加热;③红外线加热;④高频加热等;7、在模压成型过程中,为什么要采取预压操作预压有那些设备预压就是在室温下将松散的粉状或纤维状的热固性模塑料压成重量一定,形状规则的型坯的工序;预压作用:①加料快、准确、无粉尘;②降低压缩率,可减少模具装料室和模具高度;③预压料紧密,空气含量少,传热快,又可提高预热温度,从而缩短了预热和固化的时间,制品也不易出现气泡;④便于成型较大或带有精细嵌件的制品;预压的设备是预压机和压模;8、压延效应产生的原因及减小的方法是什么答:产生的原因:在压延过程中,热塑性塑料由于受到很大的剪切应力和拉伸应力作用,因此高聚物大分子会沿着压延方向作定向排列,以至制品在物理机械性能上出现各向异性,即压延效应;减小的方法:物料温度适当提高,可以提高其塑性,加强大分子的运动,破坏其定向排列,可降低压延效应;降低辊筒转速,则压延时间增加,压延效应降低;辊筒存料量少,压延效应也降低;增加制品的厚度,可减小压延效应;尽量不使用各向异性的配合剂,压延后缓慢冷却,有利于取向分子松弛,也可降低压延效应;9、什么是人造革,简述其用压延法生产的工艺流程,并用示意图表示;答:人造革是以布、纸或玻璃布为基材,在其上覆以粘流态塑料如PVC、PU的一种复合材料;以压延法生产人造革时,基材应先经预热,同时粘流态塑料可先经挤压塑化或辊压塑化再喂于压延机的进料辊上,通过辊筒的挤压和加热作用,使塑料与基材紧密结合,再经压花、冷却、切边和卷取而得制品;下图为四辊压延机生产人造革示意图擦胶法;五、论述题1、论述注射成型的工艺过程;答:按其先后顺序主要包括:1)成型前的准备;①原料性能的了解,主要指热性能、流变性能、压缩率、吸湿性、细度、均匀度等;②原料的预处理,主要指原料的干燥、着色等;③料筒的清洗,在更换原料、调换颜色或发现正在加工中的塑料有一定降解现象出现时,就需要对料筒进行清洗;④嵌件预热;⑤脱模剂的选择,Ⅰ. 硬脂酸锌:不适用于PA;Ⅱ. 白油液体石蜡:对PA效果好,还可防止空隙;Ⅲ. 硅油:虽效果好,但价格高,使用麻烦需配甲苯溶液;2)注射过程;具体过程为:①加料塑化塑料粒子加入到料筒中,通过加热逐渐变成熔体柱塞式,或沿螺杆槽向前移动,通过料筒外的加热及螺杆转动时塑料产生的摩擦热逐渐转变为熔体;②充模注射柱塞或移动螺杆把塑料均匀的熔体推向料筒前端,经过喷嘴及模具浇注系统注入并充满模具的型腔;③保压充满之后,柱塞或移动螺杆仍保持施压状态,使喷嘴的熔体不断充实型腔,以确保不缺料;另可使大分子进一步松弛因有滞后;④凝封在浇注系统里的熔体体积比制品小的多先行冷却硬化,模腔内还未冷却固化的熔体就不会向喷嘴方向倒流,这一现象叫凝封;凝封则保压结束,可退螺杆和注塞;同时下一周期的加料塑化开始;⑤冷却保压结束,同时对模具内制品进行冷却、固化,一般冷却到塑料的玻璃态或结晶态;⑥脱模3)制品的后处理;主要指退火和调湿处理;退火是将制品放在一定温度的加热介质热水、热油等或热空气循环箱中静置一段时间,然后缓慢冷至室温,消除制品在加工过程中产生的复杂内应力;调湿处理是将刚出模的热制品放入热水中放置一段时间;主要是为了避免氧化变色放入热水中,隔绝氧;加快得到吸湿平衡,稳定制品尺寸;适量水分对PA等有增塑作用;可以改善柔性、韧性、拉伸强度等性能;2、论述塑料的一次成型和二次成型的联系和区别,并举例说明;答:一次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下,经过流动、成型和冷却硬化或交联固化,而将塑料制成各种形状的产品的方法;一次成型包括挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型等,成型制品从简单到极复杂形状和尺寸精密的制品,应用广泛,绝大多数塑料制品是从通过一次成型法制得的;二次成型是将一次成型所得的片、管、板等塑料型材,加热使其处于类橡胶状态,通过外力作用使其形变而成型为各种简单形状,再经冷却定型而得制品;二次成型包括中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜的成型等方法,仅适用于热塑性塑料的成型;二次成型是在一次成型的基础上进行成型的一种方法;区别:如PVC挤出吹塑成型过程:挤出管坯→合模→送入压缩空气,吹胀型坯→保压、冷却定型后脱模挤出管坯应属于一次成型,后面的成型过程属于二次成型,具体从成型对象、成型温度、形变来具体说明二者联系和区别;。
高分子材料成型加工考试重点及部分习题答案 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、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: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、PC5、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<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶:是指一次结晶后,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。
9、后结晶:是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。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
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。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例:PF、UF、MF2、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: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、PC5、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<Tg,大分子来不及重排,结晶少,易产生应力。
结晶度小,透明度好,韧性好。
定义:是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物,在该温度下保持一段时间后,快速冷却使其来不及结晶,以改善制品的冲击性能。
7、中速冷:Tc>=Tg,有利晶核生成和晶体长大,性能好。
透明度一般,结晶度一般,强度一般。
8、二次结晶:是指一次结晶后,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。
9、后结晶:是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。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂(如润滑剂)和功能性添加剂(除润滑剂之外的都是,如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂)2、稳定剂:防止或延缓高分子材料的老化,使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素,可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂(防老剂)、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
主要用于热敏性聚合物(如PVC聚氯乙烯树脂),是生产PVC塑料最重要的添加剂。
抗氧剂是可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度,延长其使用寿命的物质。
光稳定剂是指可有效抑制光致降解物理和化学过程的一类添加剂。
3、热稳定剂分为A、铅盐类稳定剂(包括三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅),具有优良的热稳定性、电绝缘性、润滑性,毒性大,透明性差。
B、金属皂类稳定剂,包括硬脂酸、油酸等的金属盐。
加工性能好,润滑性。
C、有机锡类稳定剂,包括硫醇盐类、马来酸盐型。
优良的稳定性、透明性。
D、有机锑类稳定剂,包括硫醇锑类。
E、有机辅助稳定剂,包括环氧化物、亚磷酸酯、多元醇类。
F、复合稳定剂,由金属皂类稳定剂与有机辅助稳定剂以及润滑剂复配而成。
G、稀土类稳定剂,属于镧系稀土元素的有机复合物。
4、增塑剂:是指添加到高分子材料中能使体系的可塑性增加,改进其柔软性、延伸性和加工性的物质。
增塑剂按作用方式,有外增塑作用和内增塑作用。
起外增塑作用的增塑剂大多是有机低分子化合物或聚合物,通常为高沸点的油类或低熔点的固体,有极性和非极性之分。
极性增塑剂的溶解度参数高,主要增塑极性聚合物,非极性增塑剂的溶解度参数低,多数用于非极性聚合物的增塑。
非极性增塑剂对非极性聚合物的增塑是溶剂化作用机理,即增塑剂进入聚合物的分子链段之间,加大了大分子之间的距离,降低了聚合物分子间的作用力,其增塑效果与增塑剂的体积成正比,故又称“体积效应”。
极性增塑剂对极性聚合物的增塑机理是“屏蔽效应”,即增塑剂分子中的极性基团与聚合物分子的极性基团互相吸引,取代了聚合物分子间的极性基团的相互作用,从而削弱了聚合物分子间的作用力,其增塑效果与增塑剂分子数有关,同时体积效应也起作用。
5、常用的增塑剂:塑料增塑剂和橡胶增塑剂。
塑料增塑剂,极性,酯类增塑剂(常用在PVC中)。
橡胶增塑剂,非极性,包括:物理增塑剂(又称软化剂)(包括石油系、煤焦油系、松油系、合成酯类、液体聚合类)和化学增塑剂(又称塑解剂)(包括含硫化合物、噻唑类和胍类)6、增塑和塑炼的区别:增塑是加小分子的增塑剂,使制品的塑性增加,改进其柔软性、延伸性和加工性。
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。
区别:增塑是依靠增加小分子增塑剂,塑炼是依靠剪切或塑解剂来降低过高的橡胶分子量,提高橡胶塑性。
7、润滑剂:定义是降低熔体与加工机械或成型模具之间以及熔体内部相互之间的摩擦和黏附,改善加工流动性,提高生产能力和制品外观质量的一类添加剂。
润滑剂是典型的工艺性添加剂,仅在加工时发挥作用。
分为内润滑剂和外润滑剂。
内润滑剂是降低物料之间的内摩擦,外润滑剂是降低物料与设备之间的外摩擦。
8、交联剂:定义是凡能引起聚合物交联的物质就称为交联剂。
(橡胶的交联剂习惯上称为硫化剂)a硫磺,适用于不饱和橡胶、含少量双键的三元乙丙橡胶和丁基橡胶。
b含硫化合物,是分子中含有硫原子,能够在硫化温度下分解出活性硫使得橡胶硫化的物质。
常用于电线绝缘层。
c有机过氧化物,最常用的是过氧化二异丙苯和过氧化苯甲酰,适用于氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶等饱和橡胶、部分不饱和橡胶以及聚烯烃的交联,不能用于丁基橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶。
d金属氧化物,常用的有氧化锌、氧化镁,适用于含极性基团或活泼酸性基团的聚合物,如氯丁橡胶、氯化丁基橡胶的交联。
还可作为硫磺硫化体系中的硫化活性剂。
e胺类化合物,含有两个或以上的胺基,主要用于酚醛树脂、氨基树脂等热固性塑料以及氟橡胶的交联。
f双官能团化合物,可作为不饱和聚酯树脂的交联剂。
g合成树脂,主要为酚醛树脂,可作为不饱和丁基橡胶、乙丙橡胶的交联剂。
9、不同交联剂与聚合物的一一对应:不饱和橡胶选择硫磺、促进剂、活性剂组成的硫化体系。
饱和橡胶选择过氧化物作为硫化剂。
有极性基团的橡胶用金属氧化物交联。
大多数热固性塑料和丙烯酸酯类橡胶一般用胺类交联剂。
10、交联体系:包括交联剂、促进剂、活性剂。
促进剂:凡在胶料中能够提高硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量,并能提高或改善硫化胶物理机械性能的物质称为硫化促进剂。
按与硫化氢反应的性质分为酸性、碱性、中性促进剂。
活性剂:凡能够提高胶料中硫化促进剂的活性、减少硫化促进剂的用量、缩短硫化时间的物质称为硫化活性剂,也叫“促进助剂”,一般分无机活性剂和有机活性剂。
无机活性剂主要是氧化锌、氧化镁、氧化钙等金属氧化物。
氧化锌是最重要的,还可作为含卤橡胶的硫化剂。
有机活性剂主要是硬脂酸(HSt)。
11、填充剂(也称“填料”):为了改善高分子材料的成型加工性能,赋予或提高制品某些特定的性能,或为了增加物料体积、降低制品成本而加入的一类物质。
一般为固体物质,分为增量填充剂和补强填充剂。
增量填充剂(又叫“增量剂”),用于橡胶时一般没有补强作用,仅为了增加胶料体积和降低制品成本,对材料的使用性能无影响或影响很小,但往往能够改善压出、压延等工艺性能。
用于塑料时虽不能提高制品的力学性能,但可改善成型加工性能或赋予制品某些新的性能。
补强填充剂(又叫“补强剂”)主要用于橡胶,不但能改善胶料的工艺性能,提高硫化胶的拉伸强度、定伸强度、弹性、耐磨性等力学性能,而且能增大胶料体积、降低制品成本。
最常用的填充剂是碳酸钙。
橡胶最常用的补强剂是炭黑。
12、哪一类热塑性聚合物在成型加工中需使用热稳定剂?为什么?对于加有较多增塑剂和不加增塑剂的两种塑料配方,应如何考虑热稳定剂的加入量?为什么?答:热敏性聚合物,如聚氯乙烯PVC树脂,由于PVC是一种极性高分子,分子间作用力很强,导致加工温度超过分解温度,只有加入热稳定剂才能实现在高温下的加工成型,制得性能优良的制品。
加有较多增塑剂的塑料不加或少加热稳定剂,不加增塑剂的塑料应多加热稳定剂。
假如增塑剂的塑料降低了聚合物分子间的作用力,制品的玻璃化温度和软化温度均降低,故可少加热稳定剂。
13、什么是增塑剂?根据塑化效率可分为哪些类型?其各自的特点如何?答:增塑剂是指添加到高分子材料中能使体系的可塑性增加,改进其柔软性、延伸性和加工性的物质。
根据塑化效率可分为三种类型:a主增塑剂,与聚合物的相容性好,凝胶化能力很强,可大量添加并单独使用。
b辅助增塑剂,与聚合的相容性有限,凝胶化能力较低,只能与主增塑剂并用,但往往起到功能性作用。
c增量剂,与聚合物的相容性很差,凝胶化能力极差,不可单独使用,只可限量使用,以减少主增塑剂用量。
14、橡胶硫化体系主要是由哪些添加剂组成的?各自作用是什么?答:a硫化促进剂,作用是能提高硫化速度、缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量,并能提高、改善硫化胶物理机械性能。
b硫化活性剂,作用提高胶料中硫化促进剂的活性、减少硫化促进剂的用量、缩短硫化时间、可使交联键的数量增加、交联键中硫原子数减少、因而硫化胶的热稳定性能得到提高。
c防焦剂,作用是可防止或延迟胶料在加工和贮存时产生焦烧、提高胶料的操作安全性和贮存稳定性。
第四章制品设计和配方设计试分析下列配方,要求:(1)指出各成分在配方中的作用;(2)判断制品基本性能,并说出相第六章高分子材料混合与制备1、混合:定义是将两种组分相互分布在各自所占的空间中,即,使两种或多种组分所占空间的最初分布情况发生变化。
混合分为非分散混合和分散混合。
非分散混合:在混合中仅增加粒子在混合物中空间分布均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程称为非分散混合或简单混合。
分散混合:是指在混合过程中发生粒子尺寸减小到极限值,同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。
分散混合主要靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。
混合设备高速混合机:非分散混合。
挤出机、开炼机、密炼机:分散混合。
2、橡胶的塑炼目的、实质、机理、影响因素:目的:主要是为了降低生胶的弹性、增加可塑性、获得适当的流动性、使橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀,有利于胶料进行各种成型操作,使生胶分子量分布变窄,胶料质量均匀一致。
实质:是橡胶分子链断裂,相对分子质量降低,从而橡胶的弹性下降。
机理:塑炼方法分为机械塑炼法和化学塑炼法,机械塑炼法最广泛,机械塑炼分为低温塑炼和高温塑炼,低温塑炼以机械降解作用为主,氧起稳定游离基的作用,高温塑炼以自动氧化降解作用为主,机械作用强化橡胶与氧的接触。
机械塑炼机理:是典型的力化学反应过程,在机械塑炼过程中,机械力作用使大分子链断裂,氧对橡胶分子起化学降解作用,这两个作用同时存在。
低温机械塑炼机理:机械力作用,对橡胶塑炼的直接结果就是使橡胶分子断裂。
造成橡胶分子断裂的主要作用力,就是塑炼中的剪切力。
高温塑炼机理:温度提高,橡胶分子和氧均活泼,可直接进行氧化反应,使橡胶分子降解。
影响因素:机械塑炼有开炼机塑炼、密炼机塑炼、螺杆塑炼机塑炼。