高分子成型加工原理第三章成型用的物料及其配制
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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。
《高分子加工工程》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将聚合物(有时加入各种添加剂、助剂或改性材料)转变为制品或实用材料的一种工程技术。
1.研究各种成型加工方法和技术;2.研究产品质量与各种因素之间的关系;3.研究提高产量和降低消耗的途径。
2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。
A.如何使聚合物产生流动与变形方法: a.加热熔体; b.加溶剂溶液; c.加增塑剂或其它悬浮液。
B.如何硬化定型方法:热固性:交联反应固化定型。
热塑性:a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合,再冷却硬化定型3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。
a.形状:满足使用要求而进行,通过流动与变形而实现。
b.结构:组成:非纯聚合物组成方式:层压材料,增强材料,复合材料宏观结构:如多孔泡沫,蜂窝状,复合结构微观结构:结晶度,结晶形态,分子取向等c.性质:有意识进行:生橡胶的两辊塑炼降解,硫化反应,热固性树脂的交联固化方法条件不当而进行:温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的简要分为那几类1.根据形变原理分6类:a.熔体加工:b.类橡胶状聚合物的加工:c.聚合物溶液加工:d.低分子聚合物和预聚体的加工:e. 聚合物悬浮体加工:f.机械加工:2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类:a.主要发生物理变化:b.主要发生化学变化:c.既有物理变化又有化学变化:5. 简述成型加工的基本工序1.预处理:准备工作:原料筛选,干燥,配制,混合2.成型:赋予聚合物一定型样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。
6. 简述塑料的优缺点。
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。
原料配制1.塑料分类的常用方法有哪些,各自包含哪些种类?答:塑料的分类可按照不同的标准进行,以下是主要的几种分类方法。
(1)按塑料中树脂的化学成分分元素聚合物为基础的塑料:氟塑料、有机硅塑料无机聚合物为基础的塑料:聚硫酸铁、聚氯化磷腈有机树脂为基础的塑料:PE、PP、PVC等(2)按塑料的产量分通用塑料:指一般用途的塑料。
优点:成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品多样;缺点:机械性能和耐热性不高工程塑料:指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料,与通用塑料无严格的区分。
优点:强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温性能好。
缺点:产量相对小,成本较高。
特种工程塑料:相对于通用工程塑料而言,其耐热等级更高,价格更贵,产量更小。
主要品种包括:聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。
(3)按塑料具有的特定功能分可分为多种多样的功能性塑料,即在特定的应用领域内具有某种突出的特殊性能,如耐腐蚀塑料,高绝缘性塑料,导电塑料,磁性塑料,医用塑料,光敏塑料等等。
(4)按化学结构及热行为分热塑性:以热塑性树脂为基础,其树脂的结构一般为直链型或带有少量支链的线性结构,多数为碳-碳为主链的聚合物。
分子链之间主要以次价力或氢键相吸引而显示一定强度,同时表现出弹性和塑性。
在适当的溶剂中能溶解;在加热状态下能熔化,其间只经历物理过程,不发生化学变化。
即所谓的“可溶、可熔”的特性。
热塑性塑料中的树脂,按照聚集态结构又分为结晶态和非结晶态两种。
热固性:起初,一般是分子量不高的预聚物或齐聚物,在适当的溶剂中可以溶解或溶胀;受热也可以熔化。
但是,热固性树脂具有一定的反应活性,在熔化和继续受热过程中,具有反应活性的官能团(基团)会发生化学反应,形成新的化学键,即所谓的“固化反应”。
经过“固化反应”的塑料,由原来的线性结构演变为三维体型(网状)结构。
这时的塑料不能溶于溶剂,受热也不会熔化。
即“不溶、不熔”。
2. LDPE、HDPE、LLDPE结构和性能上有何差异?答:PE主链基本上是饱和的脂肪烃长链,具有与烷烃相似的结构。
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。
《高分子加工工程》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?将聚合物(有时加入各种添加剂、助剂或改性材料)转变为制品或实用材料的一种工程技术。
1.研究各种成型加工方法和技术;2.研究产品质量与各种因素之间的关系;3.研究提高产量和降低消耗的途径。
2.A.B.悬浮体先3.a.b.结构:c.性质:方法条件不当而进行:温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的?简要分为那几类?1.根据形变原理分6类:a.熔体加工:b.类橡胶状聚合物的加工:c.聚合物溶液加工:d.低分子聚合物和预聚体的加工:e. 聚合物悬浮体加工:f.机械加工:2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类:a.主要发生物理变化:b.主要发生化学变化:c.既有物理变化又有化学变化:5. 简述成型加工的基本工序?1.预处理:准备工作:原料筛选,干燥,配制,混合2.成型:赋予聚合物一定型样3.机械加工:车,削,刨,铣等。
4.6.优点:a.缺点:a.7.8.1新……第二章1可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。
可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时,获得形状和保持形状的能力。
可模塑性、聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。
可延性、是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
可纺性、指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。
牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、拉伸应力与拉伸应变速率的比值,剪切粘度、滑移、高分子在导管中流动时,在管壁处是时停时动的,这种现象称为滑移。
端末效应、包括入口效应和出口效应。
5、为什么聚合物表现出可纺性,而小分子不具有可纺性?一般,聚合物熔体粘度η很大,而它的表面张力较小,因此η/ γf的比值较大。
这种关系是聚合物具有可纺性的重要条件。
而低分子与高分子相比,它的粘度很小,所以不具可纺性。
高分子材料成型加工基础复习提纲绪论及第一章:混合与混炼1、聚合物加工:高聚物的成型加工,通常是在一定的温度下使弹性固体、固体粉状或粒状、糊状或溶液状态的高分子化合物变性或熔融,经过模具或口型流道的压塑,形成所需的形状,在形状形成的过程中有的材料会发生化学变化(如交联,最终得到能保持所取得形状的制品的工艺过程。
P52、聚合物的加工工艺过程一般可以分为混炼、成型、后加工等三大部分。
P53、混合混炼的目的:为获得综合性能优异的聚合物材料,除继续研制合成新型聚合物外,通过混合、混炼方法对聚合物的共混改性已成为发展聚合物材料的一种卓有成效的途径。
P74、共混的方法:a 机械共混法 b 液体共混法 c 共聚—共混法 d 互穿网络聚合物IPN 制备技术P75、共聚物的均匀性是指被分散的物在共混体中浓度分布的均一性,或者说分散相浓度分布的变化大小。
6、共聚物的分散程度是指被分散的物质(如橡胶中掺混部分塑料)破碎程度如何,或者说分散相在共混体中的破碎程度。
P117、常见的共混体系有:a固体 / 固体混合、b液体 / 液体混合、c固体 / 液体混合。
P208、混炼三要素及其作用:a压缩;物料在承受剪切前先经受压缩,使物料的密度增加,这样剪切时,剪切力作用大,可提高剪切效率,同时当物料被压缩时,物料内部会发生流动,产生由于压缩引起的流动剪切 b剪切剪切的作用是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它的分散介质中 c分配置换分布由置换来完成。
P229、混合与混炼设备根据操作方式分为间歇式和连续式两大类。
P2510、常见初混合设备概念及类型:初混合设备是指物料在非熔融状态下(粉料、粒料、液体添加剂)进行混合所用的设备。
常用的典型初混合设备有 a 转鼓式混合机 b 螺带混合机 c Z 型捏合机 d 高速混合机p25-2811、混炼和塑化的概念及它们的区别:将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程叫混炼;将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程叫塑化。
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。
《高分子材料成型加工工艺及原理》课程教学大纲英文名称:Technology and Principle of Polymer Material Processing课程类型:专业技能课课程要求:必修学时/学分:40/2.5适用专业:高分子材料工程技术一、课程性质与任务高分子材料成型加工工艺及原理是高分子材料工程技术专业学生学习和掌握高分子材料成型加工的成型基础、成型过程、成型工艺参数的主干专业课。
本课程在教学内容方面主要讲授各种塑料成型的基本方法,塑料生产工艺对塑料制品的结构及性能的影响。
针对性讲授挤出成型、注塑成型、中空吹塑成型、泡沫塑料的成型等常规塑料成型方法的主要工艺参数、生产工艺过程。
培养学生的专业兴趣及对国内外的塑料生产工艺有一个初步的了解和认识,具有开发新型塑料及产品的初步能力;有对现有通用塑料产品的生产和操作能力;有进行技术经济分析和管理的初步能力,借以培养应用型工程技术人才。
二、课程与其他课程的联系本课程是在学生已经了解和掌握了高分子化学、高分子物理、高分子材料及应用、高分子材料成型加工原理的基础上,研究塑料成型过程中的现象和本质,为塑料成型模具设计等专业课程及设计性实验和毕业设计打下相应的基础。
三、课程教学目标1.掌握塑料的组成、分类、性能和了解塑料的各种成型工艺方法;2.掌握几种常规塑料成型方法的生产工艺过程,主要工艺参数,参数的选择与制定,影响生产过程的各种条件及对质量的控制;3.了解塑料生产的创新方法,培养学生追求创新的态度和意识;4.培养学生的实践学习能力,使学生能够用所学基础理论解决实际问题;5.了解塑料生产工艺的前沿和新发展动向。
四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节(课外教学环节、要求、目标)1. 设备现场讲解:(课外8学时)(1)挤出机:掌握挤出生产工艺,。
(2)注射机:掌握注射生产工艺。
(3)吹膜机:掌握吹塑薄膜的生产工艺。
六、教学方法本课程以课堂教学为主,结合作业、自学、现场教学等教学手段和形式完成课程教学任务。