高分子材料成型加工唐颂超第三版第210章课后习题答案

高分子材料加工成型原理课后练习题参考答案2015-1-4整理：二专业の学渣第一章1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。

答：（1）粘弹性滞后效应是指在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。

（2）当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，大分子重排运动的发展，以致密度增加，体积收缩。

（3）在Tg—Tf温度范围对成型制品进行热处理，可以缩短大分子形变的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能加快的稳定下来。

2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。

答：同：都是不可逆变形。

异：（1）温度区间不同，塑性形变温度区间为Tg—Tf；粘性形变温度区间为Tf以上。

（2）作用力和时间不同，塑性形变需较大外力和较长时间；粘性形变要很小的外力和瞬时。

3、什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？答：玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。

（1）玻璃态：聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。

适用：二次加工（2）高弹态：产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。

适用：较大变形的成型工艺。

（3）粘流态：很大的不可逆形变；熔体黏度低。

适用：流动性要求较高的成型加工技术。

第二章1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。

答：宾汉流体：与牛顿流体相同，剪切速率～剪切应力的关系也是一条直线，不同处：它的流动只有当 高到一定程度后才开始。

假塑性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。

也即切力变稀现象。

膨胀性流体：流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。

也即切力增稠现象。

2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件？答：（1）根据聚合物粘度的温敏特性，当聚合物处于粘流温度以上不宽的温度范围内时，用Andrade公式：选择尽可能打的温度作为加工条件。

《高分子材料成型加工基础》基础理论部分习题及答案《高分子材料成型加工基础》基础理论部分习题及答案2010-08-08 10：04基础部分1、简述引起熔体破碎的主要的原因。

熔体破裂是液体不稳定流动的一种现象。

产生熔体破裂的原因主要是熔体中的弹性回复所引起。

熔体在管道中流动时剪切速率分布的不均匀性使熔体中弹性能不均匀分布。

当熔体中产生的弹性应力一旦增加到与滞流动阻力相当时，粘滞阻力就不能再平衡弹性应力的作用，而弹性效应所致熔体流速在某一位置上的瞬时增大形成"弹性湍流"，即"应力破碎"现象。

在园管中，如果产生弹性湍流的不稳定点沿着管的周围移动，则挤出物将呈螺旋状，如果不稳定点在整个圆周上产生，就得到竹节状的粗糙挤出物。

产生不稳定流动和熔体破裂现象的另一个原因是熔体剪切历史的波动引起的。

即剪切应力不同，熔体所产生的弹性效应不同，从而使其弹性回复产生差异，形成熔体破裂。

2、将聚丙烯丝抽伸至相同伸长比，分别用冰水或90℃热水冷却后，再分别加热到90℃的二个聚丙烯丝试样，哪种丝的收缩率高，为什么?用冰水的聚丙烯丝收缩率高，因为冰水冷却时，冰水的温度远远低于聚丙烯的最佳结晶温度，此时，聚丙烯丝的结构更多的保持了其纺丝过程中分子的取向状态，而用90℃热水冷却时，聚丙烯分子具有较为充分的解取向时间，当聚丙烯丝再次分别加热到90℃时，前者才进行较高程度的解取向，表现出较高的收缩率。

3、简述高聚物熔体流动的特点。

由于高聚物大分子的长链结构和缠绕，聚合物熔体、溶液和悬浮体的流动行为远比伤分子液体复杂。

在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度也不是一个常此因而聚合物液体的流变行为不服从牛顿流动定律。

即非牛顿型流动。

4、举例说明高聚物熔体粘弹性行为的表现。

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。

端末效应包括入口效应和模口膨化效应离模膨胀即巴拉斯效应。

高分子成型加工参考答案高分子成型加工参考答案高分子材料是一类重要的工程材料，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。

而高分子成型加工是将高分子材料加工成所需形状和尺寸的过程。

本文将从高分子成型加工的基本原理、常见加工方法以及材料选择等方面进行探讨。

一、高分子成型加工的基本原理高分子成型加工的基本原理是通过加热和施加压力使高分子材料发生形状变化，从而得到所需的产品。

在加热过程中，高分子材料会变得柔软，使得其可以被塑性变形。

而施加的压力则能够使高分子材料充分填充模具，并保持所需的形状和尺寸。

通过控制加热温度、压力和时间等参数，可以实现高分子材料的精确成型。

二、常见的高分子成型加工方法1. 注塑成型注塑成型是一种常见的高分子成型加工方法，适用于制造各种塑料制品。

该方法通过将高分子材料加热熔化后注入模具中，并施加压力使其冷却固化，最终得到所需的产品。

注塑成型具有生产效率高、成本低等优点，广泛应用于塑料制品的生产。

2. 挤出成型挤出成型是将高分子材料加热熔化后通过挤出机将其挤出成型的方法。

挤出机将高分子材料推进至模具中，并施加压力使其冷却固化，形成所需的产品。

挤出成型适用于制造管道、板材等形状较为简单的产品。

3. 压缩成型压缩成型是将高分子材料加热至熔点后放入模具中，并施加压力使其冷却固化的方法。

压缩成型适用于制造复杂形状的产品，如电子元件、汽车零部件等。

该方法可以实现高分子材料的高精度成型。

4. 发泡成型发泡成型是在高分子材料中加入发泡剂，并通过加热使其发生膨胀，形成孔隙结构的方法。

发泡成型可以降低材料的密度，并提高其吸音、隔热等性能。

该方法广泛应用于制造座椅、隔热材料等产品。

三、高分子成型加工中的材料选择在高分子成型加工中，材料选择是非常重要的一环。

不同的高分子材料具有不同的性能和加工特性，因此需要根据产品的要求选择合适的材料。

常见的高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

根据产品的要求，可以选择具有耐热、耐腐蚀、机械强度高等性能的材料。

1、什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”，两者各主要通过何种物料运动和混合操作来实现？答：①非分散混合在混合中仅增加离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。

这种混合的运动基本形式是通过对流来实现的，可以通过包括塞形流动和不需要物料连续变形的简单体积排列和置换来达到。

②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。

分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。

分散混合的目的是把少数组分的固体颗粒和液相滴分散开来，成为最终粒子或允许的更小颗粒或滴，并均匀地分散到多组分中，这就涉及少组分在变形粘性流体中的破裂为题，这是靠强迫混合物通过窄间隙而形成的高剪切区来完成的。

2、在热固性塑料模压成型中，提高压力应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？答：在一定温度范围内，模温升高，物料流动性提高，模压压力可降低，但模温提高也会使塑料的交联反应速率加速，从而导致熔融物料的粘度迅速增高，反而需要更高的模压压力。

3、热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响？为什么？答：对塑料进行预热可以提高流动性，降低模压压力，但如果预热温度过高或预热时间过长会使塑料在预热过程中有部分固化，会抵消预热增大流动性效果，模压是需更高的压力来保证物料充满型腔。

1、什么是聚合物的结晶取向？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影响？答：结晶是聚合物分子在三维空间呈周期性重复排列的过程，而取向是取向单元在外力作用下择优排列的过程，取向单元可以是：基团、链段、分子链、晶粒、晶片或变形的球晶等。

结晶是材料自身的性质，只发生在分子、原子、离子这些基础的单元上，取向的产生是外力作用的结果，取向单元也更多样。

结晶可以影响材料的拉伸强度、弹性模量、冲击强度、耐热性、耐候性、吸水性、透明性、透气性、成型收缩性等物性。

取向后的聚合物，在取向方向和垂直于取向方向上性能差异特别显著。

高分子成型加工总复习（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。

2.分别区分“通用塑料”与“工程塑料”,“热塑性塑料”与“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”与“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:就是指拉伸强度大于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;工程塑料就是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,就是强度、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,这种过程就是可逆的,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,氯化聚醚等都就是热塑性塑料。

(热塑性塑料中树脂分子链都就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、冷却变硬的过程就是物理变化;) 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,这种变化就是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。

正就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与尺寸的制品。

这种材料称为热固性塑料。

(热固性塑料的树脂固化前就是线型或带支链的,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、不饱与聚酯、有机硅等塑料,都就是热固性塑料。

简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。

如:PE、PP、PTFE。

复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则就是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。

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。

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。

第一章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？答：热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出这一过程叫结晶。

高聚物的取向意味着其内部的结构单元（如分子或晶粒等）的空间指向遵循一些择优的方向，而不是完全随机的。

高聚物取向时，它的性能会呈现各向异性。

适当调节取向状况，可在很大范围内改变高聚物的性能。

一般说，取向时物体在取向方向上的模量和强度会明显增大。

在纤维和薄膜的生产中取向状况的控制显得特别重要。

通过液晶态加工而获得高度取向的刚性链高分子纤维的模量和强度已能达到钢丝和玻璃纤维的水平。

其他高分子材料或制品中的取向状况也是影响性能的一种因素。

（取向能提高材料的各向异性，也就是高分子链向一个方向规整的排列能提高材料的一个方向强度。

结晶能提高材料的熔点和韧性。

）2.请说出晶态与非晶态聚合物熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。

答：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续相，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。

3.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？答：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：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。

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。

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。