第一章高分子材料加工基础

高分子材料加工原理第一章化学纤维人造纤维再生纤维素：黏胶纤维、铜氨纤维、莱赛尔纤维纤维素纤维：二醋酯纤维、三醋酯纤维橡胶纤维其他：甲壳素纤维、海藻纤维合成纤维聚酰胺纤维芳族聚酰胺纤维聚酯纤维生物可降解聚酯纤维聚丙烯腈纤维改性聚丙烯腈纤维聚乙烯醇纤维聚氯乙烯纤维聚烯烃纤维聚氨酯纤维聚氟烯烃纤维二烯类弹性体纤维聚酰亚胺纤维2、工程塑料通用工程塑料聚酰胺（）聚碳酸酯（）聚甲醛聚苯醚丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物超高分子量聚乙烯（）特种工程塑料聚砜芳香族聚酰胺（）聚酰亚胺（）聚苯硫醚聚芳酯聚苯酯聚醚酮氟塑料（）简答及论述1、聚合物熔融有哪几种方式，各方式的主控因素是什么？答：（1）无熔体移走的传导熔融：熔融热=表面热传导，熔融速率仅由热传导决定。

（2）（主要）有强制熔体迁移（由拖拽或压力引起）的传导熔融：熔融热=接触表面的热传导+黏性耗散生热。

熔融效率由热传导率、熔体迁移及黏性耗散生热速率共同决定（3）耗散混合熔融：熔融热=整个体积内将机械能转化为聚合物内能。

耗散混合熔融速率由整个外壁面上和混合物固体-熔体界面上辅热传导决定。

（4）利用电、化学或其他能源的耗散熔融（5）压缩熔融（6）振动诱导挤出熔融过程：熔融的主要能量来源于单纯使用振动力场2、怎样利用溶度参数理论来选择溶剂？答：当溶剂的内聚能密度或溶度参数与聚合物的内聚能密度或溶度参数相等或相近时，溶解过程的混合热焓等于或趋近于零，这时溶解过程能够自发进行。

一般来说，当时，聚合物就不溶于该溶剂。

3、Brodkey的混合理论涉及的混合的基本运动形式有哪些？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主？为什么？答：分子扩散、涡旋扩散、体积扩散以体积扩散为主原因（1）在聚合物加工中，由于聚合物熔体粘度一般很高，熔体与熔体间分子扩散挤满，因而分子扩散无实际意义。

（2）在聚合物加工中，由于物料的运动速度达不到紊流，而且黏度又高，故很少发生涡旋扩散（3）聚合物加工中的混合与一般的混合不同，由于聚合物熔体的粘度通常高于100Pa*s，因此混合只能在层状领域产生层对流混合，即通过层流而使物料变形、包裹、分散，最终达到混合均匀。

第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义：高分子材料是以高分子化合物为主要成分（适当加入添加剂）的材料。

高分子化合物：1.天然：松香、石蜡、淀粉2.合成：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物，又称为高聚物或聚合物。

通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如：同为1000的多糖（低），石蜡（高）一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成：高分子化合物虽然分子量很大，但化学组成比较简单。

都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。

即是由简单的结构单元以重方式相连接。

例：聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念：单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称为链节。

聚合度——链节的重复次数。

n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差，不利于成型加工。

n要严格控制。

三、高分子的合成：加聚反应、缩聚反应①加聚反应：指一种或几种单体，打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如：乙烯→聚乙烯（均聚）②分类：均聚：同种单体聚合共聚：两种或两种以上单体聚合（非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS：丙烯脂：耐腐蚀表面致密丁二烯：呈橡胶韧性苯乙烯：热塑加工）特点：反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应：指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。

例：尼龙（聚酰胺）氨基酸，缩去一个水分子聚合而成。

特点：由若干步聚合反应构成，逐步进行。

链节化学结构与单体不完全相同，反应中有小分子副产物生成。

总结：目前80%的高分子材料由加聚反应得到。

四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a．碳链聚合物：这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种，主要是聚烯烃、聚二烯烃（橡胶）b. 条链聚合物，器结构特点是除碳原子外，还有氧、氮、硫原子。

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。

第一章高分子材料学1.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？流动取向：在熔融成型或浓溶液成型中，高分子化合物的分子链、链段或其它添加剂，沿剪切流动的运动方向排列。

（2分）拉伸取向：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。

分为单向拉伸和双向拉伸。

（2分）高分子材料经拉伸取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性等增加。

（2分）高分子材料的成型加工性能有哪些，其含义是什么？答：成型加工性能是指可挤压性，可模塑性，可延展性和可纺性。

含义分别是：材料受挤压作用变形时，获取和保持形状的能力；材料在温度和压力作用下产生形变和模具中模制成型的能力；材料在一个或两个方向上受到压延或拉伸的形变能力；材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。

1.有利于结晶性的高分子链结构特点有哪些？答：①链结构简单，重复结构单元较小，相对分子质量适中；②主链上不带或只带极少的支链；③主链化学对称性好，取代基不大且对称；④规整性好；⑤高分子链的刚柔性及分子间作用力适中。

2.影响聚合物熔体剪切粘度的因素有哪些。

答：影响因素包括：剪切速率，温度，压力，分子结构（相对分子量，相对分子质量分布，支化），添加剂（增塑剂、润滑剂、填充剂）。

1.影响高分子化合物取向的因素。

8分（1）高分子化合物的结构。

链结构简单，柔性大，相对分子质量较低的高分子化合物有利于取向，也容易解取向；结晶性高分子取向结构稳定性优于非晶态高分子；复杂结构的高分子化合物取向较难，但解取向也难，当施加较大应力拉伸取向后结构稳定性也好。

（2）低分子化合物。

增塑剂、溶剂等低分子化合物，使高分子化合物的的T g、T f降低，易于取向，取向应力和温度显著下降，但同时解取向能力也变大。

(2分)（3）温度。

取向和解取向都与分子链的松弛有关，温度升高，取向和解取向均变容易，但两者速度不同，高分子材料的有效取向取决于这两种过程的平衡条件。

《⾼分⼦材料加⼯⼯艺》复习资料习题答案⾼分⼦材料加⼯⼯艺第⼀章绪论1.材料的四要素是什么？相互关系如何？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。

这四个要素是相互关联、相互制约的，可以认为：1)材料的性质与现象是新材料创造、发展及⽣产过程中，⼈们最关注的中⼼问题。

2)材料的结构与成分决定了它的性质和使⽤性能，也影响着它的加⼯性能。

⽽为了实现某种性质和使⽤性能，⼜提出了材料结构与成分的可设计性。

3)材料的结构与成分受材料合成和加⼯所制约。

4)为完成某⼀特定的使⽤⽬的制造的材料(制品)，必须是最经济的，且符合社会的规范和具有可持续发展件。

在材料的制备(加⼯)⽅法上，在材料的结构与性能关系的研究上，在材料的使⽤上，各种材料都是相互借鉴、相互渗透、相互补充的。

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。

产量⼤、价格低、⽤途⼴、影响⾯宽的⼀些塑料品种习惯称之为通⽤塑料。

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。

例如：PE、PP、PVC、ABS、PMMA、PA、PC、POM、PET、PBT。

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。

如PF（酚醛树脂）、UF（脲醛树脂）、MF（三聚氰胺甲醛树脂）、EP（环氧树脂）、UP（不饱和树脂）等。

第一章 绪论材料：金属材料；无机非金属材料（陶瓷、玻璃等）；有机高分子材料（高分子材料）；复合材料（使用上述材料）。

有机高分子材料：天然高分子材料（蛋白质、纤维素、天然橡胶等）；合成高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料等）高分子化合物：是一种树脂或橡胶和添加剂组成的物质。

高分子材料：是将高分子化合物经过工程技术处理后得到的。

高分子材料再经过成型加工，才能进入使用领域，成为高分子制品或成品。

复合材料：是将上述具有不同结构和不同性能的各种材料经特殊工艺复合成一体的材料。

一、高分子材料及其成型加工对高分子材料而言，通过材料流动或变形来实现形状的改变，材料流动，往往采用加热，而使流动状态的材料定型又必须将热量散发出来。

塑料：以树脂（有时用单体在加工过程中直接聚合）为主要成分，一般含有添加剂、在加工过程中能流动成型的材料。

塑料具有密度小、比强度大、耐腐蚀性和绝缘能。

橡胶：是室温下具有粘弹性的高分子化合物，在适当配合剂存在下，在一定温度和压力下硫化而制得的弹性体材料。

具有独特的高弹性、优异的疲劳强度、极好的点绝缘性与耐磨性的材料。

纤维：工业上是指柔韧、纤细的丝状物。

它有相当的长度、强度和弹性。

复合材料二、高分子材料成型加工特性可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力；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塑成型的能力；可延性表示无定形或半结晶固体塑料在一个或两个方向上收到压延或拉伸应力时变形的能力；可纺性材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。

三、高分子材料成型加工技术发展史四、高分子材料与环境“环境友好材料”是一种资源和能源消耗少，再生循环利用率高或可降解使用的具有优异适用性能的新型材料。

第二章 高分子材料加工流变学概论流变学是研究材料流动和形变的科学，是流体力学与固体力学的有机结合，其重点是研究稳态流动的形变过程。

第一节 高分子流体的剪切流动、拉伸流动高分子流体在外力的作用下会发生流动和形变，既表现出粘性，又表现出弹性和塑性。

高分子材料基础及加工流变学第一章材料科学概述材料(Materials)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称为材料。

材料化过程(Material Process)由化学物质或原料转变成适于一定用场的材料，这一转变过程称为材料化过程（材料工艺过程）.材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。

大多数的物质需通过一定的工艺过程才能转化为材料.材料可由一种物质或若干种物质构成.同一种物质,由于制备或加工方法不同,可成为用途不同—不同类型的材料.材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。

材料是全球新技术革命的四大标志之一:新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术未来新一代材料主要表现在：a. 既是结构材料又具有多种功能的材料；b. 具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料c. 制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料；d. 充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料；e. 少维修或不维修的长寿命材料。

第二章高分子材料的制备反应结构单元有时也称为单体单元 (Monomer unit)、重复单元 (Repeating unit)、链节 (Chain element)n 表示重复单元数，也称为链节数，在此等于聚合度,聚合度（Degree of polymerization）是衡量高分子大小的一个指标均聚物（Homopolymer）：只含有一种重复单元的聚合物。

共聚物（Copolymer）：含有两种以上重复单元的聚合物。

高分子化合物的基本特征:1.高分子的溶液性质——难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段2.溶液粘度比同浓度的小分子高得多3.分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化4.高分子固态具有多种力学性质高分子材料的组成和成型加工:1.在成型加工过程中，物料的形态、结构都会发生显著变化，从而改变材料的性能。

2.当选择某种高分子材料时，不仅要考虑其潜在的优越性能，还必须考虑其成型加工工艺的可能性和难易。

高分子材料加工基础知到章节测试答案智慧树2023年最新青岛科技大学第一章测试1.高分子科学诺贝尔奖获得者中，（）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。

参考答案:H. Staudinger2.在高分子发展历史上，天然高分子的直接利用阶段属于高分子科学发展的（）。

参考答案:蒙昧期3.第一个合成的高分子材料为（）。

参考答案:酚醛树脂4.橡胶属于（）材料。

参考答案:高分子材料5.主链（链原子）完全由C原子组成的高分子称为（）。

参考答案:碳链高分子第二章测试1.对取向与结晶的正确描述是（）。

参考答案:前者为非热力学平衡态，后者为热力学平衡态2.聚合物可以取向的结构单元（）。

参考答案:有分子链、链段、微晶3.下列物理性能，随结晶度增加而增加的是（）。

参考答案:密度4.多分散高聚物下列平均分子量中最小的是（）参考答案:5.下列结构不属于一级结构范畴的是（）参考答案:相对分子质量第三章测试1.链段是高分子物理学中的一个重要概念，下列有关链段的描述，错误的是（）。

参考答案:在θ条件时，高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。

2.玻璃化转变温度是链段开始“解冻“的温度，因此凡是使链段的柔性（），使分子间作用力( )的结构因素均使玻璃化转变温度下降。

参考答案:增加降低3.高聚物玻璃化转变实质是（）。

参考答案:松弛过程4.橡胶产生弹性的原因是拉伸过程中（）。

参考答案:熵变5.非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃－橡胶转变，下列说法正确的是（）。

参考答案:玻璃转变温度不为定值。

第四章测试1.在高分子材料的拉伸试验中，提高拉伸速率时，则（）。

参考答案:σB升高、εB降低2.韧性聚合物单轴拉伸至屈服点时，可看到剪切带现象，下列说法错误的是（）。

参考答案:与拉伸方向平行3.聚苯乙烯在张应力作用下，可产生大量银纹，下列说法错误的是（）。

参考答案:银纹处密度为0，与本体密度不同。

4.日常生活中，发现松紧带越用越松，其原因是（）。