四川大学高分子材料基础题库图文精.doc

1、四川大学考研网 二、通过查阅资料回答下列问题 1. 简述气体辅助注塑成型。 气体辅助注射成型过程是先向模具型腔内注入经准确计量的塑料熔体，再通过气孔、 浇口、流道或直接注入压缩 气体，气体在型腔中塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散 前进，对 塑料熔体进行穿穿和 挤压，推 动塑料熔体充 满模具型腔，并 对塑料进行保压，待 塑料冷却后开模顶出。整个成型周期可细分为 6 个阶段。 (1塑料充填 阶 段：这一阶段与传统注射成型不同点为熔体只充满局部型腔，空余部 分要靠气体补充。 （2切换 延迟阶段：从塑料熔体注射结束到气体注射开始 (3气体注射 阶 段：从气体开始注射到整个型腔充满时止 (4保压阶

2、段： 熔体内气体压力保持不变或略升高， 使气体在塑料内部继续穿透(称为 二次穿透以补偿冷却引起的塑料收缩。 (5气体释放阶段：气体人口压力降为零。 (6顶出 阶段：当制品冷却到一定程度后开模顶出。 成型特点是：注射压力小；制品翘曲变形小；可保证壁厚差异较大的制品的质量；可 消除缩痕，提高表面质量；可提高制品的强度与刚度；可简化浇注系统，减少模具费用； 降低锁核力，从而降低 设备成本；缩知成型周期(冷却时间。 2. 什么是微孔塑料。 80 年代中期才开始研制成功的新型泡沫塑料，其泡孔直径为 0.1-10um，泡孔密度为 10 -1015/cm3。材料密度比发泡前少 5%-98%。聚合物中的自由体

3、 积和缺陷能被一些微小的孔 所取代，微孔将能减缓材料内部的应力集中，从而 优 化材料的性能，改善材料的冲 击性能。 9 3. 微孔泡沫塑料的物理性能特点。 首先，微孔发泡塑料中的气体 浓度高于一般物理发泡， 其次，微孔发泡的成核数要大大超过一般物理发泡成型； 再者，微孔发泡材料产品中的泡孔以及泡孔尺寸分布均匀而且气泡直径小，气孔为闭 孔结构。 4. 微孔泡沫塑料的制备方法有哪些？ 1）微孔发泡注射成型：采用超临界的惰性气体受到限制，微孔发泡注射成型采用超临 界的惰性气体（CO2、N2 ）作为物理发泡剂其工艺过程分为四步： a 气体溶解： 将惰性气体的超临界液体通过安装在构简上的注射器注人聚合物

4、熔体中， 四川大学考研网 四川大学考研网 形成均相聚合物/气体体系； b 成核：充模过程中气体因压力下降从聚合物中析出而形成大量均匀气核； c 气泡长大：气在精确的温度和压力控制下长大； d 定型：当气泡长大到一定尺寸时，冷却定型。 2超临界流体沉析法,3相分离法,4饱和气体法，5）单体聚合法等。 5. 简述可熔芯注塑成型。 熔芯注射成型 当注射成型结构上难以脱模的塑料件， 将类似石蜡铸造的熔芯成型工艺 引入注射成型，形成了所谓的熔芯注射成型方法。 熔芯注射成型的基本原理是：先用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为 该件放入模具中进行注射成型，冷却后把含有型芯的制件从模腔中取出，再

5、加热将型芯熔 化。为缩 短型芯熔出时间，减少塑料件变形和收缩，一般采用油和感应线圈同时加热的方 式，感应 加热使可熔型芯从内向外熔化，油加 热熔化残存在塑料件内表面的合金表皮层。 熔芯注射成型特别适于形状复杂、中空和不宜机械加工的复合材料制品，这种成型方 法与吹塑和气辅助注射成型相比， 虽然要增加铸造可熔型芯模具和设备及熔化型芯的设备， 但可以充分利用现有的注塑机，且成型的自由度也较大。 熔芯注射成型中，制件是围绕 芯件制成的。制成后芯件随即被格去， 这似乎与传统基 础工业的做法类似，并不新奇。但是关键问题在于芯件的材料，传统的材料是不可能用来 作为塑料加工中的芯件的，首先是不够坚硬， 难以在

6、成型过程保持其形状，尤其是不能承 受压力和熔体的冲击，更主要的是精度绝不适合塑料制品的要求，所以，关 键是要找到芯 件的合适材料。目前常采用的 Sn Bi 和 Sn-Pb 低熔点合金。 6. 简述液体-气体辅助成型。 气辅成型是通过高压气体在注塑制件内部产生中空截面， 利用气体积压， 减少制品残 余内应力，消除制品表面缩痕，减少用料，显示传统 注射成型无法比拟的优越性。气体辅 助注射的工艺过程主要包括三个阶段：起始阶段为熔体注射，熔体只充满型腔的 6095 。第二阶段为气体注人，把高压惰性气体注人熔体芯部，熔体前沿在气体 压力的驱动下 继续向前流动，直至充满整个型腔。第三阶段为气体保压， 该阶

7、段使制件在保持气体压力 的情况下冷却进一步利用气体各向同性的传压特性在制件内部均匀地向外施压，并通过 气体膨胀补充因熔体冷却凝固所带来的体积收缩（二次穿透） ，保证制品外表面紧贴模壁。 水辅助注射成型用水代替氮气辅助熔体流动，最后利用压缩空气将水从制件中压出。 与气体辅助注射成型相比，水辅助注射成型能够明显缩短成型时间和减小制品壁厚，可应 用于任何热塑性塑料的制件。 四川大学考研网 四川大学考研网 7. 简述推拉（push-pull）注塑成型。 这种成型方法可消除塑料件中熔体缝、空隙、裂纹以及 显微疏松等缺陷，并可控制增 强纤维的排列它采用主、辅 两个注射单元和一个双绕口模具。工作时，主注

8、射 单元推动熔 体经过一个绕口过量充填模腔。多余的料经另一浇口进人辅助注射单元，辅助注射螺杆后 退以接受模腔中多余熔体；然后辅助注射螺杆往前运动向模腔注射熔体，主注射单元则接 受模腔多余熔体。主、辅注射单元如此反复推拉，形成模腔内熔体的振 动剪切流动，当靠 近模壁的熔体固化时，芯部的熔体在振动剪切流动，当靠近靠近模壁的熔体固化时，芯部 的熔体在振动剪切的作用下产生取向并逐渐固化，形成高取向度的制品.一般制品成型需 10 次左右的循环，最高的可达 40 次。 推-拉注射成型的周期比普通注射成型的周期长，但由于在推拉运动中材料被冷却固 化，保压阶段对于控制收缩和翘曲已不是很重要了。在推-拉注射成型

9、中，注射阶段和保压 阶段合二为一。 用此种注射工艺对玻璃纤维增强 LCP 的推- 拉注射成型结果表明， 与常规的 注射成型相比，材料的拉伸强度和弯曲弹性模量可大大提高。 8. 简述多点注塑成型。 利用多点进行注射的成型方式，可形成颜色分布的制品，可以减少溶体的流动长度， 成型周期缩短，缺点是熔接痕增加，制品强度会有所影响。 9. 简单介绍反应注塑成型（Reaction Injection Molding） 。 反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头，在混合头中碰撞 混合，然后高速注射到密闭的模具中，快速固化，脱模，取出制品。反应注射成型是将两 种或两种以上的低粘度高活性失稳

10、液体物料，经过计量泵送入混合头，在高压下经过激烈 撞击混合，然后高速注入密闭的模具内，完成聚合，交 联固化成型等一系列工艺过程，这 是一种复杂的化学反应过程，可以有目的的控制其性能。与传统的注塑成型相比，反应注 射成型的特点是通过直接注射低粘废物料使注射设备和模具成本显著降低，对制作大型复 杂制品尤为显著；成型温度和压力低，成型快，能耗少；对产品适应性强， 产品质量好， 制品设计灵活， 反应注射成型与普通注射成型有本质的不同，反应注射成型是将液体状的树脂，以较 低的压力向模具内注射，所以能成型极薄的制品；反应注射是用低粘度的液体状树脂，以 液面上升的形式充模，制品顶部必须能排气；反应注射过程是

11、伴有化学反应的，制品收缩 大，易产生裂痕及气泡，必须有施加保压的机构。 10. 简述层状注塑成型。 层状注射成型是一种兼有共挤出成型和注射成型特点的成型工艺，该工艺能在复杂制 四川大学考研网 四川大学考研网 件中任意地产生很薄的分层状态。层状注射成型同时实施两种不同的树脂注射，使其通过 一个多级共挤模头各股熔体在共挤模头中逐级分层，各层的厚度变薄而层数增加，最终进 入注塑模腔叠加，保留通过 上述过程获得的层状形态，即两种树指不是沿制品厚度方向呈 无序共混状态存在的，而是复合叠加在一起。据报道， 层状注射可成型每层厚度为 0.1 10pm。层数达上千层的制品。因层状结构，保留了各组分材料的特

12、性，比传统共混料更能 充分发挥材料性能，使其制品在阻隔气全渗透、耐溶 剂、透明性方面各具突出 优点。 三、论述 题 1. 阐述挤出和注塑有何相同点和不同点。 相同：物料都要经过塑化过程，最终通过模具赋予制品特定的形状；一般都用螺杆式 进行塑化。 不同：a.结构不同：注塑成型包括注射系统，锁模系 统，液压传动与电器控制系统， 注射模具；挤出成型包括加料装置，料筒，螺杆，机头口模。b.挤出成型一般可以连续成 型：成型管材，板材，异型材，薄膜等；注塑成型一般是单间生产或者一模多腔。 2. 分别论述柱塞和螺杆式注塑机注塑过程中，传热、流动与冷却跟哪些因素 相关，如何控制。 柱塞式：物料在料筒内熔化，热

13、量可以由电阻加热器供给，物料的塑化依靠导热和对 流传热。通 过柱塞将物料向前推进，通 过分流梭经喷 嘴注入模具。 螺杆式：塑料的熔化热来自机筒的外加热和螺杆转动与塑料之间的摩擦热。螺杆可以 旋转也可以水平往复移动，从而推动物料的流动。 两者的冷却都是要通过模温来控制。 3. 如何控制注塑温度。 温度的测量和控制在注塑中是十分重要的。在多数注塑机上，温度是由热电偶感应的 并控制的。具体温度大小控制，我们应该根据材料的特性（eg. 熔点，分解温度，流 动性） ， 设备不同（eg. 柱塞或螺杆式注塑机）来分别进 行设定。 4. 如何控制注塑压力。 注塑压力 是指引起塑料流动的压力， 可以用在射嘴或液

14、压线上的传感器来测量。 它没 有固定的数值，大体的要求是：模具填充越困难，注塑压力也增大，注塑 线压力和注塑压 力是有直接关系。那么就要根据材料的特性，注塑机的类型，磨具的特点以及制品的质量 要求等来控制压力的大小，从而保证最终的成型要求。 四川大学考研网 四川大学考研网 5. 注塑制品产生内应力的原因。 注塑条件（如注射压力及保压压力过大，模具温度过低） ；原料原因；注射机的选择及 制品的形状（如厚度不均，嵌件等） 、模具 设计不当等原因。 四、分析题 1下图 是刚从模具中取出的注塑制件实物图（一出四，即以此注塑成型四个 制品） 。 （1）请指出 A、B、C、D 部位的名称。简要说明部位

15、 B 的作用。 A ：主流道 B：冷料井 C:分流道 D： 浇口 B 的作用主要是用于存储进入流道的熔体前端冷料。 （2）制件用于建筑上水管道的 90 度弯接头。从使用要求考虑 ，选择什么高分子材料？ 简 要谈谈理由。 A B C D PPR作 为一种新型的水管材料，具有得天独厚的优势 ，它既可以用作冷水管，也可以用 作热水管，由于其无毒、质轻、耐压、耐腐 蚀，PPR管不 仅适用于冷水管道，也适用于热水 管道，甚至纯净饮用水管道。PPR 管的接口采用热熔技 术，管子之间完全融合到了一起，所 以一旦安装打压测试 通过， 不会象铝塑管一 样存在时间长了老化漏水现象， 也不像PVC塑料 管接口处一般

16、用胶粘接，抗冻和耐热能力都不好，所以很难用作热水管，由于其 强度不能 适用于水管的承压要求，所以冷水管也很少使用。大部分情况下，PVC管适用于电线管道和 排污管道。 四川大学考研网 四川大学考研网 2 某塑胶公司有如下原料： 聚乙烯A(熔体流 动指数为 7g/10min；聚乙烯 B(熔体流动指数为 0.3g/10min；聚苯乙烯；聚碳酸酯；尼龙 66。 （1）拟生 产50cm、高 300cm的垃圾桶，可选用什么成型方法， 选择上述什 么原料（要简述选择的理由）？为了降低生产成本，打算在聚合物中加入 30 碳酸钙填料，请问在加入填料后，成型工艺可能做那些调整？ 选择聚乙烯A，相对B而言，熔体

17、流动指数较高，加工较容易。聚苯乙烯太脆，会被 强 酸强碱腐蚀， 不抗油脂， 不适合做垃圾桶， PC和尼 龙 66 原材料费较高， 也不适合做垃圾桶。 大型垃圾桶可以用挤吹中空塑料成型。 加入填料后，材料的黏度会有所提高，所以挤出过程中 应该提高温度，以降低材料黏 度，即降低加工难度。在吹塑时，气体压力不宜过大，避免基体和填料间的应力开裂。 （2）拟 采用尼龙 66 生产 打印机的传动齿轮。在 选择 注塑机时应注意什么？ 通常应对齿轮进行什么后处理，谈谈怎样后处理，以及后处理的意义？ 对于传动齿轮，在传送动力最大化的同时让传送错误和噪音最小化，这就对齿轮的同 心性、齿 形以及其它的特性提出了很高

18、的加工精确要求。高精密零件的加工与一般成型加 工的要求相比较，需要注意更多的细节问题以及达到精确测量水平所要求的测量技术。相 匹配的注塑机在温度控制和压力控制（包括注射压力和保压压力）上必须能够精确设定， 模具一般不超过 4 个型腔，并且应该从齿轮中心位置的一个浇口处注入。目前还研究了气 辅法和注射压缩模塑法，作 为改善轮齿质量、 齿轮整体精度、减小内应力的一种方法。 因磨擦热和环境条件的变化，塑料比金属热膨胀系数高许多，导致了制件的尺寸稳定 性较差。通常会对注塑制件进行退火后处理，即将制件加热到一定温度，保持足 够时间， 然后以适宜速度冷却。退火后的制件可有效消除残余内应力，制件不易翘曲变形

19、，尺寸稳 定性较好。 （3）拟生产手机外壳，该公司有的工程师认为采用聚苯乙烯较好，而有的工 程师认为采用聚碳酸酯较好，你认为选用那种聚合物合适，谈谈理由。若 选 用聚碳酸酯，在成型过程中应注意那些问题？ 选用PC较好。 聚苯乙烯的化学稳定性比较差， 作为手机外壳可以被多种有机溶剂溶解， 会被强酸强碱腐蚀，不抗油脂，并且在受到紫外光照射后易变色。 质地硬而脆，抗冲击性 能较差，作为手机外壳不耐摔，易破裂。 聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，在普通使用温度内都有良好的机械性能。 但其耐磨性差，一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。 PC遇水容易水解，产生断键、分子量下降和物理

20、强度降低等现象。所以应该严格控制 四川大学考研网 四川大学考研网 PC中的水分，避免产品出现气泡银纹等，通常在PC 加工前需用热风干燥机干燥 3-5 小时。 3、有如下几种塑料制品需要成型： （10 分） （ 1）PVC薄片，厚度 0.30mm，宽度 1.2m 挤出成型：PVC粒料自料斗 进入料筒，在螺杆旋 转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩 擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度 变浅，进 一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔 融，压缩 段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后通过一个狭 缝型片

21、状口模成型，经冷却定型得到制品。 （2）PE储水桶，直径 1.5m，高 1.5m 。 吹塑成型：物料通过上述挤出装置，得到一个型坯，继而从模唇与模芯的间隙中继续 挤出，对坯进行预吹胀，最后高压吹胀型坯，使之 贴紧 模具型腔，实现产品塑性成型阶段。 （3）PA6 大型水力发电 机轴瓦 浇注成型：在常压或低压下将液态树脂，这里指尼龙单体或预聚体浇注入模内或外壳 内，固化成型。最后在对其外观进行适当修正即可。 （4）PP洗衣机内桶 注塑成型：塑胶材料在注塑机的料筒中经过外部的加热和螺杆的旋转而产生的剪切热 对树脂材料进行塑化成熔体后，通过施加一定的压力，把熔体注射到具有一定的形状的型 腔中经过冷却定

22、型后所产生的物品就为注塑。 请谈谈上述塑料制品可用什么方法成型，简述大致成型过程。 4、下图是采用毛细管流变仪测得的A、 B两种共聚PP的表观粘度剪切速率 关系曲线。某公司要注塑成型一批汽车用蓄电池壳（注意蓄电池壳中有许多 跟外壳连在一起的很薄的隔板） ，拟选用A和B 两种PP中的一种。 （1） 试分析两种PP流动曲线的特点。 （2） 你觉得应该选择哪一种PP 较好，简要谈谈理由。 （3） 如果你觉得只是知道该图所示的流动特点还对两种PP加工特性了解 不全面，你打算还要测试其它哪些性能，谈谈测试获得的数据对拟 定工艺条件有何帮助。 1.从图中可以发现共聚物A，B 的黏度都随剪切速率的增加而减小

23、，是典型的假塑性流 体。在剪切速率较低（小于 500 s-1）时，两种共聚物的黏度随剪切速率变化都比较小， 相同剪切速率下，A的黏度要略低于 B。当剪切速率继续增加时（大于于 500 s-1） ，A和B的 黏度继续减小，但B黏度随剪切速率 变化更快，相同剪切速率下 A的黏度大于B的黏度。 2.注塑成型汽车用蓄电池壳，要求尺寸稳定性好， 强度高，抗蠕 变性能好，滞后现象 四川大学考研网 四川大学考研网 小，应选择 A，相比于 B，A对剪切速率更不敏感，说明A的分子链刚性更大，分子间作用力 更强， 成型后材料的尺寸稳定性和抗蠕变性能也越好， 在周期性外力作用下滞后现象更小。 3.可以测A和B的

24、熔融指数， 这样可以更清楚地了解他们的流动性，为其成型工艺如压 力、温度等提供依据；测定其分子量及其分布，分子量越大，分子间作用力越强，成型温 度、 压力越高；测定其熔点，熔点是加工的最低温度。 200 A B 0 101 102 103 104 Shear rate (s-1 105 5某研究者做了如下实验 ：将部分马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE ）加入 PA66 中，经双螺杆挤出机共混后，注塑成型标准试样，测试标 准试样的缺口 冲击强度跟MAH-g-PE加入量的关系见下图。其中，曲线A为成型后， 仅室温 放置了 24 小时测得的结果；曲线B为成型后室温放置 5 周测得的结果。 （1）

25、 请简要谈谈放置时间对材料韧性的影响，并解释其中的原因。 （2） 若用纯的 PA66 塑料加工齿轮， 马上装配到某机械上并将机械投 入使用，你预测齿轮在使用 过程中可能出现什么问题。 （3） 为了克服（2）中的问题，若 仅从成型加工方面考虑，应对齿轮 做怎样的后处理，谈谈后处 理对材料结构和性能有哪些方面的影响。 （4） 为了克服（2）中的问题，若从材料改性方面考虑，加入部分 MAH-g-PE 。试谈谈加入 MAH-g-PE 后，在成型加工工 艺、制品后处理方 面应做哪些调整，对制品其他性能有何影响。 1.放置 时间越长， 韧性越差，因为 PA66 和 PE 存在后期结晶 现象，所以 试样会变硬， 韧性变差。 2.在使用过程中齿轮会变形， 变脆。 3.应该进行退火处理，通过 退火可以消除制品中残留的内应力，防止翘曲变形，使制 品的尺寸稳定性变好，另外可以使结晶更完善，力学强度提高。 四川大学考研网 四川大学考研网 4.MAH-g-PE 一方面可以起到增韧作用，另一方面可以改善 PA66 的加工性能。加入 MAH-g-PE