不含挤出模塑.doc

1、1、将聚丙烯丝抽伸至相同的伸长比，分别用冰水或 90热水冷却后，再分别加热到 90的两个聚丙烯丝试样，哪种丝的收缩率高，为何？答：用冰水的聚丙烯丝收缩效率高，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。 2、为什么聚合物的结晶温度范围是 Tg 到到到到 Tm 之间？试分析注射成型试样从表层到芯层的球晶尺寸分布及产生的原因。答：（1）聚合物的结晶过程包括晶核生成和晶体生长两个阶段，当聚合

2、物温度降至 Tm 以下不远时，由于分子热运动剧烈，分子链段有序排列所形成的晶核不稳定或不易形成，使总的结晶速度很低。当熔体温度接近 Tg 时，分子链段的运动越来越迟钝，晶核生成和晶体生长的速度都很低，使结晶几乎不能进行，所以结晶范围只能在 Tg 到 Tm 之间。 （2）从表面到芯层的球晶尺寸一次增大，因为模具温度低于熔体温度，靠近模具的制品表面层部分温度降低较快，再加上聚合物的热导率较小，制品芯部温度下降较慢，更适合球晶的生长，使得在结晶速率和结晶度上表现为表层低于芯部，而且晶粒尺寸上皮层小于芯部。3、取向与结晶有什么不同？非晶态高聚物取向后有什么变化？取向度对注塑制品的力学性能有何影响？ 答

3、：（1）取向与结晶有序程度不同，取向是一维或二维有序，而结晶是三维有序。 （2）非晶态聚合物取向后，使沿取向方向上大分子链或链段有序程度提高，沿应力作用方向取向的分子链大大提高了取向方向的力学强度，但垂直于取向方向的力学强度则因承受应力的是分子间的次价键而显著降低。 （3）取向使制品的性能上表现出明显的各向异性，在沿取向方向制品的力学性能提高，同时也造成与取向方向垂直方向上的制品相应性能的劣化，常出现与取向方向平行的撕裂。 4、聚合物很低的热导率和热扩散系数对塑料成型加工有哪些不利影响？ 答：聚合物很低的导热率和热扩散系数在加工中主要是影响塑料制品中温度分布的不均匀性，而导致制品结构的非均匀性

4、。另一方面，降低制品的生产效率。 5、交联能赋予高聚物制品？为什么热塑性聚合物成型加工过程中要避免不正常的交联？ 答：（1）交联使具有化学反应活性的线型聚合物通过化学反应变成三维网状（体型）聚合物。交联能改善高分子材料力学性能、耐热性能、化学稳定性能和使用性能。 （2）热塑性聚合物加工过程中的不正常交联使聚合物熔体的流动性降低，加工困难，并且影响制品的机械强度、耐热性、耐化学腐蚀性、外观、脆性等性能。 6、将 PA6 注射成长条试样（模温模温模温模温 20时） ，发现试样有一层透明度较高的表皮层，试分析为什么。答： PA6 的结晶能力较弱，结晶度同时受成型条件的影响，当模温低时，试样表面立即冷

5、却，使 PA6 不能结晶或结晶度很小，所以呈现透明度较高的表皮层。 7、发生热降解的聚合物主要有哪些？如何有效防止热降解？答：（1）聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯的无规热降解；PMMA 的链式降解；含有活泼侧基的聚合物（聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸叔丁酯）的消除热降解。 （2）避免降解的措施：严格控制原材料的技术指标；使用前对聚合物进行严格的干燥；确定合理的加工工艺和加工条件；加工设备和模具应具有良好的结构；在配方中加入抗氧剂、稳定剂。8、试述聚合物熔体和小分子流体流动性的差别，并简单分析聚合物熔体的流动特点对加工性能的影响。答： 聚合物熔体流动的特点 1）高聚物流体的流动是链段跃迁实现

6、的，高聚物的流动单元是链段，小分子流体的运动单元是整个分子；2）高聚物流体的黏度大，流动困难且黏度不是一个常数；3）流动时有构象变化，产生“弹性记忆效应” 。9、什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？试用流变方程和流动曲线说明非牛顿型流体的类型。 答：满足牛顿粘性定律的流体称为牛顿流体，不满足牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流。10、聚合物熔体在剪切流动过程中有哪些弹性表现形式？在成型过程中可采取哪些措施来减少弹性表现对制品质量的不良影响？答：弹性表现形式：端末效应（入口效应、离模膨胀） ；不稳定流动（鲨鱼皮现象、熔体破裂现象） 措施 1）升高温度 2）减小剪切速率 3）改变流道的几何尺寸，如增大管子的

7、长径比 L/D，减小流道的收敛角 4）对挤出物加以适当速度的牵引或拉伸。11、简述影响高聚物流体剪切黏度的各种因素和机理。为什么在高聚物成型加工时要求聚合物在保证足够的机械强度下分子量尽可能小分子量分布宽一些？答：1）链结构 a 极性 极性聚合物的分子之间作用力比非极性聚合物的大，流动性差 b 分子量 分子量越大，分子间作用力越大，粘度就大，流动性变差 c分子量分布 分子量分布窄的流动性差，反之则好 d 支化 短支链（支链越多粘度越低） ；长支链（支链越多粘度越高） 2）加工条件 a 温度 b 压力 增大压力使黏度增大，流动性变差 c 剪切速率 。 聚合物分子量减小和分子量分布变宽，可以出现不

8、稳定流动的临界应力值升高，以减少鲨鱼皮现象以及熔体破裂现象引起的制品性质变坏的现象。 12、聚合物熔体产生离模膨胀的原因是什么？分析影响因素。答： 流过管子的剪切流动中，大分子沿流动方向伸展和取向，前者引起拉伸弹性应变，后者引起剪切弹性应变。聚合物分子高弹形变具有可逆性，他的恢复与液体继续受力情况和应变松弛时间有关：L/D 大，松弛充分，液体的正压力差和剪切流动中储存的弹性能是引起出口膨胀效应的主要原因；L/D 小，松弛不充分，入口效应中剪切和拉伸作用所储存的弹性能是引起出口膨胀效应的主要原因,可逆应变成分来不及完全松弛。 影响离模膨胀的因素：粘度大（分子量高） 、分子量分布窄和非牛顿性强的聚

9、合物，流动中储存的可逆弹性成分多，出口膨胀显著。高弹性模量的聚合物，流动中可逆弹性应变少，出口膨胀程度降低。13、简述影响熔体破裂的因素。试分析塑料熔体在注射充模流动过程中产生熔体破裂的原因及对制品质量的影响。在生产上应采取哪些措施避免出现熔体破裂现象？答：影响因素：分子量及分子量的分布，温度与剪切速率，流体流动管道的几何形状。熔体破裂原因 1）熔体的弹性回复引起的，熔体在管道中流动时的剪切速率分布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但增加到与滞留阻力相当时，粘滞阻力就不能再平衡弹性效应的应用，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“应力破裂”现象，

10、在圆管中如果产生弹性湍流的不稳定点沿着官的周围移动则挤出物呈螺旋状，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 2）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 使挤出物变得表面粗糙，失去光泽，粗细不均匀和严重扭曲等，严重时会得到波纹片、竹节状或周期性螺旋状的挤出物，在极端严重情况下甚至会得到断裂的，形状不规则的碎片或圆柱 措施：降低分子量和分子量的分布宽，提高聚合物熔体的温度和降低剪切速率，减小流道的收敛角，适当增大流道的长径比，使流道表面流线型变化。 2、14、聚合物的成型过程中，常常要添加一些无机粒子作为增强增韧的填

11、料，利用你所学到的知识，试着分析一下填料的形状、粒径大小、粒子长径比、粒子含量等对聚合物熔体剪切黏度的影响。 答：填料的加入一般会使聚合物的流动性降低，粒子小的填料会使其分散所需的能量较多，加工时流动性差，但制品的表面光滑、机械强度较高，而粒子大的填料分散能量小，其分散性和流动性都较好，但制品的表面粗糙，机械强度降低。 15、在生产工艺和机械设计上采取哪些措施确保挤出物尺寸的稳定性？答： 1）通过热处理使制品结晶度提高，晶体结构完善，制品的尺寸稳定性提高，内应力提高，耐热性提高 2）根据聚合物的性质选择合适的温度和剪切速率 3）减小流道的收敛角，适当增加流道的长径比 L/D 16、高聚物熔体在

12、流动中为何会出现剪切变稀？答： 因为大多数聚合物的熔体的流动行为都具有假塑性流体的特征，即表观粘度随剪切应力的增加而降低，大多数聚合物的成型加工都在中等剪切速率范围内进行，同时随着聚合物剪切流动过程中会因各种因素而产生热，使熔体温度升高，熔体黏度降低。 17、在塑料的成型加工过程中，如果提高产量常常会导致制品表面出现波纹状，有时呈竹节形或鲨有时呈竹节形或鲨有时呈竹节形或鲨有时呈竹节形或鲨鱼皮状等缺陷，问产生的原因是什么？如何克服如何克服？ 答：如果产生弹性湍流的不稳定点在整个圆周上就得到竹节状的粗糙挤出物，由于流道壁和口模内周期性的滑移和拉伸作用引起鲨鱼皮等缺陷。 措施：升高温度，减少剪切速率

13、，改变流道的几何尺寸，选择分子量低或分子量较宽的聚合物。 18、混合操作的分类有哪些？各种混合方法的特点是什么？主要影响因素有哪些？答：混合按不同的标准可以进行不同的分类，如按分散程度可以分为简单混合（分配混合） 、分散混合；按混合形式，可以分为层流剪切混合、固定混合、基础混合及搅拌混合；按混合过程的特点，可以分为间歇混合和连续混合。简单混合特点：1）靠应变作用下置换流动单元位置来实现的 2）使各组分的空间分布达到均匀分散混合的特点 1）除使各组分作空间无规分布外还需使组分的粒度减小 2）靠剪切应力和拉伸应力作用实现的间歇混合特点 1）所有被混组分同时或依次加入到聚合物中，靠多次通过混合设备来

14、混合连续混合特点 一次通过混合机工作室即可达到规定的混合质量 层流剪切混合特点，通过混合器中的运动部件使聚合物产生层流剪切流动以达到混合固定混合特点：通过其内部稽核形状的变化使物料得到剪切和均匀化。19、试述对混合程度的直接描述和间接描述有何异同点？答：混合状态的直接描述 直接对混合物取样检查其混合状态，分定性描述和定量描述定性描述：对混合状态的定性描述是指直接对混合物取样，并利用现代分析测试设备观察混合体系的形态、各组分分布的均一性和分散度定量描述：从统计学的角度提出对混合物的均匀性的判定指标。可以从两个角度考虑，一是混合物的总体均匀性；二是混合物的局部均匀性：织态结构和局部结构。混合状态的

15、间接判定 所谓混合状态的间接判定是指不检查混合物各组分的混合状态，而是检测制品或试样的物理性能、力学性能和化学性能等，以此判定混合状态。因为这些性能往往和混合状态有关。20、判断聚合物体系混合程度的方法有哪些？各自的特点是什么？适用范围如何？ 答：机械振荡，电磁波法，介电检验法，视觉检测法，显微镜法，光电法 机械振荡：可在链段水平上检验混合物中各组分的相互作用，给出关于所形成的过渡层内各组分的分散性、相界面变换度、组分相互作用程度。热塑性树脂改性的弹性体 电磁波法：能给出关于固体内分散体系的尺寸和分布均匀性。可用于分析高、低分子橡胶与非聚合物型固体填充剂的混炼胶、热塑性塑料复合物的混合质量。

16、介电检验法：通过研究混合物的介电系数，判断混合物的均质性。 视觉检测法：用于平怕炭黑的分布情况时，将观察到的试样切口情况与一组标准照片相比较来评定炭黑的分散等级 显微镜法：聚合物共混物的相畴较大时，可直接用光学显微镜观察；电子显微镜可观察到 0.01um 甚至更小的颗粒 光电法：直接判断混合物状态。直接直观，但操作繁琐。21、塑料粉料的混合设备有哪些，现在实际生产中常应用哪些设备，为什么？ 答：转鼓式混合机、螺带式混合机、捏合机、高速混合机、密炼机、双辊混炼机 现实实际生产中常用高速混合机和密炼机 高速混合机的混合效率高，所用时间远比捏合机短，通常一次混合时间只需 8 到 10min；密炼机能

17、在较短的时间给予物料大量的剪切能，而且在隔绝空气下进行操作，因此在劳动条件、塑炼效果和防止物料氧化方面都比较好。22、高分子材料成型加工过程中为什么要使用助剂？ 答：加工助剂就是改善塑料的使用性能、加工性能或降低成本而添加的物质。成型加工过程中之所以要使用助剂是从使用性能、加工性能、成本以及特殊性能要求等方面考虑的。 1）使用性能：任何一种聚合物（树脂）都很难同时满足使用性能要求。例如：强度：玻纤增强的塑料（玻璃钢） ；韧性：PS、PP、PA 等+ 弹性体（橡胶等） ；表面性能：印刷、染色； 2）加工性能（高速化）：如流动性：润滑剂（PVC 降解）加工窗口：增塑剂使 Tf 降低；稳定剂使 Td

18、 升高；3）降低成本：填料的使用。4）特殊性能要求：塑料制品，特别是有特殊用途的塑料制品，如色泽、抗静电、抗粘、阻燃等，也需加入助剂。5）环保、污染（公害防治技术）：消除废旧塑料的污染；生物降解材料淀粉；化学降解稀土化合物。 23、对于塑料原料而言，粒料和粉料各自具有什么特点？ 答：热塑性塑料的粉料特点：分散均匀，固体尺寸较小，可直接用于成型，热固性塑料粉料特点：混匀程度更高，固体尺寸小，颗粒尺寸大小不等；粒料特点：混匀程度高，固体尺寸更大些，形状整齐且固定。24、简述粒料的配置过程。 答：初混物的塑炼；塑炼物的粉碎和造粒 25、聚合物结晶主要特点答：（1）结晶必须在玻璃化温度 Tg 与熔点

19、Tm 之间的温度范围内进行（2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程而变化（3）结晶聚合物结晶不完善，没有精确的熔点，存在熔限。 结晶温度范围结晶温度范围结晶温度范围结晶温度范围、 、 、 、原因原因原因原因 同“为什么聚合物的结晶温度范围是 Tg 到 Tm 之间”+ 结晶温度不同、速度也不同、在某一温度时出现最大值：Tmax=0.63Tm+0.37Tg-18.5 26、二次结晶、后结晶、淬火答：二次结晶：一次结晶完后在一些残留的非晶区和晶体不完整部分即晶体间的缺陷或不完善区域，继续进行结晶和进一步完整化过程。二次结晶速度很慢，需要很长时间。后结晶：聚合物加工过程中一部分来不及结晶的

20、区域在加工后发生的继续结晶过程。发生在球晶界面，是初始结晶的继续。二次结晶及后结晶都会使制品的性能和尺寸在使用和储存中发生变化，影响制品的正常使用。热处理（退火）：在 TgTm 间对制品进行热处理，可加速聚合物二次结晶和后结晶的过程，是一个松弛过程，通过适当的加热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。热处理温度控制在最大结晶温度Tmax ，接近于等温和静态的结晶过程。通过热处理结晶度提高，晶体结构完善，制品的尺寸和形状稳定性提高，内应力降低；耐热性提高。淬火（骤冷）熔融状态或半熔融状态的结晶性高分子，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶。淬火，可使结晶度降低，可改善制

21、品的抗冲击性能。 27、结晶对聚合物性能的影响。答：结晶使高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强了分子链间的作用力，使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高，从而改善塑料的使用性能。但结晶使高弹性、断裂伸长率、抗冲击强度等性能下降，对以弹性、韧性为主要使用性能的材料是不利的。如结晶会使橡胶失去弹性，发生爆裂。随结晶度的增加，聚合物的耐热性提高，总蠕变量、蠕变速率和应力松弛降低。耐龟裂性降低，收缩率增大。28、影响取向因素 答：1、温度和应力作用 2、拉伸比 3、聚合物的结构与低分子物质的影响。聚合物溶解特点 （缓慢复杂） 29、溶剂的选择答：1、沸点不应太低或过高

22、（50 到 160） 溶剂具备足够的热稳定性和化学稳定性 2、要求溶剂低毒性 3、溶解过程中，不引起 对聚合物的破坏或发生其他化学变化 4、有良好溶解能力，在高温时仍有低粘度。30、混合过程中力的作用答：1、剪切：把高粘度分散相粒子或凝聚体分散于介质中（改变粒径大小）2、分流、合并和置换（改变位置） 3、挤压：提高剪切速率 4、拉伸：使物料产生变形，减少料层厚度，增 加截面，利于混合 5、聚集：混合的逆过程，不利于加工。31、判断聚合物添加剂相容性答：溶度参数相近、极性相近、表面张力相近原则 绿色溶剂：一般是指溶剂化学性质不稳定，可以为土壤生物或其他物质降解，半衰期短，很容易衰变 成低毒、无毒

23、的物质。也称环境友好型溶剂。在化 工企业当中绿色溶剂一般指生物柴油、植物都有，甲酯化植物油等。水也可以广义的认为是绿色溶剂。 聚合物共混物的相容性及形态结构、聚合物共混物中的助剂发布及其交联、通用橡胶共混、特种橡胶共混、橡胶与聚烯烃等树脂共混、橡胶与聚氯乙烯等树脂共混、橡胶与合成树脂共混、橡胶与低聚物共混、橡塑共混型热塑性弹性体、互穿聚合物网络当前最新的成型加工技术，如气体辅助注射成型、气辅成型的计算机辅助工程、微孔塑料、熔芯注射模塑、低压受控注射模塑、先进吹塑、片材成型等新技术。界面现象使物质在结晶过程中出现临界现象，溶解过程中，在表面能量的控制下也存在着临界现象以及尺寸效应，当晶体自身小到

24、一定程度时，在溶解过程中其速度会自发降低，反应被抑制乃至停止。32、取向机理答：非晶聚合物大分子的取向(包括流动取向和拉伸取向)有链段取向和分子链取向两种类型。链段取向可通过单键的内旋转造成的链段运动来完成，在高弹态就可进行；大分子链的取向需要大分子各链段的协同运动才能实现，只有在黏流态才能进行。取向过程是链段运动的过程，必须克服聚合物内部的黏滞阻力，链段与大分子链两种运动单元所受的阻力 大小不同，因而取向过程的速度也不同。在外力作用下最早发生的是链段的取向，进一步才发展成为 大分子链的取向。取向过程是大分子链或链段的有序化过程，需靠外力场的作用才能得以实现，解取 向过程是使大分子趋向紊乱无序

25、，是一个自发过程。取向态在热力学上是一种非平衡态，一旦除去外力，链段或分子链便自发解取向而恢复原状。获得取向材料，必须在取向后迅速降温到玻璃化温度以下，将分子链或链段的运动冻结起来。当然，这种冻结属于热力学非平衡态，只有相对的稳定性，时间增加、特别是温度升高或聚合物被溶剂溶胀时，仍然要发生解取向。2.分析论述题 1.以尼龙棒材的挤出成型为例以尼龙棒材的挤出成型为例题工艺条件的控制中应注意的问题. 答案要点: 原料的选择：尼龙的熔融温度范围窄，黏度偏低，须特别注意选择高黏度的尼龙作为挤出棒材的原料，以保证成型的稳定性； 原料干燥：尼龙极易吸水，挤出前必须充分干燥，否则，会导致尼龙在加工过程中出现

26、降解； 挤出成型：是棒材制造的主要过程，挤出成型中应注意两点，一是挤出速度要慢，否则影响定型；二是温度控制波动范围要小，否则容易造成黏度的较大波动，从而影响挤出稳定性； 制品的定型与冷却：定型部分要长一些，采用缓慢冷却，若使用急冷，很容易造成棒体内部缩孔； 牵伸和后处理：牵引要均匀，牵引切割后的棒材要进行调湿处理，以防止使用过程中的尺寸变化。 2、以 ABS 挤出管材,管材截面厚度均匀均,出现半边厚出现半边厚出现半边厚出现半边厚,如图所示如图所示如图所示如图所示, 请分析原因请分析原因请分析原因请分析原因,提出相应提出相应提出相应提出相应的解决办法的解决办法的解决办法的解决办法. 答案要点:

27、ABS 挤出管材，管材截面厚度不均匀，出现半边厚，半边薄的现象，属于挤出制品的横向不均匀性，产生这一现象一般是由不合理的口模设计造成的，可能原因如下： 三个口模区域中任何一个设计不合理。如是这一原因，应检查口模集流腔、过渡流道、模唇的设计，尤其是过渡流道流线化程度是否充分，模唇的同心度等，并加以改进。 口模壁面温度控制不当。口模壁面温度控制不当会使截面各处流体的粘度产生一定差异，从而使流速不同，流速快的一面壁厚，针对这一情况，应使口模壁面温度保持一致。 由于压力引起口模的壁面的弯曲变形。如是这一原因，应增加壁面厚度，选择高强度材质，提高口模强度，或者减小物料的流动阻力，以防止壁面的弯曲变形。

28、在流道中作为型芯支撑作用的障碍物的存在。如是这一原因，应改变型芯支撑物的形状或位置，尽量减小这些支撑物对熔体流线性的影响。 3、聚氯乙烯的型材的挤出成型中,出现表面粗糙出现表面粗糙出现表面粗糙出现表面粗糙，请分析原因请分析原因请分析原因请分析原因,相提出相应的解决办法应的解决办法应的解决办法应的解决办法. 答案要点: 型材的挤出成型中,出现表面粗糙, 属于挤出制品的横向不均匀性，产生这一现象一般是熔融混合物通过口模挤出时,进入口模的熔体温度,压力和组成随时间而发生变化或者牵印过程的不均匀性造成的，可能原因如下： 料斗供料不匀导致不正常的固体输送; 熔融不充分； 物料配制过程的混合不均匀； 不合

29、理的口模设计导致较低的流线化程度造成熔融物料集聚并不连续地流出滞流区； 挤出速度过快导致熔体的不稳定流动； 冷却和牵引过程随时间发生变化。 针对以上因素采取相应的措施。 4.某工厂采用挤出成型方法制造的硬质聚氯乙烯装饰型材止办法防止办法防止办法。 答案要点: 硬质聚氯乙烯装饰型材出现了缓慢收缩，可能是滞后效应造成的。具体来说，由于型材成型过程中一方面要以一定压力通过口模，流动截面由大变小，产生了一定的拉伸流动，使分子链产生取向作用；另一方面，由于出模后的牵引作用，使取向来不及回复，弹性能无法释放或分子链无法松弛，在使用过程中出现缓慢松弛，这就导致了型材。防止方法有：增加管材口模平直部分长度；降低挤出速度；对型材进行热处理，以防止使用过程中的变形或收缩。