1、1绪论1， 材料的四个要素是什么？高分子材料的定义是什么？制造高分子材料的关键因素是什么？四个要素：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融化，然后通过模塑成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。关键因素是适宜的材料组成，正确的成型方法，合理的成型机械及模具。2，结合形变温度曲线讨论高聚物的状态变化与成型加工的关系（影响状态变化的因素有哪些？温度是如何影响的？成型加工技术是如何从形变中出发进行选择的？）影响状态变化的因素：聚合物的分子结构，聚合物的
2、体系组成，聚合物所受的压力以及环境温度。第十页 图 73，高分子化合物的成型加工性能包括哪些性能？具体是什么？可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形变的能力可模塑性：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：材料在一个或两个方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体纤维的能力第一章6，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：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
3、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。5，何谓聚合物的二次结晶和后结晶？二次结晶：是指在一次结晶后，在残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程后结晶：是指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程第五章1，材料的混合油哪三种基本运动形式？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种运动形式为主？为
4、什么？有分子扩散，涡流扩散，体积扩散2主要以体积扩散为主，体积对流混合通过塞流对物料进行体积重排，而不需要物料变形，这种重复的重新排列可以是无规的，也可以是有序的。在固体掺混机中混合是无规的，而在静态混合器中的混合则是有序的。层流对流混合是通过而使物料变形，物料受到剪切、伸长和挤压。2，什么是非分散混合，什么事分散混合，两者主要通过何种物料运动和混合操作来实现？非分散混合：在混合物中仅增加粒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分散混合：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非分散混合运动基本形式是通过对流来实现的，可以通过包括塞形
5、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分散混合主要是靠剪切应力和拉伸应力作用实现的。3，为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差 异大小而且还要考察混合料的分散程度？ 答：衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。均匀程度 指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。在取样分析组成时，若一次抽取的试样的量足够多，或者，一次取样量虽不多，但取样的次数足够多，虽然每次抽取的试样分析结果有所出入，但（取多个试样分析结果的平均值时， ）仍可得出混合情况相同的结论。然而从混合料中各组分的分散程度来看
6、，则可能相差甚远。因此，在判定物料的混合状态时，还必须考虑各组分的分散程度。5，天然橡胶的低温机械塑炼的目的以及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的以及其原因有何异同？天然橡胶：机械塑炼以机械力作用使大分子链断裂，氧对橡胶分子起化学降解的作用。非晶态橡胶分子的构象是卷曲的，分子间以范德华力相互作用。塑炼时，由于受到机械的剧烈摩擦、挤压和剪切作用，使卷曲缠结的大分子链相互缠结，容易使机械应力局部集中。当应力大于分子链上某一个链断裂能时，造成大分子链断裂，相对分子质量降低，因而获得可塑性。聚氯乙烯：PVC 分子间存在极性，分子链僵硬，当其仅加稳定剂和润滑剂时，得到的是刚性的硬质 PVC
7、 塑料制品。邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂使用。加入增塑剂后，削弱了 PVC分子间作用力，增加了其塑性。7，何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶？橡胶与炭黑混炼时，由于炭黑表面具有一定的活性，因而与混炼时产生的 R生成一定数量的化学形式和物理形式的结合体，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物，称结合橡胶（炭黑凝胶）9，什么叫塑料的混合和塑化？其主要区别在哪里？3塑料的混合：这是物料的初混合，是一种简单混合，在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行的一种混合。混合后，物料各组份的物理和化学性质无变化。只是增加各组份颗粒的无规则排列程度，没有改变颗粒的尺寸。设备：捏合机、高速混合机。 塑料的塑化：再混合，是高一级
8、的混合，在高于流动温度（Tf 或 Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，物料各组份的物理和化学性质有所变化。塑化的目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。设备：密炼机、开炼机、挤出机。11，塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同？ 答：塑化：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。 塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为
9、柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。（目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性； 混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。）10，哪些机械通常用于塑料初混合？哪些机械用于塑炼？转鼓式混合机，螺带式混合机，捏合机，高速混合机用于初混合开炼机，密炼机，挤出机用于塑炼第六章补充：1，简述压缩模塑成型的工艺流程2，模压成型中的预压有什么优点？（1）加料快、准确、无粉尘（2）降低压缩率，可减小模具装料室和模具高度（3）预压料紧密，空气含量少，传热快，又可提
10、高预热温度，从而缩短了预热和固化的时间，制品业不容易出现气泡（4）便于成型较大或带有精细嵌件的制品3，预热的方式有哪几种？预热方式很多，常用的有电热板加热，烘箱加热，红外线加热，高频电热4，在热固性塑料模压成型中，提高模温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？在热固性塑料模压成型中，提高模温一般应相应地升高模压压力才对模压成型工艺有利。 在一定范围内模温提高能增加塑料的流动性，模压压力可降低；但模温提高也会使塑料的4交联反应速度加速，从而导致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模压压力。综合以上因素，提高模温一般应相应地提高模压压力。9，生胶和硫化胶在分子结构及性能上有何不
11、同？硫化前： 结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力； 性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。 硫化后： 结构：1）化学键；2）交联键的位置；3）交联程度；4）交联 性能：1）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性）； 2）物理性能；3）化学稳定性10，橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？ 答：（1）焦烧期硫化起步阶段，是指橡胶在硫化开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。（对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就发生焦烧出现制品花纹不清，缺胶等缺陷。） 意义：焦烧期的长短决定了胶料的焦烧性及操作安全性。这一阶段
12、的长短取决于配合剂的种类和数量。 （2）欠硫期预硫阶段，焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。在此阶段，随着交联反应的进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构橡胶的物理机械性能逐渐上升，但尚未达到预期的水平但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等却优于正硫化阶段时的胶料。 意义：预硫时间的长短反映了硫化反应速度的快慢（，主要取决于配方）。 （3）正硫期正硫化阶段，正硫化是胶料的各项性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少，也称硫化平坦期。 意义：这个阶段橡胶的综合性能最好，是选取正硫化时间的范围。（硫化平坦期的宽窄取决于：配方、温度等） （4）过硫期过硫阶段，橡胶的交联反应达到一定的程度，此时的各项物理机械性
13、能均达到或接近最佳值，其综合性能最佳。此时交联键发生重排、裂解等反应。 意义：过硫阶段的性能变化情况反映了硫化平坦期的长短，不仅表明了胶料热稳定性的高低，而且对硫化工艺的安全性及制品硫化质量有直接影响。13，何谓硫化三要素？对硫化三要素控制不当会造成什么后果？ 答：硫化三要素是指硫化的压力、温度和时间。 模型硫化时必须施以压力。压力过低，胶料流动性差，不能充满模腔，制品容易产生泡，胶料不够致密，机械性能下降；但过高压力对橡胶的性能也不利，高压会对橡胶分子链的热降解有加速作用；对于含纤维织物的胶料，高压会使织物材料的结构被破坏，导致耐屈挠性能下降。 硫化温度是橡胶发生成化反应的基本条件，它直接影
14、响硫化速度和产品质量。硫化温度太高，硫化速度太快，胶料刚受热即交联而流动性下降，得不到所需要的产品，且高温易引起橡胶分子链裂解，乃至发生硫化返原现象，结果导致强伸性能下降；反之，硫化温度低，5硫化速度慢，生产效率低，直至不硫化。 在一定的硫化温度和压力下，橡胶有一最适宜的硫化时间，时间太长则过硫，时间太短则欠硫，对产品性能都不利。14，何谓正硫化和正硫化时间？正硫化时间的测定方法有哪几种？各有何特点？ 答：正硫化是胶料的各项性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少，也称硫化平坦期。 理论正硫化：从硫化反应动力学原理来说，正硫化应是胶料达到最大交联密度时的硫化状态，正硫化时间应由胶料达到最大交联密
15、度所需的时间来确定比较合理。 工艺正硫化：橡胶处在正硫化时，其物理机械性能或综合性能达到最佳值，预硫或过硫阶段胶料性能均不好。达到正硫化所需的时间为正硫化时间，而正硫化是一个阶段。在实际应用中是根据某些主要性能指标(与交联密度成正比)来选择最佳点，确定正硫化时间。 （1）物理机械法 麻烦，不经济； （2）化学法 简单、方便，但误差较大，适应性不广，有一定限制，不适于非硫黄硫化的胶料； （3）专用仪器法 不仅具有方便、精确、经济、快速和重现性好等优点，并且能够连续测定与加工性能和硫化性能等有关的参数而且只需进行一次试验即可得到完整的硫化曲线。15，某一胶料的硫化温度系数为 2，当硫化温度为 13
16、7时，测出其硫化时间为 80min，若将硫化温度提高到 143，求该胶料达正硫化所需要的时间？上述胶料的硫化温度时间缩短到 60min 时，求所选取的硫化温度是多少？17，绘出增强热固性塑料层压板成型时热压过程五个时期的温度和压力与时间的关系曲线，并说明各时期的温度和压力在成型中的作用。答：压制的温度控制一般分为五个阶段6预热阶段：板坯的温度由室温升至树脂开始交联反应的温度，使树脂开始熔化，并进一步渗入增强材料中，同时排出部分挥发物。此时的压力最高压力的1/31/2。 中间保温阶段：树脂在较低的反应速度下进行交联固化反应，直至溢料不能拉成丝，然后开始升温升压。 升温阶段：将温度和压力升至最高，
17、加快交联反应。（此时树脂的流动性已下降，高温高压不会造成胶料流失） 热压保温阶段：在规定的温度和压力下，保持一定时间，使树脂充分交联固化。 冷却阶段：树脂在充分交联后，使温度逐渐降低，进行降温冷却。第七章1挤出机螺杆在结构上为何分段？分段的根据是什么？ 答：根据物料在螺杆中的温度、压力、黏度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段、压缩段三段。2挤出螺杆一般分为哪几段？每段各有什么作用？对于晶态塑料的挤出成型，应选择何种螺杆？其 L2 的长度有何特征，为什么？答：加料段-对料斗送来的塑料进行加热，同时输送到压缩段。塑料在该段始终保持固体状态。 压缩段-对加料段来的料起挤压和剪切作用，同时使物料
18、继续受热，由固体逐渐转变为熔融体，赶走塑料中的空气及其他挥发成分，增大塑料的密度，塑料通过压缩段后，应该成为完全塑化的黏流状态。 均化段-使熔融物料在均化段螺杆和机头回压作用进一步搅拌塑化均匀，并定量定压地通过机头口模挤出成型。 结晶型聚合物，熔化温度范围很窄，因而压缩段很短，应选择突变型螺杆。3什么叫压缩比？挤出机螺杆设计中的压缩比根据什么来确定？ 答：螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。 压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁制品时，压缩比应
19、比厚壁制品的大。74什么是挤出机螺杆的长径比？长径比的大小对塑料挤出成型有什么影响？长径比太大又会造成什么后果？ 答：挤出机螺杆的长径比是指螺杆工作部分的有效长度L与直径Ds之比。 L/Ds大，能发送塑料的温度分布，混合更均匀，并可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。L/Ds过小，对塑料的混合和塑化都不利。 L/Ds 太大，对热敏性塑料会因受热时间太长而易分解，同时螺杆的自重增加，自由端挠曲下垂，容易引起料筒和螺杆擦伤，制造和安装都困难，也增大了挤出机的功率消耗。5渐变型和突变型螺杆有何区别？它们各适合哪类塑料的挤出？为什么？答：渐变型螺杆的压缩段较长，为螺杆全长的 55%65%，P
20、VC 挤出成型用螺杆压缩段甚至达到 100%。渐变型螺杆适合无定型塑料的生产，因为无定型塑料的熔融温度范围宽。突变型螺杆的压缩段较短，为35Ds，PA的挤出成型用螺杆压缩段甚至仅为一个螺距的长度。突变型螺杆适合结晶型塑料的生产，因为结晶型塑料的熔融温度范围很窄。 (所谓渐变型螺杆是指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡，是在一个较长的螺杆轴向距离内完成的：而所谓突变型螺杆的上述过渡是在较短的螺杆轴向距离内完成的。)11，塑料薄膜生产工艺方法有哪几种？简要分析各种方法的工艺特点。不同成型方法所得的塑料薄膜性能有何不同的特点及应用情况如何？方法有挤出吹塑，压延，流涎，挤出拉幅及使用狭缝机头直接挤
21、出,其他 略12，挤出管材如何定径？外定径：内压法，抽真空； 内定径：直角式，偏移式机头第八章1，何谓注射成型，它有何特点？框图表示一个完整的注射成型工艺过程注射成型是将粒状或粉状塑料加入到注射机料筒，经加热熔化呈流动状态，然后在柱塞或螺杆快速连续的压力下，从喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。特点是成型周期短，生产效率高，能一次成形外形复杂尺寸精确的制品，成型适应性强，制品种类繁多，容易实现生产自动化。粒状热塑性塑料干燥和预热 加料塑化注射机料筒清洗预热的嵌件 加料塑化 注射充模保压凝封退柱塞或螺杆冷却固化脱模后处理注射制品2，塑料挤出机的螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点
22、和各自的成型作用上有何异同？答：挤出螺杆： 输送、塑化、计量。 均化段槽深 h3浅、长径比 L/D 大、压缩比 大。 加料段 L1短，均化段长 L3长。 平动转动（前移）。 螺杆头部形状多样。 8物料熔融是一个稳态的连续过程。 注射螺杆： 预塑化、注射。 均化段槽深 h3深、长径比 L/D 小、压缩比 小。 加料段 L1长，均化段长 L3短。 平动转动（前移注射）。 螺杆头部为尖锥形。 物料熔融是一个非稳态的间歇过程。4，注射机喷嘴有哪几种类型？各适合何种聚合物材料的注射成型？（1）通用式喷嘴：最普遍的形式，它结构简单，制造方便，注射压力损失小，常用于PE,PS,PVC 及纤维素等注射成型（2
23、）延伸式喷嘴：通用式喷嘴的改进型，结构比较简单，制造方便，有加热装置，注射压力降较小，适用于 PMMA,POM,PSF,PC 等高黏度树脂（3）弹簧针阀式喷嘴：是一种自锁式喷嘴，结构较复杂，制造困难，流程较短，注射压力损失较大，叫适用于 PA,PET 等熔体黏度较低的塑料注射7，保压在热塑性塑料注射成型过程中的作用是什么？保压应有多少时间？何谓凝封？ 答：当注射成型塑料熔体充满模腔后，模具中熔体冷却收缩，继续保持施压状态的柱塞或螺杆，迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模中（补塑），使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品（压实）；保压适当的时间，可防止螺杆或柱塞退还时，因模具主流道处塑料尚未冷
24、却凝固而发生模内熔融塑料倒流现象（防倒流）。 保压时间一般约20-100s，大型和厚制品可达2-5min。 塑料注射充模保压时，浇注系统的熔体先行冷却硬化的现象叫“凝封”，凝封可防止模腔内尚未冷却的熔体向喷嘴方向倒流。8，试述晶态聚合物注射成型时的温度（包括料温和模温）对其结晶性能和力学性能的影响？随料温升高，熔体黏度下降，料筒、喷嘴、模具的浇注系统的压力降减小，塑料在模具中流动性增加，从而改善了成型工艺性能，注射速度大，塑化时间和充模时间缩短，生产率上升，制品表面光洁度提高。但料温太高，易引起塑料热降解，制品物理机械性能降低。而料温太低，则容易造成制品缺料，表面无光，有熔接裂痕，且生产周期长
25、，劳动生产率降低结晶性塑料注射入模具后，将发生相转变，冷却速率影响结晶速率，缓冷，即模温高结晶速率大，有利于结晶，能提高制品的密度和结晶度，制品成型收缩性较大，刚度大，大多数力学性能较高，但伸长率和冲击强度下降。反过来，骤冷所得的制品结晶度下降，韧性较好。9，聚丙烯和聚苯乙烯注射成型时，考虑到产品的性能和生产效率，它们的模具温度应分别控制在哪个温度范围最适宜？为什么？（PP：Tg10左右，PS：Tg80左右） 9答：聚丙烯的结晶能力较强，提高模具温度有助于改善熔体在模内的流动性，减小内应力和分子的定向作用，增强制件的密度和结晶度甚至能够提前脱模；但制件的冷却时间、收缩率和脱模后的翘曲变形将增大
26、。制品结晶度的增加，制件的表面粗糙度值也会随之减小。综合考虑PP模具温度TcTg，生产上常用温度为40-90 无定形塑料注射充模后无相转变，故模温高低主要影响充模时间长短，较低的模温，冷却快，生产效率提高。PS 熔融黏度较低，采用偏低的模温 TcT T ; V V V V (第辊筒为主辊筒) 速比为 1：1.051：1.252，压延时，压延机的辊筒为什么会产生挠度，对压延质量有何影响？说明对挠度有何补偿10方法，并比较其优缺点？ 1） 中高度法，将辊筒设计和加工成略带腰鼓形。辊筒加工要求高，且辊筒的弹性弯曲受物料的性质及压延工艺条件等诸多因素，所以固定不变的中高度补偿法有很大的局限性。 2）
27、轴交叉法，调整两辊筒的轴，使其交叉一定角度。该法的优点是可以随产品的品种、规格和工艺条件不同进行调节轴交叉角度，从而扩大了压延机的工作范围。轴交叉装置补偿的挠度差有三高二低特征。轴交叉补偿的挠度量是有限定的,因为轴线偏转角度大了就不能正常工作 从理论上讲，无论何种二次曲线都不可能完全与四次曲线的挠度曲线相吻合，因此中高度法和轴交叉法都不能完全补偿挠度差. 3） 预应力法，在辊筒轴承的两端预先施加额外的负荷，其作用方向正好与工作负荷相反，达到补偿目的。这种方法可以调节预应力的大小使辊筒弧度有较大变化范围，以适应变形的实际要求，比较容易控制而且补偿效果更好。 在实际生产中往往把上述三种补偿方式结合
28、使用。4，何谓压延效应？产生的原因及减小的方法是什么？ 压延成型过程中，黏流态塑料在通过压延辊筒间隙时，线形大分子沿着压延方向作定向排列。出现制品的各向异性，制品的纵向和横向的物理机械性能不同，这种现象在压延成型中称为压延效应。温度；速度及速比；辊距；尽量不使用各向异性的配合剂、改变喂料方向和提高物料的塑性，压延后缓慢冷却，可降低压延效应。第十章2，根据型坯生产特征，中空吹塑成型可分为哪两大类型？请用框图表示这两种成型方法的工艺过程。 答：注坯吹塑、挤坯吹塑 注坯吹塑： 型坯注射成型脱注射模（型坯加热）移入吹塑模(型坯拉伸）移入吹塑模吹胀冷却定型脱模 挤坯吹塑： 型坯挤出型坯垂挂直接入吹塑模合模切断吹胀成型保压冷却开模脱出3，用平挤逐次双向拉伸法成型PP薄膜时，挤出的厚片为何要急冷？冷却后的厚片在拉伸前为什么又要预热？ 答：PP此类含有晶相的聚合物在拉伸过程中不容易使其定向程度提高，因此要保证其是无定形的，工艺上为达到这一要求，对PP结晶性聚合物采取方法是挤出后的熔融态厚片实行急冷，控制其结晶度在5%以下。 预热作用是将急冷的厚片重新拉伸到所需温度，以便二次成型。5，塑料片材热成型工艺原理是什么?热成型是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种方法，是塑料的二次成型。首先将裁成一定尺寸和形状的片材夹在模具的框架上，将其加到 Tg-Tf 间的适宜温度，片
