《高分子材料成型加工》課后部分習(xí)題參考答案

““”“”“”2～3例。答：通用塑料：一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等；50MPa100℃等；100℃以上，主要運(yùn)用在工業(yè)上”。乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料熱固性塑料：第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力下充滿(mǎn)型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱(chēng)為熱固性塑料95PPPTFE。、SPVC。用天然或合成的聚合物為原料，經(jīng)過(guò)人工加工制造的纖維狀物質(zhì)?？梢苑诸?lèi)兩類(lèi)蛋白質(zhì)纖維等氨綸、維綸等高分子材料成型加工的定義和實(shí)質(zhì)。工程技術(shù)。-硬化是聚合物工過(guò)程的基本程序。第一章習(xí)題與思考題2．請(qǐng)說(shuō)出晶態(tài)與非晶態(tài)聚合物的熔融加工溫度范圍，并討論兩者作為材料的耐熱性好壞。答：晶態(tài)聚合物：Tm～Td；非晶態(tài)聚合物：Tf～Td。Tg40Tg以上仍不會(huì)軟化，其最高使用溫度可提高到結(jié)晶熔點(diǎn)。熔點(diǎn)（Tm）：是晶態(tài)高聚物熔融時(shí)的溫度。表征晶態(tài)高聚物耐熱性的好壞。3．為什么聚合物的結(jié)晶溫度范圍是Tg～Tm？答：T>Tm分子熱運(yùn)動(dòng)自由能大于內(nèi)能，難以形成有序結(jié)構(gòu)T<Tg大分子鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，不能發(fā)生分子重排和形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)7．要使聚合物在加工中通過(guò)拉伸獲得取向結(jié)構(gòu)，應(yīng)在該聚合物的什么溫度下拉伸？答：應(yīng)該在聚合物的玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行，因?yàn)榉肿釉诟哂赥g時(shí)才具有足夠的活動(dòng)，這樣在拉應(yīng)力的作用下，分子才能從無(wú)規(guī)線團(tuán)中被拉伸應(yīng)力拉開(kāi)、拉直和在分子彼此之間發(fā)生移動(dòng)。門(mén)尼黏度(Mooneyviscosity)：在一定溫度下（通常100℃）和一定的轉(zhuǎn)子速度下，測(cè)定未硫化的橡膠對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力。按照GB1232Z100℃1+4表示。其中Z——4min；100100℃，ML100℃1+4表示門(mén)尼黏度。熔體流動(dòng)速率（MFR）測(cè)定高分子熔體在一定溫度和負(fù)荷下，單位時(shí)間內(nèi)從標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管中流出的重量。熔體流動(dòng)速率是表示熱塑性樹(shù)脂流動(dòng)特性最典型的方法。比相對(duì)平均分子量方便、快捷，表示聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等各種成型材料的流動(dòng)性。在其加熱料筒中放入定量的樣品，按樹(shù)脂品種規(guī)定其加熱溫度與負(fù)荷條件。其結(jié)果是從加熱料筒底部的細(xì)孔擠出熔融的樹(shù)脂并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)口模的質(zhì)量熔體流動(dòng)速率，以前我國(guó)曾用過(guò)熔融指數(shù)、熔體指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)，歐洲等國(guó)家也有用熔融流動(dòng)指數(shù)（MFI或MI），作為評(píng)定材料流動(dòng)特性的標(biāo)準(zhǔn)。落球黏度：一個(gè)半徑為R，密度為ρs的小球，在密度為ρb的液體中以恒定速率ν下落，可用斯托克斯方程求出液體介質(zhì)的黏度，記作斯托克斯黏度ηs用落球黏度計(jì)測(cè)得的黏度是牛頓區(qū)的黏度值，對(duì)剪切速率無(wú)依賴(lài)性，是零切黏度。點(diǎn)示出潤(rùn)滑脂達(dá)到一定流動(dòng)性的溫度第四章習(xí)題與思考題3．答：對(duì)于非牛頓流體包括了可逆的高彈性變形那一部分，所以表觀黏度一般小于真正黏度。增加而降低的原因。制品質(zhì)量的不良影響？答：聚合物流動(dòng)過(guò)程最常見(jiàn)的彈性行為是端末效應(yīng)和不穩(wěn)定流動(dòng)。提高溫度，減少剪切應(yīng)力，增加高溫下的流動(dòng)時(shí)間，均化塑料結(jié)構(gòu)，降低其流動(dòng)的非牛頓性。第五章習(xí)題與思考題混合料的分散程度？何謂橡膠的混煉？用開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)分別進(jìn)行混煉時(shí)應(yīng)控制的工藝條件有哪些？有何影響？答：混煉就是將各種配合劑與可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠在機(jī)械作用下混合均勻，制成混煉膠的過(guò)程。（6）加料順序密煉機(jī)分別進(jìn)行混煉時(shí)應(yīng)控制的工藝條件有裝膠容量上頂栓壓力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和混煉時(shí)間混煉溫度加料順序何謂膠料混煉過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠（炭黑凝膠）？R?式和物理形式的結(jié)合體，形成一種不溶于橡膠溶劑的產(chǎn)物，稱(chēng)結(jié)合橡膠（炭黑凝膠。9．什么叫塑料的混合和塑化，其主要區(qū)別在哪里？顆粒的尺寸。設(shè)備：捏合機(jī)、高速混合機(jī)。塑料的塑化：再混合，是高一級(jí)的混合，在高于流動(dòng)溫度（T或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾?，f塑料的塑化與橡膠的塑煉二者的目的和原理有何異同？答：塑化：再混合，是高一級(jí)的混合。在高于流動(dòng)溫度或Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行?；旌虾?，塑物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。之適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。（采取哪些措施，提高塑煉效果？料。（塑料的塑煉：再混合，是高一級(jí)的混合。在高于流動(dòng)溫度Tm）和較強(qiáng)烈的剪切速率下進(jìn)行。混合后，發(fā)物。使各組份的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。16．橡膠塑煉的目的，比較低溫塑煉和高溫塑煉。適合于混煉、壓延、壓出、成型等工藝操作；使生膠的可塑性均勻化，以便得到質(zhì)量均勻的膠料。低溫塑煉——開(kāi)煉機(jī)塑煉高溫塑煉——密煉機(jī)塑煉稱(chēng)量→投料→放下上頂栓加壓塑煉→打開(kāi)下頂栓排膠→壓片機(jī)搗合→壓片→冷卻下片→存放高溫連續(xù)塑煉——螺桿塑煉機(jī)塑煉第六章習(xí)題與思考題何謂熱固性塑料的固化速度？試述其影響因素。s／mm壓力等多種因素的影響。簡(jiǎn)述熱固性塑料模壓成型的工藝步驟。答：熱固性塑料模壓成型工藝過(guò)程通常由成型物料的準(zhǔn)備、成型和制品后處理三個(gè)階段組成，工藝步驟如下：1制品后處理工藝過(guò)程見(jiàn)圖所示。試分析模溫的高低對(duì)模壓成型工藝的影響。于內(nèi)外層溫度較均勻，流動(dòng)性好，可選用較高模溫。力的緣故。在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫應(yīng)相應(yīng)地降低還是升高模壓壓力才對(duì)模壓成型工藝有利？為什么？答：在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫一般應(yīng)相應(yīng)地升高模壓壓力才對(duì)模壓成型工藝有利。提高模壓壓力。熱固性塑料模壓成型中物料的預(yù)熱溫度對(duì)模壓壓力有何影響？為什么？在高分子材料成型加工中，哪些地方要求交聯(lián)？交聯(lián)能賦予高聚物制品哪些性能？Tg聯(lián)，才能充分發(fā)揮它們的特性。壁的強(qiáng)度。Tg隨之增高。交聯(lián)改善了高分子材料的力學(xué)性能、耐熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性能和使用性能。試述天然橡膠以硫磺硫化后的制品大分子結(jié)構(gòu)特征。溶性，只能有限溶脹。試述橡膠硫化后的物理性能的變化，并解釋之。彈性增加，而伸長(zhǎng)率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若繼續(xù)硫化，則出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度、彈性逐漸下降，伸長(zhǎng)率、永久變形反而會(huì)上升的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都是線形大分子轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征。9．生膠和硫化膠在分子結(jié)構(gòu)及性能上有何不同？答：硫化前：結(jié)構(gòu)：線性大分子，分子與分子之間無(wú)價(jià)鍵力；性能：可塑性大，伸長(zhǎng)率高，具可溶性。硫化后：結(jié)構(gòu)：1）化學(xué)鍵；2）交聯(lián)鍵的位置；3）交聯(lián)程度；4）交聯(lián)性能：1）力學(xué)性能（定伸強(qiáng)度、硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彈性）；2）物理性能；3）化學(xué)穩(wěn)定性橡膠的硫化歷程分為幾個(gè)階段？各階段的實(shí)質(zhì)和意義是什么？料在模型內(nèi)有良好的流動(dòng)性（意義：焦燒期的長(zhǎng)短決定了膠料的焦燒性及操作安全性。這一階段的長(zhǎng)短取決于配合劑的種類(lèi)和數(shù)量。聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．橡膠的物理機(jī)械性能逐漸上升，但尚未達(dá)到預(yù)期的水平．但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等卻優(yōu)于正硫化階段時(shí)的膠料。意義：預(yù)硫時(shí)間的長(zhǎng)短反映了硫化反應(yīng)速度的快慢（，主要取決于配方）。正硫期－正硫化階段，正硫化是膠料的各項(xiàng)性能在一個(gè)階段基本上保持恒定或變化很少平坦期。意義：這個(gè)階段橡膠的綜合性能最好，是選取正硫化時(shí)間的范圍。（溫度等）值，其綜合性能最佳。此時(shí)交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)?；に嚨陌踩约爸破妨蚧|(zhì)量有直接影響。橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中，殘余焦燒時(shí)間的長(zhǎng)短與橡膠制品的類(lèi)型有什么關(guān)系？形。不過(guò)在大多數(shù)情況下，仍希望有較長(zhǎng)的焦燒時(shí)間以保證操作的安全性。何謂返原性膠料和非返原性膠料？膠料；性能變化很小，甚至保持恒定，這種膠料稱(chēng)為非返原性膠料。何謂硫化三要素？對(duì)硫化三要素控制不當(dāng)會(huì)造成什么后果？答：硫化三要素是指硫化的壓力、溫度和時(shí)間。機(jī)械性能下降；但過(guò)高壓力對(duì)橡膠的性能也不利，高壓會(huì)對(duì)橡膠分子鏈的熱降解有加速作用；對(duì)于含纖維織物的膠料，高壓會(huì)使織物材料的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐屈撓性能下降?；翟F(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致強(qiáng)伸性能下降；反之，硫化溫度低，硫化速度慢，生產(chǎn)效率低，直至不硫化。性能都不利。何謂正硫化和正硫化時(shí)間？正硫化時(shí)間的測(cè)定方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？答：正硫化是膠料的各項(xiàng)性能在一個(gè)階段基本上保持恒定或變化很少，也稱(chēng)硫化平坦期。間應(yīng)由膠料達(dá)到最大交聯(lián)密度所需的時(shí)間來(lái)確定比較合理?；瘜W(xué)法簡(jiǎn)單、方便，但誤差較大，適應(yīng)性不廣，有一定限制，不適于非硫黃硫化的膠料；和硫化性能等有關(guān)的參數(shù)而且只需進(jìn)行一次試驗(yàn)即可得到完整的硫化曲線。某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137℃時(shí)，測(cè)出其硫化時(shí)間為80min，若將硫化溫度提高到143℃，60min多少？t=52.8min2T＝141℃314314070min，問(wèn)是否達(dá)到正硫化？解：E

=It=K(T-100)/100×t=2(143-100)/10×20=393.9720′E=2(143-100)/10×80=1575.8680′E=2(140-100)/10×70=112070′∵E20′

＜E70′

＜E80′∴該部位的膠料已達(dá)正硫化。溫度和壓力在成型中的作用。答：壓制的溫度控制一般分為五個(gè)階段中，同時(shí)排出部分揮發(fā)物。此時(shí)的壓力＝1/3～1/2。中間保溫階段：樹(shù)脂在較低的反應(yīng)速度下進(jìn)行交聯(lián)固化反應(yīng)，直至溢料不能拉成絲升溫階段：將溫度和壓力升至最高，加快交聯(lián)反應(yīng)。（此時(shí)樹(shù)脂的流動(dòng)性已下降，高溫高壓不會(huì)造成膠料流失）熱壓保溫階段：在規(guī)定的溫度和壓力下，保持一定時(shí)間，使樹(shù)脂充分交聯(lián)固化。冷卻階段：樹(shù)脂在充分交聯(lián)后，使溫度逐漸降低，進(jìn)行降溫冷卻。第七章習(xí)題與思考題1．答：根據(jù)物料在螺桿中的溫度、壓力、黏度等的變化特征，可將螺桿分為加料段、壓縮段、壓縮段三段。L2有何特征，為什么？答：加料段---對(duì)料斗送來(lái)的塑料進(jìn)行加熱，同時(shí)輸送到壓縮段。塑料在該段始終保持固體狀態(tài)。料中的空氣及其他揮發(fā)成分，增大塑料的密度，塑料通過(guò)壓縮段后，應(yīng)該成為完全塑化的黏流狀態(tài)。出成型。結(jié)晶型聚合物，熔化溫度范圍很窄，因而壓縮段很短，應(yīng)選擇突變型螺桿。3．什么叫壓縮比？擠出機(jī)螺桿設(shè)計(jì)中的壓縮比根據(jù)什么來(lái)確定？桿的全過(guò)程被壓縮的程度。狀塑料。另外擠出薄壁制品時(shí)，壓縮比應(yīng)比厚壁制品的大。什么是擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比？長(zhǎng)徑比的大小對(duì)塑料擠出成型有什么影響？長(zhǎng)徑比太大又會(huì)造成什么后果？答：擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比是指螺桿工作部分的有效長(zhǎng)度L與直徑Ds之比。L/Ds大，能發(fā)送塑料的溫度分布，混合更均勻，并可減少擠出時(shí)的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L/Ds過(guò)小，對(duì)塑料的混合和塑化都不利。L/Ds起料筒和螺桿擦傷，制造和安裝都困難，也增大了擠出機(jī)的功率消耗。漸變型和突變型螺桿有何區(qū)別？它們各適合哪類(lèi)塑料的擠出？為什么？55%~65%，PVC100%。漸變?nèi)廴跍囟确秶苷?所謂漸變型螺桿是指由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過(guò)渡提高擠出機(jī)加料段固體輸送能力，應(yīng)對(duì)設(shè)備采取什么措施？指出其理論依據(jù)。答案要點(diǎn):結(jié)構(gòu)角度：1增加螺槽深度；2降低物料與螺桿的摩擦系數(shù)；3增加物料與料筒的摩擦系數(shù)；4選擇適當(dāng)?shù)穆菪恰９に嚱嵌龋?增加料筒溫度（fb↑）；②降低螺桿溫度（fs↓）。7．塑料在擠出機(jī)中的熔化長(zhǎng)度的意義是什么？熔化速度，一般熔化速度越高則熔化長(zhǎng)度越短。第八章習(xí)題與思考題2答：擠出螺桿：輸送、塑化、計(jì)量。均化段槽深h淺、長(zhǎng)徑比L/D大、壓縮比ε大。3加料段L短，均化段長(zhǎng)L長(zhǎng)。1 3平動(dòng)＋轉(zhuǎn)動(dòng)（前移）。螺桿頭部形狀多樣。物料熔融是一個(gè)穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過(guò)程。注射螺桿：預(yù)塑化、注射。均化段槽深h深、長(zhǎng)徑比L/D小、壓縮比ε小。3加料段L長(zhǎng)，均化段長(zhǎng)L短。1 3平動(dòng)＋轉(zhuǎn)動(dòng)（前移＋注射）。螺桿頭部為尖錐形。物料熔融是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的間歇過(guò)程。3．步的混合塑化，有效提高注塞式注射機(jī)的生產(chǎn)量及制品質(zhì)量。注射機(jī)的噴嘴有哪幾種類(lèi)型？各適合何種聚合物材料的注射成型？0.8，50℃，注射料溫230℃，注射機(jī)的料筒最高溫度應(yīng)控制幾度？答：，T＝50℃，T=230，E＝0.8Tw＝275℃00WTTETT?=?0試分析注射成型中物料溫度和注射壓力之間的關(guān)系，并繪制成型區(qū)域示意圖。答：注射壓力與料溫是相互制約的，料溫高時(shí)，注射壓力減??；反之，所需注射壓力加大。保壓在熱塑性塑料注射成型過(guò)程中的作用是什么？保壓應(yīng)有多少時(shí)間？何謂凝封？口和噴嘴附近的熔體不斷補(bǔ)充入模中（補(bǔ)塑），使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品（壓實(shí)）；（防倒流）。保壓時(shí)間一般約20-100s，大型和厚制品可達(dá)2-5min。熔體向噴嘴方向倒流。PS：Tg＝80℃左右）答：聚丙烯的結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度有助于改善熔體在模內(nèi)的流動(dòng)性，減小內(nèi)應(yīng)力和分子的定向制品結(jié)晶度的增加，制件的表面粗糙度值也會(huì)隨之減小。綜合考慮PP模具溫度Tc>Tg，生產(chǎn)上常用溫度為40-9