|
《聚合物加工工程》复习题 一.概念 1.挤出成型：在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，使高聚物的熔体（或高弹体），通过一定形状的口模，而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。 15.中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（Tg~Tf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。 共混物的均匀性：被分散物在共混体中浓度分布的均一性，或者说分散相浓度分布的变化大小。 共混物的分散程度：被分散的物质破碎程度如何，或者说分散相在共混物体中的破碎程度 混炼：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程。能提高分散程度 塑化：将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程。能改变聚合物分子结构和化学行为。 聚合物熔体固有的弹性是挤出物离开模口时膨胀的原因 挤出成型设备：主机（挤压系统，传动系统，加热冷却系统），辅机，控制系统 2.注射成型p219：注射成型是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。 注射成型的过程：由合模算起，依次为注射，保压，螺杆预塑化和制品冷却，开模，顶出制品，再开模。 塑化——能在规定的时间内将规定数量的物料均匀地熔融塑化，并达到流动状态。 注射——以一定的压力和速度将熔料注射到模具型腔中去， 保压——注射完毕后，有一段时间螺杆保持不动，以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料，使制品实密和防止模腔内的物料反流。 3.压延成型p315：压延成型是利用压延机的辊筒之间的挤压力作用并在适当的温度（接近粘流温度）条件下，使聚合物发生塑性变形，制成薄膜或片状材料的加工工艺。 4.螺杆的长径比p115：指工作部分有效长度与直径之比。几何压缩比p116：是螺杆第一螺槽容积与最后一个螺槽容积之比。泵比p136：排气螺杆的第二计量段的螺槽深度h2和第一计量段的螺槽深度h1之比称为泵比。 5.挤出工作点p104：螺杆特性曲线AB与口模特性曲线OK1的交点C，称为挤出工作点。 8.塑化能力p233：是指注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的质量（以标准塑料聚苯乙烯为准），它是衡量注射机性能优劣的重要参数。 9.注射量p231：通常是指注射机的最大注射量或公称注射量。 10.注射过程p240：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一重要又复杂的阶段称为注射过程。 11.保压过程p256：压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必须在最大前进位置上再停留一段时间使成型物在一定压力作用下进行冷却产生保压流动，这过程就是保压过程。 12.背压p273：采用螺杆式注射成型机时，螺杆顶部熔料在螺杆旋转后退时所受到的压力称为塑化压力，也称背压。 注射压力p273：是柱塞或螺杆头部对塑料所施加的压力。 14.压延效应p339：在压延的片材半成品中，有时会出现一种纵、横方向物理力学性能的差异的现象，即沿片材纵向（沿着压延方向）的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横方向（垂直与压延方向）的拉伸强度小、伸长率大、收缩率小。这种纵横方向性能差异的现象就叫做压延效应。 16.注射吹塑成型p362：是用注射机先在模具内注射有底的型坯，然后开模将型坯移至吹塑模内、进行吹塑成型，冷却开模取出制品的成型过程。 22.螺杆特性曲线：是指挤出机在一定螺杆转速下挤出压力与挤出流率的关系直线。 23.共混：是两种或两种以上聚合物加以混合，使之形成表观均匀的混合物的混合过程。 24.共混物分散程度：是指被分散相在共混体中的破碎程度。 25.塑炼：使弹性高分子材料降低弹性提高可塑性的工艺过程。 一、 简答 7喷嘴的作用：1.将熔料的压能转变为速度能，使熔料获得高速远射程。 2.具有补缩作用，在压力保持阶段，有少量的熔料经喷嘴向模腔补缩。 3.使物料受到较大的剪切作用，因而获得进一步的塑化。 5.注射成型制品内应力的产生来自哪几个方面？怎样消除内应力？ P267 答：注射成型制品内应力的产生来自这几个方面：一是由于温度梯度产生的体积温差应力： 二是由于分子解取向受到阻滞而产生取向应力：三是结晶聚合物产生的内应力：四是由金属嵌件和脱模顶出时的内应力。 消除内应力：制品在Tg以上温度下，通过热处理，可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变，使强迫冻结处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛，从而降低或基本上消除内应力。
7.何谓压延效应？产生的原因及减小方法有哪些？P339 答：物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时受剪切力作用，大分子作定向排列，以致制品物理力学性能会出现纵、横方向差异的现象，即沿片材纵向(沿着压延方向)的拉伸强度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横向(垂直于压延方向)的拉伸强度小、伸长率大、收缩率小。这种纵横方向性能差异的现象就叫做压延效应。 产生这种现象的原因主要是由于高分子链及针状或片状的填料粒子，经压延后产生了取向排列。压延效应消除的方法是提高温度、降低压延速度。
注射机三部分作用：塑化：能在规定时间内将规定数量的物料均匀地熔融塑化， 并达到流动状态 注射：以一定的压力和速度将熔料注射到模具型腔中 保压：注射完毕后，有一段时间螺杆保持不动，以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料，使制品密实和防止模腔内的物料反流！ 1.画出单头螺杆简图，并标注主要参数。P69 答：单头螺杆简图如图所示： 1、普通螺杆在结构上分几段？各段的作用及分段的根据是什么？ 答：普通螺杆一般分为三段：加料段、压缩段和均化段。各段的职能不同：加料段主要是输送物料；压缩段的作用是压实、塑化物料，排出气体；而均化段的作用则是进一步混合塑化物料，得到均匀塑化良好的熔体，并定温定量定压地挤出熔融物料。 各段的绝对长度本应该根据挤出理论逐一加以计算，但由于挤出影响因素非常复杂，加上同一根螺杆可能要加工多种物料，其工艺条件不容易事先确定等各种原因，所以实际上是根据经验来确定各段的相对长度（即各段占全长的百分比）。 2.螺杆挤出机生产率的影响因素有哪些？这些因素是如何影响生产率的？ 答：1）机头压力：压力增加，生产率减小，但有利于混合和塑化。有时增大口模尺寸，挤出量虽然增加，但对制品质量不利。2）螺杆转速：转速增大，生产率提高，但要适度。3）螺杆几何尺寸：①螺槽深度增大，生产率下降；②均化段长度增加，生产率增大；③螺杆直径增大，生产率增大；④螺杆与机筒间隙增大，生产率变小 3.普通螺杆的主要形式：A 等距渐变螺杆 适宜加工非结晶型高聚物 B等距突变螺杆 适宜加工结晶型高聚物 C等距变深螺杆和D等深变距螺杆 适宜加工橡胶 6.图解描述注射成型周期分布。 答：将模腔压力变化对注射成型时间进程作图，就得到行腔压力 周期图，图t。—t1称注射时间。塑料熔体进入型腔，并达 到最远处，而且压力得到急剧升高。t1—t2为保压时间， 也称压实补缩阶段。螺杆作少量推进，以维持一定压力。 于时间t1，模内物料温度明显下降。于时间t2螺杆后撤 。喷嘴口压力Pz下降最快。t2—t3称倒流时间。时间t3 是注射模中内浇口的冻结时间。螺杆后撤时，内浇口尚未 冻结，型腔内熔体回头倒流至浇道。t3—t4是静态冷却时 间。t4是模具打开时间。Pr为该时间的型腔内的残余压力。 合模系统是注射机的一个重要组成部分，由导柱，固定模板，移动模板，调模装置，顶出装置和传动装置等部件组成，其作用和要求： 1.把模具锁紧，提供足够的合模力和系统刚度，使注射时在熔料压力作用下，不致开缝溢料。 2.固定模具，要求具有足够的安装模具的模板面积和模具开合，取出制品的行程空间 3.启闭模具，当模具作开合移动时，要求具有符合工作要求的移模速度。 常见的合模系统的基本形式有三大类：液压式合模系统，液压—机械式合模系统，机械式合模系统。 8.什么是中空吹塑成型？分哪两种工艺？简述操作过程。P362 答：中空吹塑成型：是借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态（Tg~Tf）的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。有挤出吹塑和注射吹塑两种工艺。挤出吹塑工艺过程：挤出管坯→管坯入模→管坯吹胀→冷却定型→制品取出修饰。注射吹塑工艺工艺过程：注射有底的型坯→移到吹塑模→吹塑成型→冷却定型→制品取出修饰 9.简述热成型的制造过程，其加工温度范围怎样？P376(教案) 答：温度范围Tg~Tf，最低以不出现牵伸泛白为下限，最高以片材不降解或过分下垂为上限 10.在注射保压过程中，实现保压补料的必要条件是什么？影响保压补料的主要因素是什么？怎样影响的？(教案)P256 答：实现保压补料的必要条件是：模腔充满后，料筒前端应当还剩有一定量的熔体，而且从料筒到模腔的通道的熔体尚未凝固。响保压补料的主要因素是：（1）保压压力的影响： P↑时，增密好、强度↑，但应力和取向↑、易变形； P ↓时，补料不足、制品缺陷。（2） 保压时间的影响：t ↑时，相当于P↑，但过长，模腔残余压力大，模腔压力降为零的时间长，造成脱模困难； t ↓时，产生倒流。 19.聚合物混炼的三要素是什么？各起什么作用？ 答:剪切、压缩和分配置换是混炼的三要素。剪切是把高粘度分散相的粒子或凝聚体分散于其它分散介质中；压缩是为了提高物料的密度； 22塑炼过程的目的和实质是什么？ 答：塑炼过程的目的是获得合适加工要求的可塑性，实质是使橡胶的大分子链断裂，大分子链由长变短的过程。 23.影响塑炼的主要因素有哪些？ 答：机械力作用、氧的作用、温度的作用、静电作用和化学降解作用 25.聚合物间的共混原则有哪些？ 答：相容性原则 、流变学原则 、表面张力相近原则 、分子链段渗透相近原则。 26.常用的间歇式混合与混炼设备有哪些？
答：Z形捏合机、高速混合机、螺带混合机、转鼓式混合机；开炼机（
包括包辊、吃粉翻炼三个阶段），密炼机 27.常用的连续式混合与混炼设备有哪些？答：单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。 28.共混的目的目的是什么？答：1）提高聚合物的使用性能，。2）改善聚合物的加工性能3）降低生产成本 . 28、共混有哪些方法？ 答：1）机械共混法，是借助机械力作用制备出分散度高，均匀性好的聚合物共混物的过程。2）液体共混法，将聚合物溶液或乳液混合后，再干燥或沉析得到聚合物共混物的过程。
3）共聚-共混法，分为接枝共聚-共混和嵌段共聚-共混法。过程：聚合物→溶于另一种单体→聚合物溶液→引发接枝共聚→聚合物共混物。 4）互穿网络聚合物（IPN）制备技术过程，交联聚合物→在第二聚合物单体中溶胀→引发→聚合→交联→互穿网络聚合物。 三．分析论述 2.分析说明压延机辊简间隙的压力和速度分布 答：物料在压延机辊简间隙的压力分布:物料受压区域在a-d之间，称钳住区。 辊筒开始向物料施压的点a称始钳住点，
p=0。物料受压终点d称终钳住点， p=0。 两辊筒中心的连线的c点，称中心钳住点， p=1/2pmax。最大压力点b，p=pmax。 物料在压延辊筒间隙的流速分布:在最大压力处b和终钳住点d物料流速vx等于辊筒表面 线速度v， vx =v。速度分布为直线，没有速度梯度。从b→o，接触辊筒表面的物料速度vx =v外，随着与辊筒表面距离的增加， vx 逐渐增大，速度分布呈凸状曲线，
在o点速度梯度达到最大值， 即“超前现象” 过O点后速度梯度逐渐变小。 1.何谓注射成型，它有何特点？请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。P314
答：注射成型是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。注射成型又叫注塑成型（=注射+模塑）。 注射成型特点：生产周期短、适应性强、生产率高和易于自动化。 8、与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机有何特点？多应用在哪些场合？ 答：双螺杆挤出机有以下特点： ①加料容易。可直接加入带状料、粉料及玻璃纤维这些具有很高或很低粘度，与金属表面有很宽摩擦系数的物料，输送效率高。根据工艺需要还可开设多个加料口，用于玻璃纤维、加工助剂等的加入。 ②物料在料筒里停留时间短，特别适用于加工那些停留时间长就会凝聚或固化物料的着色和混料，如热固性粉末涂料的混合挤出。 ③优异的排气性能。由于双螺杆啮合部分的有效混合，排气部分的自 洁功能，使得物料在排气段能获得完全的表面更新所致。 ④优异的混合、塑化效果。物料在料筒的运动更复杂，在纵向和横向同时受到挤压、剪切、置换，混合充分，热传递良好，熔融能力大，排气能力强，对物料温度控制良好等，因此混合、塑化效果更好。 ⑤比功率消耗低。比单螺杆挤出机的功率消耗要低50%。 ⑥其产量主要决定于加料量，其螺杆特性线较硬，产量对压力不敏感。 双螺杆挤出机可用于管材、异型材、板材等的加工成型；作为连续混合机，已广泛用来进行聚合物共混，填充和增强改性，反应挤出、聚合物着色、色母粒的制造等。 硬聚氯乙烯管工艺流程图： 树脂-过筛、助剂-称量-捏合-双螺杆挤出成型（造粒-单螺杆挤出成型）-定型-冷却-牵引-切割-成品
软聚氯乙烯管工艺流程图： 配制-混合-粒料（粉料）-挤出机塑化-机头成型管状-喷淋水冷却-牵引-卷绕 |
|
|
