高分子材料加工成型工艺题库 - 图文

高分子材料加工成型原理题库

填空：

1． 聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。正是这些

加工性质为聚合物材料提供了适于多种多样加工技术的可能性。 2． __熔融指数__是评价聚合物材料的__可挤压性__这一加工性质的一种简单而又实用的方法，而__螺旋流动试验__

是评价聚合物材料的__可模塑性__这一加工性质的一种简单而又实用的方法。

3． 在通常的加工条件下，聚合物形变主要由__高弹形变__和__粘性形变__所组成。从形变性质来看包括__可逆形变__

和__不可逆形变__两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分的相对差异。 4． 聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生__粘性形变__，也有弹性效应，当Tg

时，主要发生__弹性形变__，也有粘性形变。 5． 按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是__普弹形变__、__推迟高弹形变__和__粘性形变

三部分所组成。 6． 假塑性流体在较宽的剪切速率范围内的流动曲线，按照变化特征可以分为三个区域，分别是：__第一牛顿区__、__

非牛顿区__和__第二牛顿区__。

7． 聚合物液体在管和槽中的流动时，按照受力方式划分可以分为__压力流动__、__收敛流动__和__拖拽流动__；

按流动方向分布划分：__一维流动__、__二维流动__和__三维流动__。

8． 用于测定聚合物流变性质的仪器一般称为__流变仪__或__粘度计__。目前用得最广泛的主要有__毛细管粘度计__、

__旋转粘度计__、__落球粘度计__和锥板粘度计__等几种。

9． 影响聚合物流变形为的的主要因素有：_温度_、_压力_、_应变速率_和_聚合物结构因素_以及_组成_等。 10． 聚合物流动行为最常见的弹性行为是_端末效应_和_不稳定流动，它们具体包括：_入口效应_、出口膨胀效应、

__鲨鱼皮现象__和__熔体破裂__。 11． 聚合物加工过程中的主要的物理变化有：结晶_和_取向；主要化学变化有：降解_和_交联。 12． 加工成型过程中影响结晶的主要因素有：_冷却速率_、_熔融温度_、_熔融时间_、_应力作用__以及__低分物

和链结构的影响__。 13． 加工成型过程中取向按照流动成因可分为：拉伸取向_和_流动取向；按照取向方式可分为：单轴取向_和__

双轴取向__。 14． 聚合物在成型加工过程或长期使用容易发生老化现象，有效方法之一是添加__防老剂__，按照功用的不同可

将防老剂具体分为：__稳定剂__、__光稳定剂__、__抗氧剂__和__驱避剂__等。 15． 16． 17． 18． 19． 20．

聚合物在成型加工过程中物料的混合过程一般是靠__扩散__、__对流__和__剪切__三种作用实现的。

聚合物在成型加工过程中主要应用的初混合设备包括：__捏合机__、__高速混合机__、__管道式捏合机__等；单螺杆挤出机的基本结构主要包括五个部分，它们分别是：传动装置_、加料装置_、料筒_、螺杆、机头口模。 根据物料在螺杆中的变化特征将螺杆分为三个部分：__加料段__、__压缩段__、__均化段__。

挤出机的机头与口模的组成部件包括：__过滤网_、多孔板_、_分流器__、__模芯__、__口模_和__机颈__等。 注射机按照结构特征划分可以分为__柱塞式__和__螺杆式__。它们都主要由三个主要系统构成，具体包括：

主要的混合塑炼设备包括：__双辊塑炼机__、__密炼机__、__挤出机__等。

__注射系统__、__锁模系统__和__模具系统__。 21． 注射机的螺杆的主要作用是：__送料__、__压实__、__塑化__、__传压__。 22． 喷嘴是连接__料筒__和__模具__的过渡部分。通常分为三种形式：__通用式__、_延伸式_、_弹簧针阀式。 23． 按时间次序，注射过程可分为以下几个阶段：① 空载期、② 充模期、③ 保压期、④ 反料期、⑤ 凝封期 和

⑥ 继冷期。 24． 25． 26．

模压成型的过程主要包括：加料、闭模、排气、固化、脱模__和__吹洗模具__等几个步骤。 塑料一次成型工艺有多种，其中用于最广泛的四种分别有：挤出成型、注塑成型、模压成型_和__压延成型__。 塑料中空吹塑成型有三种常见的方法，它们分别是：注射吹塑、挤出吹塑__和__注射拉伸吹塑__。

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27． 热成型方法有几十种，其中基本方法有六种，它们分别是：真空成型、压力成型、覆盖成型、柱塞辅助成型、

推气成型__和__对模成型__。 28． 拉幅薄膜成型的主要方法有两种，分别是__平膜法__和__管膜法__。

29． 注射模具的结构可以千变万化，而且基本结构都是一致的，主要由：浇注系统、成型零件__和__结构零件__

三大部分组成。 30． 注塑机的发展趋势：专门化，超大型化，微型化，高速化，高度自动化。 31． 聚合物在成型的时候表现的许多的性质和行为都与聚合物的长链结构和缠结以及聚集态所处的力学状态有

关。 32． 33． 34． 35． 36． 37． 38．

精度的影响主要因素：模具的精度、注塑成型收缩、塑料制品的环境温度和湿度的变化幅。 注塑机的种类：卧式，立式，角式。

影响收缩的主要因素：热收缩，相变收缩，取向收缩，压缩收缩与弹性收缩。 影响制品的三大因素：温度，压力，冷却时间。 双螺杆优势：塑化好，混合好，省能，产量高。

挤出成型工艺：原料的准备和预处理；挤出成型；定型与冷却；制品牵引和卷取（切割）；后处理； 双螺杆挤出机的工作原理：同相啮合型双螺杆挤出机；紧密啮合式挤出机（CICO）；异相啮合型双螺杆挤出

机(CICT)；非啮合型双螺杆挤出机（NOCT）.

39． 热固型塑料挤出通产采用往复式液压机。 40． 41． 42．

发泡方法：物理发泡，化学发泡，机械发泡。

气泡核的形成：分子架理论；热成核理论；其他成核方法。

气泡的膨胀：一类属于原材料规格、品种、性能及用量影响；一类属于加工工艺参数的影响，如压力、温度、

剪切速率。 43． 硫化历程：硫化诱导阶段；预硫化阶段；正硫化阶段；过硫化阶段。 44． 45．

硫化方法：冷硫化；室温硫化；热硫化（最广泛）。 热硫化种类：模型硫化；硫化罐硫化；连续硫化。

46． 纤维成型方法：主要熔融纺丝和溶液纺丝； 47． 快速成型（RP）是一种CAD模型直接驱动、快速生成任意复杂形状三维实体的技术。有四种：分层实体制

造技术（LOM）、选择性激光烧结技术（SLS）、立体光造型技术（SLA）、熔丝沉积制造技术（FDM）。 48． RP技术优点：适合新产品的开发。快速单件及小批量零件、不规则零件或复杂形状零件的制造。 49．

塑料复合材料制造方法：湿法复合、干法复合、挤出复合、挤出涂布、共挤出复合。

名词解释：

机械发泡：用强烈的机械搅拌将空气卷入树脂的乳液、悬浮液或溶液中，使其形成均匀的泡沫物，而后再经过物理或化学变化，使之稳定而成为泡沫塑料制品。

湿法复合：用水或溶剂型的液态交联剂将两层基材粘接在一起，经烘箱烘干出去水分与溶剂而获得复合材料的方法。 干法复合：在一层基材上涂上复胶黏剂后，经烘干除去溶剂再与第二层基材经加温加压复合在一起的方法。

挤出复合：用挤出机挤出热熔黏合剂于基材1和基材2之间，经挤压锟和冷却锟作用，使基材1和基材2黏合在一起。 挤出涂布：用挤出机挤出热熔塑料膜于基材上，经冷却锟冷却成为复合材料。

共挤复合：将两种或两种以上的塑料分别加入两台或两台以上的挤出机里，经分塑化挤到一公共的复合机头里，经复合挤出而成为复合材料的方法。

熔融纺丝：将高聚物加热成熔融制成熔体，并经喷丝头喷成细流，在空气或水中冷却而凝固成纤维的方法。

溶液纺丝：将高聚物溶解于溶剂中以制得粘稠的纺丝液，有喷丝头喷成细流，通过凝固介质使之凝固而形成纤维（凝固介质为液体称为湿法纺丝，干态的气相介质为干法纺丝，后者速度快）。

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物理发泡：借助发泡剂在树脂中物理状态的变化，形成大量气泡，是聚合物发泡。整个发泡过程中，发泡剂本身没有发生任何化学变化

泡沫塑料：是以树脂为基础而内部具有无数微孔性气体的塑料制品，又称为多孔性塑料。（从理论上所有热固性和热塑性都能制成泡沫塑料）。

反应性挤出：是指聚合性单体或低聚物熔体在螺杆挤出机内发生物理变化的同时发生化学反应，从而挤出直接获得高聚物或制品的一种新的工艺方法。

双螺杆挤出机的工作原理：同相啮合型双螺杆挤出机；紧密啮合式挤出机（CICO）；异相啮合型双螺杆挤出机(CICT)；非啮合型双螺杆挤出机（NOCT）.

挤出理论：根据塑料在挤出机三段中的物理状态变化和流动行为来进行研究的，建立了固体输送理论、熔融理论（熔化过程，相迁移面，熔化长度）、熔体输送理论（正流、逆流、横流、漏流）。

配料：高分子材料由多种组分组成，因此在成型前必需将各种组分混合，制成合适的无赖哦再进行加工，这一过程成为混料。

可挤压性：是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。

可纺性：是指聚合物材料通过形成连续的态度纤维的能力。

可延性：表示无定形或半结晶因体聚合在一个方向或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。

一次成型：—次成型是通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型和冷却硬化(或交联固化)，而将塑料制

成各种形状的产品的方法

二次成型：在一定条件下将一次成型得到的片、板、棒等塑料成品，加热使其处于类橡胶状态，通过外力作用使其形

变而成型为各种较简单形状，再经冷却定型而得新产品。

挤出成型：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续

型材的一种成型方法。

注射成型：将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料

被压缩并向前移支，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭全模具内，经过一定时间冷却

定型后，开启模具即得制品。

压制成型：将粉状或糊团等形状的热固性树脂加入加热的模具型腔内，然后闭合模具加压加热，使树脂达到流动状态，

并充满模具型腔的各个角落，同时，通过交联反应固化定型，经适当的固化时间后，打开模具取出制品。

压延成型：先用各种塑炼设备将成型物料熔融塑化，然后使已塑化的熔体通过一系列相向旋转的滚筒间隙，使之经受

挤压与延展作用成为平面状的连续塑性体，再经过冷却定型和适当的后处理即得到膜、片类塑料制品。

注射周期：注射周期或称总周期，指完成一次注射成型所需的时间。

压延效应：在压延过程中，热塑性塑料由于受到很大的剪切应力作用，因此大分子会顺着薄膜前进方向发生定向作用，

使生成的薄膜在物理机械性能上出现各向异性，这种现象称为压延效应。

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中空吹塑成型：将挤出或注射成型的塑料管坯(型坯)在高弹态时置于各种形状的模具中，并即时在管坯中通入压缩空

气将其吹胀，使其紧贴于模腔壁上成型，经冷却脱模后即得中空制品。

热成型：利用热塑性塑料的片材作为原料，夹在模具的框架上，让其在Tg至Tf间的适宜温度加热软化，施加压力，

使其紧贴模具的型面，取得与型面相仿的形状尺寸，经冷却定型和修整后即得制品。 熔融指数：是指在一定载荷下定温下10分钟内聚合物从出料口挤出的重量，单位是克。 三、简答题：

成型加工的工序：1、预处理：准备工作，原料筛选，干燥，配置，混合；2、成型：赋预聚物一定的型样；3、机械加工：车，削，刨，铣；4、修饰：美化加工；5、配饰：粘合，焊接，机械连接。（不是所有制品的加工都需要完整完成五个工序，五个次序不能颠倒）

注塑成型的优点：1、生产周期短，自动化程度高，生产效率高2、适用性强，几乎所有的热塑性材料都可以，也有部分热固性3、通过更换模具可以得到各种产品；4、制品的三维尺寸可以确定，制品精确度高，表面光洁度好；5、可以成型复杂的制品以及带嵌件的制品。缺点：初期投资大

注塑机设计应注意：模具应有较高的设计精度；避免因模具设计不良而使制品出现不均匀收缩；避免因模具设计问题而使制品出现脱模变形；对于形状复杂的制品应用镶拼模具。

模具设计的精度：模具设计精度和指数要求应与制品精度相适应；模具结构零件部件的精度要求和技术要求；确保动、定模合模时的相对精度（普通模具主要依靠导柱导向机构保证其对合精度）；模具结构应有足够的刚度；模具中活动零部件的运动应当准确。

反应性挤出加工对设备的要求：螺杆和筒体配合时物料有极好的分散和分布性能；温度可以得到控制，供，排热方便；对停留时间分布可控制；反应可在压力下进行；能连续进料、连续加工；未反应单体和小分子副产物可脱除；黏性熔体易排除。

泡沫塑料特点：质轻，比强度高，比同种的塑料要轻几倍甚至几十倍；泡沫塑料的气孔具有防止空气对流的作用，故有保温盒隔热性好；由于塑料内无数微小气孔的存在，故吸音性强。

泡沫塑料分类：软硬程度软质，半硬质和硬质；气孔结构不同开孔和闭孔；密度低发泡、中发泡、高发泡

物理发泡剂：惰性气体，低沸点液体，固态空心球。要求：无臭气，无毒性，无腐蚀性；不可燃；不影响聚合物本身的物理和化学性质；具有对热和化学药品的稳定性；在室温下，蒸汽压低，呈液态，以便贮存、输送和操作；低比热容和低潜能，以利于快速汽化；相对分子量低，相对密度高；通过聚合物膜壁的扩散速度比空气小；来源广，价廉。 化学发泡剂要求：发气量大而迅速。分解放出气体的温度范围稳定，能调节，但不宜太宽；发泡剂的放气速度应能用改变成型工艺条件进行控制调节；发泡剂分解放出的气体 和留下的残余物应无毒、无味、无色、无腐蚀性，对聚合物其他助剂无不良影响；发泡剂在塑料中有良好的分散性；分解师放热量不能太大；化学性能稳定，以便于贮存和运输，在贮存过程中不会分解；在发泡成型过程中能充分分解放出气体；价格便宜，来源广。

共挤复合优缺点：一次成型，节省能耗、材料、人力和时间，复合层数越多，尤为如此；复合的辅助设备少，占地面积少；共挤出复合薄膜不含有害于人体溶剂，加工中对环境物污染；通过正确选择具有特殊黏合性能的原料，可不用化学增黏剂或省去胶黏剂；能生产用于其他工艺难以复合的较薄的复合薄膜；芯层膜可以着色，同时保留所需的表面特性；边角料可回收作为中间层。缺点：受挤出成型特点的限制，不能直接生产与纸张、铝箔的材料复合的薄膜，内层薄膜不能印刷，表面印刷影响美观和油墨牢度，由于局限于加工热塑性塑料，薄膜遇热容易软化变形；共挤出复合机头流道设计要求高，机头结构复杂。

3、什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？

玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。

聚合物在外力作用下的形变小，具有虎克弹性行为：形变在瞬间完成，当外力除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与无机玻璃相似，称为玻璃态。 车、铣、刨、削等机械加工

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这种受力能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，相应的力学状态称高弹态。 真空成型、压力成型、压延、弯曲成型等加工

聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。 熔融纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合等加工

6、影响聚合物粘度的因素分别有哪些？

对于高聚物熔体来说，影响粘度的因素有许多，应力、应变速率、温度、压力、分子参数和结构、相对分子质量分布、支化和添加剂等。但归结起来有两个方面：

? (1)熔体内的自由体积因素，自由体积? 粘度 ?

? (2)大分子长链间的缠结，凡能减少缠结作用因素，都能加速分子运动，粘度?

9、聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采用一段有收敛作用的管道来连接，是何原因？ 答：避免任何死角的存在，减少聚合物因过久停留而引起的分解，同时有利于降低流动过程因强烈扰动带来的总压力降，减少能耗，减少流动缺陷，提高产品质量和设备生产能力。

10、入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利？一般怎样去降低？

1入口效应和离膜膨胀效应通常对聚合物加工来说都是不利的，特别是在注射、挤出和纤维纺丝过程中，可能导○

制产品变形和扭曲，降低制品尺寸稳定做并可能在制品内引入内应力，降低产品机械性能。

2增加管子长度、增加管径、L/D增加，减小入口端的收敛角，适当降低加工应力、增加加工温度、给以牵伸力，○

减小弹性变形的不利因素。

11、什么是鲨鱼皮症？试总结产生的原因。

一般指“鲨鱼皮症”，是发生在挤出物熔体流柱表面上的一种缺陷现象，其特点是在挤出物表面形成很多细微的皱纹，类似于鲨鱼皮。

原因：

? 一方面主要是熔体在管壁上的滑移，熔体在管道中流动时，管壁附近速度梯度最大，其大分子伸展变形程度比

中心大，在流动过程中因大分子伸展产生的弹性变形发生松弛，就会引起熔体流在管壁上出现周期性滑移。 ? 另一方面，流道出口对熔体的拉伸作用也是时大时小，随着这种张力的周期性变化，熔体流柱表层的移动速度

也时快时慢，流柱表面上就会出现不同形状的皱纹。

12、总结并简单分析加工成型过程中影响结晶的因素。 1、冷却速度的影响

2、熔融温度和熔融时间的影响

3、应力作用的影响：

压力影响球晶的大小：压力低能生成大而完整的晶体；高压下形成小而形状不规则的球晶。压应

力会使聚合物的结晶温度提高。

4、低分子物和固体杂质的影响

13、聚合物结晶对制件性能的影响有哪些？ 1、结晶对制品密度影响 由于结晶时聚合物分子链做规则、紧密排列，所以晶区密度高于非晶区密度。制品密度随结晶度增加而增大。 2、结晶对制品力学性能的影响

a.一般随着结晶度的提高，制品硬度提高、弹性模量提高、拉伸强度提高、冲击强度下降、断裂伸长率等韧性指标下降。

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