高分子加工工程复习题集含部分答案解析
高分子加工工程主要习题第一章 绪论 1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？ 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。1.研究各种成型加工方法和技术；2.研究产品质量与各种因素之间的关系；3.研究提高产量和降低消耗的途径。2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。 A.如何使聚合物产生流动与变形？方法: a.加热 熔体； b.加溶剂 溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。B.如何硬化定型？方法： 热固性：交联反应固化定型。 热塑性：a.熔体 冷却b.溶液 加热挥发成溶剂c.悬浮体 先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。b.结构： 组成：非纯聚合物 组成方式：层压材料，增强材料，复合材料 宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构 微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？ 1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工：2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a.主要发生物理变化： b.主要发生化学变化： c.既有物理变化又有化学变化： 5. 简述成型加工的基本工序？ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合2.成型：赋予聚合物一定型样3.机械加工：车，削，刨，铣等。4.修饰：美化制品。5.装配： 粘合，焊接，机械连接等。6. 简述塑料的优缺点。 优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。 8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？ 1、有利于合理的制定加工工艺方案2、对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义3、新材料、新制品、新技术、新第二章 聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释：可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。可模塑性、聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。可延性、是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。可纺性、指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、拉伸应力与拉伸应变速率的比值，剪切粘度、滑移、高分子在导管中流动时，在管壁处是时停时动的，这种现象称为滑移。端末效应、包括入口效应和出口效应。鲨鱼皮症、指挤出物表面像鲨鱼皮那样，非常毛糙。2、试述聚合物成型加工对聚集态转变的依赖性？ 聚集态的特点：a.长链结构，相互贯穿、重叠、缠结；b.聚能较大，吸引力大（分子，分子间）。3、简述无定形聚合物聚集态与加工方法之间的关系？ < Tb Tb -Tg Tg -Tf Tf -TD 破碎加工 机械加工 固相成型压力、吹塑、热成型，纤维、薄膜的拉伸注射、挤出、压延、热贴合、熔融纺丝、生胶和塑料的塑炼4、简述结晶聚合物聚集态与加工方法之间的关系？ a.Tg以下， 机械加工；b.Tg Tm间，当外力大于材料的屈服强度时，可进 行薄膜和纤维的拉伸操作；c.Tm以上， 主要进行熔体加工。5、为什么聚合物表现出可纺性，而小分子不具有可纺性？ 一般，聚合物熔体粘度很大，而它的表面力较小，因此/ f的比值较大。这种关系是聚合物具有可纺性的重要条件。而低分子与高分子相比，它的粘度很小，所以不具可纺性。6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为？为什么？ 几乎所有的聚合物熔体以及所有聚合物在其良溶剂中的溶液，其流动行为都与假塑性流体相似。a.对溶液而言，当它受到应力时，溶剂小分子被挤出流动单元。流动单元越小，粘度就越小。b.对熔体而言，排列成线（行），使体系粘度下降。线团拉直的程度与外力的大小有关。7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？ 拉伸流动：液体中某一平面自身的流动剪切流动：液体中许多假象平面层作相对滑移。8、影响粘度的因素有那些？是如何影响的？ a. T，；b.P，；c.平均分子量， ；d.填料 ，；e.增塑剂、溶剂使 。9、何谓温度压力等效性？生产时为什么不能同时大幅度提高温度和压力？ 在成型加工中，为提高产量，如果同时升高温度和压力，有可能使效果相反的两种效应相互抵消。如果压力效果大于温度效果，产量反而下降。10、何谓弹性？如何进行弹性或粘性形变属性的估计？ 是由分子键角的扭曲和分子链的伸长引起的可逆形变，外力消除时，形变能完全恢复。就是正在拉伸时也会有回复的可能。首先发生弹性形变。当排直形变进行时，弹性形变就开始回复，而粘性形变在排直形变之后。如果能在排直形变已相当大，而粘性形变较小时就将薄膜或单丝骤冷，就能在粘性形变较小的情况下取得较大的分子定向。11、何谓滑移？产生滑移的原因是什么？如何克服？ 高分子在导管中流动时，在管壁处是时停时动的，这种现象称为滑移。a. R、 R的差别，在管壁处熔体最低，流体沿着管壁形成一个低粘度液体圆环；b. 分子量分级效应，即分子量小的级分趋于管壁，分子量大的级分趋于管中心。在管壁处形成低粘度的液体圆环，使流速增加。此外，滑移还与管壁的性质、润滑剂的性质有关，而且剪切速率越高滑移越严重。克服：降低剪切速率12、何谓熔体破裂？产生熔体破裂的原因是什么？如何避免？ 当、 增加到某一数值时，挤出物表面粗糙失去光泽，粗细不均，严重时出现波浪竹节状扭曲的挤出物，甚至发生支离或断裂，形成不规则碎片或圆柱。这种在高、 下发生熔体破坏的现象，称为“熔体破裂”。a.只有、 增大到一定数值时才出现熔体破裂； b.c c与温度有关； 温度升高， c c 增大。 c c 越小越易出现破裂。c.对大多数聚合物来说，c=105106 N/m2d.c c随分子量下降、分布增宽而上升；e.与口模光滑程度不大，与制模材料关系较大；f.若使口模进口区流线型化，常可使临界剪切速率增大十 倍或更多；特别的，HDPE有超流动区， > c时也不出现熔体破裂。 13、简述聚合物加工过程中的热效应？有何特点？ 热效应包括：摩擦生热、体积膨胀吸热、相变的热效应。由于流动使分子间产生摩擦力而产生一定的热量即摩擦生热。聚合物在流动过程中在流道产生很大的压力降，引起前后密度不一样。结晶聚合物要吸收能量使晶格破坏才能使大分子开始流动。14、加工过程中聚合物结晶有何特点？为什么升、降温速率都不能过快？ 晶核存在与否以及晶核的大小、数量对加工过程中的聚合物结晶速度影响很大。a. 熔化温度较低，残余较多的晶核；b. 熔化温度较高，残余的晶核或有序度就越小。15、简述注射成型制品的定向过程与特点。 定向程度较高的区域是浇口附近中心的四周。a.长度方向：由于剪切力与压力梯度成正比，分子定向程度在入模处最高，在料的前锋处最低。b.厚度方向看：形成冷冻层。剪切力所造成的定向只能发生在熔体柱的边缘，即制品表层与中心层界面上。中心区域的四周定向程度最大，在中心区域定向程度最小。c.从充模过程看：首先塞满的是浇口与型腔尽头之间部分，冻结层最厚，在浇口附近定向程度大。16、何谓降解？加工过程中是如何利用或避免降解？ 聚合物大分子可能由于受到热和应力的作用或由于高温下微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用而导致分子量降低、大分子结构改变等化学变化。通常称分子量降低的作用为降解。利用降解作用改善聚合物的性质，扩大聚合物的用途。如通过机械降解作用可以使聚合物间或聚合物与另一种聚合物的单体间进行接枝或嵌段聚合制备共聚物。1.减少或避免降解的措施：a.严格控制原料技术指标，避免因原料不纯对降解发生催化作用；b.使用前对聚合物进行严格干燥。c.确定合理的加工工艺和加工条件；d.加工设备和模具应有良好的结构。应避免死角或缝隙，减少过长流道，改善加热装置，提高温度显示装置的灵敏度和冷却系统的效率。e.根据聚合物的特性，特别是加工温度较高的情况下，在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等加强聚合物对降解的抵抗能力。 17、何谓交联？影响交联速度和交联程度的因素有那些？ 聚合物加工过程中，形成三向网状结构的反应称为交联。温度、硬化时间、反应官能度、应力第三章 成型用的物料及其配制 1、名词解释：抗氧剂、能阻止聚合物被氧化的物质。阻燃剂、作用是阻止或减缓塑料的燃烧的物质。混合、将各组分作空间无规分布，或改变各组分的空间分布情况。混炼、在混炼设备强剪切力作用下，会使一部分聚合物分子降解，并形成一定的接枝和嵌段聚合物，这样的聚合物具有新的性能，并有增容作用。均匀性、分散性、 2、为什么工业上不会选用单一（纯）聚合物制造商品？ 1.性能单纯，不能满足多种制品的使用要求；2.单纯聚合物老化严重；3.不能满足某些成型方法的特定要求；4.成型工艺性能差；5.价格、成本高。3、成型用物料的主体是什么？有何作用？ 4、简述增塑剂的增塑机理，如何选用增塑剂？ 对增塑剂来说，它和聚合物间必须具有良好的相容性才能充分发挥作用。因此，极性聚合物应该采用极性增塑剂，非极性聚合物应该采用非极性增塑剂。 a.应具有良好的相容性；b.挥发性低；c.迁移性低；d. 溶浸性（萃取性）小；e.增塑效率高；5、何谓稳定剂？简述热稳定剂的稳定机理。 凡能阻缓材料变质的物质即为稳定剂。（2）吸收、中和HCl（3）消除聚合物中的活性中心物质（4）取代不稳定氯原子：6、何谓填充剂？加入填充剂或增强填料的目的是什么？ （1）改善塑料成型加工性能；（2）提高制品的某些技术指标，赋予塑料制品某些新的性能；7、填充高聚物的形态结构有何特点？要研制高补强聚合物材料对填充材料有何要求？ 填料与聚合间形成次价键力，这种力虽然很弱，但具有加合性，因而当聚合物分子量较大时，其总力显得很可观。从而提高了某些性能。8、何谓润滑剂？为什么润滑剂有、外之分？ a.改进塑料熔体的流动性；b.减小或避免对设备的粘附；c.便于脱模；d.提高制品表面光洁度。9、何谓配方？配方有哪几种表示方法？配方设计的原则是什么？ 反映各种添加剂与聚合物用量的比例关系称为配方。1.重量份配方：2.重量百分数配方：3.体积百分数配方：4.生产配方：1.要考虑（满足）制品性能要求和使用条件2.要考虑成型工艺及设备的特点3.切忌抑制4.要考虑成本和原料来源10、混合作用的机理是什么？如何评价混合效果？ 扩散、对流、剪切均匀程度、分散程度11、简述捏合机、高速搅拌机、开炼机、密炼机的结构和工作原理。 12、何谓橡胶的塑炼和混炼？操作过程分为哪几步？影响因素有哪些？如
