塑料成型工藝學復習題

1、1、簡述高聚物熔體流動的特點。由于高聚物大分子的長鏈結構和纏繞，聚 合物熔體、溶液和懸浮體的流動行為遠比傷分子液體復雜。在寬廣的剪切速率范 圍內，這類液體流動時剪切力和剪切速率不再成比例關系， 液體的粘度也不是一 個常此因而聚合物液體的流變行為不服從牛頓流動定律。即非牛頓型流動。2、 舉例說明高聚物熔體粘彈性行為的表現。 聚合物流動過程最常見的彈 性行為是端末效應和不穩(wěn)定流動。端末效應包括入口效應和?？谂蚧窗屠?斯效應。不穩(wěn)定流動即可由于熔體彈性回復的差異產生熔體破碎現象。3、聚合物熔體在剪切流動過程中有哪些彈性表現形式 ？在塑料成型過 程中可采取哪些措施以減少彈性表現對制品質量的不良影

2、響 ？聚合物 流動過程最常見的彈性行為是端末效應和不穩(wěn)定流動。 提高溫度，減少剪切應力， 增加高溫下的流動時間，均化塑料結構，降低其流動的非牛頓性。4、聚合物很低的導熱系數和熱擴散系數對塑料成型加工有哪些不利 影響聚合物很低的導熱系數和熱擴散系數在加工中主要是影響塑料制品中溫度 分布的不均勻性從而導致制品結構的非均勻性。 另一方面，降低制品的生產效率。5、取向度和取向結構的分布與哪些因素有關 ？溫度和剪切應力分布，聚 合物受熱時間，聚合物的結構因素。6、取向度對注塑制品的力學性能有何影響 ？非品聚合物取向后，沿應力 作用方向取向的分子鏈大大提高了取向方向的力學強度，但垂直于取向方向的力 學強度

3、則因承受應力的是分子間的次價鍵而顯著降低。 團此拉伸取向的非品聚合 物沿拉伸方向的拉伸強度，斷裂伸長率和沖擊強度均隨取向度提高而增大。取向結晶聚合物的力學強度主要由連接晶片的伸直鏈段所貢獻， 其強度隨伸 直錢段增加而增大，晶片間伸直鏈段的存在還使結晶聚合物具有韌性和彈性。通 常，隨取向度提高，材料的密度和強度都相應提高，而伸長率則逐漸降低。7、試畫出擠出成型時，制品取向度的分布圖。1、什么是增塑劑，使用增塑劑的作用是什么，增塑劑是如何起到增 塑作用的？ 答：凡是能降低樹脂分子間的作用力，而又能與樹脂又很好相容性 的一類有機化合物，且本身對熱和化學試劑穩(wěn)定，無色、無毒。作用： 引入塑料后能使其柔

4、軟性、韌性和耐寒性提高，還可有效的改善塑料的 加工流動性。提高聚合物的可塑性，實質是降低 Tf改善加工性能，實質是 降低粘度n賦予制品柔順性 增塑機理：（1）隔離作用：增大大分子間的距離， 使分子間作用力減小； （ 2）屏蔽作用：非極性部分遮蔽了極性基團和鏈節(jié)，使 相鄰的極基團不發(fā)生強烈作用，使聯結點數量降低； （3）偶合作用：增塑劑的 極性部分靠靜電作用，與聚合物的極性基團偶合，破壞聚合物原有的聯結點。2、混合操作有哪兩種，完成物料混合的作用有哪些，各自主要的影 響因素如何？ 答: 物料配制是通過各組分的混合和分散完成的，其中最重要的 操作也就是物料的混合與分散。 混合是指多組份體系內各個組

5、份相互進入到其它 組份所占空間之中的過程； 分散是指參加混合的一種組份或幾種組份發(fā)生粒子尺 寸減小的變化?；旌喜僮髦?，凡是只使各組分作空間無規(guī)分布的稱為簡單混合， 如果還要求組分聚集體尺寸減小的則稱為分散混合。 混合與分散一般是同時進行 也同時完成的?；旌献饔靡话闶强繑U散、對流、剪切三種作用來完成的。擴散作 用靠各組分之間的濃度差推動， 構成各組分的微粒出濃度較大的區(qū)域中遷移到濃 度較小的區(qū)域， 從而達到組成的均一， 其影響因素包括溫度， 接觸面積和料層厚 度。對流作用是使兩種或多種物料在相互占有的空間內發(fā)生流動， 以期達到組分 的均一，其影響因素主要是外力大小。 剪切作用是利用剪切力促使物料

6、組分均一 的混合過程，在剪切過程中，物料塊本身體積沒有變化，只是截面變小，向傾斜 方向伸長， 并使表而積增大和擴大了物料分布區(qū)域。 因而剪切作用可以達到混合 的目的。剪切的混合效果與剪切速率的大小和剪切力的方向是否連續(xù)改變有關。 剪切速率越大， 對混合作用愈為有利。 剪切力對物料的作用方向， 最好是能不斷 作 90角的改變，即希望能使物料連續(xù)承受互相垂直的兩剪切力的交替作用， 如此則混合作用的效果最好。通常的混合 （ 塑煉） 設備，不是用改變剪切力的力 向而是用改變物料的受力位置來達到這一目的，例如用雙輥簡機塑煉塑料時， 只有固定的個方向的剪切力， 因此，必須通過翻料的辦法來不斷改變物料的受

7、力位置，以便能夠更快更好地完成混合塑化作業(yè)。3、如何評價物料的混合程度？ 答：對液體物料混合效果的衡量，可以分析 混合物不同部分的組成而看其組成和平均組成相差的情況。 但對固體或塑性物料 混合效果的衡量，則應從兩個方面來考慮， 即組成的均勻程度和物料的分散程度。 均勻程度：組成的均勻程度是指混入物占物料的比率與理論或總體比率的差異。 但是并不是均勻程度好， 混合效果就一定好。 因此，還必須考慮物料的分散程度。 分散程度：從混入物料間的距離來考慮，距離愈短，分散程度愈好。而物料間的 距離，則與各組分粒子的大小有關。 粒子的體積愈小， 或在混合過程中不斷減小 粒子的體積， 則可達到的均勻程度愈高，

8、 或從幾率的概念出發(fā)， 同樣重量或體積 的試樣，粒子愈小， 則相當數量的同種粒子集中在一局部位置的可能性愈小， 即 微觀分布越均勻。4、 塑料粉料的混合設備有哪些， 適用性如何？ 答：轉鼓式混合機 （適 用于非潤性物料）；螺帶式混合機（適用于潤性和非潤性物料） ；捏合機（適 用于潤性和非潤性物料） ；高速混合機（適用于潤性和非潤性物料） 。5、 塑料粒料的混合方法有哪些？ 答：塑料粒料混合的過程為塑煉過程。 塑煉是指塑性狀態(tài)的聚合物與掖狀物或粉狀及短纖維狀固體物的塑性混 合，目前生產中采用的塑煉設備主要有雙輥開煉機， 密煉機和塑化擠出機 等。雙輥開煉機簡稱開煉機， 起塑煉作用的主要部件是一對能

9、作相向轉動 的平行排列輥筒， 輥間間隙可以調節(jié)。 輥筒內有加熱或冷卻介質進出的通 道。兩輥轉動時， 進入輥隙的物料中存在速度梯度， 即物料受到一定剪切 力的作用，這種剪切力對物料的塑化與混合起主導作用。 減少輥隙， 剪切 作用增大， 塑化和混合效果提高， 但生產能力下降。 為達到加大輥隙的筒 的剪切作用又不過度減小輥隙的目的， 通常是使兩輥轉速不等。 由于雙輥 對物料的剪切作用是單向的，很少能對流混合。生產中為克服這一缺點， 多采用割刀和切割裝置不斷地劃開輥出的料片，經交叉疊合后再投入輥 隙，即通過不斷改變物料受剪切的方向， 以提高塑煉的混合效果。 密煉機 的主要塑煉部件是一對轉子和一個塑煉室

10、。 轉子的橫截面呈犁形， 二者并 以螺旋的方式沿著軸向排列。 轉子的轉動方向是相反的， 轉速也略有差別， 而且兩轉子的棱峰之間以及棱峰與塑煉室內壁之間的間隙都很小； 加之塑 煉室頂部的上頂柱能對室內物料施以壓力， 因此物料在密煉室內的塑煉過 程比在開煉機上復雜得多。 在密煉機的塑煉室內， 預混料不僅在兩個相對 回轉的轉子間隙中， 而且還在轉子與塑煉室內壁的間隙中和轉子與上、 下 頂柱的間隙中受到不斷變化的剪切作用， 還受到兩轉子的折卷和往返切割 作用，從而達到更好的混煉效果。 密煉機的特點是能在較短的時間內給予 物料以大量的剪切能。 而且是在隔絕空氣的條件下工作。 所以用密煉機塑 煉物料， 在

11、勞動條件、 塑煉效果和防止物料氧化等方面均比開煉機好。 密 煉后的物料一般呈團狀， 為了使于粉碎或粒化， 通常需用雙輥機將團狀料 輥成片狀物。 單螺桿擠出機是擠出成型最常用的主機， 這種塑料和橡膠的 成型設備也可以用于塑煉物料。 擠出機的主要塑煉部件是螺桿與料筒。 進 入料筒的物料一方面受筒壁的加熱而逐漸升溫熔融， 另一方面則在螺糟內 繞著螺桿向前移動。 物料被轉動螺桿導引前進時， 由于受到擠壓剪切而在 螺槽內作復雜的運動。 物料在擠出機內的塑煉就是在受熱與受復雜剪切作 用的條件下完成的。 由于物料在擠出機內的塑煉是連續(xù)作業(yè)， 無法實現大 范圍的均勻混合， 所以一般都用經過預混的物料作為進料。

12、 除單螺桿擠出 機外，還可以用雙螺桿擠出機進行物料的塑煉， 與單螺桿擠出機相比， 物 料在雙螺桿擠出機內受熱時間較短，無滯留區(qū)，發(fā)生降解的可能性減小， 塑化的質量也提高。1、簡要敘述壓縮模塑的方法和原理。 答：其原理是把加壓、賦形、加熱等過程 通過受熱模具的閉合，實現模塑料的成型。其方法是將一定量的模壓料（ 粉狀、粒狀或纖維狀等塑料 ） 放入金屬對模中，在一定的溫度和壓力作用下成型并固化 得到制品的種方法。 在模壓成型過程中需加熱和加壓， 使模壓料熔化 （或塑化 ） 、 流動充滿模腔，并使樹脂發(fā)生固化反應。2 、熱塑性塑料和熱固性塑料的壓制成型有何異同點？ 答：熱塑性塑料 的模壓過程與熱固性塑

13、料基本相同， 但是由于沒有交聯反應， 所以在流滿型腔后， 須將模具冷卻使其熔融塑料變?yōu)榫哂幸欢◤姸鹊墓腆w才能脫模成為制品。因此， 模具需交替加熱與冷卻， 周期長， 不經濟。只用于模塑較大平面的或流動性差的 塑料制品。 模壓熱固性塑料時， 置于型腔中的熱固性塑料在熱的作用下， 先由固 體變?yōu)槿垠w， 在壓力下熔體流滿型腔而取得型腔所賦予的形狀， 隨著交聯 反應的 進行，樹脂的分子量增大、 固化程度隨之提高， 模壓料的粘度逐漸增加以至變?yōu)?固體，最后脫模成為制品。3、簡要敘述壓制成型的基本過程包括哪些步驟？參考答案：原料準備（原料配制、預壓、預熱、計量等） ；模 壓（加熱、加壓、 熔化、成型）；放

14、氣（熱固性）；固 化（ + 冷卻定型）。4、壓制成型有哪些優(yōu)缺點？ 參考答案：優(yōu)點：對熱塑性塑料： （1）適于投影面積大的制品； （2）能夠克服大 分子定向給制品帶來的如翹曲等問題， 特別是在生產大面積平板制品時； （ 3）適 用于流動性特別差的塑料原料的成型；如：特種工程塑料（ PEEK，PEEKK）; 高 填充的塑料制品； 對于熱固性塑料：（ 1）注射等成型工藝會產生大量的澆注系統(tǒng) 廢料（流道贅物），對于熱固性塑料而言，是不可再利用的， （ 2）注射制品的收 縮率一般較大，而壓制制品的收縮率一般很小， S壓制 S傳遞 S注射，（3） 壓制可以生產“布基”增強的制品， （4）壓制成型的設備投

15、入等費用較低。 缺點：（ 1）塑化作用不強，成型過程中無物料補充，須對原料進行予塑化，計量 要求準確、壓縮比要??； （ 2）間歇操作， 生產效率低， 難以連續(xù)化、 自動化；（3） 生產周期長；（4）成型產品的形狀、尺寸等受到一定的限制。5、模壓成型前為什么通常都要對物料進行預熱？ 熱固性模壓料在模 壓前的加熱通常都是兼具預熱和干燥雙重意義的， 但主要是預熱。其主要優(yōu)點為： 縮短固化時間和成型周期； 提高固化均勻性和力學性能； 提高流動性、 降 低收縮率和內應力，提高產品質量；降低模壓壓力，節(jié)省能源。6 模壓成型前對物料進行預熱的方式 主要有四種形式：熱傳遞 （熱板加 熱）；對流 （烘箱加熱）；

16、輻射 （紅外線加熱）；內熱源預熱 （高頻電熱法）。6、松散的粉狀或纖維狀的模壓料在成型加工之前通常要進行預 壓，預壓操作的優(yōu)缺點如何？ 將松散的粉狀或纖維狀的模壓料預先用冷壓 法壓成重量一定、 形狀規(guī)整的密文體的作業(yè)稱為預壓， 所壓的物體被稱為預壓物 或壓片、錠料、形坯等。其 原則 為整數個、能緊湊地放入模具。優(yōu)點 1）提高效 率： 加料快，準確而簡單；降低壓縮率，簡化模具；預壓物中空氣少，傳熱快， 預熱、固化；提高預熱溫度 2）方便操作： 加料簡單；避免粉塵飛揚、改善勞動 條件；便于運輸； 便于模壓較大或帶有精細嵌件的制品， 這是利用與制品形狀相 仿的預壓物或空心預壓物的結果。其缺點為：增加

17、設備、人力（如果在后面的工 序中得不到補償，成本增加）松散度特別大的長纖維、需大型、復雜的設備；模壓結構復雜或混色斑紋制品，不如用粉料好。7、模壓用模具主要有哪些形式，各自特點如何?溢料縫原料排氣加料室制品尺寸及性能溢式有，浪費在5鳩內要求不嚴格（浪費）易無尺寸精度不咼，施壓不準確，力學性能不易控制不溢式無計量嚴格不易有尺寸精度、質量性能好半溢式部分溢料不嚴格較易有尺寸精確，質量性能 較好半溢式部分溢料不嚴格有尺寸精確，質量性能 較好8、模壓過程中，壓力、時間和溫度是重要的控制因素，各自對模壓過程和制品性能的影響如何？ 壓 力：1、增大壓力：流動性增加、收縮 率降低、密度增大，制品性能提高；2

18、、減小壓力：氣孔增加、收縮率增大，密 度降低，力學性能和外觀質量下降；3、壓力過大：設備、能量消耗增大，壓機、 模具壽命縮短。溫 度：1、升高溫度：流動性增大、固化時間下降，成型周期 縮短；2、溫度過高：（1）固化溫度過高，固化時間迅速縮短，充模困難，甚至 充不滿模；（2）表面固化過快，水分、揮發(fā)份跑不出來，影響力學、電學性能， 也極大影響其表觀質量；時間：1、大制品（長時間）；2、預壓、排氣（使壓制時間縮短）；3、壓制時間過短（固化不完全）。1什么是擠出成型，擠出過程分為哪兩個階段？擠出成型亦稱擠壓模塑或 擠塑，即借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的聚合物物料在壓力推動下， 強行通過口模而

19、成為具有恒定截面的連續(xù)型材的成型方法。 可分為聚合物物料的 塑化和塑性體的擠出定型兩個階段。2. 單螺桿擠出機的擠出系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)包括哪幾個部分?單螺桿擠出機由傳動系統(tǒng)，擠出系統(tǒng)，加熱和冷卻系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等幾部分組成。擠出系統(tǒng) 和傳動系統(tǒng)主要包括傳動裝置、加料裝置、機筒、螺桿、機頭和口模等五部分3. 簡述單螺桿擠出機的螺桿的幾個功能段的作用 . 加料段：自物料入口 向前延伸的一段稱為加料段， 在加料段中， 物料依然是固體， 主要作用是使物料 受壓，受熱前移，螺槽一般等距等深。壓縮段：壓縮段是指螺桿中部的一段，物 料在這一段中受熱前移并壓實熔化， 同時也能排氣，壓縮段的螺槽體積逐漸減小。 均化段

20、：螺桿最后一段， 均化段的作用是使熔體進一步塑化均勻， 并使料流定量， 定壓由機頭流道均勻擠出，這段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度較淺。4. 什么是螺桿的壓縮比 , 單螺桿擠出機的螺桿通過哪些形式獲得壓縮 比?螺桿加料段第一個螺槽容積和均化段最后一個螺槽容積之比稱為壓縮比。 壓縮比的獲得有以下方法：等矩不等深 等深不等矩 不等距不等深。5、 簡述雙螺桿擠出機的主要工作特性.a.強制輸送作用在同向旋轉嚙 合的雙螺桿擠出機中， 兩根螺桿相互嚙合， 嚙合處一根螺桿的螺紋插入另一根螺 桿的螺槽中，使其在物料輸送過程中不會產生倒流或滯流。無論螺槽是否填滿。 輸送速度基本保持不變，具有最大的強制輸送性。 b

21、. 混合作用 由于兩根螺桿 相互嚙合，物料在擠出過程中進行著比在單螺桿擠出機中更為復雜的運動， 不斷 受到縱向橫向的剪切混合， 從而產生大量的熱能， 使物料加熱更趨均勻， 達到較 高的塑化質量。c.自潔作用 反同旋轉的雙螺桿，在嚙合處的螺紋和螺槽間存在 速度差，相互擦離過程中，相互剝離粘附在螺桿上的物料，使螺桿得到自潔。同 向旋轉的雙螺桿， 在嚙合處兩根螺桿的運動方向相反， 相對速度更大， 因此能剝 去各種積料，有更好的自潔作用。6、如何獲得單螺桿擠出機最大的固體輸送速率 ? 結構角度： 1 增加螺槽 深度； 2 降低物料與螺桿的摩擦系數； 3 增加物料與料筒的摩擦系數； 4 選 擇適當的螺旋

22、角。工藝角度：1增加料筒溫度（fb T）;降低螺桿溫度（fs ；）7、簡述聚合物熔體在擠出機均化段的流動形式 . 熔體在均化段的流動包 括四種形式：正流、逆流、漏流和橫流。完整的注塑過程。 塑化物料，注塑，保壓冷卻，開模，脫模，合模2 注塑制品有何特點。 壁厚均勻；制品上有凸起時，要對稱，這樣容易加工； 為加強凸臺的強度 要設筋， 并在拐角處加工出圓角； 傾斜的凸臺或外形會使模 具復雜化，而且體積變大， 應該設計為和分型面垂直的形狀； 深的凹進部分盡 可能的集中在制品的同一側； 對于較薄的壁 為避免出現側凹， 可將制品上的凹 孔設計成 v 形槽；所有的拐角處都應有較大的圓角。3 擠出機和注塑機

23、的螺桿有何異同。 注塑機的螺桿存在前進、后退運動， 多為尖頭，壓縮比較小 4為了防止“流涎”現象，噴嘴可采用哪幾種形式，描述每種形式的 工作原理。 小孔型：孔徑小而射程長。料壓閉鎖型：利用預塑時熔料的壓力， 推動噴嘴芯達到防止“流涎”彈簧鎖閉式：用彈簧側向壓合頂針?？煽劓i閉式： 用液（或電、氣）動控制頂針開閉5 鎖模系統(tǒng)有哪幾種型式，描述每種型式的工作原理。 液壓式，軸桿式6 注塑制件后處理有哪些方法，各有什么意義。 熱處理，調濕處理， 熱處理的實質： 1 使強迫凍結的分子鏈得到松他，凝固的大分子鏈段轉向無規(guī) 位置，從而消除這一部分的內應力。 2 提高結晶度，穩(wěn)定結晶結構，從而提高 結晶塑料制

24、品的彈性模量和硬度， 降低斷裂伸長率。 調濕處理是為了在較短的時 間內穩(wěn)定的尺寸。同時還可以加快達到吸濕平衡， 從而改善制件的柔曲性和韌性， 使它的沖擊強度和拉伸強度均有提高。7 結晶性塑料和非晶塑料在注塑工藝上有何不同。 塑化階段，結晶性塑 料的塑化需要更長的時間冷卻階段， 結晶性塑料的冷卻要嚴格控制， 冷卻的快慢 直接影響塑件的物性二、分析題1下圖是剛從模具中取出的注塑制件實物圖（1）請指出 A、B、C、D 部位的名稱。簡要說明部位 B 的作用。A:主流道 B :冷料井 C:分流道 D :澆口B 的作用主要是用于存儲進入流道的熔體前端冷料。（2）制件用于建筑上水管道的 90 度彎接頭。 從使用要求考慮， 選擇什么高分子 材料？簡要談談理由。PPR乍為一種新型的水管材料，具有得天獨厚的優(yōu)勢，它既可以用作冷水管， 也可以用作熱水管，由于其無