高分子材料加工作業(yè)

1、郭存悅 高分子材料加工作業(yè) 1 單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機各有什么特點？單螺桿擠出機為什么難以加工粉料？采取哪些措施可以提高擠出機的固體輸送能力？答：（1）單螺桿擠出機特點：連續(xù)成型，產(chǎn)量大，生產(chǎn)效率高。制品外形簡單，是斷面形狀不變的連續(xù)型材。制品質(zhì)量均勻密實，各向異性小，尺寸準確性較好。但是由于加工材料及其共混物以及硬質(zhì)聚氯乙烯粉料時，單螺桿擠出機有很大的局限性：由于單螺桿擠出機輸送作用主要靠摩擦，因此加工粉料、玻纖、無機填料時較難加入；由于單螺桿排氣式擠出物料在表面更新作用小，因此排氣性差。單螺桿擠出機不適合某些工藝過程，比如聚合物的著色，因為物料在料筒時間既要短又要固定。單螺桿擠出機停留

2、時間一般較長，而且各部分物料的停留時間也不相等。再如熱固性粉料的混合，對溫度、壓力等條件要求很嚴格，單螺桿擠出機達不到要求。雙螺桿擠出機特點：雙螺桿擠出機是在單螺桿擠出機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有單螺桿擠出機的優(yōu)點，并且還具有單螺桿擠出機所不具有的優(yōu)點，容易加料：雙螺桿擠出機靠正位移原理輸送物料 ，不會有壓力回流。物料在雙螺桿擠出機中停留時間短：適合于那些停留時間過長就會固化或凝聚的物料的著色與混合，比如熱固性粉末涂層材料的擠出。優(yōu)異的排氣性：由于雙螺桿擠出機嚙合部分的有效混合，排氣部分的自潔功能使得物料在排氣段能獲得完全的表面更新。優(yōu)異的混合與塑化效果：由于兩根螺桿互相嚙合，物料在擠出過程中進行

3、著比單螺桿擠出機中更復(fù)雜的運動，經(jīng)受縱橫雙向的剪切混合。較低的比功率消耗：由于雙螺桿擠出機的螺桿長徑比較短，物料的能量多由外熱輸入；而單螺桿擠出機的螺桿長徑比要大出2030%，并且機頭和分流板篩網(wǎng)增加了阻力，因此相同產(chǎn)量的雙螺桿擠出機比單螺桿擠出機的能耗要低50%。雙螺桿擠出機的容積效率非常高：其螺桿特性線較硬，流率對口模壓力的變化不敏感，用于擠出大截面的制品比較有效，特別是擠出難以加工的材料時。單螺桿擠出機的流率對口模壓力變化比較敏感。（2）由于單螺桿擠出機的輸送作用主要是依靠摩擦，因此加料性能受到限制，粉料、玻纖、無機填料等較難加入；（3)增大螺桿直徑，加大螺桿轉(zhuǎn)速，可以提高加料段固體輸送

4、率。還有加長計量段也有利于物料的熔融均化，不僅提高生產(chǎn)力還能提高產(chǎn)品質(zhì)量，但也不益過長。還可以增加螺槽深度,降低塑料與螺桿的摩擦系數(shù)，增大塑料與料筒的摩擦系數(shù)。2 熱固性塑料模壓成型與橡膠的模型硫化各有什么特點？其中工藝參數(shù)如何設(shè)定？答：（1）熱固性塑料的模壓成型工藝特點：成型工藝及設(shè)備成熟，是較老的成型工藝，設(shè)備和模具比注射成型簡單。間歇成型，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，勞動強度大，難以自動化。制品質(zhì)量好，不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力或分子取向。能壓制較大面積的制品，但不能壓制形狀復(fù)雜及厚度較大的制品。制品成型后，可趁熱脫模。工藝參數(shù)設(shè)定考慮以下幾個方面：模壓壓力：壓力高，一般對各種性能是有利的，但對模具使用

5、壽命有影響，設(shè)備功率消耗大。模壓溫度：即成型時的模具溫度，溫度的高低主要由塑料的本性決定，一般情況下，溫度升高，硬化速度增加，固化時間減少，模塑周期下降，對生產(chǎn)有利。模壓時間：從充模加壓到完全固化為止的這段時間，一般來說時間增加，固化快，模壓時間下降，模塑周期下降。（2）橡膠的模型硫化：模型硫化生產(chǎn)工藝基本上與熱固性塑料的模壓成型相同，橡膠制品最后是通過交聯(lián)硫化形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制品。硫化以后橡膠內(nèi)部形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子間主要以化學鍵結(jié)合，橡膠硫化后，物理性能（強度，耐油性，硬度等）與化學性能（化學穩(wěn)定性）變化較大。對物理性能變化及原因進行舉例：如拉伸強度上升是由于硫化后產(chǎn)生的交聯(lián)鍵使橡膠受外力拉

6、伸時，應(yīng)力通過交聯(lián)鍵分散，由交聯(lián)鍵，橡膠分子自身共價鍵，范德華力等共同抵抗外力，而交聯(lián)前橡膠主要是范德華力與部分橡膠自身共價鍵抵抗外力。彈性，扯斷強度，撕裂強度提高，定伸強度提高，硬度提高，但是其伸長率以及疲勞生熱，壓縮永久變形等下降。對化學性能變化，化學穩(wěn)定性提高，交聯(lián)反應(yīng)使得化學活性很高的基團或原子不復(fù)存在，使老化反應(yīng)難以進行。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙了低分子的擴散。硫化歷程可分為四個階段硫化誘導(dǎo)期（焦燒時間）內(nèi)，交聯(lián)尚未開始，膠料有很好的流動性。硫化誘導(dǎo)期以后便是以一定速度進行交聯(lián)的預(yù)硫化階段。過硫期，正硫化后，繼續(xù)硫化進入過硫化。工藝參數(shù)設(shè)定考慮以下幾個方面：硫化溫度，硫化速度隨溫度的升高而加快，

7、所以升高溫度能提高生產(chǎn)率，一般當溫度增加8-10度，時間可縮短一倍。硫化時間，在一定的P,T下，時間增加，硫化程度增加，性能變好，但時間太長，會發(fā)生降解，性能下降，時間太短，沒達到較好的硫化。硫化壓力，大多數(shù)橡膠制品的硫化是在一定壓力下進行的，加壓的目的和壓力高低的影響同熱固性塑料，一般模壓制品的硫化壓力為2-4MPa。3 注射成型機有哪幾類？其結(jié)構(gòu)與工作特點如何？結(jié)晶性塑料與無定形塑料注射成型時模具溫度應(yīng)如何控制？答：按塑化方式分類分為 柱塞式注射機、移動螺桿式注射機、雙階柱塞式注射機、螺桿預(yù)塑化柱塞式注射機。按注射機外形特征分為：臥式注射機、立式注射機、角式注射機。按注射機的傳動方式分為：

8、機械式注射機，液壓式注射機，液壓機械式注射機。注射機的基本結(jié)構(gòu)包括注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、注射模具。其中注射系統(tǒng)包括加料裝置，料筒，移動螺桿以及噴嘴等。工作特點：間歇操作、周期短、生產(chǎn)效率高；可以成型形狀復(fù)雜、尺寸準確的制品；生產(chǎn)過程自動化程度高；適應(yīng)性較強。模溫：模具溫度的高低影響充模后熔體冷卻的快慢，進而影響生產(chǎn)周期及制品性能。結(jié)晶性塑料，溫度降到Tm以下即結(jié)晶，故結(jié)晶速度受冷卻速率的控制。模溫高、冷卻速率小，塑料在其最大結(jié)晶區(qū)域停留時間長，制品的結(jié)晶度高，因晶體生長時間長，球晶結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，球晶尺寸大。但過高的結(jié)晶度和球晶尺寸易使制品發(fā)脆。高模溫也會延長成型周期。因此，高模溫適合于生

9、產(chǎn)結(jié)晶速率很低的塑料。無定形塑料，注射充模后無相轉(zhuǎn)變，故模溫高低主要影響冷卻時間長短，較低的模溫，冷卻快，生產(chǎn)效率提高。對熔融粘度較低或中等的無定形塑料，如PS等采用較低的模溫。對熔融粘度較高的無定形塑料，如PPO,PC，PSF應(yīng)采用較高的模溫。4 影響注射成型制品內(nèi)應(yīng)力的因素有哪些？如何消除內(nèi)應(yīng)力？如何減少注射制品的收縮率？分析注射成型過程中料筒、噴嘴、模腔內(nèi)入口處和最遠端的壓力變化曲線。答：（1）溫度梯度產(chǎn)生的體積溫差應(yīng)力。分子解取向受到阻滯而產(chǎn)生的取向應(yīng)力。結(jié)晶聚合物產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。金屬鍛件和脫模頂出時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。各種內(nèi)應(yīng)力中溫度應(yīng)力和取向應(yīng)力最重要。消除方法：使用溫度以上10-20，或

10、HDT以下10-20進行熱處理。保壓壓力高，補料多，可以使成品收縮率下降；凝封時，封口壓力越高，封口料溫越低，有利于降低制品的收縮率。5 熱成型過程壓力來源有幾類？如何制得H/D高、表面光滑、壁厚均勻的高精度制品？答：熱成型過程中壓力來源主要靠抽真空和引進壓縮空氣在器件兩面形成壓差，有時也借助于機械壓力或液壓力。氣壓成型適合于成型精度高，H/D高、表面光滑、壁厚均勻的高精度制品。6 如何用三種不同方法，從粉末料出發(fā)，制造形狀如下、內(nèi)外表面光滑的PC水杯杯體? 說明配方、成型設(shè)備、工藝及主要工藝參數(shù)（每個杯體容積1 L，重30 g）。由杯體結(jié)構(gòu)和性能要求分析，決定采用中空吹塑三種方法：注射吹塑，

11、擠出吹塑，拉伸吹塑:設(shè)備：型坯成型裝置，吹脹裝置，輔助裝置配方：PC粉體以及增塑劑，穩(wěn)定劑，填充劑，潤滑劑，增強劑，著色劑等助劑1) 注射吹塑工藝過程：由注射機在高壓下將熔融塑料注入型坯模具形成管狀型坯，開模后型坯留在芯模上，通過機械裝置將熱型坯置于吹塑模具內(nèi)，合模由芯模通道引入壓縮空氣，吹脹達到所需的形狀，在空氣壓力下冷卻定型，脫模后得到制品。工藝條件型坯溫度是關(guān)鍵。2) 擠出吹塑擠出吹塑成型是將擠出成型的半熔融狀態(tài)的塑料管坯(型坯)，趁熱置于各種形狀的模具中， 并即時在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹， 使其緊貼于模腔壁上成型，經(jīng)冷卻脫模后得到中空制件的熱成型過程。它的整個成型過程可以分為型坯形

12、成、型坯吹脹以及冷卻和固化三階段。工藝參數(shù)：型坯溫度應(yīng)適當，太低，表面粗糙，太高，下垂嚴重。擠出速度適當?？諝鈮毫υ?7個大氣壓。吹脹比在24之間。3)拉伸吹塑：在擠出或注射型坯基礎(chǔ)上，通過適宜拉伸溫度下先縱向拉伸同時或稍后以壓縮空氣進行橫向拉伸，得到的制品透明性增加。如采用一步法：先擠出管坯，型坯定型，之后將型坯移至拉伸吹塑模具，進行拉伸吹塑，最后脫模得到制品。成型中需對塑化溫度，拉伸倍率等工藝條件進行控制。7 復(fù)雜多層中空制件如何用注塑方法成型？答：可以采用多層吹塑成型：通過多層擠出成型工藝或注塑工藝制得的兩層以上的坯壁分層而又粘在一起的型坯，再經(jīng)吹塑得到多層中空制品成型。幾種常見的多層吹

13、塑用塑料：雙層復(fù)合：1.聚乙烯/尼龍（壁厚 9:1）2.聚乙烯/聚氯乙烯（壁厚 2:1）3 層復(fù)合：1.聚乙烯/乙烯- 醋酸乙烯共聚物/尼龍2.聚乙烯/乙烯- 醋酸乙烯共聚物/聚乙烯3.聚丙烯/黏合劑/尼龍5 層復(fù)合：高密度聚乙烯/黏合劑/EVOH/黏合劑/高密度聚乙烯6 層復(fù)合：聚乙烯共聚物/回收料/黏合劑/EVOH/黏合劑/聚丙烯共聚物8 壓延成型的設(shè)備及工藝特點如何？幾種制品厚度調(diào)節(jié)方法的依據(jù)是什么？橡膠的壓延成型有幾類？各有何特點？答：按用途分為：壓片壓延機，擦膠壓延機，壓片擦膠壓延機，貼合壓延機，壓型壓延機，壓光壓延機，實驗用壓延機。按輥筒數(shù)目：兩輥壓延機，三輥壓延機，四輥擦膠壓延機

14、，五輥壓延機。工藝特點：連續(xù)成型，生產(chǎn)能力大，操作方便，易自動化；產(chǎn)品質(zhì)量均勻，致密、精確成型不用模具，輥筒為成型面，表面可壓花紋制品為薄層連續(xù)型材，斷面形狀固定，制品尺寸大成型適應(yīng)性不是很寬供料必須緊密配合，是連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)備大，投資高，輔助設(shè)備多，但生產(chǎn)能力大。調(diào)節(jié)方法：中高度補償法，因為震動的軸在中間容易凸起；軸交叉法，通常最后一個輥筒，軸交叉在2以內(nèi)，否則輥筒兩側(cè)接近中區(qū)的部分產(chǎn)品偏薄。橡膠的壓延成型：壓片壓延機，三輥或四輥，各輥的轉(zhuǎn)速相同；擦膠壓延機，三輥，各輥間有一定的轉(zhuǎn)速比。通用壓延機三輥或四輥各輥的速比可變。壓型壓延機二輥、三輥或四輥，一個輥筒表面刻有花紋或溝槽，并可以拆換。鋼絲壓延機四輥用于鋼絲簾布的貼膠。9 指出壓延操作時兩輥間物料翻轉(zhuǎn)、停滯、加速（超