青岛科技大学橡胶及塑料加工工艺重点

1、名词解释链段：链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。 柔顺性: 高分子链能够改变其构象的性质。 均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。 共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。 近程结构 一个或几个结构单元的化学组成、空间结构及其与近程邻近基团间的键接关系。 远程结构:相距较远的原子（团）间在空间的形态及其相互作用。 取向态结构 :由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。 聚集态结构:高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌结构。 构象:分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排列。 构型:在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产生的异构体中的原子

2、或取代基团的空间排列关系。 松弛时间: 黏弹性材料作松弛试验时，应力从初始值降至1e(=0.368)倍所需的时间。 普弹性:材料瞬时产生的由内能变化导致的可逆小形变的特性。高弹性:小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆形变的性质。所产生的形变称为高弹形变。 强迫高弹性:玻璃态高分子在大应力作用下由熵变导致的大形变，升温后可回复。 玻璃化转变温度: 是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度 粘流温度:tf为高弹态与粘流态间的转变温度， 叫做粘流温度或软化温度。 力学松弛:由分子运动的松弛特性导致的高分子力学性能也具有时间依赖性的特性。 蠕变:恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的

3、延长逐渐增加的现象。 应力松弛: 恒温恒应变下，材料内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象。 滞后现象: 聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象称为滞后现象 内耗:聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，使机械能转变为热能的现象。 流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质,主要指加工过程中应力，形变，形变速率和粘度之间的联系 剪切变稀流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐下降的流体。 挤出胀大:挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。 切力增稠流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐增大的流体。 熔融指数:表示塑胶材料加工时的流动性的数值。门尼粘度：反映橡胶加工

4、性能的好坏和分子量高低及分布范围宽窄的数值。 可塑度：是指被测试样在一定外力作用下产生压缩形变的大小和除去外力后保持形变的能力。 高分子的基本概念 、高分子的结构二.问答题 1. 高分子有何特征? （1）分子量很高或分子链很长，这是高分子化合物最根本的特点。 （2）高分子是由很大数目的结构单元通过共价键相连接而成（均聚物，共聚物） （3）高分子的结构具有不均一性（多分散性） （4）大多数高分子的分子链具有一定的柔顺性2. 试分析线型、支链型、交联型高分子的结构和性能特点? 线型：形状：整条高分子犹如一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可舒展成直线，这取决于高分子链本身的柔性及所处的外部条件

5、。通常各种橡胶、大多数的纤维、塑料等都属线形大分子。2. 特点：既可溶解又可熔融，易于加工成型。 支链型：链分子在二维空间键合增长所形成的高聚物。其主链上带有长短不一的支链，支链的形状有星型、梳型、无规支链型等几种。2. 特点：与线形大分子相比，带短支链的高聚物更易溶解和熔融，且机械强度低此外，支链型高聚物大分子上有叔碳原子，其反应活性高，所以热稳定性差，易老化变硬变脆。 交联型：高分子链之间通过支链或某种化学键相键接，形成的三维网状大分子热固性塑料、硫化橡胶都属于网状大分子。2. 特点：若分子间形成网状结构，则整个高聚物可看成一个大分子，既不溶解也不熔融，只能熔胀。随着分子间交联程度的增加，

6、材料的弹性降低，但机械强度和硬度都增加3. 以丁二烯和苯乙烯共聚物为例，说明单体共聚方式对高聚物性能的影响。 1) 75%的丁二烯和25%的苯乙烯无规共聚，共聚物具有良好的弹性，是丁苯橡胶； 2) 20%的丁二烯和80%的苯乙烯接枝共聚，共聚物是韧性很好的耐冲击ps塑料； 3）若苯乙烯与丁二烯进行嵌段共聚生成s-b-s三嵌段共聚物，其分子链中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯链段，则为热塑性弹性体。 4. 说明下列各组高分子链柔顺性的差别并说明原因. 1) pe(聚乙烯) pp（聚丙烯） ps（聚苯乙烯） 2) pp> pvc > pan 取代基极性大小，极性越大，链的柔顺性越小 3)

7、氯丁橡胶 pvc pp 4) br sbr nr 主链结构，主链上含有非共轭的双键，则高分子链的柔顺性好5. 什么叫结晶度?结晶度的大小对高聚物性能有哪些影响? 定义：结晶高聚物中结晶部分所占的百分数。 影响：1)力学性能：模量；硬度；伸长率；冲击强度；拉伸强度 （非晶区处于高弹态）； 2) 其它性能：耐热性能 ；耐溶剂性 ；溶解性能 ；抗气透性 ；密度 ；光学透明性 6. 取向方式有哪些?对材料的力学性能各产生哪些影响? 取向方式：链段取向，整链取向。 影响：1性能变化：取向前-各向同性；取向后-各向异性2一般情况下，材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度等）在取向方向上显著增强，而在垂直于取向

8、方向上则有所下降；3结晶聚合物，取向后材料的密度和结晶度都会增大，使材料的使用温度得到提高4由于折射率在取向方向和垂直方向上有差别，取向后的材料还会出现双折射现象高聚物的弹性和力学松弛现象二. 问答题 1高弹性的特点 1） 弹性模量小。2）形变量大。3）弹性模量随温度上升而增大。4）高弹形变有时 间依赖性力学松弛特性。5）形变过程有明显的热效应。2画出线形高聚物和交联高聚物的应力松弛曲线和蠕变曲线。 应力松弛曲线 蠕变曲线3、分子运动的角度解释高聚物的蠕变、应力松弛、滞后及力学损耗产生的原因。 蠕变和应力松弛的根本原因：外力作用下，高分子链自身产生的缓慢构象重排和分子链的滑移。影响因素：1）分

9、子结构：分子链的柔顺性：高，应力松弛速度快，抗蠕变性差；分子间作用力：高，应力松弛速度慢，抗蠕变性好；交联或结晶：应力松弛速度慢，抗蠕变能力好。2）温度：只有当温度在tg附近几十度的范围内，链段在外力作用下可以运动。但运动时受到内摩擦阻力较大，链段只能缓慢的改变去构象，应力松弛及蠕变现象才比较明显。3）外力作用速度：只有在外力作用时间基本接近或等于应力松弛时间，方可观察到明显的应力松弛现象。 滞后的原因：受到外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，链段通过热运动达到新平衡需要时间，由此引起应变落后于应力的现象。 内耗的原因：分子链的结构：对于柔性的高分子，一般是分子的极性越高，取代基数目越

10、多，取代基体积越大，则分子间相互作用力越大，分子运动时受到的内摩擦阻力越大，则内耗就越大。内耗大小：br nr sbr nbr iir 刚性链分子的滞后一般比柔性链分子的轻，在同样的力场中变形小，因此内耗低。高聚物的流变性二. 问答题 1与低分子相比，高聚物的粘性流动有何特点？ 1)粘度大，流动性差：高聚物熔体的粘度比小分子液体大得多 2)高分子流动是通过链段的位移运动来完成的：粘流态下大分子运动的基本结构单元不是分子整链，而是链段 2.液体流动曲线有几种类型？大多数高聚物流体属于哪种类型？ 牛顿流体，非牛顿流体。高分子流体不完全服从牛顿流动定律，属于非牛顿型流体 3. 高聚物流动性的表征方法

11、有哪些？ 1） 熔体流动速率（mfr），又称为熔融指数（mi）2）门尼粘度3）可塑度4）拉伸粘度 4.何为挤出胀大？产生原因是什么？如何预防？ 定义：挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象 原因：样品的弹性模量太大，在挤出时弹性模量被储存，当离开挤出机，弹性模量迅速 恢复，结果造成挤出胀大。 预防：引起聚合物弹性形变储能剧烈变化区域为：模孔入口处，毛细管壁和模孔出口处。 模口设计成流线型，提高加工温度、降低挤出速率等。高聚物的分子运动和热转变 问答题 高分子热运动的特点？ (1)分子运动的多样性运动单元的多样性运动方式的多样性（2）分子运动具有时间依赖性松弛特性（3）分子运动具有温度

12、依赖性时-温等效原理 画出非结晶性高聚物的热机械曲线（温度-形变曲线），并从分子运动的角度对曲线各阶段特征加以解释。影响结晶高聚物tm的因素有哪些？（1主链结构的组成分子间作用力分子链柔性分子链的对称性和规整性（2）结晶温度（3）拉伸（4）杂质 在选择高分子材料时，tg有何参考价值？（1）工艺意义是非晶热塑性塑料(如ps,pmma和硬质pvc等)的使用温度的上限是非晶性橡胶(如nr天然橡胶,bsr rubber丁苯橡胶等)使用温度的下限（2）学术意义聚合物分子链柔性表征高聚物的特征指标试述影响高聚物玻璃化转变温度的因素。（1）化学结构主链侧基结构分子间作用力分子量（2）交联度（3）增塑剂（4）

13、共聚、共混的影响（5）作用力的影响（6）外力作用频率和升温速率的影响高聚物的断裂、屈服和强度 1. 试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线各阶段特征加以解释。 弹性形变-屈服-应变软化-冷拉-应变硬化-断裂 应变软化：当应力超过屈服应力a后，应力与应变不再保持线性关系，到达y点，应力达到最大值，此时非晶态高聚物的链段开始运动，卷曲的分子链沿拉伸方向伸展，结晶态高聚物的微晶也进行重排，甚至某些晶体可能破裂，发生取向，出现较大应变，而应力几乎不变或先降低后不变。 应变硬化：此时应变变化不大，而应力又急剧增加，直至断裂。配合剂1. 橡胶制品为什么要使用配合剂？共分哪几大类？各

14、自的作用是什么？ 配合剂的作用1改善或提高制品的物理机械性能及使用性能；2改善材料的工艺加工性能；3节约聚合物原材料或降低制品成本。 分类：分成硫化体系、补强填充体系、防护体系、增塑体系和其它专用配合剂。 硫化体系：促使橡胶大分子发生硫化（或交联反应）的配合体系。 补强填充体系补强剂亦有增容或填充作用，填充剂也有一定补强作用，二者没有严格界限，故亦将其统称为填料。 防护体系 防止橡胶老化 增塑体系 改善橡胶的加工工艺性能：通过降低分子间作用力，使粉末状配合剂更好地与生胶浸润并分散均匀，改善混炼工艺；通过增加胶料的可塑性、流动性、粘着性改善压延、压出、成型工艺；改善橡胶的某些物理机械性能：降低制

15、品的硬度、定伸应力、 提高硫化胶的弹性、耐寒性、降低生热等； 降低成本：价格低、耗能省2. 了解各种塑料添加剂的作用？ 1)特性添加剂是改进塑料制品的某种特性，如物理机械性能、柔韧性、阻燃性等包括增塑剂、填充剂、增强剂、偶联剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、防霉剂、冲击改性剂和降解剂等2)稳定剂延缓或防止塑料在物理（加热、光）和化学（氧、微生物）因素作用下发生降解的物质。包括热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、抗微生物剂3)加工添加剂 使塑料易于成型或提高成型效率的添加剂。包括润滑剂、脱模剂。 塑炼、混炼工艺1. 什么叫塑炼？塑炼的目的及其实质是什么？ 塑炼的定义：通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等

16、方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软而富有可塑性状态的工艺过程。 塑炼的目的 减小弹性，提高可塑性； 降低粘度，改善流动性； 提高胶料溶解性和成型粘着性 本质 粘度的降低，可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。 2. 开炼机塑炼和密炼机塑炼的原理是什么？各有什么优缺点？ 原理：开炼机在炼胶过程中主要是依靠两个相对回转的辊筒对胶料产生挤压、剪切作用，经过多次捏炼，以及捏炼过程中伴随的化学作用，将橡胶内部的大分子链打断，使胶料内部的各种成分掺和均匀，而最后达到炼胶的目的。 开炼机塑炼优点：结构简单、加工适应性强、胶种变换方便缺点：劳动条件差，劳动强度大，胶料易氧化等 密炼机塑炼的优点：密封性

17、好，污染轻，配合剂飞扬损失少，改善了工作环境；降低了劳动强度；缩短了生产周期，提高了生产效率；自动化程度高。缺点：密炼机塑炼温度高，操作不慎易发生过炼、可塑度不均匀等现象；加上排胶不规则，需要配备专用设备进行补充塑炼和压片，设备造价高。3. 混炼的作用是什么？什么是结合橡胶？起什么作用？ 结合橡胶在混炼过程中，橡胶分子与活性填料（主要是炭黑、白炭黑）粒子结合生成一种不溶于橡胶良溶剂的产物，称为炭黑结合橡胶或称为炭黑凝胶。 作用u 提高硫化胶的性能；u 在混炼初期生成适量的结合橡胶，有利于炭黑附集体 发生破碎和分散均匀；u 溶剂化隔离作用，防止了炭黑分散颗粒的再附聚，对混炼质量起到了稳定的作用。

18、 4. 混炼胶停放的目的？ u 松弛内部的残余应力，消除疲劳，减少后续加工中的收缩率；u 使橡胶与配合剂之间继续进行相互扩散渗透；u 有利于橡胶与炭黑在界面处进一步发生结合作用，提高结合橡胶生成量和补强效果。但停放时间最多不能超过36h压延工艺1. 什么是压延工艺？能够完成的作业形式有哪些？ 压延工艺是利用压延机辊筒之间的挤压力作用，使物料发生塑性流动变形，最终制成具有一定断面尺寸规格和规定断面几何形状的片状聚合物材料或薄膜状材料；或者将聚合物材料覆盖并附着于纺织物和纸张等基材的表面，制成具有一定断面厚度和断面几何形状要求的复合材料，如胶布、塑料革或人造革和某些塑料涂层制品。橡胶作业形式：u压

19、片-胶料u挂胶、擦胶-帘布u贴合、贴胶-胶片u压型-胶胚u塑料作业形式u pvc薄膜u 人造革u 装饰纸u 地板u 树脂片材u 无纺布2. 辊筒挠度的产生原因、影响及其补偿措施？ 产生：压延时，辊筒在胶料的横压力作用下会产生轴向的弹性弯曲变形，其程度大小以辊筒轴线中央部位偏离原来水平位置的距离表示，称为辊筒的挠度。 影响：压延产品中间厚度大，两边厚度小。补偿措施1）辊筒中高度法2）辊筒轴线交叉法3）辊筒预弯曲法3. 什么是压延后的收缩变形和压延效应？产生原因及预防措施？ 收缩变形：压延制品产生纵向收缩变形，即长度减小，断面厚度增加的现象。 产生原因：压延时大分子链产生的 压延效应：压延后的胶片

20、还会出现性能上的各向异性现象。 产生原因： 压延时大分子链被拉伸变形和取向；几何形状不对称的配合剂粒子沿压延流动方向取向排列。 预防措施1）适当提高压延机辊筒表面的温度和压延半成品的停放温度；2） 减慢压延速度；3） 适当提高胶料的可塑度；4）将热炼后的胶卷调转90°向压延机供胶，或将胶片调转90 °装入硫化模型进行硫化；5） 尽量不用粒子几何形状不对称的配合剂。4. 压延产品横向上出现厚度不均匀的影响因素有哪些？如何预防？ 辊筒挠度：补偿措施1）辊筒中高度法2）辊筒轴线交叉法3）辊筒预弯曲法 5. 了解各种压延工艺的基本操作方法及其优缺点？ u优点：加工能力大、生产速度快

21、、产品质量好、自动化程度高、能连续化地生产。 u缺点：设备庞大、投资高、维修复杂、制品宽度受到压延辊简长度的限制、生产流水线长、工序多。挤出成型工艺1. 什么是挤出成型？包括那几个过程？ 挤出成型是使物料在挤出机机筒及转动着的螺杆的相互作用下，在外加热及内摩擦剪切作用下逐渐升温塑化或熔融成为粘流态流体，并在一定的压力和温度下连续均匀的通过机头口型成型出各种具有复杂断面形状的制品的成型方法。 2. 按作用不同螺杆可分为那几段？各段的（结构、作用）区别有哪些？ 根据物料在螺杆中的温度、压力、粘度等的变化特征，可将螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段。 加料段：塑化并定量、定压输送物料 ,压缩段 压实

22、并塑化物料，排气 均化段 加热并前移物料 3. 物料顺利进入挤出机料筒的条件？ 4. 机头的作用及其选取原则？ 机头和口模的作用：使物料由螺旋运动变为直线运动；产生必要的成型压力，确保产品密实；使物料通过机头进一步塑化；u成型为半成品。 选取原则 u机头内流道应呈流线型，不能急剧扩大和缩小，避免物料流动时存在死角和滞留，保证横截面流动速度相等；u机头内壁应是光滑的，减少流动阻力；u 机头成型部分应有足够的长度，保证有必要的定型时间，防止物料离模收缩；u机头要有一定的压缩比，使制品均匀密实，无熔接痕迹；u机头应有足够的刚度，以免在工作压力下使流道变形5、固体输送率？（结构设计上和工艺上） 从结构

23、设计上：1）增加螺杆的直径；2）增加螺槽的深度，但受到螺杆强度的限制；3）提高螺杆的光洁度，降低物料与螺杆的摩擦系数；4）增加料筒内壁的粗糙度，如在料筒内开设沟槽，增加物料与料筒间的摩擦系数；5）采用最佳（螺杆外径处的）螺旋角。 u 从工艺上：1）提高螺杆转速；2）提高料筒的温度； 3）降低螺杆的温度。6. 了解几种主要的挤出成型工艺过程（挤出吹塑薄膜、管材、片材及线缆的挤出成型） 1. 将热塑性塑料从进料口进入机筒内，由挤出机将塑料熔化成熔料流体，经过挤压系统塑炼和混合均匀的熔料以一定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯； 2. 将达到规定长度的型坯置于吹塑模具内合模，并由模具上的刃口将型坯切

24、断； 3. 由模具上的进气口通过压缩空气以一定的压力吹胀型坯； 4. 保持模具型腔内压力，使制品和模具内表面紧密接触，然后冷却定型，开模取出制品。注射成型1. 什么是注射成型？其优点有哪些？ 注射成型也叫注塑成型，是将物料加入注射机料筒，在热和机械剪切力的作用下塑化成具有良好流动性的熔体，随后在柱塞或螺杆的推动作用下迅速注入模具，依靠冷却固化或加热硫化，然后从模具中取出成型好的制品，完成一个注射周期的加工过程。 优点1. 成型周期短，能一次成型外形复杂、或带有嵌件的模型制品，尺寸精确，产品质量高；2. 生产效率高，自动化程度高；3. 可加工的物料种类多，大部分的热塑性塑料、热固性塑料和橡胶都能

25、用这种方法加工制品。 2. 喷嘴的类型及其应用？ 类型u直通式喷嘴；u自锁式喷嘴应用3. 注射成型过程可分为哪几个阶段？ u充模（注射）阶段u压实与保压阶段u倒流阶段u浇口冻结后的冷却阶段 4. 注射成型制件的后处理工艺有哪些？目的是什么？ 主要指退火和调湿处理。退火处理的目的：除内应力调湿处理的目的：止聚酰胺类塑料制品在高温下与空气接触时发生氧化变色，以及防止制品吸收水分而变形。 5. 了解注射机的主要基本参数及其作用。 u最大注射量：它反映了注射机的加工能力，标志着机器所能生产的制品的最大质量，是注射机的一个重要参数。 u注射压力：作用是克服已塑化好的熔料从料筒中注入模腔所遇到的一切阻力，并使制品具有一定的密度注射速度是指注射时螺杆或柱塞的轴向移动速度；而注射速率则是指注射机单位时间内的最大注射量，即螺杆或柱塞的横截面积与其前进速度的乘积。 注射时间 u塑化能力是指注射机塑化装置在一小时内所能塑化物料的质量（以标准塑料ps为准），它是衡量注射机性能优劣的另一重要标志。 u注射功率、合模力、合模装置的基本尺寸及开、合模速度等。锁模力是指注射机合模机构对模具所能施