《高聚物成型工艺》复习笔记

1、高分子加工原理与技术复习笔记L影响高聚物加工粘度的工艺因素有哪些?答：（1）剪切速率的影响。聚合物熔体的一个显咅抽征是八们I 丫顿行为，黏度随明切速 率的增加而下降。在高剪切速率下熔体黏度比低剪切速率下的黏度小几个数量级.不同聚 合物熔体在流动过程中，随剪切速率的增加 黏度下降时不柑同的。从黏度剪切速率的依 赖性来说，一般橡胶对明切速率的敏感性要比塑料大。不同塑料的敏感性也有明显差别。对剪切速率敏感性大的塑料，可采用提高剪切速率的方法使其黏度下降。而黏度降低使聚 合物熔体容易通过浇口而充满模具型腔，也可使大型注塑机能耗降低。温度的影响。a 着温度的握宙“聚合物分子间的相互作用力减弱，聚合物熔体

2、的黏度降低，流动性增大。活化能越大，黏度对溫度越为敏感。溫度升高，其黏度下降越明显。压力的影响。体积 压缩必然引起自山体积减少，分子间距离缩小，将导致流体的黏度增加，流动性降低。 分子参数和结构的影响。相对分子质量。聚合物熔体的黏度流动主要是分子链之间的相 对位移。相对分门贞量越大，流动性差，黏度较高。反之,黏度较低些。相对分子质量 分布。相对分子质量分布宽的聚合物，易于加工，但此材料的拉伸强度较低。支化。半 相对分子质量相同时，分子链是直链型还是支链型及其支化程度，对黏度影响很大。高的 支化程度会导致凝胶形成，使合成橡胶变硬 流动性差。一长链支化对熔体黏度的影响较为 复杂。在低于临界相对分子

3、质S时，有相同相对分子质量的长支链聚合物比线性聚合物的 黏度低。而高于时,在低剪切速率下,长支链聚合物有较高的黏度；但在高剪切速率下, 长支链聚合物的黏度较低。添加剂的影响。影响流动性能显著的添加剂有增塑剂、润滑 剂和填料等。增塑剂。加入增塑剂会降低成型过程中熔体的黏度。润滑剂。聚合物中 加入润滑剂可以改善流动性。填料。填料的加入，一般会使聚合物的流动性降低。填料 对聚合物的影响与填料直径大小有关。粒子小的填料，会使其分散所需的能量较多，加工 时流动性差，但制品的表面较光滑.力学强度较高。反之,粒子大的填料.其分散性和 流动性都较好，但制品表面较粗糙,力学强度下降。2. 聚合物的聚集态和其加工

4、型有何对应关系?答：山于聚合物的大分r纟古构和分子热运动特点，可以将聚合物划分为结晶态、玻璃 态、高弹态、黏流态等聚集态。在玻璃化温度下，聚合物处于玻璃态（或结晶态），足 坚硕的固体。由于分子运动能量低,链段运动被凝结,只能在主链内的键长和键角有微小 的改变；在宏观上表现为聚合物在受力方向上有很小的普弹性变形。山于弹性模量高，形 变值小，所以处于玻璃态的聚合物只能进行一些车、铳、肖U、创等机械加工。在玻璃化 温度和黏流温度之间，聚合物处于高弹态。此时,分子热运动能量增加;虽整个分子的运 动仍不可能，但链段可以通过主链中的单键的内旋转不断改变构象，甚至可使部分链段滑 移°山于奇弹性模量

5、比普弹形模量小四到五个数量级，所以对某些材料可进行加压、弯曲、 中空或真空成型。一由于高弹形变比普弹形变大一万倍左右,且厲于与时间有依赖性的可逆 形变，所以在成型加工中为求得符合性状.尺寸要求的制品，往往将制品迅速冷却到玻璃 化溫度以下。对结晶型聚合物，可以在玻璃化温度至熔点的温度区间进行薄膜吹塑和纤维 拉伸。继续升温至黏流温度（或熔点）以上，聚合物大分子链相互滑移而转变为黏流态。呈黏流态的聚合物熔体在黏流温度以上稍高的温度范圉内，常采用进行压延成型和某些挤 出、吹塑成型。比黏流温度更高的温度，使聚合物大分子热运动大大激化，产生不可逆 黏流形变占绝对优势，这一温度范S常用于进行纺丝、注射、挤出

6、、吹塑、贴合等成型加 工。3. 高分子材料的配方设计遵循哪些原则？其制品设计的一般流程是什么？答：配方设计的原则：配方设计绝不是各种原料之间简单的、经验性的组合，优良的 配方应出是在满足综合性能的前提下，实习经济的合理性，达到制品性能、加工性能及经 济的综合平衡。橡胶和塑料制品设计的_般流程是：根据制品用途，确定制品应具冇的 性能，参数指标。充分了解制品规定的各项性能指标；了解制品使用环境、使用方法以及 使用中可能出现的问题；了解市场信息、消费者的兴趣、爰好及销售趋势。造型设计。主要考虑制品的功能，刚度、强度和成型工艺等，应力求做到形状对称、造型轻巧、结构 紧凑。原材料选择。根据制品用途,了解

7、原材料的作用和性质级原材料配合时的相互影 响,了解原材料的用量与制品性能,成型工艺的联系；然后试制出样品，经性能测试,收 集用户意见,通过I:匕较分析，确定制品最终选用的材料。在不影响产品质量的前提下，降 低成本。样品的初步设讣。包括配方设讣、工艺设计、结构设计和模具设汁等，涉及到 原材料、工艺、成本、质量等诸多因素，务必统筹兼顾。样品试制。在初步设计的基础 上,对试制样品作整体检验,通过试模,检验并分析样品的尺寸精度、成型时间、成型难 易程度、设计的合理性，用多种不同工艺条件试制样品。性能测试、成本核算。由此确 定技术质量指标,并测定产品的性能指标,核定成本，得出理想的设计方案。若不符合制

8、品要求,则返回重新调整设计方案，再试验,-直到符合要求为止。制品合格后，编制 设计说明书及冇关技术文件。包括原材料标准和检验方法、生产流程、工艺操作规程，制 品的企业标准及检验方法、环保和三废处理、车间、设备布置等。4. 高分子材料的配方设计有哪些典型方法？配方设计的一般步骤是什么?答：配方设计的_般步骤是：1丿收集文献资料，对原材料和成型方法进行分析对比，确 定试验配方。小样试验，性能测试，通过正交试验确定儿个比较理想的配方。扩大试 验，确定加工性能，测定产品的性能参数，如性能不合格，需再筛选配方。正式生产， 材料规范化（原材料规格、牌号、产地、验收标准、产品质量标准等）。配方设计方法： 单

9、因素变量配方设计方法。此法适介于材料制品性能只受一个因素（添加剂）影响的配 方。爬山法（逐步提高法）。该法关犍是起点位置、试验范S和步长的选择。黄金分 割法（0.618法）。在试验范围内的0.618处及其对应点（0.382 ）处分别做一个试验，比 较两个结果,舍去坏点以外的部分。平分法。适用于在试验范围内，制品有一定的物理 性能指标（目标函数是单调的），以此标准为对比条件。分批实验法。有均分分扌tk实验 法和比例分割法。前者是在试验范E内均匀安排每批试验上血结果，留下好的结果范® , 找到最佳的配方范围。抛物线法。在其他方法已将试验区间缩小后，希望更精确时采用。分数法（裳波那契搜集法

10、）。适合于单峰函数的方法，不同于黄金分割。多因素变S 配方设计法。是指有两个或两个以上因素（如添加剂的加入量）影响制品性能的配方。 正交设计法。是一种应用数学统计原理进行科学安扫占分析多因素变量的一种试验方法。中心复合试验设计计算法（回归分析法在中心点做许多堇复试验,建立自变量（配 方设计）与因变量（制品物理性能）之间关系的一种数学表达式（回归方程式X5对高聚物各个组分进行混合操作时，混合效果如何评定?答：物料各组分混合是否均匀，质量是否达到预期的要求，生产中混合终点的控制等都 涉及到混合效果的评定。衡量混合效果的办法随物料状态不同。对液态物料。可以分析 混合物不同部分的组成与平均组成相差的情

11、况，如相差较小，则混合效果好，反之则混合 效果差。（2）对固态及塑性物料。需从物料的分散程度和组成的均匀程度两个方面来衡量其 混合效果。均匀程度。共混物的均匀程度是指被分散物在共混体总浓度分布的均一性, 或者说分散相浓度分布的变化大小。分散程度。共混物的分散程度是指被分散的物质（如 橡胶中掺混部分塑料）破碎程度如何，或者说分散相在共混体中的破碎程度。用分散相的 半均粒径大小和分布来表示：打的碎，粒径小，则分散程度舟；破碎程度不够，粒径大, 则称分散得不好。6.橡胶的混炼工艺/塑料的塑化工艺过程有哪些?答：橡胶的混炼工艺过程：混炼就是将并种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶 在机械作川下混合均

12、匀，制成混炼胶的过程。在配合剂粒子与橡胶的混炼过程中，借助 炼胶机的强烈作用，首先将较大的块状橡胶和配合剂粉碎，以便混入。在混合阶段-胶料 破碎现象十分明显，无数松散的橡胶小颗粒被挤进配合剂粒子的间隙并向配合剂粒子的表 面渗透,这时配合剂附看在小块橡胶表面上,然后在机械力和溫度的作用下,小块橡胶又 互相接触压紧.逐渐变成大胶块,即是配合剂颗粒被生胶包®和湿润,生胶和配合剂的接 触面积不断扩大。这个过程中.混炼体系的比体积为：片匕容=%胶+ %介剂+ 1知9 ,其中irTO，随过程的进行，混合体系的视密度逐渐增大，单位质量的混合体的体积逐渐减少，其实质是橡胶分子渗入配合剂聚集体空隙，排

13、出其表面所吸附的空气的结果。半配 合剂的所有空隙都充满橡胶，比容达到以恒定值时，可认为配合剂已经被混合，形成掺冇 配合剂的较大的密实的大胶团。但这是配合剂尚未被分散，其粒子的初始尺寸不减少，这 是混炼的第一阶段，亦称湿润过程。湿润阶段形成的大胶团，在很大的剪切应力作用下, 乂被a新逐渐细化，混入橡胶内的配合剂聚集体被搓碎，成为微小尺寸的细粒，并均匀分 散到生胶中，逐渐变成新的大的胶料，直到形成连续相，完成均化过程，这是混炼的第二 阶段，也是配合剂在生胶中的分散过程。在胶料基本完成混合后，混炼若继续进行，则 生胶大分子链受破坏逐步明显，相对分了质量下降，表现为黏度下降，弹性恢复效应降低, 这是混

14、炼过程的第三阶段。塑料的塑化工艺过程：塑料的塑化是借助加热和剪切作用使 物料熔化、剪切变形.进一步混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。它是在初混合的 基础上的在混合过程，是在高于数值流动温度和较强剪切作用下进行的。7挤出成型常见的口模?答：圆孔口模。挤出塑料圆棒，单丝和造粒所用的口模，均具有圆形横截面的出口。环形口模。用于挤出管子、管状薄膜、吹塑用型胚和涂布电线的口模，都具有环形截面 的浇口，分为支架或口模、直角或口模、螺旋芯模式口模和储料缸式口模等。扁平口模。用挤出法生产平模（疗度小于025mm）和片材（厚度大于0.25mm）的口模，都具有狭缝 型的横截面出口，分为直支管式口模（T型口模）

15、、鱼尾型口模（扇形口模）和衣架式口 模三种。异型口模。所谓的异型材是指从异型口模挤出而得到的具有不规则截面的半成 品，包括中空和开房两人类,8塑料管材挤出有哪几个工序？国内外现有哪些定定径方法?答：挤出成型工艺流程: 粒状或粉状热塑性塑料T预热和干燥T加热T调整T挤出成型T定型T冷却T挤出机加热T开动螺杆牵引T T卷取（切割）T后处理T挤出制品原料的预处理和混合。用于挤出的热塑性塑料一般为粒状或粉状,由于原料中可能含有 水分.将会影响挤出成型的正常进行,同时影响制品质量与外观,因此在挤出前要逬行预 热和干燥。原料中的机械杂质也要尽可能除去。挤出成型。将挤出机加热到预定溫度, 开动螺杆,同时加料

16、。调整挤出机料筒各加热段和机头口模溫度、螺杆转速等工艺参数, 以控制料筒内物料的溫度和压力分布。定型和冷却。一热塑性塑料挤出物离开机头模后 仍处于高溫熔融状态，具有很大的塑性变形能力，必须进行定型和冷却。定型和冷却同时 进行。设有独立的定型装置Z冷却一般采用空气或者水冷。牵引和卷取（切割帮助 挤出物及时离开口模，保持挤出过程的连续性；调整基础型材截面尺寸和性能。牵引速度 和挤出速度相配合,通常牵引速度略大于基础速度。后处理。进行后处理，以提高制品 的性能。包括热处理和调湿处理。定径方法：常见的疋径装置有外定径和内左径两种。内左径是指挤出制品的内表面山于挤出收缩贴在冷的芯棒上，特点是制件内表面光

17、滑而外 越込由于内定径方法生产挤出制品需要的牵引力比外定径法大,通常采用外定径法生 产。外怎径采用最篡的是真空尢径和充气左径两种。真空定径。山真空定径套.冷却水 槽、真空泵等组成。原理是利用抽空所产生的负荷使需要定径的塑料管外壁与真空定径套 的内壁相贴，抽真空处为长方形或圆形孔，均分布在抽真空区的周围。优点是定径效果好, 管材内应力较小且外表光滑。充气定径。是在分流梭的筋上开一个通气孔，用压缩空气 充入挤出的塑料管内，在气压作用下，使出口模的塑料管外壁与定径套的内壁接触，经过彳锂?内的循环冷却水使塑料管初定型。9.注射塑料熔体进入模腔内的流动情况的四个阶段?答：塑料熔体进入模腔内的流动情况均分

18、为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个 阶段。充模阶段。这一阶段从柱塞或螺杆开始向前移动起，直至模腔被塑料熔体充満为 止。充模开始一段时间内模腔内没有压力，待模腔充满时，料筒压力迅速上升而达到最大 值几。充模时间与注射压力有关。熔体从浇口处向模腔底部以层流方式推进时，形成扩 展流动的前锋波的形状分为三个阶段：熔体流前缘呈圆弧形的初始阶段；前缘从圆弧渐变 为直线的过渡阶段；前缘呈直线移动的主流充満模腔的阶段。保压阶段。这一阶段是指 自熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时的一段时间。如果柱塞或者螺杆停在原位不动, 压力曲线略有衰减.由几降至几O如果柱塞或者螺杆保持压力不变,压力曲线即与时间 轴平行

19、。这段时间内，塑料熔体会因冷却而发生收缩，但因仍然处于柱塞或螺杆的稳压下, 使模腔中的物料进一步压实，同时料筒内的熔料会向模腔内继续流入以弥补因物料冷却收 缩而留出的空隙。倒流阶段。这一阶段是从柱塞或螺杆后退时开始，到浇口处熔料冻结 时为止的一段时间。倒流阶段内的物料的流动会增分r的定向，但这种定向比较少，波 及的范a也不大。柱塞或者螺杆刚开始后退时,模腔内的压力比流道内的高,就会发生塑 料熔体的倒流,模腔内压力迅速下降。冻结后的冷却阶段。这一阶段是指浇口的物料完全冻结时起到制品从模腔中顶出为止。模内物料主要继续进行冷却，以便制品在脱模时具 有足够的刚度而不知发生扭曲变形。模腔内压力迅速下降。

20、10.注射制件的后处理主要指退火和调湿处理，请问塑料制品退火使用什么方法？什么情况下塑料制件必须退火？退火的实质是什么？如何对尼龙制件调湿?答：退火方法：使制品在塑料的玻璃化温度和软化温度指甲剪的某一温度附近加热一 段时间，然后门然冷却到室温。_必须对塑料制件进行退火的情况:凡所用塑料的分子链 刚性较大，壁）?较大，带有金属嵌件，使川温度范IMF壷，尺寸要求精度较I苗和内应力较 大乂不易自消的制件均需进行退火处理。退火卖质:使强迫冻结的分子链得到松弛，凝 固的大分子链段转向无规位置，从而消除这一部分的内应力；提a结晶度，稳定结晶结构, 从而提尚结晶塑料制品的弹性模量和硬度，降低断裂伸氏率。尼龙

21、调湿：将刚脱的尼龙 制品放在热水中进行处理，不仅可隔绝空气进行防止氧化的退火，同时还可加快达到吸湿 平衡，以免制品使用过程中发生较大的尺寸变化。适量的水分还能对聚酰胺起8类似増塑 的作用。1L压延成型制品的质量控制的工艺操作因素?答：影响压延制品的因素包括：压延机的操作因素.原材料因素、设备因素和辅助过程 中的各种因素。压延机的操作因素主要包括辘温、辗速、速比、存料量、棍距等，它们互 相联系和互相制约的。辗温和辗速。压延不同配方的塑料时，在相同的辗速下，温度控 制不一样；相同配方不同的輻速，温度控制也不一样。辗筒的速比。是压延辗具有速比 的目的不仅在于使压延物依次贴银，还在于使塑料能更好的塑化

22、，使物料受到更多的剪切 作用。棍距及馄隙间的存料。调节規距是为了适应不同厚度的产品和改变存料量。辐隙 存料在压延成型中起储备、补充和进一步塑化作用。存料的多少和旋转状况均能直接影响 产品质量。剪切和拉伸。在压延机上的压延物的纵向上收到很大的剪切应力和一些拉伸 应力，高聚物文字会顺着薄面前进方向（压延方向）发生分子定向，以至薄膜在物理力学 性能上出现各向异性。12挤出吹塑成型时，型胚的厚度控制方式？长度如何控制？拉伸吹塑的操作方法、目的及其效果?答：厚度控制：通过改变挤出型胚横截面的壁摩来达到控制吹塑制品壁摩和质a。吹 塑制品的璧厚决定于型胚各部位的吹胀比.吹胀比越大,该部位壁越薄；吹胀比越小,

23、壁 越厚。现代挤出吹张机组型胚控制是根据对制品壁片均匀的要求，确定型胚横截面沿K度 方向各部位的吹胀比，通过计算机系统绘制型胚程序曲线，通过控制系统操纵机头芯棒轴 向移动距离，同步变化型胚横截而壁厚。型胚横截面璧厚沿长度方向变化的部位（即点数） 越多，制品的璧厚越均匀。长度控制：型胚的长度直接影响吹塑制品的质量和切除尾料 的长短尾料涉及原材料的消耗。型胚长度取决于在吹塑周期内挤出机螺杆的转速。转速 快,型胚长，转速慢,型胚短。控制型胚长度，一般采川光电拧制系统。通过光电管检测 挤出型胚长度与设定长度之间的变化，通过控制系统门动调整螺杆转速，补偿型胚长度的 变化，并减少外界因素对型胚长度的影响。

24、拉伸吹塑操作方法：先通过挤出法和注射法 制成型胚，然后将型胚处理到塑料适宜的拉伸温度，经内部（川拉伸芯棒）或外部（用拉 伸夹具）的机械作川力而进行纵向拉伸，同时或稍后经压缩空气吹胀进行横压拉伸，最丿r;获得制品。拉伸目的：为了改善塑料的物理性能。对于结晶型塑料，拉伸是在热弹性范 围内逬行的；对于部分结晶的热塑性塑料，拉伸是在地用于结晶熔点较窄的溫度范围内进 行的。在拉伸过程中，要保持一定的拉伸速度，作川是在进行吹塑之前，使塑料的大分 链拉伸定向而不至于松弛。拉伸效果：经轴向和径向的定向作用，拉伸吹塑容器显示优 良的性能，制品的透明性、冲击强度、硬度和刚性、表面光泽度及阻隔性都有明显提高。13.泡沫成型原理三阶段?答：泡核形成。发泡剂在强烈搅拌下，均匀分散于液态聚合物或其复合物中；出化学 发泡剂受热分解并释放气体或物理发泡剂受热气化时，反应物料中气体浓度迅速增大，很 快达到过饱和状态，气体便山液相逸出并形成气泡。这些气泡仍分布在聚合物溶液中，并 为