《橡胶及塑料加工工艺,高分子材料加工基础,复习题青岛科技大学答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶及塑料加工工艺,高分子材料加工基础,复习题青岛科技大学答案.docx（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
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: 高分子链能够转变其构象的性质。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响而得的聚合物。近程构造 一个或几个构造单元的化学组成、空间构造及其与近程邻近基团间的键接关系。远程构造:相距较远的原子团间在空间的形态及其相互作用。取向态构造 :由于大分子链的取向而形成的聚拢态构造。聚拢态构造:高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌构造。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或取代基团的空间排列
2、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。是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度高弹性: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: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靠性的特性。蠕变:恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长渐渐增加的现象。应力松弛:
3、恒温恒应变下，材料内部的应力随时间延长而渐渐衰减的现象。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淌性质,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:流淌时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而渐渐下降的流体。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:流淌时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而渐渐增大的流体。熔融指数:表示塑胶材料加工时的流淌性的数值。门尼粘度：反映橡胶加工性能的好坏和分子量凹凸及分布范围宽窄的数值。可塑
4、度：是指被测试样在肯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力量。高分子的根本概念 、高分子的构造二.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构造单元通过共价键相连接而成均聚物，共聚物（3） 高分子的构造具有不均一性多分散性（4） 大多数高分子的分子链具有肯定的柔顺性12. 试分析线型、支链型、交联型高分子的构造和性能特点?线型：外形：整条高分子如同一条又细又长的线，大分子既可卷曲成团，也可伸展成直线，这取决于高分子链本身的柔性及所处的外部条件。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
5、：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， 支链的外形有星型、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， 其反响活性高，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：假设分子间形成网状构造，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，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
6、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假设苯乙烯与丁二烯进展嵌段共聚生成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. 说明以下各组高分子链柔顺性的差异并说明缘由.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) 氯丁橡胶PVCPP4) BR SBR NR 主链构造，主链上含有非共轭的双键，则高分子链
7、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：结晶高聚物中结晶局部所占的百分数。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 ；光学透亮性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 一般状况下，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加，而在垂直于取向方向上则有所下降；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
8、射率在取向方向和垂直方向上有差异，取向后的材料还会消灭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高弹形变有时间依靠性力学松弛特性。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 从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缘由。蠕变和应力松弛的根本缘由：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分子构造：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
9、力松弛速度慢， 抗蠕变力量好。2温度：只有当温度在Tg四周几十度的范围内，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，链段只能缓慢的转变去构象，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根本接近或等于应力松弛时间，方可观看到明显的应力松弛现象。滞后的缘由：受到外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，链段通过热运动到达平衡需要时间，由此引起应变落后于应力的现象。内耗的缘由：分子链的构造：对于柔性的高分子，一般是分子的极性越高，取代基数目越多，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
10、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，高聚物的粘性流淌有何特点？1)粘度大，流淌性差：高聚物熔体的粘度比小分子液体大得多 2)高分子流淌是通过链段的位移运动来完成的：粘流态下大分子运动的根本构造单元不是分子整链，而是链段2.液体流淌曲线有几种类型？大多数高聚物流体属于哪种类型？牛顿流体，非牛顿流体。高分子流体不完全听从牛顿流淌定律，属于非牛顿型流体3. 高聚物流淌性的表征方法有哪些？1 熔体流淌速率MFR，又称为熔融指数MI2门尼粘度 3可塑度 4拉伸粘度4. 何为挤出胀大？产生缘由是什么？如何预防？定
11、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缘由：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，弹性模量快速恢复，结果造成挤出胀大。预防：引起聚合物弹性形变储能猛烈变化区域为：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。3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靠性松弛特性3分子运动具有温度依靠性时-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分子构造 主链构造的
12、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 自然橡胶,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化学构造主链侧基构造分子间作用力分子量2交联度3增塑剂4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4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
13、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，应力到达最大值，此时非晶态高聚物的链段开头运动，卷曲的分子链沿拉伸方向伸展，结 晶态高聚物的微晶也进展重排，甚至某些晶体可能裂开，发生取向，消灭较大应变，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。 协作剂1. 橡胶制品为什么要使用协作剂？共分哪几大类？各自的作用是什么？协作剂的作用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本钱。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
14、专用协作剂。硫化体系：促使橡胶大分子发生硫化或交联反响的协作体系。补强填充体系补强剂亦有增容或填充作用，填充剂也有肯定补强作用，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，使粉末状协作剂更好地5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、流淌性、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； 降低本钱：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、
15、填充剂、增加剂、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、氧或参加某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为松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，改善流淌性； 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.
16、 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，经过屡次捏炼，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，而最终到达炼胶的目的。开炼机塑炼优点：构造简洁、加工适应性强、胶种变换便利缺点：劳动条件差，劳动强度大，胶料易氧化等密炼机塑炼的优点：密封性好，污染轻，协作剂飞扬损失少，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；加上排胶不规章，需要配备专用设备进展补充塑炼和压片，设
17、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裂开和分散均匀；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。4. 混炼胶停放的目的？u 松弛内部的剩余应力，消退疲乏，削减后续加工中的收缩率；u 使橡胶与协作剂之间连续进展相互集中渗透；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
18、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，使物料发生塑性流淌变形，最终制成具有肯定断面尺寸规格和规定断面几何外形的片状聚合物材料或薄膜状材料；或者将聚合物材料掩盖并附着于纺织物和纸张等基材的外表，制成具有肯定断面厚度和断面几何外形要求的复合材料，如胶布、塑料革或人造革和某些塑料涂层制品。u 橡胶作业形式：u压片胶料u挂胶、擦胶帘布u贴合、贴胶胶片u压型6胶胚u塑料作业形式uPVC薄膜u人造革u装饰纸u地板u树脂片材u 无纺布2. 辊筒挠度的产生缘由、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
19、以辊筒轴线中心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辊筒轴线穿插法 3辊筒预弯曲法3. 什么是压延后的收缩变形和压延效应？产生缘由及预防措施？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。产生缘由：压延时大分子链产生的压延效应：压延后的胶片还会消灭性能上的各向异性现象。产生缘由： 压延时大分子链被拉伸变形和取向；几何外形不对称的协作剂粒子沿压延流淌方向取向排列。预防措施1适当提高压延机辊筒外表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
20、供胶，或将胶片调转90 装入硫化模型进展硫化；5 尽量不用粒子几何外形不对称的协作剂。4. 压延产品横向上消灭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辊筒轴线穿插法 3辊筒预弯曲法5 了解各种压延工艺的根本操作方法及其优缺点？u 优点：加工力量大、生产速度快、产品质量好、自动化程度高、能连续化地生产。u 缺点：设备浩大、投资高、修理简单、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渐渐升温塑化或熔融成为粘流态流体，并在
21、肯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简单断面外形的制品的成型方法。2. 按作用不同螺杆可分为那几段？各段的构造、作用区分有哪些？依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 压实并塑化物料，排气均化段 加热并前移物料3. 物料顺当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：u使物料由螺旋运动变为直线运动；u产生必要的成型压力，确保产品密实；u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，避开物料流淌时存在死角和滞留
22、，保证横截面流淌速度相等；u机头内壁应是光滑的，削减流淌阻力；u 机头成型局部应有足够的长度，保证有必要的定型时间，防止物料离模收缩；u机头要有肯定的压缩比，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. 如何提高挤出机的固体输送率？构造设计上和工艺上u 从构造设计上：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提高螺杆的光滑度，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承受最正确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
23、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肯定的容量和压力由机头口模挤出形成型坯；2. 将到达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断；3. 由模具上的进气口通过压缩空气以肯定的压力吹胀型坯；4. 保持模具型腔内压力，使制品和模具内外表严密接触，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，是将物料参加注射机料筒，在热和机械剪切力的作用下塑化成具有良好流淌性的熔体，随后在柱塞或螺杆的推动作用下快速注入模具，依靠
24、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，能一次成型外形简单、或带有嵌件的模型制品，尺寸准确，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，大局部的热塑性塑料、热固性塑料和橡胶都能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-消退内应力目的,调湿处理的目的u防止聚酰胺类塑料制品在高温下与空气接触
25、时发生氧化变色，以及防止制品吸取水分而变形。5. 了解注射机的主要根本参数及其作用。u 最大注射量：它反映了注射机的加工力量，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：作用是抑制已塑化好的熔料从料筒中注入模腔所遇到的一切阻力，并使制品具有肯定的密度。u 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。u 注射时间u 塑化力量是指注射机塑扮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、合模装置的根本尺寸及开、合模速
26、度等。锁模力是指注射机合模机构对模具所能施加的最大夹紧力6 橡胶注射成型对原料的要求？与热固性塑料相像 热固性塑料注射成型对原料的要求u具有较高的流淌性；u在料筒温度下加热不会过早发生硬化；u粘度应较稳定；u熔料热稳定性要好；u熔料布满模腔后应能快速固化，以缩短生产周期。硫化工艺1. 什么是硫化？硫化前后橡胶的构造及性能发生了哪些变化？u 高聚物的线型及支链型分子通过化学反响相互连接形成三维网状体型构造的过程2. 画出橡胶硫化曲线，并简要分析各阶段特征？在焦烧阶段，由于交联反响尚未开头，胶料在焦烧阶段还具有良好的流淌性，因此焦烧时间的长短打算胶料的硫化操作安全性平坦硫化阶段相当于硫化反响中网络
27、形成的前期，这时交联反响已根本完成，继而发生交联键的重排、裂解等反响。平坦硫化阶段对应的时间称为平坦硫化时间，可反映胶料的加工稳定性凹凸，其长短取决于胶料配方主要是生胶、促进剂和防老剂。由于这个阶段胶料具有最正确的综合性能，所以一般在该区选取正硫化时间的范围。过硫化阶段相当于硫化反响中网络形成的后期。在这一阶段中，存在着交联键的重排、及交联键和链段的热裂解反响，不同的胶料，在过硫化阶段可表现出不同的特性，其硫化曲线主要有以下三种形式曲线连续上升曲线保持较长平坦期曲线下降3. 什么是硫化返原现象？什么是正硫化时间？硫化返原现象由于高温或其他条件引起的交联键裂解，交联密度下降，使制品性能降低的现象。u 对于给定的胶料，在肯定的硫化温度和压力条件下，有一最适宜的硫化时间即正硫化时间。4. 硫化条件有哪些？选取的原则有哪些？硫化压力的作用？ 硫化条件 硫化压力 硫化温度 硫化时间选取硫化压力的原则u胶料可塑性大，压力宜小些；u产品厚、层数多、构造简单压力宜大些；u薄制品压力宜小些，甚至可用常压。u硫化压力的作用u提高胶料的致密性， 消退气泡；u促使胶料流淌，使其快速布满模腔，以制得花纹清楚的制品；u提高制品中各层的附着力，改善硫化胶物理机械性能，延长制品使用寿命。其它塑料成型工艺1. 了解塑料材料其它的成型工艺方法的概念。9