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《高分子材料成型加工》课后习题参考答案
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高分子材料成型加工(塑料成型工艺学)考试复习题
1. 以硬质PVC为例说明管材挤出成型加工工艺及其特点以及影响因素（10分）
答：挤出工艺：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）
特点：①口模横截面积不能大于挤出机料筒横截面积的40％。②挤出机头有直通式和偏移式两类，后者只用于内径尺寸要求精确的产品，很少采用。③定径套内径略大于管材外径；机头上调节螺钉可调节管材同心度；牵引速度可调节管材尺寸；（4分）④PVC，粘度大，流动性差，热稳定性差；生成热多，结合缝不易愈合，管材易定型。（3分）。
影响因素：温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气
2. 简述挤出成型原理并讨论提高加料段固体输送速率的措施。
原理：粉（粒）料，加入挤出机经①加热、塑化成熔体，再经机头口模②流动成型成连续体，最后经冷却装置③冷却定型成制品。（4分）。措施：提高螺杆转速，提高料筒内表面摩擦系数fb，降低螺杆外表面摩擦系数fs（4分）。
3. 简述管材挤出的工艺过程及管材挤出的定径方法。
答：管材挤出的基本工艺是：物料经挤出机塑化、机头口模成型后，经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割，得到管材制品。（3分）（4分)
管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径。管材挤出的定径方法分为定内径和定外径两种。（2分)
外径定型是使挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。（2分)
内径定型法是将定径套装于挤出的塑料管内，即使挤出管子的内壁与定径套的外壁相接触， 在定径套内通以冷水对管子冷却定径。（2分)
4. 挤出时，渐变螺杆和突变螺杆具有不同的加工特点。已知：PVC软化点75~165℃；尼龙的熔融温度范围则较窄，约10℃，它们应分别选用何种螺杆进行加工？简要说明理由。（12分）
答： PVC应选用渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工。（4分） 因为PVC是无定形塑料，无固定的熔点，软化温度范围较宽，其熔融过程是逐渐进行的，所以选择熔融段较长的渐变螺杆；PA是结晶性塑料，有固定的熔点，熔融温度范围较窄，温度达到熔点后，熔融较快，应选择熔化区较短的突变螺杆。（3分）
5. 根据挤出理论和实践，物料在挤出过程中热量的来源主要有两个，一是物料与物料之间，物料与螺杆、机筒之间的剪切、摩擦产生的热量，另一个是料筒提供的热量。
6. 根据最简流动方程，熔体在螺杆计量段的流动有
7. 试分析螺杆挤出机生产中产生物料架桥现象的原因。
答：（1）原料配方中有黏度较大的助剂造成物料结块导致无法下料。
（2）下料段设定的温度过高，引起物料熔化，螺杆无法推进物料，造成物料架桥。
（3）喂料系统发生故障，无法正常工作，造成物料架桥。
8. 请问为什么挤出机要在料斗座处加冷却装置？
答：为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。
9. 机筒加热和冷却的目的是什么？
答：加热促进物料塑化；冷却为防物料过热。
10. 什么叫螺杆的长径比？螺杆长径比的增加对物料的加工有何好处？
答：螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时，L/D增加，物料在螺杆中运行时间延长，有利于物料塑化与混合，使升温过程变缓；可使均化段长度增加，可减少逆流和漏流，有利提高生产能力。
11. 挤出成型是在什么温度之间进行的？物料在什么温度范围容易挤出？挤出温度由什么决定？
答： 在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型；范围越宽越易挤出成型。
具体温度应根据原料的配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。
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高分子成型加工总复习
（本文档版权归高材1201所有）
1、0.1 高分子材料的定义和分类
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。通常所说的高分子材料是从应用的角度对高分子进行归类，分为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子、聚合物基复合材料等。
2、交联能影响高分子材料的哪些性能？哪些材料或产品是经过交联的？
力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 ；EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 ；UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料；还有UF MF PE PVC PU等。
3、1.6 聚合物成型过程中为什么会发生取向？成型时的取向产生的原因及形式有哪几种？取向对高分子材料制品的性能有何影响？
在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。
原因：①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式：非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向
高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加
4、2.1 高分子材料中添加剂的目的是什么？
添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
5、2.3 试述增塑剂的作用机理？
增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链间，
削弱了聚合物分子间的应力。结果增加聚合物分子链的稳定性，降低了聚合物的结晶度，
削弱了分子间的极性，从而使聚合物的塑性增加。
6、3.3 高分子材料配方设计的一般原则和依据是什么？
规则：①制品的性能要求②成型加工性能的要求③选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理④配方成本应在满足上述三条的前提下，尽量选用质量稳定可靠、价格低的原材料；必要时采取不同品种和价格的原材料复配；适当加入填充剂，降低成本。依据：7、物料的混合有哪三种基本运动形式？ 7、5.1 物料的混合有哪三种基本运动形式？聚合物成型时熔融物料的混合以哪一种形式为主？为什么？
分子扩散、涡旋扩散、体积扩散
主要以体积扩散为主，体积对流混合通过塞流对物料进行体积重排，而不需要物料变形，这种重复的重新排列可以是无规的，也可以是有序的。在固体掺混机中混合是无规的，而在静态混合器中的混合则是有序的。层流对流混合是通过层流而使物料变形，发生在熔体之间的混合，物料受到剪切、伸长和挤压。 8、5.6 为何橡胶的混炼？用开炼机和密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有哪些？有何影响？
答：混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。
开炼机混炼时应控制的工艺条件有（1）装胶容量（2）辊距（3）混炼温度（4）混炼时间（5）辊速和速比（6）加料顺序
密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有（1）装胶容量（2）上顶栓压力（3）转子转速
和混炼时间（4）混炼温度（5）加料顺序
9、5.9 什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里？
塑料的混合：这是物料的初混合，是一种简单混合，在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行的一种混合。混合后，物料各组份的物理和化学性质无变化。只是增加各组份颗粒的无规则排列程度，没有改变颗粒的尺寸。设备：捏合机、高速混合机。
塑料的塑化：再混合，是高一级的混合，在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，物料各组份的物理和化学性质有所变化。塑化的目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。设备：密炼机、开炼机、挤出机。
10、6.2 简述热固性模压成型的工艺步骤。
压塑料计量预压或预热闭模排气脱模制品后处理
11、6.5 热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响？为什么？
预热可降低模压压力，在一定范围内模温提高能增加塑料的流动性，模压压力可降低，但模压提高也会使塑料的交联反应速度加快，从而导致熔融物料的黏度迅速增高，反而需要更高的模压压力，因此模温不能过高，同时塑料进行预热可以提高流动性，降低模压压力。
12、7.2 挤出螺杆一般分为哪几段？每段各有什么作用？
加料段---对料斗送来的塑料进行加热，同时输送到压缩段。塑料在该段始终保持固体状态。
压缩段---对加料段来的料起挤压和剪切作用，同时使物料继续受热，由固体逐渐转变为熔融体，赶走塑料中的空气及其他挥发成分，增大塑料的密度，塑料通过压缩段后，应该成为完全塑化的黏流状态。
均化段---使塑化均匀熔融物料在均化段螺杆和机头回压作用进一步搅拌塑化均匀，并定量定压地通过机头口模挤出成型。
13、7.3 什么叫压缩比？挤出机螺杆设计中的压缩比根据什么来确定？
：螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。
压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态，粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁制品时，压缩比应比厚壁制品的大。
14、7.12 管材挤出的工艺过程是什么？挤出管材如何定径？
粒状或粉料热塑性塑料---预热和干燥-----
挤出机加热――开动螺杆――冷却――牵引――卷曲（切割）――后处理――挤出管材
外定径：内压法，抽真空； 内定径：直角式或偏移式机头
15、9.1 压延成型工艺能生产哪些塑料盒橡胶制品？以软质PVC薄膜的生产过程为例，画出生产工艺流程。
热塑性塑料：非晶型PVC及其共聚物、ABS、EVA及改性PS等 也有压延PP、PE塑料橡胶的压延是橡胶制品生产的基本工艺过程，是制成胶片或骨架材料制成胶布半成品的工艺过程。包括压片、压型、贴胶和擦胶等作业。
各种配合剂
塑料压延成型工艺流程图
16、9.4 何为压延效应？产生的原因及减小的方法是什么？
压延成型过程中，黏流态塑料在通过压延辊筒间隙时，受很大剪切力和一些拉伸应力，线形大分子沿着压延方向作定向排列制品在物理机械性能上出现各向异性的现象在压延成型中称为压延效应。
适当提高物料温度可提高其塑性，加强大分子热运动，破坏其定向排列，压延效应可降低；辊筒的转速与速比下降，则压延时间增加，压延效应可降低；尽量不使用各向异性的配合剂和提高物料塑性，压延后缓慢冷却，有利于取向松弛，也可降低压延效应。
17、10.6 简述热成型的影响因素。
热成型工艺过程包括片材的准备、夹持、加热、成型。冷却、脱模和制品的后处理等，其中加热、成型冷却、脱模是影响质量的主要因素。
18、11.1 铸塑成型包括哪几种？有哪些工艺特点？
静态铸塑，较简单和使用较广泛嵌铸，离心浇铸，流延铸塑，搪塑，滚塑
19、11.3 简述发泡塑料的成型工艺。
气体的产生；气孔的产生；气孔的增大；气孔的稳定
大多数高分子泡沫材料的生产都是在树脂和生胶中加入化学发泡剂或物理发泡剂，
在生产工艺条件下，让发泡剂分解货汽化产生气体并在高分子材料中形成气孔。
20、13.1 简述的废旧橡胶回收和利用方法有哪些？
①胶粉②再生橡胶③热分解④焚烧回收热能⑤轮胎翻修⑥间接利用
21、13.2 PS泡沫回收常采用什么方法？
减容后造粒，粉碎后用作各种填充材料，裂解制油或回收苯乙烯和其他。
一.减容后造粒：聚苯乙烯泡沫塑料可熔融挤出造粒制成再生粒料，但因此体积庞大，大便运输，通常在回收时先需减容。方法有机械法，溶剂法和加热法。
二.粉碎后用作填料：聚苯乙烯泡沫塑料制品经粉碎后可用作填料，制成各种制品。
①重新模塑成泡沫塑料制品 ②混凝土复合板制品③石膏夹芯砖 ④用作沥青增强剂
熔体破裂：聚合物熔体在导管中流动时，如剪切速率大于某一极限值，往住产生不稳定流动，挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变．以至支离、断裂，统称为熔体破裂
塑化：通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程
假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体
固化：固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂：指用以是高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延展性和加工性的物质
包含各类专业文献、各类资格考试、应用写作文书、中学教育、专业论文、高分子材料成型加工课后答案15等内容。　
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