聚合物加工原理复习题
《聚合物加工原理》复习题
1．聚合物的聚集态结构有哪些特点？
（1）非晶态聚合物在冷却过程中分子链堆砌松散，密度低；
（2）结晶态聚合物一般晶区、非晶区共存，存在“结晶度”概念；
（3）聚合物结晶完善程度强烈依赖于成型工艺冷却条件；
（4）结晶聚合物晶态多样，有伸直链晶体、串晶、柱晶、纤维晶等；
（5）取向态结构是热力学不稳定结构，高温下易解取向。
2．聚合物的结晶过程。
①结晶温度范围：Tg-Tm之间
②结晶过程：晶核生成和晶体生长。
3．成型加工条件对结晶过程经过的影响。
（1）模具温度：
模具温度影响制品的结晶度、结晶速率、晶粒尺寸、数量级分布。
等温冷却：过冷度△T（Tm-TM）很小，晶核少，晶粒粗，力学性能降低。同时生产周期长。快速冷却：过冷度△T大，对于后制品，内外冷却速度不一致，结晶过程不一致，易产生不稳定结晶结构，使制品在储存、使用过程中发生后结晶，造成制品形状及尺寸不稳定。
中速冷却：过冷度△T大适宜，有利于制品内部在Tg温度以上结晶，使结晶生长、完善和平衡。导致制品的尺寸稳定性。
（2）塑化温度及时间
塑化温度低且时间短，熔体中可能存在残存较多晶核，在再次冷却时会产生异相成核，导致结晶速度快，晶粒尺寸小且均匀，制品的内应力小，耐热性提高。反之则相反。
（3）应力作用
结晶性聚合物在成型加工过程中都要受到应力的作用。不同的成型方法和工艺条件，聚合物受到的应力类型及大小不一样，导致聚合物的晶体结构和形态发生变化。如剪切应力是聚合物易得到伸直链晶体、片晶、串晶或柱晶；应力（拉伸应力和剪切应力）存在会增大聚合物熔体的结晶速率，降低最大结晶速度温度Tmax；剪切或拉伸应力增加，聚合物结晶度增加。（4）材料其它组分对结晶的影响
一定量和粒度小的的固态填充剂能成为聚合物的成核剂，加速聚合物结晶进程。如炭黑、二氧化硅、氧化钛、滑石粉、稀土氧化物等。如氧化镧对PA6明显提高PA6的结晶度和结晶速率。
聚合物的结晶速度很慢，在结晶后期或使用过程中经常发生二次结晶现象。为加速聚合物二次结晶或后结晶过程，生产上要对制品进行热处理（退火处理），消除制品内应力。
4．单轴拉伸和双轴拉伸取向概念及对制品性能的影响。
单轴取向是指取向单元沿着一个方向做平行排列而形成的取向状态
双轴取向是指取向单元沿着两个互相垂直的方向取向
单轴拉伸和双轴拉伸取向导致制品中在性能上表现出各向异性，以提高制品的力学强度；有的取向会给制品带来不利影响，如易使制品发生翘曲、变形、开裂等现象。
5．成型加工中降解形式及产生的原因。
降解：是指聚合物分子主链断裂引起聚合物聚合物降低或发生分子内链转移反应的现象。降解原因：光、热、辐射、机械力等（物理因素）；氧、水、醇、酸、碱（化学因素）。（1）热降解：
形式：无规热降解（如PE、PP等）；链式降解（如PMMA）；消除反应（PVC、聚醋酸乙烯酯等）。
原因：温度高于其分解温度或在分解温度下停留时间过程。PVC、POM是典型的热敏性聚合物。
（2）机械降解
指聚合物受到外力作用（如破碎、塑炼、高速搅拌、塑料、挤出、注射等过程）引起聚合物的降解。
影响机械降解的因素：
聚合物的种类与化学结构、聚合物所处的物理状态状态（如温度）。
机械降解一般规律：
分子量越大，越易降解；同一种聚合物在一定条件下，力降解程度是一定的；不同种类聚合物的力降解程度不同；降低分子间作用了可降低力降解程度（提高温度、添加增塑剂等）；应力越大，聚合物越易发生降解。
（3）氧化降解
聚合物在氧存在下，同时伴随光、热、辐射作用易发生自由基降解，但也可能发生交联。所以聚合物氧化机理比较复杂。一般含有不饱和双键聚合物易发生氧化降解，降解结果使制品变色（发黄、发黑）、发脆。如PP、ABS制品易发生氧化降解。一般在其成型加工过程中加入抗氧剂提高其抗氧老化性。
（4）水解
对于极性聚合物，由于其吸水性大，其极性基团在高温情况下易发生水解反应，使聚合物。对于此类聚合物（如PC、PA、PBT、POM等）在成型加工前必须干燥处理，使其水分低于0.2-0.5%。否则影响制品外观和性能。如制品内部有气泡、银纹，降解严重时无法生产，或使产物性能劣化，无法使用。
6．假塑性流体的流变性质。
①第一牛顿区是聚合物低剪切应力或低剪切速率下表现为牛顿型流动区域，即粘度恒定。如压延成型、乳胶刮涂、涂料涂刷等过程。此区所对应粘度为零切粘度η0，不同聚合物的η0不同。
②假塑性区是聚合物流体表现为假塑性流动的区域。由于剪切速率或剪切应力增高，流体中大分子构象、分子束发生改变，导致聚合物原有结构破坏或形成新的结构，导致粘度发生变化。如粘度变化变低，称为“剪切变稀”；如果粘度变化变大，则称为“剪切变稠”。剪切变稀机理：对聚合物熔体当剪切速率增大时，大分子逐渐从网络结构中解缠和滑移，高弹形变相对减少，分子间作用力减弱，因此流动阻力降低；对聚合物溶液或分散体系，增大剪切速率，迫使低分子物质（溶剂）从原来稳定体系中分离出来，导致体系中的无规线团或粒子尺寸变小，并且使无规线团和粒子分布了更多溶液，使整个体系流动阻力降低。
③第二牛顿区当剪切速率达到更大时，表观粘度不在随τ和γ增大而变化，保持一个常数。此时的粘度成为极限粘度η0 。产生主要原因：一可能是在很高τ或γ下，聚合物网络结构的破坏和高弹形变已达到极限状态，对熔体的结构不再产生影响，流体的粘度已达到最低值；二可能是在很高剪切时，大分子构象和双重运动的应变来不及适应τ或γ的改变，流体流动性为表现出牛顿型流体特征。
7．影响聚合物流变行为的主要因素。
（1）温度对粘度的影响温度增高，体积膨胀，大分子间自由体积增大，有利于大分子链变形和流动，熔体表观粘度增大。
（2）压力对剪切粘度的影响压力增大，聚合物自由空间减少，分子链运动困难，流体剪切粘度增大。不同结构聚合物对眼里的敏感性不同。压力增大，相当于温度降低。
（3）剪切速率或剪切应力对表观粘度的影响假塑性流体：剪切速率增减，熔体粘度降低，不同聚合物其熔体表观粘度对剪切速率的敏感性不同。
（4）聚合物结构因素的影响
①分子链柔韧性：柔韧性越大，缠结点越多，链的解缠和相对滑移越困难，聚合物流动的非牛顿性越强。链的刚性越大和分子间作用力越大，熔体粘度对温度的敏感性增大.
②长支链：在相同特性粘度[η]下，长支链支化度也大，粘度升高越大，同时对剪切速率的敏感性增大。
③侧基大小：链结构侧基越大，聚合物自由体积越大，熔体粘度对压力和温度的敏感性增加。如PMMA、PS常通过提高加工温度和压力改变体流动性。
④分子量：分子量低，缠结对流动性影响不明显，分子量低于某临界值一下，聚合物熔体表现为牛顿性流体；分子量越高，聚合物熔体的非牛顿性越大。在成型加工过程中，当熔体流动温度过高时，常加入低分子物质（如润滑剂或增塑剂）或降低聚合物分子量以减少聚合物粘度。
⑤分子量分布：在平均分子量相同时，熔体粘度随分子量分布增宽而迅速降低。分子量分布窄的聚合物在较宽的剪切速率范围内流动时，其熔体粘度对温度变化的敏感性比分子量分布宽的聚合物大。
（5）添加剂对剪切粘度的影响：在聚合物成型加工常加入添加剂改变聚合物的物性和加工性能。一般添加无机填充剂、纤维状填充剂会增加聚合物熔体粘度；而润滑剂、增塑剂则会降低熔体粘度。
8．聚合物熔体弹性产生及影响因素。
聚合物弹性形变由链段运动引起的，链段运动的能力有松弛时间τ决定。
（1）分子量及分子量分布分子量大、分子间作用力强，熔体粘度高，松弛时间长，弹性效应大，熔体容易破碎；分子量宽，高分子量级分松弛时间长，熔体弹性行为强。
（2）温度与剪切速率温度升高，松弛时间缩短熔体破碎的临界剪切速率提高；剪切速率增大，熔体弹性行为增强。
（3）流道的几何尺寸管径突变，熔体弹性效应增加；口模长径比（L/D）增加，熔体弹性变形可得到充分松弛，是熔体弹性恢复变小。
9．聚合物流体流动过程中的末端效应。
端末效应是指聚合物流体在管道中进行剪切流动时，流体流经截面变化部位时发生的弹性收敛和膨胀运动。此效应会使制品发生变形扭曲、尺寸不稳定、内应力过大等问题。此效应可分为入口效应和离模膨胀效应。
（1）入口效应
由于流道截面变小，使流体压力降突然增大的现象。 Le—入口效应区长度
压力降产生原因：当流体收敛时，发生强烈的拉伸流动和剪切流动，使聚合物分子链产生大的拉伸流动和剪切流动，引起分子链构象重排，一部分能量作为弹性应变能储存在聚合
物中，一部分能量消耗于粘性流动中。入口压力降可用某一“等效长度”压力降相等换算。一般“等效长度”为流道直径D的1-5倍。
（2）离模膨胀效应是指聚合物流体离开口模后产生体积膨胀的现象。
流体流出流道口流体直径变化情况：低粘度牛顿性流体流体直径变细；粘弹性聚合物熔体，流体直径增大膨胀。
聚合物挤出物挤出口模的胀大程度：长大比（D f/D） D f—自然流动挤出物膨胀最大直径；D—流道直径。
离模膨胀效应机理：由于入口效应产生流体的拉伸弹性应变和剪切弹性应变在离开出口时没有完全松弛，流体流出流道口在无应力约束下，伸展分子链很快回复卷曲构象，使流体产生轴向收缩和显著的景象膨胀。
（3）影响末端效应的因素
①内因：分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物，出口膨胀现象越显著。
②外因：流道长度长、稳定流动时间长、增大流道直径或提高流道长径比（L/D)、提高流体温度，出口膨胀现象降低。
附加：在聚合物成型加工过程中，常通过增加定型或口模平直长度、适当降低加工剪切应力、适当提高加工温度、挤出物的牵引速度或拉伸比降低入口效应和离模膨胀效应。10．物料混合的分类及混合设备。
（1）简单混合和分散混合
简单混合：其混合过程只是流动单元位置的变化。
分散混合：除包含简单混合外，还能将组分尺寸变小或是不相容的聚合物固体分散尺寸达到（2）间隙混合和连续混合
间隙混合：是指物料不连续混合过程，此过程可以一次性加料混合，也可以分批加料混合。如采用高速混合机混合过程。
连续混合：是指物料连续不断地混合过程。如采用双螺杆挤出造粒混合过程。
（3）层流剪切混合和固定混合
层流剪切混合层流剪切混合可分为两个条纹层混合情况。剪切混合结果使混合层变薄，长度变长，有利于不同组分彼此间的混合分散。双辊开炼机、双螺杆挤出机对物料的混合主要是剪切混合为主。
固定混合是指没有混合器没有运动部件，仅通过其内部几何形状变化是物料得到剪切、均匀化的混合过程。
物料混合设备
1.转鼓式混合机主要用于非润湿物料的混合，如两种不同树脂的混合。
2.螺带式混合机由一个圆筒混合室和混合室内的搅拌装置组成。混合室外部带有加热或冷却夹套。此搅拌装置为方向相反的螺带，转速较慢。
3.捏合机由鞍形底的混合室和一对搅拌器（包括S形和Z形两种）。混合室外带夹套（可加热或冷却）。搅拌器转向相反，可用于润湿与非润湿物料的混合。
4.高速混合机由一个圆筒形的混合室和一个设在混合室的搅拌装置组成，主要用于润湿物料和非润湿物料的混合（包括粉料）。转速一般分低速（450n/min)和高速900(n/min)两种，也可是无级调速，目前基本取代了捏合机。
5.密炼机密炼机由一对转子和一个塑炼室组成。塑炼室外母和转子内部设有循环加热或冷却载体的通道，两个转子的转动方向相反，转速略有差异。其剪切能大，在其混合物料过程中，一般将物料混合成半塑化状态（团状）。
6.双辊混炼机由两个相向转动的辊筒组成，辊筒转速不同，在物料通过辊筒间隙时可同时产生挤压和剪切作用。辊筒可加热或冷却。塑料混炼一般需要加热，橡胶混炼一般需要通冷却水冷却。
7.挤出机挤出机的混合部件主要由机筒和螺杆组成，根据螺杆数的不同，可分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。随着螺杆的转动，物料在机筒中受到加热、挤压、剪切、对流等作用而得到熔融混合。
11．单螺杆挤出机的基本结构及作用。
①挤出系统：由螺杆和机筒组成，其作用使物料塑化均匀，建立压力，是物料被螺杆连续、定压、定温定量挤出机头。
②传动系统：由电机、调速装置及传动装置组成，其作用是驱动螺杆、保证螺杆在挤出过程所需的扭矩和转速。
③加热冷却系统：由温控（加热圈、冷却水或鼓风设备组成，其作用是通过加热和冷却保证挤出成型在工艺要求的温度下加工成型。
④控制系统：由电器、仪表和执行机构组成，其作用是调节螺杆的转速、机筒温度和机头压力。
12．挤出螺杆的主要功能及各段的主要作用。
挤出螺杆的主要功能:输送固体物料、压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够压力挤出熔融物料。
加料段作用：此段螺槽为等深等距，随着螺杆转动，使物料受压、受热前移。此段物料仍为固体，前段接近粘流温度，有些发粘。
压缩段作用：此段螺杆螺槽容积逐渐变小，随着螺杆转动，物料被进一步剪切搅拌，压实，物料由固体转化为融体，并排除物料中的空气。
均化段作用：使熔体进一步均化，将料流定量定压送入机头，使其在口模中成型。13．挤出成型的基本过程。
加料→输送→压缩→熔融→混合→排气
（1）加料：物料加入料斗，在自重或强制加料情况下，定量进入螺杆螺槽空隙，在螺棱的推理下挤出向前。
（2）输送：物料在螺杆转动产生的推力下向前输送。
（3）压缩：随着物料不断向前输送，物料被逐渐压实，有利于物料传热塑化、排除物料间的气体、获得密实的制品。物料被压实产生原因一是螺杆槽逐渐变浅，二是螺杆头部有分流板、过滤网、机头等阻力元件，三是螺杆、机筒对物料运动过程产生的摩擦阻力。
（4）熔融：物料在被压实输送过程中，机筒上的加热器通过热传导将热量传递给物料，同时由于螺杆、机筒对物料产生的剪切热，使物料熔化成为熔体。
（5）混合：物料螺杆转动作用下向前输送，在加料段物料呈固体状态，无相对运动，混合作用小，物料在压缩段开始熔化，物料各组分混合作用开始变大，物料在均化段完全融化，物料各组分混合作用最大，混合最均匀。为保证物料混合均匀，螺杆均化段应保证足够长度。（6）排气：其过程主要排除物料中的挥发份或者是物料间夹杂的空气。物料在螺杆输送过程中不断被压实，气体在排气口被排除。如气体不排除夹杂在制品中会严重影响制品的强度和外观。特别是未干燥的极性物料（如PVC、PA、PET）、含低分子物料需要排气。
14．挤出成型的工艺过程。
粉状或粒状塑料物料→预热或干燥→加料→挤出成型→冷却→牵引→卷取（切割）→后处理挤出机加热→挤出机启动→挤出制品
（1）原料准备和预处理
对于极性热塑性塑料（如ABS、PVC、PC等），由于其在运输和储存过程中吸收空气中的水分，影响正常挤出成型或影响制品外观、质量。对于此类物料需要进行干燥处理和预热，使其水分含量低于0.5%一下。一般采用烘箱或干燥器，不同原料干燥的温度和时间不同。（2）挤出成型
挤出机加热至设定温度，启动机器，加料；根据挤出物情况调节工艺参数，如机筒各段
温度、螺杆转速，确保机筒内物料温度和压力分布控制合理范围内。
工艺参数调节要求：使物料挤出均匀、塑化良好、挤出机熔体压力在基础设备规定的范围内。温度对挤出成型影响：物料温度来源主要是料筒加热、螺杆对物料的剪切作用、物料之间的摩擦热，正常生产后剪切作用和摩擦热更为重要。温度升高，有利于塑化，熔体粘度降低，成型流动性增加；但温度不宜过高，物料容易热降解，变色，制品收缩率增大，出现气泡；温度过低，物料塑化不良，熔体粘度过大，熔体压力增大，导致无法正常挤出。
螺杆转速对挤出成型的影响：螺杆转速增大，对物料剪切作用增大，有利于物料的塑化和混合，对于绝大多数假塑性塑料，有利于其熔体粘度降低，挤出产量增大；但螺杆转速过大，容易产生熔体破碎现象、产生过高的剪切热，使热敏性物料热分解。
（3）定型与冷却
物料离开机头口模时处于熔融塑化状态，必须及时定型冷却，以获得一定断面形状的制品。不同挤出成型产品，冷却定型方式不同。管材或异型材先定型后冷却，单丝薄膜直接冷却；挤出板材或片材一般通过三辊压光机定型冷却。
（4）制品牵引和卷取（切割）
牵引作用是使挤出物及时离开机头口模，均匀连续引出，保持挤出成型生产连续性；同时调节挤出物界面尺寸和性能。牵引速度与挤出速度相配合，一般牵引速度略大于挤出速度。牵引速度快，制品截面尺寸或厚度变小，纵向强度增加（大分子链发生取向）。各种制品的牵引速度不同。定型冷却后的制品根据要求进行卷取和切割。软质型材卷取在一定长度或重量后切割；硬制品从牵引装置送出达到一定长度后切割。
（5）后处理
挤出成型后的制品有些需要后处理，以提高制品性能。后处理包括热处理和调湿处理。对于大型厚壁制品，由于挤出物内外冷却速率相差较大，易产生内应力，需要透过后处理降低制品内应力。后处理一般在高于制品使用温度10-20℃或低于制品热变形温度10-20 ℃环境下放置一段时间，消除内应力。对于易吸湿的制品，为加快其达到吸湿平衡，一般采用调湿处理，如聚酰胺制品的后处理。
15.熔体在螺杆中的流动形式。
正流：物料沿螺槽向机头方向的流动，是螺杆旋转时螺棱的推力在螺槽z轴方向作用的结果。逆流：逆流与正流相反，是由机头、口模、过滤网等对物料反压引起的流动，净流是正流和逆流合成的结果。
漏流：由口模、机头、过滤网等对物料的反压引起的，通过螺杆与机筒间隙δ沿螺杆轴线向料斗方向的流动。
横流：物料沿螺纹斜棱相垂直方向的流动。物料沿x轴方向流动到达螺纹侧壁时受阻，而转向y轴方向流动，之后又被机筒阻挡，料流折向与x相反的方向，形成环流。此流动对生产率影响不大，对物料混合、热交换影响很大。
16．PVC管材生产工艺流程。
PVC
高速混合机低速混合机双螺杆挤出机
助剂/改性剂
挤出模头真空冷却成型牵引切割扩口检验入库17．聚乙烯单丝生产工艺流程、工艺及控制。
原料→挤出→喷丝板挤出→水冷→加热拉伸→定型热处理→卷取
①温度控制喷丝机头温度一般比挤出成型其他产品温度高，一般在220-240℃，聚合物分子量分布窄。
②冷却水温经喷丝板成型的丝坯立刻静茹水箱冷却，主要是为了防止单丝粘连和降低聚乙烯结晶，有利于提高拉伸质量。水温控制在25-35℃，水面距喷丝板距离15-30mm。
③拉伸温度和倍数拉伸时大分子链取向过程，为了便于快速分子链或链段取向，必须在接近其熔点温度附近进行。HDPE单丝的拉伸温度接近100℃，一般采用热水加热，如高于100℃，
可采用电热板加热。拉伸温度越高，拉伸倍数越大，拉伸速度越快，力学强度越高，反之则相反。拉伸倍数一般在6-10倍。
④热处理 PE单丝拉伸后伸长率较大，受热容易热收缩。为消除这一现象，需要对拉伸薄膜进行热处理。热处理温度比拉伸温度稍高，使部分取向链段得到松弛，而消除内应力。第三牵引辊比第二牵引辊线速度慢1%-1.5%.
18．电线电缆包覆工艺流程。
电缆料线芯→挤出包覆→冷却→卷取→电线电缆
19．注塑机的基本结构。
柱塞式注射机
螺杆式注射机
20．注塑成型周期分析。
注射成型周期：指完成一次注塑所需的时间称为成型周期。包括合模时间、注射时间（冲模）、保压时间、冷却时间（含预塑）、楷模时间、制件顶出时间、安放镶件、涂脱模剂等时间。
a.螺杆空载阶段：指螺杆将塑料熔体快速前移，熔体通过喷嘴、流道和浇口，但尚未进入模腔时的状态。当熔体高速通过喷嘴和浇口时，受到很高阻力，并产生大量剪切热，使熔体温度升高和作用在螺杆上的压力升高。
b.冲模阶段：指熔体通过交口后进入模腔直至熔体达到模腔末端的过程。此过程时间短，模腔压力开始上升。
c.压实阶段：指冲模结束至螺杆前进至最大行程时结束。此过程时间很短，尽管模腔已被充满，但在压力作用下仍能进入模腔以压实模腔内熔体，但此时模腔内熔体压力急剧升高。同时随着模具冷却作用，熔体温度下降，成型制品表面的冻结层，又由于流动仍在发生而产生剪切层，对形成注塑制品内部形态结构产生重要影响。
d.保压阶段：指压实阶段结束开始至螺杆开始后退结束。此阶段螺杆压力恒定，由于模腔内物料冷却产生收缩，因此此时仍有少量熔料进入模腔。
e.倒流阶段：从螺杆开始后退至浇口冻结时结束。螺杆预塑后退时如果浇口处塑料熔体尚未冻结，模腔内熔体压力高，熔体会从模腔内倒流出，影响制品密实度。
f.冷却脱模：浇口冻结后，模腔内熔体尚未完全定型，仍需要通过模具传热继续冷却，当获得足够冷却后，制品已不易变形，开模取出制品。
21．注塑成型的塑化分析。
注塑机塑化效果主要考虑塑化量和热均匀性。
a.塑化量 指单位时间内注塑机熔化塑料的重量。
柱塞式注塑机塑化量（qm)：
V A K q m 2
=
A:塑料受热面积；V ：塑料受热体积；K ：常数
柱塞式注塑机内增加分流梭可以减少塑料受热体积，增加受热面积。
螺杆式注塑机塑化量（qm)：其塑化量与料筒温度、螺杆转速、螺槽宽度和深度有关。由于螺杆转动有混合剪切作用，其塑化量远大于柱塞式注塑机。
b.热均匀性
柱塞式注塑机：物料塑化完全依靠料筒外加热的热传导，由于塑料是不良热导体，在料筒内设置分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。
螺杆式注射机：由于螺杆混合剪切作用，加速料筒热传导并产生摩擦热，物料升温速度很快，且热均匀性好。
热效率(柱塞式注塑机）：
11
2T T T T E W --=η
TW ：料筒设定温度；T1：物料进入料筒初始温度；
T2：物料经过喷嘴时平均温度。
22．注塑成型的流动分析。
a.冲模流动：在冲模阶段，塑料熔体迅速充满模腔，高速流动很大程度决定了制品的外观质量和物理性能。熔体在模腔内的冲模形式：取决于浇口位置、模腔形状及结构。
熔体在模腔内的流动状态：熔体在模腔中的流动状态为稳态层流，从浇口向模腔终端逐渐扩展。前端熔体冷却较快，后端熔体熔体冷却较慢，造成熔体交替发生两个过程：一是熔体不能向前运动而转向模壁方向，附着在模壁上被冷却固化形成表层；二是熔体冲破前缘膜，形成新的前缘膜。两个过程交替进行，形成熔体前锋的喷泉效应。喷泉效应对熔体温度分布、聚合物分子取向及残余应力有重要影响。
b.压实与保压阶段的流动：
熔体充满型腔后，熔体快速流动停止，但型腔压力未达到最大值，在喷嘴压力作用下熔体继续进入模腔，但熔体流速很小，温度变化不大，但型腔压力迅速升高，压实熔体使其更加密实，此过程是压力传递过程。保压是弥补熔体温度降低和相变引起的体积收缩，此阶段
熔体流速很低，其压力大小取决于模腔内物料压缩程度。保压压力大，有利于密实制品而提高其强度，但保压时间不宜过长，否则容易产生大分子取向，使制品内应力增大，影响制品性能。
c.流动中的现象
喷射流动：是熔体以较高速度从狭窄的浇口进入较宽、较厚的模腔，熔体不与上下模壁接触而发生喷射现象，如下图所示。此过程蛇样的喷射流叠合多次，形成微观“熔接痕”，影响制品外观和性能。
熔接痕：是由于熔融塑料在模腔内遇到嵌件、孔洞、冲模料流中断的区域而以多股形式汇合时，因不能完全融合而在制品表面产生线状的熔接痕，影响制品质量。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
d.流动诱导多层次结构
由于物料进入模腔过程中冷却速度不均，使注塑制品微观结构中的剪切层结构不同，即聚合物分子、晶片或共混物中的相发生明显的取向变形。
23．热固性塑料注塑成型特点。
①成型温度必须严格控制，即控制塑料的熔化速率及固化速率。
②热固性塑料注射压力大注塑速度快，通常为100-170MPa。其原因是热固性塑料粘度较大且在粘流温度下随时间延长而急剧增加。
③热固性塑料在料筒内停留时间不能过长，温度不能过高，以防物料提前固化。另外，要减少塑化时间，降低塑化压力，降低螺杆转速，螺杆压缩比要小。
④热固性塑料在模腔内发生交联反应时有低分子物产生须及时排除。因此在型腔顶部或分型面要设置足够的排气孔，同时注塑机锁模机构在执行排气操作时能迅速降低锁模力，可采用增压油缸对快速开模和合模的动作进行。控制。
⑤对原料要求：要有良好的流动性，较宽的塑化温度范围，在料筒温度下保持流动状态时间应为10min以上。熔料进入模腔后能迅速固化缩短成型周期。低温时熔体稳定，高温时交联迅速。
24．双色注射成型、夹芯注射成型、发泡注射成型的基本过程。
共注射成型是用两个或两个以上注射单元的成型机，将不同颜色或不同品种的塑料，同时或先后注入模具内的方法。
可将废旧塑料作为芯层材料，将新材料作为壳层材料，解决废旧塑料的回收利用问题；
也可将具有高强度、耐热、耐磨、软接触等特殊表面性能的工程塑料作为壳层材料，通用塑料作为芯层，获得高表面性能的低成本注塑制品。
发泡注射成型的基本过程
①塑化阶段：料斗中加入树脂在料筒内熔融塑化
②气体混合阶段：超临界气体注入、混合和扩散到聚合物中，形成均相聚合物/气体体系
③注射阶段：将塑料熔体注入模腔，随着模腔内压力的降低，气体从熔体中析出而形成大量均匀气核
④发泡、定型阶段：旗袍在精确的温度和压力下生长、稳定。当气泡大到一定尺寸时，冷却定型。
25．柱塞式注塑机分流梭的作用。
分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。26．双色注射为什么不适用热稳定性差塑料的生产主要原因。
双色注塑机流道结构复杂，流道长且有拐角，熔体压力损失大，需要采用较高的注塑压力或较高的成型温度。熔体温度较高，流道中停留时间较长，容易分解，因采用热稳定性好的原料。
27．说明注射长试样时熔体在模具型腔中流动取向分布曲线情况。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
1-柱塞；2-料筒；3-喷嘴及浇口；4-冻结的高取向区；5-模具；6-尚未冻结的取向区域；7-熔体中心流速最大区域；8-熔体中低取向区域
影响取向因素：
温度一定时，大分子链伸直取向与剪切应力、取向时间、熔体冷却速度有关。冲模过程中模腔内不同部位取向程度不同。注射长试样取向分布见下图。
28．压制成型的基本原理。
a.加料、预压
b.加热、加压、固化
c.脱模
恒定速度移动活塞压制过程施加活塞压力过程见上图：
0-tf物料受热受压，tf-tc：熔化物料流动充满型腔，tc之后：物料交联反应过程
29．压制成型工艺过程。
高分子加工工程复习题 含部分答案
《高分子加工工程》主要习题第一章绪论 1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？ 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。 1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。 A.如何使聚合物产生流动与变形？方法: a.加热熔体； b.加溶剂溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。 B.如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型 3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解 4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？
1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工： 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化： b.主要发生化学变化： c.既有物理变化又有化学变化： 5. 简述成型加工的基本工序？ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2.成型：赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 4.修饰：美化制品。 5.装配：粘合，焊接，机械连接等。 6. 简述塑料的优缺点。 优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。 缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。 7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。 8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？ 1、有利于合理的制定加工工艺方案 2、对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义 3、新材料、新制品、新技术、新…… 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释： 可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。 可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
聚合物加工原理复习题
《聚合物加工原理》复习题 1．聚合物的聚集态结构有哪些特点？ （1）非晶态聚合物在冷却过程中分子链堆砌松散，密度低； （2）结晶态聚合物一般晶区、非晶区共存，存在“结晶度”概念； （3）聚合物结晶完善程度强烈依赖于成型工艺冷却条件； （4）结晶聚合物晶态多样，有伸直链晶体、串晶、柱晶、纤维晶等； （5）取向态结构是热力学不稳定结构，高温下易解取向。 2．聚合物的结晶过程。 ①结晶温度范围：Tg-Tm之间 ②结晶过程：晶核生成和晶体生长。 3．成型加工条件对结晶过程经过的影响。 （1）模具温度： 模具温度影响制品的结晶度、结晶速率、晶粒尺寸、数量级分布。 等温冷却：过冷度△T（Tm-TM）很小，晶核少，晶粒粗，力学性能降低。同时生产周期长。快速冷却：过冷度△T大，对于后制品，内外冷却速度不一致，结晶过程不一致，易产生不稳定结晶结构，使制品在储存、使用过程中发生后结晶，造成制品形状及尺寸不稳定。 中速冷却：过冷度△T大适宜，有利于制品内部在Tg温度以上结晶，使结晶生长、完善和平衡。导致制品的尺寸稳定性。 （2）塑化温度及时间 塑化温度低且时间短，熔体中可能存在残存较多晶核，在再次冷却时会产生异相成核，导致结晶速度快，晶粒尺寸小且均匀，制品的内应力小，耐热性提高。反之则相反。 （3）应力作用 结晶性聚合物在成型加工过程中都要受到应力的作用。不同的成型方法和工艺条件，聚合物受到的应力类型及大小不一样，导致聚合物的晶体结构和形态发生变化。如剪切应力是聚合物易得到伸直链晶体、片晶、串晶或柱晶；应力（拉伸应力和剪切应力）存在会增大聚合物熔体的结晶速率，降低最大结晶速度温度Tmax；剪切或拉伸应力增加，聚合物结晶度增加。（4）材料其它组分对结晶的影响 一定量和粒度小的的固态填充剂能成为聚合物的成核剂，加速聚合物结晶进程。如炭黑、二氧化硅、氧化钛、滑石粉、稀土氧化物等。如氧化镧对PA6明显提高PA6的结晶度和结晶速率。
《聚合物加工原理试题》
《聚合物加工工程》复习知识点一，名词解释 1、分散性、均匀性、分散相、连续相 分散性：指分散相的破碎程度，用分散相的平均尺寸及其分布表示。尺寸越小，分布越窄，则分散度越高。均匀性：是指被分散物在共混体中的浓度分布均一性，反应在共混物不同部位取样，分散物含量的差异程度。主要取决于混炼效率和混炼时间。分散相：共混物中，间断地分散在连续相中（岛相）。连续相：共混物中，连续而不间断的相称为连续相（海相）。 2、混炼胶:将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程，其产物 叫混炼胶。 塑化料：将各种添加剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程，其产物叫塑化料。 3、橡胶的塑炼：使弹性材料由弹性状态转变为可塑性状态的工艺过 程。 4、塑料的塑化：是借助加热和剪切作用使无聊熔化、剪切变形、进 一步混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。 5、压延成型p315：压延成型是生产高聚物薄膜和片材的主要方法， 它是将接近粘流温度的物料通过几个相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，得到表面光洁的薄片状连续制品。 6、螺杆的长径比p115：螺杆长径比L/D ：指工作部分有效长度与直 径之比。 L/D大，温度分布好。混合均匀，减少逆流和漏流，生产能力提高。 7、几何压缩比p116：指加料段第一螺槽的容积与均化段最后一个螺 槽容积之比。一般为2~5，压缩比愈大，挤压作用愈大，排气能力愈强。 8、挤出工作点p104：螺杆特性线AB与口模特性线OK1的交点C，称 为挤出机的工作点。 9、*塑化能力p233：是指注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的质 量（以标准塑料聚苯乙烯为准），它是衡量注射机性能优劣的重要 参数。 10、*注射量p231：注射量—注射机的最大注射量或称公称注射量， 指注射机在对空注射（无模具）条件下，注射螺杆或柱塞作一次 最大注射行程时，注射系统所能达到的最大注射量。 11、注射过程p240：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作 用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一复 杂而又重要的过程称为注射过程。 12、保压过程p256：模腔充满之后，柱塞或移动螺杆仍保持施压状态， 使喷嘴的熔体不断充实模腔，以确保不缺料。这一阶段称为保压 阶段。 13、背压p273：螺杆顶部熔体在螺杆后退时受到的压力，又称塑化压 力，通常小于2MPa。 14、注射压力p273：在注射过程中螺杆对塑料熔体所施加的压力。 15、退火、调湿： 16、热定型：目的是消除纤维的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，并 且进一步改善其物理学性能。 17、*硫化——线型聚合物在化学或物理作用下，通过化学键的连接， 成为空间网状结构的化学变化过程称为硫化（交联）。 18、*压延效应p339：物料在压延过程中，在通过压延辊筒间隙时受 剪切力作用，大分子作定向排列，以致制品物理力学性能会出现 纵、横方向差异的现象，即沿片材纵向(沿着压延方向)的拉伸强 度大、伸长率小、收缩率大；而沿片材横向(垂直于压延方向)的 拉伸强度小、伸长率大、收缩率小。这种纵横方向性能差异的现
高分子加工工程复习题有部分答案
《高分子加工工程》主要习题 第一章绪论 1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？ 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。 1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。 A.如何使聚合物产生流动与变形？方法: a.加热熔体； b.加溶剂溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。 B.如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型 3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解
4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？ 1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工： 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化： b.主要发生化学变化： c.既有物理变化又有化学变化： 5. 简述成型加工的基本工序？ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2.成型：赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 4.修饰：美化制品。 5.装配：粘合，焊接，机械连接等。 6. 简述塑料的优缺点。 优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良； g.电绝缘性好。 缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。 7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。 8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？ 1、有利于合理的制定加工工艺方案 2、对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义 3、新材料、新制品、新技术、新…… 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释：
聚合物加工原理考试重点
聚合物材料（高分子材料）：是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。大分子链中重复结构单元称为链节。 按用途分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。 按聚合物反应类型分为加聚物和缩聚物 按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和热固性聚合物。 按主链上的化学组成分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物由于主链共价键有一定键长和键角，保持键长和键角不变时可任意旋转，称单键的内旋转。内旋转使大分子链卷曲成各种不同形状，对外力有很大的适应性这种特称为大分子链的柔顺性。 线型结构：弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。 支链型结构：近于线型结构。 体型结构：硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料 线型和支化聚合物的特点是受热可以软化或熔融，也可以制成熔液，所以能够反复地用来进行加工成型，称为热塑性材料. 交联网状聚合物则没有以上特点，只能在形成网状结构之前进行加工，成型以后就难以再重复利用，称为热固性材料. 一种单体构成的聚合物为均聚物，两种或两种以上单体构成的聚合物为共聚物。 共聚物共混物无规共聚接枝共聚嵌段共聚 高分子的构象是指单个分子在空间中存在的各种状态，
高分子的聚集态结构是指大分子与大分子之间的几何排列 聚合物分为结晶型和无定形两类。 无定形聚合物和部分结晶聚合物有三种力学状态－玻璃态、高弹态和粘流态，而结晶型聚合物只有固态和粘流态。 结晶度的定义:聚合物中结晶部分所占百分数 一般分子量的高聚物在低温时，链段不能活动，变形小，在Tm 以下与非晶态的玻璃相似高于Tm则进入粘流态。分子量很大的高聚物存在高弹态。 聚合物的表观粘度随所受到的剪切的增加而减小。 挤出胀大现象第三法向应力熔体破裂现象 聚合物挤出时，当挤出速率过高，超过某一临界剪切速率时，会出现弹性湍流，导致流动不稳定，挤出物的表面变粗糙。随着挤出速率的进一步增加，先后将出现波浪形、鲨鱼皮形、竹节形、螺旋形等畸变，最终导致完全无规则的挤出物断裂。 塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂常用的高分子材料 按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料 热固性塑料是在树脂中加入固化剂压制成型而形成的体形聚合物 合成橡胶按用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶。 挤出机组主要组成部分 挤出机：挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身 辅机：机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置
聚合物加工原理习题
名词解释离模膨胀；聚合物熔体挤出后的截面积远比口模面积大。此现象称为巴拉斯效应（Barus Effect），也称为离模膨胀 熔体破裂；熔体破裂是挤出物表面出现凹凸不平或外形发生畸变或断裂的总称。 高分子合金；塑料与塑料或橡胶经物理共混或化学改性后，形成的宏观上均相、微观上分相的一类材料。 螺杆压缩比；螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段的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。 机头压缩比；是指分流器支架出口处流道的断面积与机头出料口模和芯棒之间形成环隙面积之比。 螺杆的背压；在移动螺杆式注射机成型过程中，预塑化时，塑料随螺杆旋转经螺槽向前输送并熔融塑化，塑化后堆积在料筒的前部，螺杆端部的塑料熔体就产生一定的压力，即背压。热固性塑料收缩率：在常温常压下，模具型腔的单项尺寸和制品相应的的单向尺寸之差与模具型腔的单项尺寸之比。 冷压烧结成型：是将一定量的成型物料（如聚四氟乙烯悬浮树脂粉料）入常温的模具中，在高压下压制成密实的型坯（又称锭料、冷坯或毛坯），然后送至高温炉中进行烧结一定时间，从烧结炉中取出经冷却后即成为制品的塑料成型技术。 第四章 1、举例说明高聚物熔体粘弹性行为的表现。聚合物流动过程最常见的弹性行为是端末效应和不稳定流动。端末效应包括入口效应和模口膨化效应（离模膨胀）即巴拉斯效应。不稳定流动即可由于熔体弹性回复的差异产生熔体破碎现象。 2、简述高聚物熔体流动的特点。 由于高聚物大分子的长链结构和缠绕，聚合物熔体、溶液和悬浮体的流动行为远比低分子液体复杂。在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度也不是一个常此因而聚合物液体的流变行为不服从牛顿流动定律。即非牛顿型流动。 3、聚合物熔体在剪切流动过程中有哪些弹性表现形式在塑料成型过程中可采取哪些措施以减少弹性表现对制品质量的不良影响聚合物熔体在加工过程中的弹性行为主要有入口效应、离模膨胀和熔体破裂。随熔体在口模内停留时间延长，弹性变形得到恢复，离模膨胀呈指数关系减小。故增长口模长度可减小离模膨胀。保证挤出速率在临界挤出速率以下，丫C随挤塑温度的增加而变大，但与口模的表面粗糙度 无关。因此，升高温度是挤塑成功的有效办法。入口收敛角af, 丫c j, L/D f , Y c f减小入 口收敛角，增大长径比可增大临界挤出速率。 4、取向度对注塑制品的力学性能有何影响非晶聚合物取向后,沿应力作用方向取向的分子链大大提高了取向方向的力学强度,但垂直于取向方向的力学强度则因承受应力的是分子间的次价键而显著降低。团此拉伸取向的非品聚合物沿拉伸方向的拉伸强度,断裂伸长率和冲击强度均随取向度提高而增大。 取向结晶聚合物的力学强度主要由连接晶片的伸直链段所贡献,其强度随伸直钱段增加而增大,晶片间伸直链段的存在还使结晶聚合物具有韧性和弹性。通常,随取向度提高,材料的密度和强度都相应提高,而伸长率则逐渐降低 5、聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时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成型加工时,受到剪切和拉伸力的影响,高分子分子链发生取向。依受力方向分为：1、流动取向：系指在熔融成型或浓缩成型中,高分子化合物的分子链、链段或其他添加剂,沿剪切流动的方向排列。次表层的取向度最高。2、拉伸取向：系指高分子化合物的分子链、链段或结晶等受到拉伸力的作用沿受力方向排列。有单向拉伸和双向拉伸。 影响因素：1、分子结构（结构简单,柔性的有利于取向）2、低分子化合物（降低Tg/Tf 有利于 取向）3、温度（升温有利取向）4、拉伸比（增加有利取向）高分子材料经取向后,拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性等增加，单轴拉伸后，取向方向（纵向）和垂直于取向方向（横向）强度不一样，纵向强度增加，横向减少，对于结晶性高分子，取向拉伸后结晶度增加，玻玻璃化温度增加。 6、入口压力降产生原因有哪些（1）、物料从料筒进入口模时，熔体粘滞流动流线在入口处产生收敛所引起的能量损失；（2）、
《聚合物成型加工原理》课程教学大纲
高分子材料成型原理课程教学大纲 课程名称：高分子材料成型原理课程编码：02100090英文名称：Molding Theory for Polymer material 学时：56学时学分：3.5学分 开课学期：第七学期 适用专业：高分子材料工程 课程类别：必修 课程性质：专业课 先修课程：高分子物理 教材：《高分子材料成型加工原理》王贵恒主编化学工业出版社 一、课程的性质及任务 聚合物成型加工原理是高分子材料专业的一门专业课程，其主要任务是通过基础课、专业基础课、教育和社会实践等一系列教育环节，使学生了解高分子材料成型加工的基本原理、生产制造方法和工艺过程，为学生毕业后从事聚合物材料加工领域的教学、研究和技术创新等打下扎实的基础。 二、课程内容及学习方法 1、绪论 聚合物的加工方法及加工机械， 2、聚合物加工性质 聚合物材料的加工性能、可挤出性、可模塑性、可纺性,在加工过程中的粘弹性行为以及与加工条件的关系; 3、聚合物的流变性质 了解聚合物流动和变形的特征和基本分类，掌握粘度及其影响因素的关系。特别是成型加工工艺有关的参数 4、聚合物流体在管和槽中的流动 掌握聚合物流体在圆管和狭缝通道中流动的特点， 5、聚合物加工过程中的结构变化 掌握混合和分散的基本原理及混合效果的评定 6、成型物料的配制 掌握混合和分散的基本原理及混合效果的评定
7、挤出成型 普通型、三段式单螺杆挤出机基本原理：固体塞简化假设和固体输送原理；融化段的物理模型和影响因素；熔体输送段最简流动方程的意义 8、注射成型 移动螺杆式注塑机的基本结构和工作原理,掌握成型时熔体进入型腔内部流 动情况，及在此期间制品的内在质量与成型工艺的关系 9、其它成型加工方法 其他成型加工方法, 如：吹塑、旋转模塑、热成型、热固模塑{压缩和传递模塑}发泡塑料加工、冷成型、共混和增强等 三、课程的教学要求 1、绪论 聚合物的加工方法及加工机械，了解本课程的基本任务。 2、聚合物加工性质 聚合物材料的加工性能、可挤出性、可模塑性、可纺性,在加工过程中的粘弹性行为以及与加工条件的关系;聚合物加工过程中聚集态结构和化学结构的变化以及 与加工条件的关系 3、聚合物的流变性质 了解聚合物流动和变形的特征和基本分类，掌握粘度及其影响因素的关系。特别是成型加工工艺有关的参数，如温度、剪切以及与多相体系配制工艺有关的因素等。 4、聚合物流体在管和槽中的流动 掌握聚合物流体在圆管和狭缝通道中流动的特点，了解可测物理量之间的相互关系，并利用这些关系式进行有关的计算。 5、加工过程中的结构变化 着重掌握热塑性塑料加工过程的取向、结晶等结构变化及对制品的影响，从而了解改进制品的质量的方法。 6、成型物料的配制 掌握混合和分散的基本原理及混合效果的评定，了解常用的混合设备。 熟悉常用的几种配料工艺。 7、挤出成型 了解单螺杆挤出机的基本结构。 掌握普通型、三段式单螺杆挤出机基本原理：固体塞简化假设和固体输送原理；融化段的物理模型和影响因素；熔体输送段最简流动方程的意义。 结合上述理论，联系挤出实践，了解工艺和结构参数对挤出流量和质量的影响。 8、注射成型
聚合物加工工程习题及答案
绪论 1，材料的四个要素是什么？高分子材料的定义是什么？制造高分子材料的关键因素是什么？ 四个要素：材料的制备（加工），材料的结构，材料的性能和材料的使用性能 高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用融化，然后通过模塑成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。 关键因素是适宜的材料组成，正确的成型方法，合理的成型机械及模具。 2，结合形变温度曲线讨论高聚物的状态变化与成型加工的关系（影响状态变化的因素有哪些？温度是如何影响的？成型加工技术是如何从形变中出发进行选择的？） 影响状态变化的因素：聚合物的分子结构，聚合物的体系组成，聚合物所受的压力以及环境温度。第十页图7 3，高分子化合物的成型加工性能包括哪些性能？具体是什么？ 可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形变的能力 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力 可延展性：材料在一个或两个方向上受到压延或拉伸的形变能力 可纺性：材料通过成型而形成连续固体纤维的能力 第一章 6，聚合物在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：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。 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。 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。 5，何谓聚合物的二次结晶和后结晶？ 二次结晶：是指在一次结晶后，在残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程 后结晶：是指一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程 第五章 1，材料的混合油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运动形式为主？为什么？ 有分子扩散，涡流扩散，体积扩散
高分子材料成型加工课后部分习题参考答案
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．为什么聚合物的结晶温度围是Tg～Tm？ 答：T>Tm 分子热运动自由能大于能，难以形成有序结构 T 一.填空题 2. 热固性塑料的注射过程包括___________、______________和______________三个大阶段。 3. 挤出机的_______________ 和____________是管材挤出的关键部件。 6. 聚合物粘度主要由两方面内部因素来决定，聚合物熔体内的自由体积和大分子长链之间的缠结。 7. _______________ 型压延机在用于生产薄而透明薄膜的压延成型过程中，显示出明显优于__________型压延机的功能。 8. 双辊式压延机通常用于________ 和压片，目前以三辊式和四辊式压延机用得最为普遍。一般 _______ 压延用三辊式压延机较多，而_______压延较多用四辊式压延机进行压延。 9. 化学纤维制造可以概括为四个工序： 。 10.橡胶制品成型前的准备工艺包括： 、 、 、__________等工艺过程，在这些工艺过程中， 和 ________ 是最主要的两个工序。 11.随着高分子化合物相对分子质量的增加，高分子材料的 黏度 增加， 加工流动性 下降， 成型_困难。 ○12．橡胶在开炼机中混炼时，配合剂是靠 堆积胶_夹带混入胶料中的。（机械作用、辊筒） 14．橡胶加工过程中的主要配合剂有 硫化剂、补强填充剂、软化剂、增塑剂、防老剂 等。 15．高分子材料制品生产中，聚合物与其它物料混合进行配料后才能进行成型加工。混合设备是完成混合操作工序必不可少的工具。混合设备品种很多，主要有： 间歇式、连续式、分布式、分散式、高强度、中强度和低强度混合设备_等。 ○19．冷拉伸是指_室温至Tg 附近，热拉伸取向在___Tg-Tf 或Tm_范围内进行。 31. 高聚物的结构包括高分子_链_结构（它包括_高分子链的近程结构_和_高分子链的远程结构_）及高分子的_聚集态_结构，它由_晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构_和织态结构。 32. _热塑_性高分子能在适当的溶剂中溶解，加热时也能熔融，它的几何形态有 线型 和_支链型_；热固_性高分子既不能在溶剂中溶解，受热也不熔化，它的几何形态是_体型_。 33.高聚物在力学性能上表现出来的最大特点是：在一定条件下呈_粘_弹性；具有突出的_高_弹性。 34.高聚物只有在_张应力_作用下才能产生银纹，且其方向总是与银纹面_垂直_。 ○35.高聚物熔体是一种高弹性流体，它在流动时存在三种基本变形即__能量耗散形变、可恢复弹性形变、破裂。 36.在研究聚合物液的流动规律时，为简化计算，有如下四点假设： 液体不可压缩、等温流动、管壁处无滑移、粘度不随时间变化。 50.制备性能良好的高分材料的三个关键因素：适宜的材料组成 、正确的成型加工方法和合理的成型机械及模具。 塑化 注射充模 固化 机头口模 定型装置 倒L 斜Z 原料的塑炼 橡胶 塑料 原料制备 纺丝流体的制备 化学纤维的纺丝成型 化学纤维的后加工 原材料处理 生胶的塑炼 配料 胶料的混炼 生料的塑炼 胶料的混炼 《聚合物加工工程》复习知识点 一，名词解释 分散性、均匀性、分散相、连续相 分散性：指分散相的破碎程度，用分散相的平均尺寸及其分布表示。尺寸越小，分布越窄，则分散度越高。均匀性：是指被分散物在共混体中的浓度分布均一性，反应在共混物不同部位取样，分散物含量的差异程度。主要取决于混炼效率和混炼时间。分散相：共混物中，间断地分散在连续相中（岛相）。连续相：共混物中，连续而不间断的相称为连续相 （海相）0 2、混炼胶：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程，其产物叫混 炼胶。 塑化料：将各种添加剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程，其 产物叫塑化料。 3、橡胶的塑炼：使弹性材料由弹性状态转变为可塑性状态的工艺过程。 4、塑料的塑化：是借助加热和剪切作用使无聊熔化、剪切变形、进一步 混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。 5、压延成型p315:压延成型是生产高聚物薄膜和片材的主要方法，它是 将接近粘流温度的物料通过几个相向旋转着的平行辗筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，得到表面光洁的薄片状连续制品。 6、螺杆的长径比p115:螺杆长径比L/D :指工作部分有效长度与直径之 比。L/D大，温度分布好。混合均匀，减少逆流和漏流，生产能力提 高。 7、几何压缩比p116:指加料段第一螺槽的容积与均化段最后一个螺槽容 积之比。一般为2~5,压缩比愈大，挤压作用愈大，排气能力愈强。& 挤出工作点p104:螺杆特性线AB与口模特性线00的交点C,称为挤出机的工作点。 9、*塑化能力p233:是指注射机塑化装置在仆所能塑化物料的质量 （以标准塑料聚苯乙烯为准），它是衡量注射机性能优劣的重要参 数。 10、*注射量p231:注射量一注射机的最大注射量或称公称注射量， 指注射机在对空注射（无模具）条件下，注射螺杆或柱塞作一次最 大注射行程时，注射系统所能达到的最大注射量。 1.单轴取向：取向单元沿着一个方向做平行排列而形成的取向状态 2.双轴取向：取向单元沿着两个互相垂直的方向取向 3.降解：聚合物分子主链断裂引起聚合度降低或发生分子内链转移反应的现象。 4.剪切变稀：聚合物流体表现为假塑性流动的区域。随着剪切速率增大，其表观粘度降低。 5.机械降解：聚合物受到外力作用（如粉碎、塑炼、高速搅拌、塑化、挤出、注射等过程）引起聚合物的降解。 6.端末效应：聚合物在管道中进行剪切流动时，流体流经截面变化的部位时发生的弹性收敛和膨胀运动。 7.入口效应：由于流道截面变小，使流体压力降突然增大的现象。 8.离模膨胀效应：聚合物流体离开口模后产生体积膨胀的现象。 9.注塑成型周期：完成一次注塑所需的时间称为成型周期。包括合模时间、注座前进时间、注射时间、保压时间、冷却时间、开模时间、制件顶出时间、以及下一成型周期的准备时间。 10.注塑成型塑化：塑料在料筒内受热达到流动状态并具有良好可塑性的过程。 11.层压成型：在一定温度和压力下，将多层浸有热塑性树脂或热固性树脂的薄片状材料黏结和熔合成为具有一定厚度的层压板材。 1．聚合物的结晶过程 ①结晶温度范围：Tg-Tm之间 ②结晶过程：晶核生成和晶体生长。低温区为生成晶核，高温区为晶体生长。2．物料混合的分类及混合设备 分类：（1）按分散程度简单混合和分散混合；（2）按混合过程的特点间歇混合和连续混合；（3）按混合形式层流剪切混合和固定混合。 设备：转鼓式混合机、螺带式混合机、捏合机、高速混合机、密炼机、双辊混炼机、挤出机 3．螺杆冷却与加料斗冷却作用 螺杆冷却作用：控制物料温度；降低物料与螺杆的摩擦系数，提高物料输送效率；加料斗冷却作用：防止物料在料斗中架桥而影响加料进入机筒。 4. 注塑成型减少内应力措施（工艺上)： ①提高熔体温度和模具温度；②降低充模压力和充模速度；③缩短保压时间。 1．高分子材料加工：把高分子原材料经过一定的工艺手段转变成某种高分子材料制品的过程。 2．功能高分子材料：与常规高分子材料相比具有明显不同的物理化学性质，并具有某些特殊功能的高分子材料。 3．智能高分子材料：能随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子。必须具备能感应外部刺激的感应器功能、能进行实际动作的动作器功能以及得到感应器的信号后而使动作器动作的过程器功能。 4．可挤压性：聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。 5．可模塑性：聚合物在一定温度和外力作用下形变并在模具中模制成型的能力。 6．可纺性：聚合物流体在拉伸作用下形成连续细长丝条的能力。 7．可延性：无定形或部分结晶固体聚合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。 8．复合材料：是将金属材料、高分子材料、无机非金属材料等具有不同结构和性能的材料，经特殊工艺复合成一体，而制得的综合性能更优异的新型材料。 9．耗散：力学的能量损耗，即机械能转化为热能的现象。在外力作用下，大分子链的各运动单元可能沿力的方向做从优取向的运动，就要克服内部摩擦，所以要消耗能量,这些能量转化为热能。 10．离子液体：是在室温及相邻温度范围内完全由离子组成的有机液体。离子液体具有极性强、不挥发、不易氧化、不易燃易爆、对无机和有机化合物有良好的溶解性和对绝大部分试剂稳定等优良特性，因此被称为绿色溶剂。 11．混合的定义：混合是一种趋向于混合物均匀性的操作，是一种在整个系统的全部体积内，各组分在其基本单元没有本质变化的情况下的细化和分布的过程。 12．均一性：均一性指混得是否均匀，即分散相浓度分布是否均匀。 13．分散度：指被分散物质的破碎程度如何。破碎程度大，粒径小，分散度就高。 14．非分散混合：通过重复地排列少组分增加其在混合物中空间分布的均匀性而不减小粒子初始尺寸的过程。 15．分散混合：将呈现出屈服点的物料混合在一起时,要将它们分散，应使结块和液滴破裂，这种混合称为分散混合。 16．流变性：当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为。 17．拉伸流动:流体质点的运动速度仅沿着与流动方向一致的方向发生变化。 18．剪切流动：流体质点的运动速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。 19．威森堡效应：在聚合物溶液或熔体中聚合物沿快速旋转轴慢慢上爬并形成相当厚的包轴层的现象。 20．孔口胀大效应：是指熔体挤出模孔后，挤出物的截面积比模孔截面积大的现象。21．网络丝：是指丝条在网络喷嘴中，经喷射气流作用，单丝互相缠结而呈周期性网络点的长丝。 22．纤维：一种细长形状的物体：长径比至少为10︰1，截面积小于0.05mm2，宽度小于 0.25mm。具有一定的柔曲性、强度、模量、伸长和弹性等。 23．复合纤维：将两种或两种以上聚合物的熔体或浓溶液，分别输入同一个纺丝组件，在组件中的适当部位汇合，从同一喷丝孔中喷出而形成的纤维。 24．高性能纤维：具有高强度、高模量、耐高温、耐化学药品、耐气候等性能特别优异的一类新型纤维。 25．回弹性：纤维在外力作用下伸长和释放外力后恢复到原始状态的能力称为回弹性。26．干法纺丝：将聚合物溶于挥发性溶剂中，通过喷丝孔喷出细流，在热空气中形成纤维的纺丝方法。 第一章 聚合物流变学基础 1. 了解“连续介质模型”的内容，清楚分子与质点的区别。 连续介质模型 （1）定义：不考虑微观分子结构，把流体视为由无数多个充满流体所在空间、彼此间无任何间隙的质点所组成，相邻质点宏观物理量的变化是连续的。 （2）质点的概念：I.宏观上无限小——只有位置，没有大小（几何点） 每个质点的物理量只能有唯一确定值（物理点） 避免了分子的不连续性 II.微观上无限大——每个质点均包含许多分子，质点的 物理参数是许多分子运动的平均表现 避免了分子的不均匀性 （3）物理意义：流体是连续的，依附在流体上的物理参数也是连续的，可用连续函数的概念来描述流体的流动和变形。 欧拉法的质点导数 2.掌握内力和应力的概念及二者的联系。 3. 何谓一点处的应力？用什么物理量表征？掌握该物理量在直角坐标系中的数学表示式及各分量的含义。对于给定微元体，能够标出各个应力分量。 4. 掌握应变张量和应变速率张量在直角坐标系中的数学表达式及各分量的含义。对于给定的流场，要求能够写出相应的应变速率、应力张量。 5. 为什么固体的变形可以用应变来描述，而流体的变形则需要用应变速率来描述？ X 3. 何谓一点处的应力？用什么物理量表征？掌握该物理量在直角坐标系中的数学表示式及各分量的含义。对于给定微元体，能够标出各个应力分量。 应力张量的基本加减运算 4.掌握应变张量和应变速率张量在直角坐标系中的数学表达式及各分量的含义。对于给定的流场，要求能够写出相应的应变速率、应力张量。 5. 为什么固体的变形可以用应变来描述，而流体的变形则需要用应变速率来描述？ 6. 连续性方程、运动方程和能量方程分别与物理学中哪三个定律相对应？要求掌握连续性方程在直角坐标系下的数学表示式以及运动方程和能量方程的矢量微分式子。 7. 掌握连续性方程、运动方程和能量方程的物理意义，请写出特殊情况下（稳定流场或不可压缩流体）各个方程的矢量微分式子。 8. 自然界中的流动主要分哪几类？其流动曲线各有何特点？对于每一种流体，各试举出两个例子，其中多数聚合物熔体属于哪一类流体？ 聚合物共混改性考试试卷 一、名称解释 20分 聚合物共混改性： 答：是以聚合物（聚合物或者共聚物）为改性剂，加入到被改性的聚合物材料（合成树脂，又叫基体树脂）中，采用合适的加工成型工艺，使两者充分混合，从而制得具有新颖结构特征和新颖性能的改性聚合物材料的改性技术。 相逆转： 答：聚合物共混物可在一定的组成范围内发生相的逆转，原来是分散相的组分变成连续相，而原来是连续相的组分变成分散相。在相逆转的组成范围内，常可形成两相交错、互锁的共连续形态结构，使共混物的力学性能提高。 热塑性塑料： 答：热塑性塑料是指加热后软化、可塑，冷却后硬化，再次加热可熔融软化，固化成型，具有反复可加工成型的特点。 增容作用： 答：使聚合物之间易于相互分散，能够得到宏观均匀的共混体系。改善聚合物之间相界面的性能，增加两相间的粘合力，使P-P共混物具有长期稳定的性能。 二、聚合物共混物的形态结构及特点 10分 答：单相连续结构：构成聚合物共混物的两个相或者多个相中只有一个相连续，其他的相分散于连续相中。单相连续结构又因分散相相畴的形状、大小以及与连续相结合情况的不同而表现为多种形式。 两相互锁或交错结构：这种结构中没有一相形成贯穿整个试样的连续相，而且两相相互交错形成层状排列，难以区分连续相和分散相。有时也称为两相共连续结构，包括层状结构和互锁结构。 相互贯穿的两相连续结构：共混物中两种组分均构成连续相，互穿网络聚合物（IPNs）是两相连续结构的典型例子。 三、聚合物共混物相容性分哪两类？各自的定义是什么？画出聚合物共混物的UCST、LCST 相图。15分 答：分为热力学相容性和工艺相容性两类。 热力学相容性是指相互混合的组分以任意比混合，都能形成均相体系，这种相容性叫热力学相容性。 工艺相容性是指对于一些热力学相容性不太好的共混高聚物，经适当加工工艺，形成结构和性能稳定的共混高聚物，则称之为工艺相容性。 相图略 四、界面层的结构组成和独立相区的区别 10分 答：①界面层内两种分子链的分布是不均匀的，从相区内到界面形成一浓度梯度； ②界面层内分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合物的平均密度； ③界面层内往往易聚集更多的表面活性剂及其他添加剂等杂质，分子量较低的聚合物分子也易向界面层迁移。这种表面活性剂等低分子量物越多，界面层越稳定，但对界面粘结强度不利。 五、以PC/PP共混体系为例，举例说明哪些手段可以用来加强体系的相容性？10分 答：1. 通过共聚改变某聚合物的极性； 2. 通过化学改性的方法，在一组分或两组分上引入极性基团或反应基团； 3. 在某聚合物上引入特殊作用基团；加入第三组分进行增容； 聚合物流体在加工过程中的受力比较复杂,因此相对应的应变也比较复杂,其实际的应变往往是二种或多种简单应变的叠加,然而以剪切应力造成的剪切应变起主要作用。拉伸应力造成的拉伸应变也有相当重要的作用,而静压力对流体流动性质的作用主要体现在对粘度的影响上。 聚合物流体（熔融状聚合物和聚合物溶液或悬浮液）的流变性质主要表现为粘度的变化,根据粘度与应力或应变速率的关系,可将流体分为以下两类:牛顿流体和非牛顿流体。 拉伸流动:质点速度沿着流动方向发生变化;剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化。由边界的运动而产生的流动,如运转滚筒表面对流体的剪切摩擦而产生流动,即为拖曳流动。而边界固定,由外压力作用于流体而产生的流动,称为压力流动。 聚合物熔体注射成型时,在流道内的流动属于压力梯度引起的压力流动。聚合物在挤出机螺槽中的流动为另一种剪切流动,即拖曳流动。 对于小分子流体该粘度为常数,称为牛顿粘度。而对于聚合物流体,由于大分子的长链结构和缠结,剪切力和剪切速率不成比例,流体的剪切粘度不是常数,依赖于剪切作用。具有这种行为的流体称为非牛顿流体,非牛顿流体的粘度定义为非牛顿粘度或表观粘度。 切力变稀原因（假塑性流体）假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。对聚合物熔体来说,造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。当缠结的大分子承受应力时,其缠结点就会被解开,同时还沿着流动的方向规则排列,因此就降低了粘度。缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。对聚合物溶液来说,当它承受应力时,原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出,这样,粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小,从而使流体粘度下降。因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比,但不一定是线性关系。 切力变稠原因（膨胀性流体）:当悬浮液处于静态时,体系中由固体粒子构成的空隙最小,其中流体只能勉强充满这些空间。当施加于这一体系的剪切应力不大时,也就是剪切速率较小时,流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂,因此,表观粘度不高。但当剪切速率逐渐增高时,固体粒子的紧密堆砌就被破坏,整个体系就显得有些膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙,润滑作用因而受到限制,表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。 震凝性液体:产生震凝性的原因,可以解释为液体中的不对称粒子（椭球形线团）在剪切力场的速度作用下取向排列形成暂时次价交联点所致,这种缔合使粘度不断增加而形成凝胶状,一旦外力作用终止,暂时交联点也相应消失,粘度重新降低。 触变性液体:一般认为,产生触变行为是因为液体静置时聚合物粒子间形成了一种类似凝胶的非永久性的次价交联点,表现出很大粘度。当系统受到外力作用而破坏这一暂时交联点时,粘度即随着剪切持续时间而下降。 粘弹性液体:当液体的弹性不可忽略时,其应变还表现出滞后效应,即在液体中增加应力与降低应力这两个过程的应变曲线不重合。这类液体在受到外聚合物成型加工部分题库及答案
《聚合物加工原理试题》
聚合物加工原理复习题
聚合物加工原理名词解释
聚合物加工复习题答案
聚合物共混改性考试试题及答案
聚合物加工原理