第一章：聚合物的加工性质（只限定义和常识，没有太深的内容）
聚合物特有的加工性质：
良好的可模塑性（Mouldability) 材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。可模塑性主要取决于材料的流变性、热性质和其它物理力学性质等，在热固性聚合物的情况下还与聚合物的化学反应性有关。
影响因素：温度、模具的结构尺寸、压力
可挤压性(Extrudability) 指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形变的能力。与粘度（剪切粘度和拉伸粘度）密切相关，粘度高或粘度低，可挤压性都差。
可纺性(Spinnability) 聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。主要取决于材料的流变性质，熔体粘度、熔体强度以及熔体的热稳定性和化学稳定性等
可延性(Stretchability) 无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。线型聚合物的可延性来自于大分子的长链结构和柔性，在形变过程中在拉伸的同时变细或变薄、变窄。
第二章：聚合物的流变性质（重点），包括：拉伸黏度的定义与特点、与拉伸应力关系，与剪切流动区别及对制品成型的影响等）
两个与聚合物加工有关的基本流变性能是材料的：①粘性②弹性
拉伸粘度与拉伸应力的关系：
A类(如低密度聚乙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯) 由于熔体中有局部弱点，在拉伸过程中形变趋于均匀化，又由于应变硬化，因而η随γ增大而增大;
B类(如有机玻璃、ABS、尼龙、聚甲醛、聚酯)η与γ无关;
C类(如高密度聚乙烯、聚丙烯) 因局部弱点在拉伸过程中引起熔体的局部破裂，所以η随γ减小。
剪切流动与拉伸流动的区别
①剪切流动：层与层之间的滑移，（一层内质点间的相对位移不变） 拉伸流动：一个平面内质点间的距离被拉长。
②随剪切速率或拉伸速率的变化趋势不同，对假塑性流体，剪切粘度随γ增加而下降，而拉伸粘度的变化要复杂的多，可能降低、不变或升高。拉伸流动中实际的影响因素很多，与高分子的结构有关。
③数值大小不同一般来讲，对高分子体系，大应力下，拉伸粘度比剪切粘度要大100倍左右（小分子3倍）因此，拉伸流动比例即使占的比例
很小，其影响也很大。
对制品成型的影响：拉伸粘度的变化可能与大分子的解缠、伸直、取向等有关，而出现不同的变化趋势。如吹塑、注塑、纤维成型等工艺，拉伸粘度随应力上升的物料应力集中差，反之易出现熔体破裂。因此，了解高聚物不同的拉伸行为，对于控制成型过程（如熔体纺丝、吹塑成型）中由于拉伸应力造成的影响有着重要的意义。
3、影响黏度的因素（重点）
A、温度的影响 T上升，粘度下降，因为自由体积随T上升而增加，有利于分子链的旋转运动。
B、压力的影响静压力的增加会通过改变分子间的距离（高分子之间的次价力与分子间距的高次方成反比）或改变熔体内自由体积而导致熔体粘度增加。
C、剪切速率一般，剪切速率增加，粘度降低
第三章：
1、挤出过程（一般了解即可）
加料 → 输送 → 熔融 → 压缩 → 混合 → 排气
2、聚合物挤出理论（重点）：三段七区模型、非塞流理论、散粒体等。
将螺杆分为三段七区：固体输送段：第1区非塞流区
第2区塞流区
压缩段：第3区上熔膜区
第4区熔池区
第5区环流区
第6区固相破碎区
计量段：第7区熔体输送区
非塞流固体输送理论与塞流理论最大的区别在于物料形成的假设。
塞流理论认为：物料是密实的无间隙的整块固体；
非塞流固体理论认为：物料是松散的，颗粒之间有相对运动的散粒体。非塞流固体理论研究结论：
a 散粒体速度分布：按非塞流固体输送理论计算时，螺杆表面对物料运动起阻碍作用，而机筒表面则对物料运动起拖曳作用，而且沿槽深度方向，上层颗粒速度明显大于下层，沿螺槽宽方向，靠近螺棱的颗粒与螺槽中部的颗粒之间存在明显的速度差异。
b 非塞流输送向塞流输送的转换：内摩擦增大或压力增高时，非塞流向塞流的转换，两个理论产生合理过渡。
c 摩擦系数对固体输送量的影响：不论机筒摩擦系数和螺杆摩擦系数大
小，都能计算出流量，与实际情况符合
d 螺杆参数对固体输送量的影响：存在着最佳的加料段螺槽深度和螺纹升角45°
e压力及摩擦系数对压力的影响：采用此原理，可以使输送效率大大提高
f固体输送产率：非塞流理论计算的和实际非常接近
散粒体：指一定大小的物料自然地堆积在一起而成的体系。介于固体和液体之间。散粒体和固体塞之间最大差别在于散粒体有一定的流动性，并且在一定的范围内能保持其形状，几乎不能抵抗拉力，抵抗剪切力的能力很小，在较小的外力作用下就会发生流动。
3、挤出新技术：重点看振动挤出
特点:
A.完成塑化输送过程所经历的热机械历程大大缩短，塑化输送能耗大幅降低；
B.塑化输送靠特定形状的空间容积变化完成，具有完全正位移特性，效率提高；
C.塑化输送过程在很短的热机械历程内完成，相应的塑化输送设备体积缩小；
D.塑化输送能力不依赖于物料的物理特性，塑化输送稳定性提高，对物料适应性提高；
E.多相多组分体系相容性明显改善，分散混合效果大幅度提高。
振动挤出对塑料制品性能的影响
在动态塑化挤出成型过程中，振动力场被引入塑化和成型的全过程，不仅对物料的输送、熔融、塑化和熔体输运过程产生了影响，而且改变了聚合物熔体在制品成型过程中的流动状态，并对制品的微观结构形成历程和形态产生了重要的影响。
振动塑化过程的脉动剪切作用可以提高聚合物熔体中微观有序结构的程度与分布，如大分子的取向，这种局部有序性在制品成型的过程中并不会完全松弛，在熔体冷却过程中对结晶聚合物的晶体的形成或分子的取向结构产生一定的影响，得到在微观水平上具有更有序的长程结构的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助剂的情况下，振动塑化挤出加工可提高制品的力学性能。另一方面，振动塑化过程具有强烈的脉动剪切和拉伸效果，与稳态加工过程中的单向剪切作用相比，这种作用对于改善复杂流体中的多相体系之间的混合与分散具有明显的效果，能有效的促进多相体系中的均质、均温进程，提高多相体系微观结构的均化程度。
1、振动塑化挤出制品的种类很多，如片材、板材、管材、棒材、异型材等。
2、振动力场可以在一定程度上降低聚合物熔体的表观粘度，改善聚合物材料的可加工性，提高产量，这对于高粘度的聚合物材料加工具有明显的优势。
3、挤出过程中的振动力场作用提高了薄膜和片材制品在纵向和横向上的力学性能，并且使二者趋于均衡。这种自增强和均衡作用是聚合物大分子之间排列和堆砌有序程度提高的结果，也是振动力场对聚合物熔体作用的结果，可以解释为是振动力场作用使聚合物熔体大分子在流动过程中发生平面二维取向作用而产生“拟网结构”的结果。
第四章：1、反应挤出及其化学反应的类型
2、反应注射、聚氨酯的RIM
反应挤出：是把挤出机作为连续化的微背混式柱塞流反应器，使欲反应的混合物在熔融挤出过程中同时完成指定的化学反应。
反应挤出的化学反应类型
1 本体聚合
应用反应挤出技术进行本体聚合反应最关键的问题在于：①物料的有效熔化混合、均化和防止因形成固相而引起的挤出机螺槽的堵塞。②能否自由有效的向增长的聚合物进行链转移。
（1）缩聚
特点：去除小分子，因此挤出机设置几个真空排气口。
实例：a 聚醚酰亚胺由双酚A二酐和芳族二元胺合成
b 聚酯双酚A 75/苯间二甲酸二苯酯25 CSTR（连续搅拌反应器）预聚，双螺杆挤出机，320-340℃→聚酯
c 三聚腈胺—甲醛树脂单螺杆挤出机130℃，转化率95-100﹪
（1）加聚 a 聚氨酯PU b 聚酰胺
3接枝反应
由聚合物和单体反应，生成接枝聚合物或接枝共聚物，常用自由基引发，注意的是单体的均聚反应与接枝反应竞争。①聚烯烃接枝乙烯基硅烷，作线材涂绿层和管道绝缘层。②聚合物接枝丙烯酸，丙烯酸酯及其类似物 ③接枝苯乙烯，苯乙烯衍生物，苯乙烯/丙烯腈④马来酸酐（MA)、富马酸及其类似化合物的
4链间共聚物的形成
两种或两种以上聚合物通过离子键或共价键反应产生无规或嵌段共聚物。
⑴通过断链/重组制备无规或嵌段共聚物。
PE/PIB NBR/PVC PP/PA 也可以利用酯交换反应如：
聚酯/聚酯（PC/PET)、 PA/PA 聚酯/PA (PET/PA)
⑵通过端基/端基反应制备嵌段共聚物。尼龙与羧基封端的PET、PBT反应生成嵌段共聚物
⑶接枝共聚物 a 尼龙/聚烯烃，聚烯烃起增韧作用。
尼龙与酐或酸官能化的PP、PE共挤出
如PP-g-MA， PE-g-MA EP-g-MA EPDM-g-MA
b 聚亚苯基醚/尼龙
c 聚亚苯基醚/聚酯
d 聚酯/聚烯烃
5聚合物的官能化和官能团改性
将官能团引入聚合物主链、端基、侧链、或对原有的官能团进行改性。
⑴卤化⑵磺化⑶引入氢过氧化物基团⑷通过用磺酰叠氮化物接枝的方法引入羧基或三烷氧基甲硅烷基，如SEBS引入羧基。⑸羧酸官能团的端基封闭双螺杆中，PET与环氧化物共挤出，从而使PET发生端基封闭如295℃，环氧乙烷0.8﹪⑹侧链上的羧基或酯基的环化，如酸酐的形成，酰亚胺的形成。⑺羧酸的中和100份LDPE+10份PE-g-MA和2份油酸挤出（112phr/h)，23﹪的KOH从挤出机中间部分注入，3.5份/h，160℃下挤出，产物能分散在水中，平均尺寸：0.45um. ⑻酯的皂化或酯基转移作用如EVA+甲醇钠的甲醇液双螺杆挤出，使EVA发生皂化。初始MFR 175，反应后27-35g/10min. ⑼不稳定末端基封闭⑽酸酐向醇或胺的转化⑾稳定剂在聚合物大分子上的结合 1967年，Munteanu的文
章“聚烯烃的接枝稳定化”，如降硫醇类化合物接枝。⑿在PVC大分子上的置换反应。如官能化增塑剂与PVC反应。
6偶联/交联反应
如有人通过双螺杆挤出机采用一步法硅烷接枝交联技术制得了热成型性和发泡性能良好的高熔体强度PP(HMSPP)，其方法是在催化剂存在条件下，使硅烷接枝与交联在反应挤出过程中同时进行和完成而制得具有硅烷接枝并部分交联结构的HMSPP，该HMSPP具有良好的热成型性和发泡性能。
PU{氨基甲酸乙酯，RIM后生成PU}。
PU可以按刚度划分：
刚性PU：通常具有较高的弯曲模量和硬度，有较好的耐化学腐蚀性、电性能及耐热性。
弹性聚氨酯：多用于需要高抗冲击强度的领域，具有优良的耐磨性、耐腐蚀性、耐切割性、耐疲劳性。PU可以进一步分为: 硬质PU：用玻纤或无机填料增加刚性，RRIM
发泡PU：微孔，作为三明治状复合材料的芯部，该体系皮层密度大，
比强度度高。
结构复合PU：以长纤维或纤维毡增强，SRIM。
第五章：1、气辅成型（重点，大题，多问）
2、其它注射成型（一般了解概念即可）
（GAIM）气体辅助注射成型Gas Assisted Injection Molding：对先注射了一定量或全部注射满塑料熔体的模具型腔中再注入经压缩后的惰性气体，利用气体推动熔体完成充模，填补因塑料收缩后留下的空隙，而在制件冷却后再将气体从气道中排出的过程。
材料选择方面，GAIM工艺适用于热塑性塑料，一般工程塑料及合金、热固性塑料不适宜。
因此必须考虑聚合物的以下性能 1.耐冲击性2.熔体流动指数（MFI）&熔体粘度
3. HDT/VST——热传导性
4.热稳定性——高温降解
5.顶出性能——发白气体辅助注射成型工艺过程具有众多的技术优点:
（1）制件缩痕小，甚至可消除（2）低的注射压力使制件的内应力小（3）低应力和小的翘曲是制件的尺寸稳定性提高4）节约原料最大可达50%
（5）冷却时间的减少使得生产周期缩短
（6）采用短射技术时可使注射压力降低，锁模力也大幅降低，典型的气体射出压力为7-25MPa
气体辅助注射成型技术的工艺过程：
（1）熔体注射：根据塑料填充量的多少将气辅成型过程分为：满射( Full shot )“和“短射(Short shot ) ”，一般熔体填充至模具型腔体积的70%-96% 时，停止熔体注射，该过程被称为“缺料注射”
（2）延迟时间阶段：指塑料熔体注射结束到气体注射开始的一段时间，这一段时间称延迟时间。用以改变可以改变制品气道处的熔体厚度分数。
（3）气体注射阶段：指从气体开始注射到整个模具型腔充满的一段时间。
（4）气体保压阶段：气体压力保持不变或略有升高使气体在塑料熔体内部继续穿透（称二次穿透）以补偿塑料熔体冷却引起的材料收缩。（5）气体释放阶段：随着冷却周期的完成，气体入口压力降为大气压，排出气体，其中约 70 % 的气体可以重复利用。
（6）顶出阶段：当塑料制品冷却到具有一定刚度和强度后开模将其顶出，完成一个工艺循环过程。
气辅成型的主要方法（一）
体积控制法：有高压气动活塞和汽缸产生预定压力和体积的气体，在气体推动熔体的过程中，始终保持气体体积恒定，随着气体冲模过程的进行，气体压力不断降低，该方法在熔体掏空体积较大时压力降较大，有很大的局限性。
压力控制法：在气体推动聚合物熔体过程中始终保持压力恒定或分阶段保持气体压力恒定。
双控制法
气辅成型的主要方法（二）
中空成型（Hollow shot）短射法（short shot）满射法（full shot）
型腔进气有两种方法：通过气针在模具上将气体引入分为：
① 封闭式气体注射法（Sealed Injection Gas，S.I.G.）
② 表面气体成型方法（External Gas Molding，E.G.M）
S.I.G.采用单点或多点进气，三种气咀可单独或同时使用。设计灵活，应用方便。
E.G.M 是在模具内产品底面的特别封闭处注入高压气体，这些封闭处也可称为加压区，每一加压区有连接产品的密封件包围，也可以是筋或连接壁，使产品从结构上的到加强。
第六章 1、微孔塑料（重点，大题，多问）
超临界流体（SCF）：温度及压力均处于临界点以上的液体。(supercritical fluid)
纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点，在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象
当在高于流体的临界温度和压力的某一特定温度和压力状况下，超临界流体既不是气体也不是液体，这种状态下，它既有气体的性质又有类似于液体的性质。
超临界流体作为反应介质最明显的优势是：①不会导致副反应，无链转移反应；②可以通过调节压力和加入共溶剂改变超临界流体的溶解能力。③对聚合物有很强的溶胀和扩散能力，可以使小分子更容易进入聚合物内部。④得到的产品含杂质很少，且杂质容易去除。⑤通过控制调节压力控制反应速度。
最好用超临界态二氧化碳的原因：水有腐蚀作用，氩太贵，溶解度低。氮气溶解度低。
微孔泡沫塑料材料（MCP）是指气泡直径小于10μm、泡孔密度大于
109/cm3的新型泡沫塑料材料。Microceluular Plastics 其成型方法有间歇成型、连续挤出、注射成型
MCP的工艺过程有四步：
1气体的溶解：气体必须扩散到聚合物熔体中并达到热力学平衡。MCP中提高扩散速率两个措施：①温度升高②缩短扩散距离：采用剪切扭曲使聚合物和气体两相混合物变形来缩短扩散路径，增大扩散界面。
气体占据了聚合物的哪些地方？⑴气体占据聚合物中的自由体积，它随温度升高而增加。⑵气体进入间隙位置与聚合物分子形成次价键。
2泡孔成核：成核位置：异相成核点往往在在界面能较高的地方，原因在于当刻意加入成核剂，催化颗粒和润滑剂时，两种材料之间会存在界面。均相成核中：①其中最突出的是“自由体积”位置；②在半结晶聚合物中，结晶区和无定形区的界面也可能作为成核位置；③当聚合物因拉伸产生应变，在高残余应变位置的存在其它成核位置；④非线性聚合物，在靠近分子的分叉点也能产生均相成核。
成核机理：为了使成核产生，需要克服一个能量壁垒。能量壁垒取决于两个因素：①气体扩散到泡孔胚所能提供的能量。②形成泡孔表面所需的表面能。
3泡孔生长、4定型
热塑性塑料可以在常温下进行MCP加工的原因：由于气体占据了聚合物分子间的间隙位置，分子间距离增加，从而彼此容易发生相对运动导致聚合物—气体溶液变形，因此，随着气体浓度的增加，Tg和粘度均会降低，即使常温下，PET、PMMA也处于橡胶区域，于是可以利用这一现象在不加热聚合物的条件下成型塑料制品。
值得强调的是：溶解气体与用于降低聚合物黏度和提高其韧性的液体增塑剂不同，它不是永久性地改变塑料性能。一旦气体从聚合物中扩散出来，塑料又会恢复其原来面貌。
微孔发泡(Microcellular Foaming)是指以热塑性材料为基体，通过特殊的加工工艺，使制品中间层密布尺寸从十到几十微米的封闭微孔。
微孔塑料注射成型MuCell Injection Molding Process
微孔发泡塑料注射成型原理：MuCell的加工方法为：聚合物粒料由料斗加入机筒，通过螺杆的机械摩擦和加热器的加热使粒料熔融为聚合物熔体。高压气瓶中的气体通过计量阀的控制以一定的流率注入机筒内的聚合物熔体中，然后通过螺杆头部的混合元件及静态混合器将气体-聚合物两相体系混合为气体-聚合物均相体系。随后，气体-聚合物均相体系进入扩散室，通过分子扩散使体系进一步均化。随后，通过加热器快速
加热，从而使气体在聚合物熔体中的溶解度急剧下降，诱导出极大的热力学不稳定性，气体从聚合物熔体中析出形成大量的微细气泡核。为了防止机筒内已形成的气泡核长大，机筒内必须保持高压。在进行注射操作之前，由高压气瓶通过气阀向模具型腔中通入压缩空气。当型腔中充满压缩空气后，螺杆前移，使含有大量微细气泡核的聚合物熔体注入型腔内。由压缩空气所提供的背压可以尽量减少气泡在充模过程中的膨胀。当充模过程结束后，型腔内压力的下降使气泡膨胀，同时，模具的冷却作用使泡体固化定型。
微孔发泡注射成型工艺过程可分为以下四个基本阶段：
（1)气体溶解阶段：一定量的气体(比如CO2或N2)超临界液体状态下通过机筒喷嘴注入聚合体中形成单相溶解物。
（2）均相成核阶段：当高压下机筒内的熔体注射进入压力较低的模具时，由于压力变化，单相溶液经历热力学不稳定的状态，大量的成核点形成泡沫气室。
（3）泡沫气室增长阶段：气体扩散到泡沫中, 引起气泡膨胀。气泡膨胀受抑制气泡膨胀的力以及气泡中的气体压力影响。可通过改变注射成型工艺条件来控制泡沫气室的增长幅度。
（4）成型阶段：由模具来控制制品的形状。对大多数模具而言,与普通注射模具是一样的。
微孔成型发泡有许多优点：
1.它形成的气泡直径小，反应为吸热反应，熔体粘度低，熔体和模具温度低，因此制品成型周期、材料消耗和注塑压力及锁模力都降低了，而且其独特之处还在于这种技术可用于薄壁制品（1 mm）以及其他发泡技术无法发泡制品的注塑。
2.微孔发泡材料的气孔为闭孔结构，可用和阻隔性包装产品；
笔杆设计————成型工艺设计 1.工艺流程 2.成型工艺条件 聚丙烯成型特性： 1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解. 2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形. 3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中. 5.由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。 在注射成型中，需要考虑的注塑工艺条件如下： ●干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。PP料允许含湿量大约在0.05左右。 ●加工温度220~230℃，模具温度40~60℃。在保证制品顺利成型的情况下应尽量采用较小的注塑压力。注塑速率和注塑时间对制品的光学性能影响较小。 ●模具温度：40~80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。 ●注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 ●流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是
1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 聚丙烯（PP）塑料的注塑工艺参数 ●行程利用率为35％和65％，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1 ●熔料温度220～280℃ ●料筒恒温220℃ ●模具温度20～70℃ ●注射压力：具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa（80 0～1400bar）；一些薄壁包装容器处为可达到180MPa (1800bar) ●保压压力：避免制品产生所必须要很长时间对制品进行保压，（约为回圈时间的30％）；约为注射压力的30％～60％ ●背压 5～20MPa（50～200bar） ●注射速度：对薄壁包装容器需要高的注射速度（带蓄能器）；中等注射速度往往比较适用于其他类的塑料制品 ●螺杆转速：高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。 ●计量行程：0.5～4D（最小值~最大值）；4D的计量行程为融料提供足够长的驻留时间是很重要的 ●残料量：2～8mm，取决与计量行程和螺杆转速 ●预烘干：不需要；如果贮存条件不好，在80℃的温度下烘干1h就可以 ●回收率：可达到百分之百回收 ●收缩率：1.2～2.5％；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩） ●浇口系统：点式浇口或多点浇口；加热时热流道，保温式热流道，内浇套；浇
《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
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
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
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 1、聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。 2、__熔融指数__是评价聚合物材料的可挤压性的指标。 3、分别写出下列缩写对应的中文：PS: 聚苯乙烯, PMMA: 聚甲基丙烯酸甲酯, PE:聚乙烯, PP:聚丙烯 , PVC 聚氯乙烯, PC 聚碳酸酯 , SBS: 苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物 , PA: 聚酰胺,POM 聚甲醛 4、按照经典的粘弹性理论，线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变三部分组成。 5、晶核形成的方法：均相成核、异相成核。 6、单螺杆挤出机的基本结构：传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备。 7、生胶按物理性状通常分为捆包胶、颗粒胶、粉末胶、乳胶和液体胶。 1.聚合物加工转变包括：（形状转变）、（结构转变）、（性能转变）。 2.写出熔融指数测量仪结构示意图各个结构的名称：（热电偶测温管）、（料筒）、（出料孔）、（保温层）、（加 热器）、（柱塞）、（重锤）。 3.按照塑料塑化方式的不同，挤出工艺可分为（干法）和（湿法）二种；按照加压方式的不同，挤出工艺 又可分为（连续式）和（间歇式）两种。 4.填充剂按用途可分为两大类：（补强填充剂）、（惰性填充剂）。 5.测硫化程度的硫化仪：（转子旋转振荡式硫化仪）。 6.合成纤维纺聚合物的加工方法：（熔融法）和（溶液法）。 2 、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。 3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。 5、开放式炼胶机混炼通常胶料顺序：生胶（或塑炼胶）、小料、液体软化剂、补强剂、填充剂、硫黄 6、常用的硫化介质有：饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水、热空气以及热水。 7、螺杆结构的主要参数：t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度。 1、非牛顿流体受到外力作用时，其流动行为有以下特征：（剪应力）和（剪切速率）间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用有依赖性；非牛顿性是(粘性)和(弹性)行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。 2、制造泡沫塑料的发泡方法可分为（机械发泡）、（物理发泡）、（化学发泡）三种。 3、聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生(粘性形变)，也有弹性效应，当Tg 《高聚物成型加工原理》练习题 第一章 1．聚合物具有一些特有的加工性质是什么？分别说明之。 2．何为应力硬化、应力软化？ 3．熔融指数的定义。 4．螺旋流动试验的意义是什么？ 第二章 1．聚合物流变学的含义是什么？ 2．塑料在加工过程中所受外力的类型及由此产生的流动方式有哪三种？ 3．什么是非依时性非牛顿流体，包括哪些流体，各有什么特点? 4．何为层流？何为湍流？ 5．一维流动、二维流动、三维流动的特点。 6．影响聚合物流变行为的主要因素有哪些？分别讨论之。 第三章 1．塑料流体在圆形流道和狭缝形流道中流动时的流速分布如何。 2．什么是拖曳运动和收敛运动？举例说明。 3．什么是端末效应？产生端末效应的原因何在？ 4．影响出口膨胀效应的因素是什么？ 第四章 1．聚合物加工过程中可能出现的物理和化学变化有哪些？ 2．说明塑料薄膜的拉伸取向要在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行？影响聚合物取向的因素有哪些？ 3．加工过程中影响聚合物结晶的因素有哪些？ 4．简述聚合物的降解及其实质。简述加工过程中聚合物交联反应的机理及影响因素。 第五章成型用的物料及其配制 1.什么是增塑剂？简述其增塑机理。PVC常用的增塑剂有哪些 （至少三种） 2.什么是稳定剂？为什么要在物料中加入稳定剂？稳定剂包括 哪些类型？ 3.在配制物料的过程中添加填充剂目的是什么？列出至少三中 常用填充剂。 4.什么是混合，说明配制物料过程的混合机理。常用的混合设 备有哪些（至少三种）。 5.在配制粒料时为何要先进行塑炼，常用的塑炼设备有几种？ 第六章挤出成型 1.什么是挤出成型？常见制品有哪些？ 2.单螺杆挤出机由哪些部分组成？各部分有什么作用？ 3.什么是螺杆的压缩比？生产PVC时宜采用哪种螺槽深度（浅或 深），为什么？ 4.什么是螺杆的长径比？长径比大小对混炼过程有何影响？ 5.根据物料的变化特征，可以将螺杆分成哪三段，每段的作用 是什么？物料的状态如何？ 6.在成型过程中机头和口模的作用是什么？ 2014年1月四川大学高分子成型加工基础试题 ——造福学弟学妹，记忆写出 1.简述温度对不同分子链结构黏度的影响。 2.举例说明熔体流动粘弹性的表现，主要是加工过程中的现象。 3.加工工程中为什么要使用助剂？ 4.什么是增塑剂？有什么作用？其増塑的原理是什么？ 5.单螺杆挤出机的主要部件是什么，各有什么作用？ 6.挤出机料筒有哪些加热和冷却方式？ 7.简述注塑成型过程。 8.注塑制件有哪些后处理方法，各有什么意义？ 9.生产薄膜和片材的主要方法有哪些？ 10.简述中空成型的粘弹性原理。 主要是看题库，了解加工方法的定义和流程，影响因素即可。 2011年A卷 1.高聚物熔体在流动中为何会出现剪切变稀？ 2.不同降温速度下得到的挤出吹塑聚丙烯薄膜结构和力学性能有何区别？ 3. 聚合物熔体产生离模膨胀的原因是什么？分析影响因素。 4. 简述单螺杆挤出机的螺杆的几个功能段的作用。 5.简述采用单螺杆挤出机挤出成型的挤出稳定性与螺杆均化段长度, 螺槽深度及物料流动性的关系. 6.某厂要生产三种产品：聚乙烯水管、聚乙烯管件、聚乙烯薄膜，现 有三个牌号的聚乙烯树脂可供选择：A树脂熔融指数（MI）为0.4； B树脂熔融指数（MI）为4；C树脂熔融指数（MI）为20，该如何选择？为什么？ 7. 简述注射成型过程中，注射压力对熔体流动及最终制品性能的影 响。 8.简述二次成型的粘弹性原理。 9.试比较挤出成型和注射成型制品的特点。 10. 造成压延产品横向厚度不均的重要因素之一是辊筒的变形和辊 筒表面温度不均匀，应当如何防止？ 2011年B卷 1.以图例说明假塑性聚合物流体在不同剪切速率下的流变行为及形 成机理。 2.为什么聚合物的结晶温度范围是Tg-Tm之间？不同降温速度对注 塑制品结构及性能影响如何？ 3.取向与结晶有什么不同？非晶态高聚物取向后有什么变化？取向度对注塑制品的力学性能有何影响? 4．要得到含有约30%（重量比）碳酸钙的聚丙烯制品，简述需要用什么加工设备和工艺方法。 5．简述单螺杆挤出机主要包括哪些部分 6．如何获得单螺杆挤出机最大的固体输送速率? 7．简述气体辅助注射成型的原理和工艺过程。 8．与挤出用单螺杆相比较，注射用螺杆有哪些不同？ 9．简述热固性树脂基复合材料的模压过程。 10．简述二次成型的粘弹性原理。 1、振动辅助成型原理及特点： 原理：动态注射成型技术 如果在注射成型过程中引入振动，使注射螺杆在振动力的作用下产生轴向脉动，则成型过程料筒及模腔中熔体的压力将发生脉动式的变化，改变外加振动力的振动频率与振幅．熔体压力的脉动频率与振幅也会发生相应的变化，熔体进入模腔进行填充压实的效果也必然会发生相应的变化。通过调控外加振动力的振动频率与振幅．可以使注射成型在比较低的加工温度下进行，或者是可以降低注射压力和锁模力，从而减小成型过程所需的能耗，减小制品中的残余应力，提高制品质量。 分类：在机头上引入机械振动；机头引入超声振动；在挤出全过程引入振动 振动力场对挤出过程作用的机理 挤出过程中的振动力场作用提高了制品在纵向和横向上的力学性能，并且使二者趋于均衡这种自增强和均衡作用是聚合物大分子之间排列和堆砌有序程度提高的结果，也是振动力场对聚合物熔体作用的结果，可以解释为是振动力场作用使聚合物熔体大分子在流动过程中发生平面二维取向作用而产生“拟网结构”的结果。 在振动塑化挤出过程中，由于螺杆的周向旋转和轴向振动，聚合物熔体受到复合应力作用，在螺槽中不仅受到螺槽周向剪切力作用，而且也受到轴向往复振动剪切力作用。由于轴向振动作用具有交变特征，因此，与周向剪切作用的复合作用在空间和时间维度上进行周期性变化，可以把这种复合作用描述成空间矢 向拉伸时也不会解离。在纵向上由于有牵引拉伸作用，取向程度较高，大分子链、片晶较多地沿拉伸方向排列，因而其力学性能较高；其他方向上因拟网结构被固化，也出现部分大分子取向，表现为制品的横向力学性能的提高和纵横向性能趋于均衡；而在薄膜挤出吹塑时，制品厚度小，由于轴向振动分量作用减弱了纵向流动剪切和拉伸的诱导取向作用，动态挤出时的薄膜制品的纵向拉伸强度较稳态挤出时有所下降。总说： 在高分子材料成型加工过程中引入振动，会对高分子材料成型过程产生一系列影响。振动力场能量的引入并不是能量的简单叠加，而是利用高分子材料成型过程在振动力场作用下表现出来的非线性特性，降低成型过程能耗，提高产品质量，是一种新型的低能耗成型方法。 特点：振动挤出对塑料制品性能的影响 在动态塑化挤出成型过程中，振动力场被引入塑化和成型的全过程，不仅对物料的输送、熔融、塑化和熔体输运过程产生了影响，而且改变了聚合物熔体在制品成型过程中的流动状态，并对制品的微观结构形成历程和形态产生了重要的影响。振动塑化过程的脉动剪切作用可以提高聚合物熔体中微观有序结构的程度与分布，如大分子的取向，这种局部有序性在制品成型的过程中并不会完全松弛，在熔体冷却过程中对结晶聚合物的晶体的形成或分子的取向结构产生一定的影响，得到在微观水平上具有更有序的长程结构的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助剂的情况下，振动塑化挤出加工可提高制品的力学性能。 另一方面，振动塑化过程具有强烈的脉动剪切和拉伸效果，与稳态加工过程中的单向剪切作用相比，这种作用对于改善复杂流体中的多相体系之间的混合与分散具有明显的效果，能有效的促进多相体系中的均质、均温进程，提高多相体系微观结构的均化程度因此，通过振动塑化挤出加工制备的高分子材料具有优化的分散结构和力学性能，这种制备与成型技术对于制备高分子材料及其制品具有明显的优势。 上述结果表明，引入振动力场后，在产量相同的条件下，输送塑化的能耗需求降低，螺杆的长径比可以相应减少，而且在一定的振动参数范围内，不但能够保证甚至还能提升制品综合性能。 众多的实验研究和生产实践表明：将振动力场引入聚合物成型加工的全过程可以降低聚合物熔体黏度、降低出口压力、减少挤出胀大、提高熔融速率、增加分子取向、降低功耗、提高制品力学性能等。 在聚合物的加工全过程中引入的振动力场，对聚合物的加工过程产生了深刻影响，表现出许多传统成型加工过程中没有的新现象，如加工温度明显降低、熔体粘度减小、挤出胀大减小、制品产量和性能提高，以及振动力场的引入能有效促进填充、改性或共混聚合物体系中各组份间的分散、混合和混炼等。 在塑料挤出加工中引入振动场，侧重于通过改变挤出加工中的过程参数(压力、温度、功率)来改善挤出特性，使之更有利于塑料的挤出成型加工；同时，振动场的作用也使挤出成型制品质量得以提高。而在塑 一、流变学基础 1. 聚合物成型加工，是聚合物原料及其助剂，通过塑料加工机械和模具，在热和外力等因素的作用下，获得满足形状和性能要求的制品的过程。 2. 聚合物成型加工的核心要素:材料（配方）、（加工）设备、（加工）工艺 3. 流动性-剪切粘度，可延性-内聚力、拉伸粘度 4. 流变学是研究材料流动及变形规律的一门科学。 5. D=λ/t，λ松弛时间（relaxation time)(材料性质)，t形变过程的时间(变形的环境条件），打破了固体和流体响应的界限,提供了衡量粘弹性的定量尺子 6. 粘弹性是聚合物流变行为的基本特征 7. 拉伸流动:纵向速度梯度；剪切流动：横向速度梯度。剪切流动与液体的粘性联系在一起，而拉伸流动与液体的弹性联系在一起。 8. 拖曳流动：流体边界相对运动；压力流动：流体边界无相对运动 9. 流体抵抗流动变形的能力称为粘度，反映流体内摩擦阻力的大小。 10. 绝对速率理论: 把粘滞流动看成是受高能量过渡状态控制的一种速率过程。液体分子从开始的平衡位置过渡到另一平衡状态。越过能垒进行传输，该能垒受到作用应力的影响发生偏移。说明：在外应力很小时，粘度与应力无关，应力较大时，粘度随应力提高而下降。 11. 自由体积理论：自由体积，由于提高了容许分子运动的空隙，其值越大粘度越小；给定温度下分子的体积，温度越高，其值越大。所以温度升高，自由体积增大，粘度降低； 12. 过剩熵理论: 温度下降，液体的熵降低，使形变增加困难 13. 触变性(thixotropic)：一定T、γ~,随时间增加，η下降；震凝性(rheopectic)液体：一定T、γ~,随时间增加，η上升 14. 流体粘度随剪切速率变化的内在原因：体系内微观结构的变化 15. 聚合物普适流动曲线:在取向度相同的条件下，不同体系具有相同的约化粘度 16. 剪切变稀：缠结理论和取向理论 17. 粘流活化能：是分子链流动时用于克服分子间作用力以便更换位置所需要的能量 18. 聚苯乙烯熔体的粘度，对温度和剪切速率都敏感。 19. 塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成型的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 20. 橡胶工业中常用门尼粘度表征材料的流动性，塑料工业中常用熔融指数或流动长度表征塑料的流动性。 21. 分子量分布宽，非牛顿性显著，η对剪切较敏感；分布窄，更多牛顿性特征，η对温度较敏感。 22. 低剪切速率下，粘度主要取决于高分子量组分；高剪切速率下，粘度主要取决于低分子量组分 《聚合物成型加工工艺》试题 一．概念题。（共6 题，每题3分，共18 分） 1、吹胀比： 2、螺杆长径比： 3、塑化： 4、注射成型： 5、挤出胀大： 6、固体床： 二、选择题，将正确的答案填在空格处。（共10 题，每题2分，共20 分） 1、挤出机的螺杆分为（） A加料段、熔融段、均化段 B 加料段、融化段、挤出段C熔融段、均化段、挤出段 D 融化段、熔融段、挤出段 2、为提高物料输送能力，常采取的措施不包括（） A 冷却螺杆，使螺杆的温度略低于料筒 B 提高螺杆的转速 C 在料筒内壁开设纵向沟槽 D 升高料筒的温度 3、注射成型工艺适用于（）。 A．只有热塑性塑料 B．只有热固性塑料 C．主要成型热塑性塑料，某些热固性塑料也可用注射方法成型 D．所有塑料都可以 4、挤出成型工艺过程与注射成型工艺过程最大的区别是（）。 A．挤出成型有牵引装置、冷却装置和切割装置，而注射成型没有 B．挤出成型模具不用预热，注射模具要预热 C．挤出成型适用于热固性塑料，注射成型工艺适用于热塑性塑料 D．挤出成型过程是连续的，注射成型过程是有间隔的 5、下列不属于单螺杆挤出机的基本结构的是（） A传动部分B加料装置C 切割装置D机头和口模 6、螺杆注射机的注射量主要取决于（）。 A、注射油缸的油压大小 B、模具阻力 C、螺杆直径和行程 D、螺杆转速 7、保压补塑阶段的作用是（）。 A．塑件冷却的需要B．注射机的结构决定的 C．减少应力集中D．补充型腔中塑料的收缩需要 8、结构复杂的热固性塑料制件，固化时间应（） A.快些 B.关系不大 C.不能确定 D.不宜过快 9、挤出速率是指（）。 A.挤出机挤出的塑料质量 B.单位时间内挤出机口模挤出的塑料质量或长度 C.牵引装置的速度 D.切割装置的速度 10、口径不大的各种瓶、壶、桶和儿童玩具等选用哪种成型生产方法（） A、冷挤压成型法 B、中空吹塑法 C、注射成型法 D、拉伸成型法 三．、填空题。（共13 空，每空2分，共26 分） 1、挤出机螺杆的结构形式主要是______________和______________两种。 2、______________是连接料筒和模具的过渡部分。 3、螺杆的中心开设有孔道的目的是__________________。 4、熔体在挤出机螺杆的均化段的流动有四种形式，分别为___________、负流、横流、 ___________。 5、聚烯烃树脂的交联方法有_____________、辐射交联。 6、挤出制品截面形状与______________完全一致。 7、在挤出成型过程中，使物料由旋转运动变为直线运动的主要部件是：______________ 。 8、挤出成型模具被称为_________________。 9、喷嘴是连接________________和_______________的过渡部分。 10、中空吹塑的两个基本工艺阶段是：型坯成型和______________。 四．简答题。（共 6 题，每题 6 分，共 36 分） 1、试述机头和口模的作用。 2、塑料的挤出成型有何特点？试写出PVC,PE,PA,PS在塑料挤出机中合适的各段加工温度（加料段、压缩段、均化段、机头及口磨）。 3、简述挤出—吹塑工艺过程及其优缺点。 4、为什么要保压？保压对制品性能有何影响？ 5、与挤出机的螺杆相比，注射机的螺杆在结构上、运动上及功能上有何特点？多用于那些场合？ 6、影响粘度的因素有那些？是如何影响的？ 第一章 1.简述高分子化合物的生产过程。 答：(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。(3)聚合反应过程；包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程；包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程与设备。(5)聚合物后处理过程；包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。(6)回收过程；主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。 2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点 答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的，经历了进料、反应、出料、清理的操作。优点是反应条件易控制，升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。缺点是反应器不能充分利用，不适于大规模生产。 连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、机械化，所得产品质量规格稳定，设备密闭，减少污染。适合大规模生产，因此劳动生产率高，成本较低。缺点是不宜经常改变产品牌号，不便于小批量生产某牌号产品。 3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们 在这两个生产工程上的主要差别是什么？ 答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。 分离工程的主要差别：合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中，沉淀析出；合成橡胶是高粘度溶液，不能加非溶剂分离，一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中，以胶粒的形式析出。 后处理工程的主要差别：合成树脂的干燥，主要是气流干燥机沸腾干燥；而合成橡胶易粘结成团，不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥，而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答: 高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或 一、填空题： 1.影响聚合物流变行为的主要因素有温度、压力、剪切速率、聚合物结构和组成。 2.对塑料制品进行热处理的主要目的是消除制品的应力、提高尺寸稳定性。热处理应该在 高于玻璃态转化温度低于粘流温度的温度围进行。此过程中聚合物的结晶度增高，取向度降低。 η，其中Eη为聚合物的粘流活化 3.在处于粘流温度以上较小区域的温度围，聚合物的粘度符合ln= lnA + E/RT η 能（千卡/克分子）。 5.螺旋流动试验被广泛地用来判断聚合物的可模塑性。 6.压延成型时，物料对滚筒的反作用力会使滚筒弯曲变形，导致产品厚薄不匀，一般采用 减轻分离力的有害作用。 7.在平均分子量相同时，随分子量分布变宽，聚合物熔体的粘度迅速下降，流体的非牛顿性更强。 8.混合过程一般是靠扩散、对流、剪切作用来完成的，在初混合过程中起主要作用的是对流作用，塑炼过程中起 主要作用的是剪切作用。 9.固体物料的混合效果可以用分散程度和均匀程度来评定。 11.在聚合物成型加工中，流动和拉伸会使聚合物产生取向。 13.用于物料的塑炼的常用设备有开炼机、密炼机、螺杆挤出机等。 14.“五大合成树脂”是指聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和ABS树脂，其中，热 15.某PP熔体的粘度为4000Pa·s，若其平均分子量增加一倍，在同样条件下，熔体的粘度约为42224Pa·s。 16.聚合物熔体在园管中流动，在管壁处所受的剪切应力最大。 17.某PVC配方为（以PVC为100份计）：邻苯二甲酸二辛酯40，二盐基亚磷酸铅3，石蜡0.8，氯化石蜡5。各 组分的主要作用分别为：邻苯二甲酸二辛酯是增塑剂，二盐基亚磷酸铅 是热稳定剂，石蜡是润滑剂，氯化石蜡是增塑剂。 19.注射成型时充模不满的可能原因有树脂塑化量不足、模温过低、流道部分堵塞、注射压力过低、注射速度太低 等。 20.单螺杆挤出机的螺杆可分为加料段、压缩段、均化段等基本功能段。其中，压缩段的螺槽容积逐渐变小，料筒 中的压力在均化段提升最大。 21.为了提高物理机械性能和尺寸稳定性，初生纤维要进行后拉伸和热定型等后处理。 22.保压压力过高会产生制品的应力增加、制品因收缩过小而脱模困难等后果。 1 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 第一章概论 成型加工性能指的是：可挤压性、可模塑性、可延展性、可纺性 热机械特性与成型加工关系：（温度）熔融纺丝>注射成型>薄膜成型>挤出成型>压延成型>中空吹塑成型>真空和压力成型>薄膜和纤维热拉伸>薄膜和纤维冷拉伸 模压烧结成型主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯的成型 硫化过程随着定伸强度的加大分为：焦烧期、欠硫期、正硫、过硫 第二章结构和性能 纺丝熔体（温度高）和纺丝溶液（温度低） 结晶型态：单晶，稀溶液缓慢降温球晶，浓溶液或熔体冷却纤维状晶体，挤出吹塑拉伸柱晶，熔体应力下冷却伸直链晶体，极高压力慢结晶 结晶过程：晶核生成，晶体生长 结晶能力由结构特征决定：分子链对称性；分子链立构规整性；柔顺性，支化程度 结晶性聚合物结晶温度在Tg-Tm之间：当T>Tm时，分子热运动的自由能显著大于内聚能，聚合物难于形成有序的结构不能结晶；当T高分子材料成型加工原理试题
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