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1、高分子材料加工工藝 第一章 緒論 1.材料的四要素是什么？相互關(guān)系如何？ 答：材料的四要素是：材料的制備(加工)、材料的結(jié)構(gòu)、材料的性能和材料的使用性能。 這四個要素是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的，可以認為： 1)材料的性質(zhì)與現(xiàn)象是新材料創(chuàng)造、發(fā)展及生產(chǎn)過程中，人們最關(guān)注的中心問題。 2)材料的結(jié)構(gòu)與成分決定了它的性質(zhì)和使用性能，也影響著它的加工性能。而為了實現(xiàn)某種性質(zhì)和使用性能，又提出了材料結(jié)構(gòu)與成分的可設(shè)計性。 3)材料的結(jié)構(gòu)與成分受材料合成和加工所制約。 4)為完成某一特定的使用目的制造的材料(制品)，必須是最經(jīng)濟的，且符合社會的規(guī)范和具有可持續(xù)發(fā)展件。 在材料的制備(加工)

2、方法上，在材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究上，在材料的使用上，各種材料都是相互借鑒、相互滲透、相互補充的。 2.什么是工程塑料？區(qū)分“通用塑料”和“工程塑料”，“熱塑性塑料”和“熱固性塑料”。 答：按用途和性能分，又可將塑料分為通用塑料和工程塑料。產(chǎn)量大、價格低、用途廣、影響面寬的一些塑料品種習(xí)慣稱之為通用塑料。工程塑料是指拉伸強度大于50MPa，沖擊強度大于6kJ/m2，長期耐熱溫度超過100℃的、剛性好、蠕變小、自潤滑、電絕緣、耐腐蝕性優(yōu)良等的、可替代金屬用作結(jié)構(gòu)件的塑料。但這種分類并不十分嚴(yán)格，隨著通用塑料工程化(亦稱優(yōu)質(zhì)化)技術(shù)的進展，通過改性或合金化的通用塑料，已可在某些應(yīng)用領(lǐng)域替代

3、工程塑料。 熱塑性塑料一般是線型高分子，在溶劑可溶，受熱軟化、熔融、可塑制成一定形狀，冷卻后固化定型；當(dāng)再次受熱，仍可軟化、熔融，反復(fù)多次加工。例如：PE、PP、PVC、ABS、PMMA、PA、PC、POM、PET、PBT。 熱固性塑料一般由線型分子變?yōu)轶w型分子，在溶劑中不能溶解，未成型前受熱軟化、熔融，可塑制成一定形狀，在熱或固化劑作用下，一次硬化成型；一當(dāng)成型后，再次受熱不熔融，達到一定溫度分解破壞，不能反復(fù)加工。如PF（酚醛樹脂）、UF（脲醛樹脂）、MF（三聚氰胺甲醛樹脂）、EP（環(huán)氧樹脂）、UP（不飽和樹脂）等。 3.與其它材料相比，高分子材料具有那些特征（以塑料

4、為例）？ 答：與其他材料相比，高分子材料有以下特性(以塑料為例)。 (1)質(zhì)輕。通常密度在900-2300kg/m3之間。當(dāng)制成泡沫塑料時，其密度更低，在10-50kg/m3之間。 (2)拉伸強度和拉伸模量較低，韌性較優(yōu)良。而塑料，尤其是纖維增強的比強度（強度與密度之比）接近或超過金屬材料。 (3)傳熱系數(shù)小(約為金屬的1/100-1/1000)，可用作優(yōu)良的絕熱材料。泡沫塑料的絕熱性能更為優(yōu)良，被廣泛用于冷藏、建筑、節(jié)能及其他絕熱工程上。 (4)電氣絕緣性優(yōu)良。體積電阻率在1013~1018 Ωcm ，介電常數(shù)一般小于2，介電損耗小于l0-4，常用作電氣絕緣材料。缺點是易產(chǎn)生并積

5、累靜電。 (5)成型加工性優(yōu)良。適應(yīng)各種成型方法，多數(shù)情況下可以一次成型，毋須經(jīng)過車、銑、刨等加工工序。必要時也可進行二次加工，但難于制得高精度的制品，且成型條件對制品物理性能的影響較大。 (6)減震、消音性能良好?？勺鳒p震、消音材料。 (7)某些塑料具有優(yōu)良的減磨、耐磨和自潤滑性能。但由于其導(dǎo)熱性較差、線膨脹系數(shù)大，采取有效的散熱措施，防止摩擦過程中熱量積聚十分必要。 (8)耐腐蝕性能優(yōu)良。有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，對酸、堿、鹽溶液、蒸汽、水、有機溶劑等的穩(wěn)定性能也較好(因品種而異)，優(yōu)于金屬材料。 (9)透光性良好可作透明或半透明材料。 (10)著色性良好?？芍瞥缮术r艷的制品。

6、(11)可賦予各種特殊的功能如透氣性、難燃性、粘結(jié)性、離子交換性、生物降解性以及光、熱、電、磁等各種特殊性能。 (12)使用過程中易產(chǎn)生蠕變、疲勞、冷流、結(jié)晶等現(xiàn)象，長期使用性能較差。 (13)熱膨脹系數(shù)大。一般為10-4/K；而金屬和玻璃、陶瓷分別為10-5/K和10-6/K。當(dāng)與金屬、陶瓷等復(fù)合時，必須充分考成兩者熱膨脹系數(shù)的差異。 (14)耐熱性（熔點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）較低，使用溫度不高。 (15)易燃燒。燃燒時會產(chǎn)生大量黑煙和有毒氣體。 4.獲取高分子的手段有那些？ 答：高分子化合物的制造：獲取高分子化合物的方法大致可分為三種；聚合反應(yīng)、利用高分子反向和復(fù)合化。 a)聚合

7、反應(yīng)。利用聚合反應(yīng)是制造高分子化合物的主要手段。迄今為止，聚合技術(shù)已進入成熟期，今后主要的任務(wù)是催化劑的改進(如茂金屬催化劑等)和更節(jié)約成本的聚合方法(如本體聚合、氣相聚合等)的進一步推廣。 b)高分子反應(yīng)。利用高分子化合物的化學(xué)反應(yīng)性使之改性亦是一種獲取預(yù)期性能高分子化合物的方法，今后的工作是功能性高分子的開發(fā)。 c)復(fù)合化。復(fù)合化是制造高分子化合物的又一種方法。近年來有了顯著的發(fā)展，特別是采用接枝反應(yīng)、相容劑等制備的高分子合金，可以獲得均聚物無法具備的性能，并能賦予功能性；高分子化合物/無機物填充中偶聯(lián)劑的使用改善了兩組分間界面的親和能力，提高了材料的力學(xué)性能。此兩種技術(shù)正處于成長期，

8、對于后者，如何使填充劑聚集體分散成初級粒子，并均勻分散在聚合物中是—個重要的課題。而超細顆粒的填充將有可能帶來材料性能突破性的發(fā)現(xiàn)，引發(fā)材料革命，其關(guān)鍵是分散問題。 5.高分子成型加工的定義。 答：通常是使固體狀態(tài)(粉狀或粒狀)、糊狀或溶液狀態(tài)的高分子化合物熔融或變形，經(jīng)過模具形成所需的形狀，并保持其已經(jīng)取得的形狀，最終得到制品的工藝過程。 6.簡單闡述高分子材料熱-機械特征及成型加工的關(guān)系。 答：三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)：< Tg ；高彈態(tài)：Tg~Tf (Tm) ；粘流態(tài)：>Tf (Tm) 在Tg以下，高分子材料處于普彈性狀態(tài)(亦稱玻璃態(tài))，為堅硬的固體。受外力作用形變(普彈形變)

9、很小，一旦外力消失，形變可以立即恢復(fù)。 在Tg以上，高分子材料處于高彈態(tài)(亦稱橡膠態(tài))，與普彈態(tài)相比，只要較小的外力就可使其發(fā)生較大的形變(高彈形變)。但這種形變是可逆的。 當(dāng)達到Tf(Tm)時，高分子材料處于粘流態(tài)(亦稱流動態(tài))，此時，只要不太大的外力就可使其發(fā)生形變，而且這種形變是不可逆的，外力除去后，仍將繼續(xù)保持，無法自發(fā)恢復(fù)。 達到Td，則高分子材料開始分解。 7.了解高分子材料的研究設(shè)計方法。 答：----高分子材料制備（配料、混合、?；?、粉化） ----成型工藝（塑化，一次，二次成型） ----制品（定型，后加工）

10、 8.高分子成型加工過程中可能發(fā)生那些物理和化學(xué)變化。 答： 第二章 高分子材料學(xué) 1、高分子鏈結(jié)構(gòu)中有利于結(jié)晶的因素有那些？ 答：高分子化合物的鏈結(jié)構(gòu)指鏈的對稱性，取代基類型、數(shù)量與對稱性，鏈的規(guī)整性，柔韌性，分子間作用力等。有利于結(jié)晶性的因素有： 1)鏈結(jié)構(gòu)簡單。重復(fù)結(jié)構(gòu)單元較小，相對分子質(zhì)量適中； 2)主鏈上不帶或只帶極少的支鏈； 3)主鏈化學(xué)對稱性好，取代基不大且對稱； 4)規(guī)整性好； 5)高分子鏈的剛?cè)嵝约胺肿娱g作用力適中。 2、為什么聚合物的結(jié)晶溫度范圍是Tg~Tm？ 答：當(dāng)溫度低于Tg時，大分子鏈段運動

11、被凍結(jié)，不能發(fā)生分子重排和形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)；而當(dāng)溫度高于Tm時，由于大分子的熱運動自由能大于內(nèi)能，難以形成有序結(jié)構(gòu)，因此，聚合物的結(jié)晶溫度范圍為Tg~Tm。 3、影響結(jié)晶的主要成型條件是什么，影響如何？ 答：(1)熔融溫度和熔融時間：熔體中殘存的晶核數(shù)量和大小與成型溫度有關(guān)，也影響結(jié)晶速度。成型溫度越高，即熔融溫度高，如熔融時間長，則殘存的晶核少，熔體冷卻時主要以均相成核形成晶核，故結(jié)晶速度慢，結(jié)晶尺寸較大；反之，如熔融溫度低，熔融時間短，則殘存晶核，熔體冷卻時會起到異相成核作用，結(jié)晶速度快，結(jié)晶尺寸小而均勻，有利于提高機械性能和熱變形溫度。 所以：T高（低） t長（短） 結(jié)

12、晶速度慢（快） (2)成型壓力。成型壓力增加，應(yīng)力和應(yīng)變增加，結(jié)晶度隨之增加，晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、結(jié)晶大小等也發(fā)生變化。 應(yīng)力有利于成核： 應(yīng)力 大分子取向 誘發(fā)成核 低壓：生成大而完整的球晶； 高壓：生成小而形狀不很完整的球晶 (3)冷卻速度。成型時的冷卻速度(從Tm降低到了Tg以下溫度的速度，主要看冷卻介質(zhì)的Tc)影響制品能否結(jié)晶、結(jié)晶速度、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)和大小等。 Tc=Tmax，緩冷，結(jié)晶度提高，球晶大； TcTg，中速冷，有利晶核生成和晶體張大，性能

13、好。 冷卻速度越快，結(jié)晶度越小。通常，采用中等的冷卻速度，冷卻溫度選擇在Tg一最大結(jié)晶速度的溫度Tmax之間。 因此，應(yīng)按所需制品的特性，選擇合適的成型工藝，控制不同的結(jié)晶度。 4、何謂聚合物的二次結(jié)晶和后結(jié)晶？ 答：二次結(jié)晶：是指一次結(jié)晶后，在殘留的非晶區(qū)和結(jié)晶不完整的部分區(qū)域內(nèi)晶并逐步完善的過程。這個過程相當(dāng)緩慢，有時可達幾年，甚至幾十年。 后結(jié)晶：是指一部分來不及結(jié)晶的區(qū)域，在成型后繼續(xù)結(jié)晶的過程，存這一過程中，不形成新的結(jié)晶區(qū)域，而在球晶界面上使晶體進一步長大，是初結(jié)晶的繼續(xù)。 兩者均對性能不利，可通過熱處理，加速這兩個過程的解決，但不徹底。 5、聚合物在

14、成型過程中為什么會發(fā)生取向？成型時的取向產(chǎn)生的原因及形式有哪幾種？ 答：在成型加工時，受到剪切和拉伸力的影響，高分子化合物的分子鏈將發(fā)生取向，依受力情況，取向作用可分為兩類。 流動取向系指在熔融成型或濃溶液成型中，高分子化合物的分子鏈、鏈段或其他添加劑，沿剪切流動的運動方向排列。 拉伸取向系指高分子化合物的分子鏈、鏈段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。僅受一個方向作用力引起的拉伸取向為單軸拉仲取向(單向拉伸)；同時受兩個相互垂直方向的作用力引起的拉伸作用稱雙軸拉伸取向(雙向拉伸)。 6、要使聚合物在加工中通過拉伸獲得取向結(jié)構(gòu)，應(yīng)在該聚合物的什么溫度下拉伸？ 答：粘流拉伸：條件是

15、T>Tf, 因為溫度很高，解取向很快，所以有效取向度低；又因為溫度高，粘度低，易造成液流中斷。所以，此范圍內(nèi)，拉伸要恒定，不停頓。此種拉伸主要存在于紡絲。 塑性拉伸：條件是Tg

16、鏈結(jié)構(gòu)、極性：分子間力大，極性大，含有支鏈結(jié)構(gòu)，粘度大。 分子量：分布寬，粘度小。 組成：加入添加劑，分子間作用力降低，粘度降低。 影響熔體粘度的外界因素有以下幾個： (1)溫度。溫度升高，可使高分子鏈熱運動和分子間的間距增加，從而使熔體粘度下降。 (2)壓力。高分子化合物成型時的壓力一般在10~300MPa，熔體粘度對壓力也有敏感性。采用提高成型壓力提高熔體流量的辦法，效果是有限的。壓力提高，高分子化合物自由體積減少，分子鏈間的距離縮小，分子間作用力增大，熔體粘度增高，有時可增大10倍以上。 (3)剪切速率。高分子化合物熔體屬假塑性流體，因此，隨剪切應(yīng)力或剪切速率增加熔體

17、粘度下降，即所謂剪切變稀。 8、什么是高分子合金，合金化對性能有何改善？常用的合金化技術(shù)有那些？ 答：高分子合金是指塑料與塑料或橡膠經(jīng)物理共混合化學(xué)改性后，形成的宏觀上均相、微觀上分相的一類材料。兩種材料進行共混時，可以形成宏觀上分相型高分子共混物(其分散相的粒徑>1mm)、微觀分相型高分子共混物(其分散相的粒徑在0.1~1mm之間)和完全相容型高分子共混物。高分子合金即指后兩者。 經(jīng)過合金化，原來單一高分子化合物性能上的某些欠缺可以相互彌補，表現(xiàn)出均衡的綜合性能，或可以使某些性能，如物理機械性能，尤其是沖擊韌性、加工件能等得到較大的改善，也可賦予材料某些特殊的功能性。 常用的合

18、金化技術(shù)有以下幾種。 1)簡單共混技術(shù)。對完全相容型體系有效；對不相容體系得不到理想的性能，效果很差。 2)接枝共聚技術(shù)。HIPS、ABS即屬于此類。超韌性尼龍中順酐化EPDM與尼龍的端氨基反應(yīng)生成的起相容劑作用的接技物，也屬此類。 3)多層乳液技術(shù)。乳液聚合中，通過聚合條件、單體加料程序的控制，可形成核、殼結(jié)構(gòu)不同的多層乳膠微粒，如用于PVC改性的MBS、ACR等即屬此類。 4)相容劑技術(shù)。用此法制得具有穩(wěn)定做觀分相型結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)良的高分子合金。已較廣泛的應(yīng)用。 5)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(IPN)。是指形成部分聚合物網(wǎng)絡(luò)交織、纏結(jié)，部分形成微相分離狀態(tài)

19、的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的制備技術(shù)。有兩個聚合物網(wǎng)絡(luò)同時形成；先形成一個聚合物網(wǎng)絡(luò)，再加入單體、交聯(lián)劑等對其滲透、溶脹，然后引發(fā)交聯(lián)形成第二個聚合物網(wǎng)絡(luò)；可以是一個熱塑性聚合物，一個交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)互相穿插、纏結(jié)；也可以是兩個熱塑性聚合物相互物理纏結(jié)而成。 6)反應(yīng)擠出技術(shù)。是指在擠出機中實現(xiàn)的單體聚合反應(yīng)或在高分子化合物熔融共混同時實現(xiàn)功能化、接技、交聯(lián)(硫化)等化學(xué)反應(yīng)，制備高分子合金的技術(shù)。通常采用雙螺桿擠出機。因此亦應(yīng)考慮螺桿轉(zhuǎn)向、長徑比、模塊形式及排列方式、排氣孔位置及配置等的影響。PA/EPDM超韌尼龍、PP/EPDM熱塑性彈性體等均可列入此類。 7)分子復(fù)合技術(shù)。系將

20、少量剛性鏈高分子化合物均勻分散在柔性鏈或半剛性鏈的高分子化合物基體中，形成分子水平的復(fù)合，改善材料強度、模量和耐熱性等的技術(shù)。 8)力化學(xué)技術(shù)。利用高剪切力作用下，高分子鏈的斷裂或交聯(lián)而形成接枝、鑷段或交聯(lián)高分子化合物制造高分子合金的方法。 第三章 高分子用添加劑----作業(yè)及答案 1、 高分子材料中添加助劑的目的是什么？ 答：滿足性能上的要求；滿足成型上的要求；滿足經(jīng)濟上的要求。 2、什么是熱穩(wěn)定劑？哪一類聚合物在成型加工中須使用熱穩(wěn)定劑？ 答：高分子材料在加工和應(yīng)用的過程中，在外界因素?zé)岬淖饔孟?，會發(fā)生老化過程，發(fā)生表面狀態(tài)、物理機械性能和結(jié)構(gòu)的變化，甚至失去使用價值。

21、為了防止或抑制由老化引起的破壞作用，可采用添加穩(wěn)定劑使高分子材料穩(wěn)定化，此法使用最普遍。 熱穩(wěn)定劑主要用于PVC塑料中，是生產(chǎn)PVC塑料最重要的添加劑。眾所周知，PVC是熱不穩(wěn)定性的塑料，其加工溫度與分解溫度相當(dāng)接近，只有加入熱穩(wěn)定劑才能實現(xiàn)在高溫下的加工成型，制得性能優(yōu)良的制品。 3、抗氧劑的作用和分類是什么，一般在高分子材料中的用量為多少？ 答：抗氧劑是指可抑制或延緩高分子材料自動氧化速度，延長其使用壽命的物質(zhì)。在橡膠工業(yè)中抗氧劑也被稱為防老劑。 抗氧劑可被分為兩大類： (1)鏈終止型抗氧劑?？膳c自由基R和ROO反應(yīng)，中斷了自動氧化的鏈增長，ROO的消除抑制了ROOH的生

22、成和分解，可以認為ROO自由基的消除是阻止降解的關(guān)鍵。所以這類抗氧劑又稱主抗氧劑。常見的有受阻酚類、仲芳胺類。 (2)預(yù)防型抗氧劑?？沙プ杂苫膩碓?，抑制或減緩引發(fā)反應(yīng)。故這類抗氧劑又稱輔助抗氧劑。這類抗氧劑又可分為兩類。 1)過氧化物分解劑：指能與過氧化物反應(yīng)并使之轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的非自由基的物質(zhì)，常見的有有機亞磷酸酯、硫代二丙酸酯、二硫代氨基甲酸金屬鹽類等。 2)金屬離子鈍化劑(銅抑制劑)：指能鈍化金屬離子，減緩氫過氧化物分解作用的物質(zhì)，主要為酞胺類及酞肪類。 在塑料中抗氧劑的用量為0.1%~1%，而在橡膠中的用量一般為l~5份。 4、增塑劑的定義，按

23、作用方式分類，增塑劑對高分子材料性能的影響？并請區(qū)分“主增塑劑”、“副增塑劑”和“增塑劑相容性”等三個概念。 答：增塑劑是指用以使高分子材料制品塑性增加，改進其柔軟性、延伸性和加工性的物質(zhì)。增塑劑主要用于PVC樹脂中。 按作用方式，有外增塑作用和內(nèi)增塑作用之分。起外增塑作用的是低分子質(zhì)量的化合物或聚合物，通常為高沸點的較難揮發(fā)的液體或低熔點的固體，且絕大多數(shù)為酯類有機化合物。起內(nèi)增塑作用的通常為共聚樹脂，即在均聚物Tg較高的單體中引入均聚物Tg較低的第二單體，進行共聚，降低高分子化合物的有序程度(即結(jié)晶度)，增加分子的柔軟性，氯乙烯—醋酸乙烯共聚樹脂即為典型的一種。 主增塑劑：在通常的溫

24、度范圍內(nèi)，能使高分子化合物迅速凝膠化，并不會從被增塑材料中滲出。常見的為苯二甲酸酯類和磷酸酯類，如鄰苯二甲酸二丁酯 (DBP)，鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)。特點是：與PVC之比可達到150：100而沒有滲出現(xiàn)象。 輔助增塑劑：凝膠化能力低，與高分子化合物之間的相容性有限，一般與主增塑劑并用。一般為脂肪族二元酸酯類和聚酯類增塑劑。 相容性：一般要求溶解度參數(shù)相近，為了穩(wěn)定性要求分子量大些。在實際使用中，以能混進去、不析出來為準(zhǔn)則，而不管溶解度參數(shù)和分子量，效果好就可以了。 5、內(nèi)潤滑與外潤滑的作用機理有何差異。 答：潤滑劑是降低熔體與加工機械(如筒體、螺桿)之間和熔體內(nèi)部相互同的摩擦和粘

25、附，改善流動性，促進加工成型，提高生產(chǎn)能力和制品外觀質(zhì)量及光潔度等的一類添加劑。 按作用機理可將潤滑劑分為兩大類。 (1)內(nèi)潤滑劑。利用其與高分子化合物之間一定的相容性，少量可以進入高分子化合物的分子鏈之間，削弱分子鏈間的相互作用力，引起滑動和旋轉(zhuǎn)，同時又不過分降低高分子化合物的Tg。 (2)外潤滑劑。與高分子化合物相容性極差，只能附著在熔體或加工機械、模具的表面，降低熔體與加工機械之間的摩擦力。 6、橡膠制品為何要使用配合劑？配合劑共分哪幾類？ 答：橡膠的交聯(lián)過程需要一定條件：主要是加入交聯(lián)體系，并經(jīng)過一定的溫度、壓力和時間。 利用交聯(lián)反應(yīng)使線型或輕度支化型的高分子材料轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型

26、結(jié)構(gòu)的高分子材料，是制備具有實用價值、較高性能制品的常用手段，橡膠的硫化等等均屬于此類。必須指出，由于歷史的原因，橡膠的交聯(lián)過程習(xí)慣稱為硫化。 橡膠制品的配合劑包括：交聯(lián)劑、促進劑、活化劑及防焦劑。 7、何謂硫化劑？分哪幾類？各自適用的橡膠類型是什么？ 答：硫化劑是使聚合物交聯(lián)起來的配合劑。分為：硫磺（最古老的硫化劑，橡膠工業(yè)用得最多，用于含有雙鍵的不飽和橡膠）、含硫化合物（在硫化過程中可以分解出活性硫的物質(zhì)，作用與硫磺基本等同）、過氧化物（用于飽和橡膠的硫化）、金屬氧化物（主要用于含有鹵元素的橡膠）等。 8、硫化促進劑的作用及類型？ 答：硫化促進劑：硫化促進劑可以縮短膠料硫化時間，

27、提高硫化速度，減少硫磺用量，改善硫化膠物性的一類物質(zhì)。 促進劑多為有機促進劑。 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：噻唑類、秋蘭姆類、胍類、次磺酰胺類、硫脲類等。 按與硫化氫的反應(yīng)性質(zhì)分：酸性、堿性、中性。 按促進能力分：超促進劑、強促進劑、中促進劑和弱促進劑。 9、活性劑有什么作用？什么是防焦劑？常用品種是什么？ 答：硫化活性劑(亦稱活化劑、促進助劑)：用以增加膠料中有機促進劑的活性，充分發(fā)揮其效能，以減少促進劑用量或縮短硫化時間的一類物質(zhì)。常見的是ZnO和硬脂酸。 防焦劑(亦稱硫化延緩劑)：焦燒是指膠料在硫化前的加工及貯存過程中發(fā)生的早期輕度硫化現(xiàn)象。顯然，發(fā)生焦燒時間(即誘導(dǎo)期)愈長，膠料的操作

28、安全性愈好。防焦劑足指少量加入即可防止或延遲膠料發(fā)生焦燒的物質(zhì)。主要的品種有：(1)亞硝基化合物類，為目前廣泛使用的防焦劑；(2)有機酸類；(3)硫氮類(又稱SN類)。 10、什么是填充劑和補強劑？它們的區(qū)別在哪里？ 答：按其所起的作用通常將填充劑分為兩大類：一類稱增量填充劑(亦稱增量劑)，其主要作用為增加制品的體積，降低成本。以粉狀、球狀填充劑為主。隨著超細顆粒和納米材料的出現(xiàn)以及各種表面改性技術(shù)的發(fā)展，尤其是有機／無機復(fù)合材料的出現(xiàn)，單純增量的功能日益減弱；一類是補強性填充劑(亦稱補強劑、增強劑)，其作用主要為提高制品的力學(xué)性能，以纖維狀、晶須、織物狀填料為主。實際上，這兩類之間并無嚴(yán)

29、格的界線。 四章 高分子材料的配方設(shè)計 1．試分析下列配方，要求： （1）指出各成分在配方中的作用； （2）判斷制品基本性能，并說出相應(yīng)的理由。 ① PVC樹脂（XS-4）100，鄰苯二甲酸二辛酯 10，鄰苯二甲酸二丁酯 8，環(huán)氧脂肪酸辛酯 3，液體鋇-鎘 2，硬脂酸鋇 0.5，硬脂酸鎘 0.3，硬脂酸 0.3，二氧化鈦 3 PVC：基體材料；鄰苯二甲酸二辛酯 10，鄰苯二甲酸二丁酯 8：增塑劑； 環(huán)氧脂肪酸辛酯：適用于 PVC加工過程中的增塑劑和穩(wěn)定劑，具優(yōu)異的耐寒性，與PVC的相溶性好，該品的分子內(nèi)環(huán)氧基團可吸收PVC分解出的HCl，從而起到耐熱性和耐光穩(wěn)定的作用。 液體鋇

30、-鎘：液體穩(wěn)定劑；并可減少加工時的粉塵污染；硬脂酸鋇 0.5：熱穩(wěn)定劑兼潤滑劑； 硬脂酸鎘 0.3：用作聚氯乙烯樹脂加工中的耐熱光透明穩(wěn)定劑；硬脂酸：潤滑劑； 二氧化鈦：顏料。 材料的基本性能：具有一定柔韌性的增塑后的塑料。 ② 丁腈橡膠 100，硫磺1.5，促進劑M 1.5，促進劑TMTD 0.2， ZnO 5，硬脂酸 1，防老劑4010NA 1，半補強碳黑 60，陶土 30，瀝青 5，石蠟1.5 丁腈橡膠：基體材料；硫磺：交聯(lián)劑；促進劑M：2-硫醇基苯并噻唑，通用型促進劑； 促進劑TMTD：二硫化四甲基秋蘭姆，超促進劑；ZnO 5，硬脂酸 1：活化劑； 防老劑4010NA：

31、橡膠防老劑；半補強碳黑 60：補強作用； 陶土 30：填充劑；瀝青 5，石蠟1.5：橡膠軟化劑。 基本性能：一種補強的硫化橡膠，在室溫下處于高彈態(tài)度。 2．在生產(chǎn)寬1200：mm，厚0.5mm的聚氯乙烯軟膜時，采用以下配方： 聚氯乙烯樹脂100，三鹽基硫酸鉛2，硬酯酸鋇1.2，硬酯酸鉛0.8，鄰苯二甲酸二辛酯30，癸二酸二辛酯 10，環(huán)氧大豆油5，氯化石蠟5，硬酯酸0.8，碳酸鈣8，鈦箐蘭0.5 問：配方中各組分的作用？配方中樹脂、穩(wěn)定劑、增塑劑、填充劑、潤滑劑、顏料各是什么？ 聚氯乙烯樹脂：基體材料；三鹽基硫酸鉛：又名三堿式硫酸鉛，3PbOPbSO4H2O，熱穩(wěn)定劑；硬酯酸鋇：金

32、屬皂類穩(wěn)定劑，兼有潤滑劑作用，相容性差，有多容易噴霜； 硬酯酸鉛：穩(wěn)定劑兼潤滑劑作用； 鄰苯二甲酸二辛酯30，癸二酸二辛酯 10，環(huán)氧大豆油5，氯化石蠟5：增塑劑； 碳酸鈣：填充劑；鈦箐蘭：顏料。 3．高分子材料進行配方設(shè)計的一般原則和步驟各是什么？ 答：配方設(shè)門必須滿足以下基本原則： 1)制品的性能要求； 2)成型加工性能的要求； 3)選用的原材料來源容易，產(chǎn)地較近，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，價格合理； 4)配方成本應(yīng)在滿足上述三條的前提下，盡量選用質(zhì)量穩(wěn)定可靠、價格低的原材料；必要時采用不同品種和價格的原材料復(fù)配；適當(dāng)加入填充劑，降低成本。 配方設(shè)計的一般步驟為： 1)在確定制品

33、性能和用途的基礎(chǔ)上，收集高分子化食物和添加劑等各種原材料的資料，初定產(chǎn)外形狀、尺寸及各部件的作用及成型加工方法。如能利用已經(jīng)建成的數(shù)據(jù)庫，則資料將更充整，且獲取時也更便捷。 2)初選材料，并進行配方設(shè)計及試驗，先可設(shè)計若干個配方，進行小樣壓片試驗過性能測試初定合格的配方，再進行擴大試驗，確定加工性能。 3)依獲得的材料性能數(shù)據(jù)或憑經(jīng)驗，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計(壁厚及其他尺寸)。 4)制成實物模型，進行實樣試驗或模擬試驗。 5)再設(shè)計與再試驗。如性能不合格，需再篩選配方。 6)依模型試驗相制品成本，進行最終選材和配方設(shè)計。 7)材料規(guī)范化(原材料規(guī)格、牌號、產(chǎn)地、驗收標(biāo)淮、監(jiān)測項目和監(jiān)測方法等

34、)。 4．配方有哪幾種表示方法？各有何作用？ 答：配方的表示方法： 常用以下兩種方法表示配方。 1、以高分子化合物為100份的配方表示法： 即以高分子化合物質(zhì)量為100份，其他組分則以相對于高分子化合物的質(zhì)量份數(shù)表示，此法計量容易，應(yīng)用廣泛，適于工業(yè)生產(chǎn)，也是大多數(shù)科研論文和報告巾的配方表示方法。 2、以混合料為100份的配方表示法 即以高分子化合物及各種添加劑的混合料總質(zhì)量為100份，各組分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 除此之外，還有： 1)以混合料體積為100份表示的配方。 當(dāng)己知各種組分密度時，可以高分子化合物為l00份的配方很方便地換算出來，然后歸一即可。此法常用于按體積

35、計算成本時。 2)生產(chǎn)配方。即按設(shè)備的生產(chǎn)能力，計算出各組分每次的投料質(zhì)量數(shù)。此法便于直接計量，符合生產(chǎn)實際。 第五章 高分子材料的混合與制備 1．物料的混合有哪三種基本運動形式？聚合物成型時熔融物料的混合以哪一種運動形式為主？為什么？ 答：混合涉及到三種擴散的基本運動形式，即分子擴散、渦流擴散和體積擴散。 體積擴散，即對流混合。是指流體質(zhì)點、液滴或固體粒子由系統(tǒng)的一個空間位置向另一空間位置的運動，兩種或多種組分在相互占有的空間內(nèi)發(fā)生運動，以期達到各組分的均勻分布。在聚合物加工中，這種混合占支配地位。 2．什么是“非分散混合”，什么是“分散混合”， 兩者各主要通過何種物料運

36、動和混合操作來實現(xiàn)？ 答：非分散混合。在混合中僅增加粒子在混合物中分布均勻性而不減小粒子初始尺寸的過程稱為非分散混合或簡單混合。 這種混合的運動基本形式是通過對流來實現(xiàn)的，可通過包括塞形流動和不需要物料連續(xù)變形的簡單體積排列和置換來達到。 分散混合。是指在混合過程中發(fā)生粒子尺寸減小到極限值，同時增加相界面和提高混合物組分均勻性的混合過程。分散混合的目的是把少數(shù)組分的固體顆粒和液滿分散開來，成為最終粒子或允許的更小顆?；蛞旱?，并均勻地分布到多組分中，這就涉及少組分在變形粘性流體中的破裂問題，這是靠強迫混合物通過窄間隙而形成的高剪切區(qū)來完成的。 3．混合設(shè)備按操作方式、混合過程特征及混合物

37、強度大小，如何分類？ 答：混合設(shè)備根據(jù)其操作方式，一般可分為間歇式和連續(xù)式兩大類；根據(jù)混合過程特征，可分為分布式和分散式兩類；根據(jù)混合物強度大小，又可分為高強度、中強度和低強度混合設(shè)備。 4.生膠塑煉的目的和機理？機械混煉中機械力、氧和溫度的作用各是什么？ 答：塑煉的目的：主要是為了獲得適合各種加工工藝要求的可塑性，即降低生膠的彈性，增加可塑性，獲得適當(dāng)?shù)牧鲃有?，使橡膠與配合劑在混煉過程中易于混合分散均勾；同時也有利于膠料進行各種成型操作。此外，還要使生膠的可塑性均勻一致，從而使制得的膠料質(zhì)量也均勻一致。 塑煉機理：橡膠經(jīng)塑煉以增加其可塑性，其實質(zhì)是橡膠分子鏈斷裂，相對分子質(zhì)量降低，從

38、而橡膠的彈性下降。 機械力作用：非晶態(tài)橡膠分子的構(gòu)象是卷曲的，分子之間以范德華力相互作用著。在塑煉時，由于受到機械的劇烈摩擦、擠壓和剪切的反復(fù)作用，使卷曲纏結(jié)的大分子鏈互相牽扯，容易使機械應(yīng)力局部集中，當(dāng)應(yīng)力大于分子鏈上某一個鍵的斷裂能時，則造成大分子鏈斷裂，相對分子質(zhì)量降低，因而可獲得可塑性。 氧的作用：在實際塑煉過程中，橡膠都與周圍空氣中的氧接觸，氧既可以直接與橡膠大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，使大分子氧化裂解，又可以作為活性自由基的穩(wěn)定劑使自由基轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的分子，即氧是起著極為重要的雙重作用。 溫度的作用：溫度對橡膠的塑煉效果有很大影響，高溫機械塑煉的機理與低溫機械塑煉機理是不同的，由于溫度

39、較高，橡膠分子和氧都活潑，橡膠大分子主要以氧的直接氧化引發(fā)作用導(dǎo)致自催化氧化連鎖反應(yīng)。 高溫塑煉時，因為氧化對相對分于質(zhì)量最大和最小部分同樣起作用，所以并不發(fā)生相對分子質(zhì)量分布變窄的情況。 5．天然橡膠的低溫機械塑煉的目的及其原理與聚氯乙烯塑料中添加鄰苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何異同？ 答：天然橡膠的低溫機械塑煉的目的是提高天然橡膠的可塑性，便于配合劑在基體中的均勻分布，也有利于后續(xù)的成型加工；原理是在主要在機械力的作用下，使大分子鏈發(fā)生斷鏈。 聚氯乙烯塑料中添加鄰苯二甲酸二丁酯的目的是為了降低大分子鏈之間的作用下，提高鏈段的運動能力，使得玻璃化溫度降低，最終制品的韌性增強，柔性增

40、大。 6．何謂橡膠的混煉？用開煉機混煉時三階段及配合劑的加入次序？ 答：混煉就是將各種配合劑與可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠在機械作用下混合均勻，制成混煉膠的過程。 開煉機混煉經(jīng)歷包輥、吃粉、翻搗三個階段。 配合劑加入順序是混煉主要的工藝條件，為了能在較短的混煉時間里得到質(zhì)量良好的混煉膠，應(yīng)根據(jù)配合劑的作用、用量及其混煉特性來合理安排加入順序。一般原則是；難分散的、量少的先加；易分散的、量多的后加；硫化劑和促進劑分開加，以免混在一起加入時因局部溫度過高而使膠料焦燒；硫黃最后加。所以通常配合劑加入順序為： 生膠一固體軟化劑—促進劑、活性劑、防老劑一補強劑、填充劑一液體軟化劑—硫黃及超促進

41、劑。 7．何謂膠料混煉過程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠？ 答：生膠在塑煉時橡膠大分子斷鏈生成自由基，這種情況在混煉時同樣會發(fā)生。在混煉過程中，橡膠分子斷鏈生成大分子自由基可以與炭黑粒子表面的活性部位結(jié)合，也可以與炭黑聚集體在混煉時被搓開所產(chǎn)生的具有較高活性的新生面結(jié)合，或者已與炭黑結(jié)合的橡膠又通過纏結(jié)或交聯(lián)結(jié)合更多的橡膠，形成一種不溶于橡膠溶劑的產(chǎn)物--結(jié)合橡膠。 8．什么叫塑料的混合和塑化，其主要區(qū)別在哪里？ 答：混合是物料的初混合，是一種簡單混合，是在樹脂的流動溫度以下和較低剪切作用下進行的，在這一混合過程中，只是增加各組分微?？臻g的無規(guī)則排列程度，而不減小粒子的尺寸。一般是一個間歇操作過程。

42、 塑化物料在初混合基礎(chǔ)上的再混合過程，是在高于樹脂流動溫度和較強剪切作用下進行的。塑化的目的是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，獲得剪切混合的作用，驅(qū)出其中的水分和揮發(fā)物，使各組分的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。 9．哪些機械通常用于塑料的初混合？哪些機械用于塑煉？ 答：初混合：在大批量生產(chǎn)時，較多使用高速混合機，其適用于固態(tài)混合和固液混合。S型和Z型捏合機主要適用于固態(tài)和液態(tài)混合，對物料有較強的撕捏作用，另外還有轉(zhuǎn)鼓式混合機和螺帶式混合機。 塑化常用的設(shè)備主要是開放式塑煉機、密煉機和擠出機。 10、何謂塑料溶液和溶膠塑料？ 答：塑料溶液的主要組成是作為溶質(zhì)的合成樹脂

43、及各種配合劑和作為溶劑的有機溶劑。溶劑的作用是為了分散溶解樹脂，使得到的塑料溶液獲得流動性。溶劑對制品是沒有作用的，只是為了加工而加入的一種助劑，在成型過程中必須予以排出。 溶膠塑料又稱糊塑料，是固體樹脂穩(wěn)定地懸浮在非水液體介質(zhì)中形成的分散體(懸浮體)。在溶膠塑料中氯乙烯聚合物或共聚物應(yīng)用最廣，通常稱聚氯乙烯糊。 溶膠塑料中的非水液體主要是在室溫下對樹脂溶劑化作用很小而在高溫下又很易增塑樹脂的增塑劑或溶劑，是分散劑。有時還可加入非溶劑性的稀釋劑，甚至有些加入熱固性樹脂或其單體。除此之外，溶膠塑料還因不同的要求加入膠凝劑、填充劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、著色劑等各種配合劑，因此，溶液塑料的組成是

44、比較復(fù)雜的，其在室溫下是非牛頓液體，具有一定流動性。 第六章壓制成型 1．何謂熱固性塑料的固化速度？固化速率太慢或太快對制品有何影響？ 答：這是熱固性塑料成型時特有的也是最重要的工藝性能，它是衡量熱固性塑料成型時化學(xué)反應(yīng)的速度。它是以熱固性塑料在一定的溫度和壓力下，壓制標(biāo)難試樣時，使制品的物理機械性能達到最佳值所需的時間與試件的厚度的比值(s/mm厚度)來表示，此值愈小，固化速率愈大。 固化速率應(yīng)當(dāng)適中，過小則生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，但過大則流動性下降，會發(fā)止塑料尚未充滿模具型腔就已固化的現(xiàn)象，就不能適于成型薄壁和形狀復(fù)雜的制品。 2．簡述熱固性塑料模壓成型的工藝流程中的各步驟。

45、 答：熱固性塑料模壓成型工藝過程通常由成型物料的準(zhǔn)備、成型和制品后處理三個階段組成，工藝過程見圖所示。 1、計量；2、預(yù)壓；3、預(yù)熱；4、嵌件安放；5、加料；6、閉模；7、排氣；8．保壓固化；9、脫模冷卻；10、制品后處理； 3．試分析模壓溫度的高低對模壓成型工藝的影響。 答：模壓溫度是指成型時所規(guī)定的模具溫度，對塑料的熔觸、流動和樹脂的交聯(lián)反應(yīng)速度有決定性的影響。 在一定的溫度范圍內(nèi)，模溫升高、物料流動性提高，充模順利，交聯(lián)固化速度增加，模壓周期縮短，生產(chǎn)效率高。但過高的模壓溫度會使塑料的交聯(lián)反應(yīng)過早開始和固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流動性下降，造成充模不全。另外一方

46、面，由于塑料是熱的不良導(dǎo)體，模溫高，固化速度快，會造成模腔內(nèi)物料內(nèi)外層固化不一，表層先行硬化，內(nèi)層固化時交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物難以向外揮發(fā)，會使制品發(fā)生腫脹、開裂和翹曲變形，而且內(nèi)層固化完成時，制品表面可能已過熱，引起樹脂和有機填料等分解，會降低制品的機械性能。因此模壓形狀復(fù)雜、壁薄、深度大的制品，不宜選用高模溫，但經(jīng)過預(yù)熱的塑料進行模壓時，由于內(nèi)外層溫度較均勻，流動性好，可選用較高模溫。 模壓溫度過低時，不僅物料流動性差，而且固化速度慢，交聯(lián)反應(yīng)難以充分進行，會造成制品強度低，無光澤，甚至制品表面出現(xiàn)腫脹，這是由于低溫下固化不完全的表層承受不住內(nèi)部低分子物揮發(fā)而產(chǎn)生的壓力的緣故。 4．試

47、述橡膠硫化后的物理機械性能的變化，并解釋之。 答：橡膠制品的物理機械性能是分子結(jié)構(gòu)形態(tài)和分散在內(nèi)部的配合劑相互作用的反映，在硫化過程中，分子結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，橡膠的物理機械性能也發(fā)生變化。當(dāng)然不同結(jié)構(gòu)的橡膠，在硫化過程中物理機械性能的變化趨勢有所不同，但大部分性能的變化基本一致。例如：天然橡膠在硫化過程中，隨著線型大分子逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強度、定伸強度、硬度、彈性增加，而伸長率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若繼續(xù)硫化，則出現(xiàn)拉伸強度、彈性逐漸下降，伸長率、永久變形反而會上升的現(xiàn)象。 5．生膠和硫化膠在分子結(jié)構(gòu)及性能上有何不同？ 答：在硫化前，橡膠分子是呈卷曲狀的線型結(jié)構(gòu)

48、，其分子鏈具有運動的獨立性，大分子之間是以范德華力相互作用的，當(dāng)受外力作用時，大分子鏈段易發(fā)生位移，在性能上表現(xiàn)出較大的變形，可塑性大，強度不大，具有可溶性。硫化后，橡膠大分子被交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間有主價鍵力的作用，使大分子鏈的相對運動受到一定的限制，在外力作用下，不易發(fā)生較大的位移，變形減小，強度增大，失去可溶性，只能有限溶脹。 (1)物理機械性能的變化。(2)物理性質(zhì)的變化。(3)化學(xué)穩(wěn)定性的變化。 6．橡膠的硫化歷程分為幾個階段？各階段的實質(zhì)和意義是什么？ 答：橡膠在硫化過程中，其各種性能隨硫化時間增加而變化。將與橡膠交聯(lián)程度成正比的某一些性能(如定伸強度)的變化與對應(yīng)的硫

49、化時間作曲線圖，可得到硫化歷程圖。橡膠的硫化歷程可分為四個階段：焦燒階段、預(yù)硫階段、正硫化階段和過硫階段。 焦燒階段。又稱硫化誘導(dǎo)期，是指橡膠在硫化開始前的延遲作用時間，在此階段膠料尚未開始交聯(lián)，膠料在模型內(nèi)有良好的流動性。對于模型硫化制品，膠料的流動、充模必須在此階段完成，否則就發(fā)生焦燒，出現(xiàn)制品花紋不清，缺膠等缺陷。 預(yù)硫階段。焦燒期以后橡膠開始交聯(lián)的階段。在此階段，隨著交聯(lián)反應(yīng)的進行，橡膠的交聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠的物理機械性能逐漸上升，但尚未達到預(yù)期的水平，但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等卻優(yōu)于正硫化階段時的膠料。預(yù)硫階段的長短反映了橡膠硫化反應(yīng)速度的快慢，主要取決于膠

50、料的配方。 正硫化階段。橡膠的交聯(lián)反應(yīng)達到一定的程度，此時的各項物理機械性能均達到或接近最佳值，其綜合性能最佳。此時交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)，膠料的物理機械性能在這個階段基本上保持恒定或變化很少．所以該階段也稱為平坦硫化階段。 過硫階段。正硫化以后繼續(xù)硫化便進入過硫階段。交聯(lián)反應(yīng)和氧化及熱斷鏈反應(yīng)貫穿于橡膠硫化過程的始終，只是在不同的階段，這兩種反應(yīng)所占的地位不同，在過硫階段中往往氧化及熱斷鏈反應(yīng)占主導(dǎo)地位，因此膠料出現(xiàn)物理機械性能下降的現(xiàn)象。 7．何謂返原性膠料和非返原性膠料？ 答：在過硫階段中不同的橡膠出現(xiàn)的情況是不同的。天然橡膠、丁苯橡膠等主鏈為線型大分子結(jié)構(gòu)，在過硫階段斷鏈多

51、于交聯(lián)而出現(xiàn)硫化返原現(xiàn)象；而對于大部分合成橡膠，如丁苯、丁腈橡膠，在過硫階段中易產(chǎn)生氧化支化反應(yīng)和環(huán)化結(jié)構(gòu)，膠料的物理機械性能變化很小，甚至保持恒定，這種膠料稱硫化非返原性膠料。 8．何謂硫化三要素？對硫化三要素控制不當(dāng)會造成什么后果？ 答：硫化溫度、硫化壓力和硫化時間。 硫化溫度是促進硫化反應(yīng)的主要因素，提高硫化溫度可以加快硫化速度，縮短硫化時間，提高生產(chǎn)效率。 硫化壓力的選取主要根據(jù)膠料的性質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和其他工藝條件等決定的。對流動性較差的，產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，或者產(chǎn)品較厚、層數(shù)多的宜選用較大的硫化壓力。硫化溫度提高，硫化壓力也應(yīng)高一些。但過高壓力對橡膠的性能也不利，高壓會對橡膠分

52、子鏈的熱降解有加速作用；對于含纖維織物的膠料，高壓會使織物材料的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐屈撓性能下降。 橡膠在硫化過程中，性能在不斷變化，所以選取恰當(dāng)?shù)牧蚧瘯r間對保證制品質(zhì)量十分重要。在一定的硫化溫度和壓力下，橡膠有一最宜的硫化時間，時間太長則過硫，時間太短則欠硫，對產(chǎn)品性能都不利。 9．何謂正硫化和正硫化時間？正硫化時間的測定方法有哪幾種？各有何特點？ 答：正硫化是一個階段，在正硫化階段中，膠料的各項物理機械性能保持最高值，但橡膠的各項性能指標(biāo)往往不會在同一時間達到最佳值。 橡膠處在正硫化時，其物理機械性能或綜合性能達到最佳值，預(yù)硫或過硫階段膠料性能均不好。達到正硫化所需的時間為正硫化時間

53、。 測定正硫化點的方法很多，主要有物理機械性能法、化學(xué)法和專用儀器法。 (1)物理機械性能法。此法的缺點是麻煩，不經(jīng)濟。 (2)化學(xué)法。測定橡膠在硫化過程中游離硫的含量，以及用溶脹法測定硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的變化來確定正硫化點。此法誤差較大，適應(yīng)性不廣，有一定限制。 (3)專用儀器法。這是用專門的測試儀器來測定橡膠硫化特性并確定正硫化點的方法。目前主要有門尼粘度計和各類硫化儀，其中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)振蕩式硫化儀用得最為廣泛。 10．某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137℃時，測出其硫化時間為80min，若將硫化溫度提高到143℃，求該膠料達正硫化所需要的時間？上述膠料的硫化溫度時間縮短到6

54、0min時，求所選取的硫化溫度是多少？ 答： t2=52min 1.249=0.3010(T2-137) T2=141.2℃ 11．繪出增強熱固性塑料層壓板成型定義及工藝流程。 答：層壓成型是指在壓力和溫度的作用下將多層相同或不同材料的片狀物通過樹脂的粘結(jié)和熔合，壓制成層壓塑料的成型方法。對于熱塑性塑料可將壓延成型所得的片材通過層壓成型工藝制成板材。但層壓成型較多的是制造增強熱固性塑料制品的重要方法。 1、浸漬上膠 浸漬上膠工藝是制造層壓制品的關(guān)鍵工藝。主要包括樹脂溶液的配制、浸漬和干燥等工序。 2、壓制 3、后加工和熱處理 后加工是修整去除

55、壓制好的制品的毛邊及進行機械加工制得各種形狀的層壓制品。熱處理是將制品在120~130℃溫度下處理48~72h，使樹脂固化完全，以提高熱性能和電性能。 第七章 擠出成型 1． 擠出成型的定義、工藝特點及基本原理是什么？ 答：擠出成型是高分子材料加工領(lǐng)域中變化眾多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強、用途廣泛、所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是使高聚物的熔體(或粘性流體)在擠出機的螺桿或柱塞的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷向形狀的連續(xù)型材。 擠出成型工藝特點： 連續(xù)成型，產(chǎn)量大，生產(chǎn)效率高。 制品外形簡單，是斷面形狀不變的連續(xù)型材。 制品質(zhì)量均勻密實，尺寸準(zhǔn)確

56、較好。 適應(yīng)性很強： 幾乎適合除了PTFE外所有的熱塑性塑料。 只要改變機頭口模，就可改變制品形狀。 可用來塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其它方法混合成型。此外，還可作壓延成型的供料。 擠出成型的基本原理： 1、塑化：在擠出機內(nèi)將固體塑料加熱并依靠塑料之間的內(nèi)摩擦熱使其成為粘流態(tài)物料。 2、成型：在擠出機螺桿的旋轉(zhuǎn)推擠作用下，通過具有一定形狀的口模，使粘流態(tài)物料成為連續(xù)的型材。 3、定型：用適當(dāng)?shù)姆椒?，使擠出的連續(xù)型材冷卻定型為制品。 2．?dāng)D出螺桿一般分為哪幾段？每段各有什么作用？對于晶態(tài)塑料的擠出成型，應(yīng)選擇何種螺桿？ 答：根據(jù)物料在螺桿中的溫度、壓力、

57、粘度等的變化特征，可將螺桿分為加料段、壓縮段和均化段三段。 加料段：加料段的作用是對料斗送來的塑料進行加熱，同時輸送到壓縮段。塑料在該段螺槽始終保持固體狀態(tài)。 壓縮段：又叫相遷移段，其作用是對加料段送來的料起擠壓和剪切作用，同時使物料繼續(xù)受熱，由固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴隗w，趕走塑料中的空氣及其他揮發(fā)成分，增大塑料的密度，塑料通過壓縮段后，應(yīng)該成為完全塑化的粘流狀態(tài)。 均化段：又叫計量段，其作用是將塑化均勻的物料在均化段螺槽和機頭回壓作用下進一步攪拌塑化均勻，并定量定壓地通過機頭口模擠出成型。 對于晶態(tài)塑料的擠出成型：擠出結(jié)晶型熱塑性塑料的加料段要求較長，使塑料有足夠的停留時間，慢慢軟化，該段

58、約占螺桿全長的60%~65%；結(jié)晶型塑料，熔融溫度范圍較窄，壓縮段較短，為3~5Ds；為了穩(wěn)定料流，均化段應(yīng)有足夠的長度，通常是螺桿全長的20%~25%。 3．什么叫壓縮比？擠出機螺桿設(shè)計中的壓縮比根據(jù)什么來確定？ 答：螺桿的壓縮比A：指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。 A愈大，塑料受到擠壓的作用也就愈大，排除物料中所含空氣的能力就大。但A太大，螺桿本身的機械強度下降。壓縮比一般在2~5之間。 壓縮比的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，粉狀塑料的相對密度小，夾帶空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒狀塑料。另外擠出薄壁狀制品時，壓縮比應(yīng)比擠

59、出厚壁制品大。 壓縮比的獲得主要采用等距變深螺槽、等深度變距螺槽和變深變距螺槽等方法，其中等距變深螺槽是最常用的方法。 4．什么是擠出機螺桿的長徑比？長徑比的大小對塑料擠出成型有什么影響？長徑比太大又會造成什么后果？ 答：螺桿的長徑比L/Ds：指螺桿工作部分的有效長度L與直徑Ds之比，此值通常為15~25，但近年來發(fā)展的擠出機有達40的，甚至更大。 L/Ds大，能改善塑料的溫度分布，混合更均勻，并可減少擠出時的逆流和漏流，提高擠出機的生產(chǎn)能力。L/Ds過小，對塑料的混合和塑化都不利。因此，對于硬塑料、粉狀塑料或結(jié)晶型塑料要求塑化時間長，應(yīng)選較大的L/Ds。L/Ds大的螺桿適應(yīng)性強，可用

60、于多種塑料的擠出。 但L/Ds大大，對熱敏性塑料會因受熱時間大長而易分解，同時螺桿的自重增加，制造和安裝都困難，也增大了擠出機的功率消耗。目前，L/Ds以25居多。 5．漸變型和突變型螺桿有何區(qū)別？它們各適合哪類塑料的擠出？為什么？ 答：等距變深螺桿按其螺槽深度變化的快慢(即壓縮段的長短)又可分為等距漸變形螺桿和等距突變形螺桿。非晶型塑料宜選用漸變形螺桿，結(jié)晶型塑料宜選用突變形螺桿。 6．提高擠出機加料段固體輸送能力，應(yīng)對設(shè)備采取什么措施？指出其理論依據(jù)。 答：固體塞的移動情況是旋轉(zhuǎn)運動還是軸向運動占優(yōu)勢，主要決定于螺桿表面和料筒表面與物料之間的摩擦力的大小。只有物料與螺桿之間的摩擦

61、力小于物料與料筒之間的摩擦力時，物料才沿軸向前進；否則物料將與螺桿一起轉(zhuǎn)動，因此只要能正確控制物料與螺桿及物料與料筒之間的靜摩擦因數(shù)，即可提高固體輸送能力。 為了提高固體輸送速率，應(yīng)降低物料與螺桿的靜摩擦因數(shù)，提高物料與料筒的徑向靜摩擦因數(shù)。要求螺桿表面有很高的光潔度，在螺桿中心通入冷卻水，適當(dāng)降低螺桿的表面溫度，因為固體物料對金屬的靜摩擦因數(shù)是隨溫度的降低而減小的。 7．塑料在擠出機中的熔化長度的意義是什么？ 答：擠出過程中，在加料段內(nèi)是充滿未熔融的固體粒子，在均化段內(nèi)則充滿著已熔化的物料，而在螺桿中間的壓縮段內(nèi)固體粒子與熔融物共存，物料的熔化過程就是在此區(qū)段內(nèi)進行的，故壓縮段又稱為熔

62、化區(qū)。在熔化區(qū)，物料的熔融過程是逐漸進行的，自熔化區(qū)始點A開始，固體床的寬度將逐漸減小，熔池的寬度逐漸增加，直到熔化區(qū)終點B，固體床的寬度下降到零，進入均化段，固體床消失，螺槽全部充滿熔體。從熔化開始到固體床的寬度降到零為止的總長度，稱為熔化長度。 8．塑料熔體在擠出機螺槽內(nèi)有幾種流動形式？造成這幾種流動的主要原因是什么？ 答：從壓縮段送入均化段的物料是具有恒定密度的粘流態(tài)物料，在該段物料的流動已成為粘性流體的流動，物料不僅受到旋轉(zhuǎn)螺桿的擠壓作用，同時受到由于機頭口模的阻力所造成的反壓作用，物料的流動情況很復(fù)雜。 通常把物料在螺槽中的流動看成由下面四種類型的流動所組成： (1)正流：是

63、物料沿螺槽方向向機頭的流動，這是均化段熔體的主流，是由于螺桿旋轉(zhuǎn)時螺棱的推擠作用所引起的，從理論分析上來說，這種流動是由物料在深槽中受機筒摩擦拖曳作用而產(chǎn)生的，故也稱為拖曳流動，它起擠出物料的作用。 (2)逆流：沿螺槽與正流方向相反的流動，它是由機頭口模、過濾網(wǎng)等對料流的阻礙所引起的反壓流動，故又稱壓力流動，它將引起擠出生產(chǎn)能力的損失。 (3)橫流：物料沿x軸和y軸兩方向在螺槽內(nèi)往復(fù)流動，也是螺桿旋轉(zhuǎn)時螺棱的推擠作用和阻擋作用所造成的，僅限于在每個螺槽內(nèi)的環(huán)流，對總的擠出生產(chǎn)率影響不大，但對于物料的熱交換、混合和進一步的均勻塑化影響很大。 (4)漏流：物料在螺桿和料筒的間隙沿著螺桿的軸向

64、往料斗方向的流動，它也是由于機頭和口模等對物料的阻力所產(chǎn)生的反壓流功。 9．吹塑薄膜生產(chǎn)工藝的工藝流程是什么？簡要分析各步作用。 答：(1)機頭和口模。吹塑薄膜的主要設(shè)備為單螺桿擠出機，其機頭口模的類型主要有轉(zhuǎn)向式的直角型和水平向的直通型兩大類，結(jié)構(gòu)與擠出管材的差不多，作用是擠出管狀坯料 (2)吹脹與牽引。在機頭處有通入壓縮空氣的氣道，通入氣體使管坯吹脹成膜管，調(diào)行壓縮空氣的通入里可以控制膜管的膨脹程度。 由于吹塑和牽仲的同時作用，使擠出的管坯在縱橫兩個方向都發(fā)生取向，使吹塑薄膜具有一定的機械強度。因此，為了得到縱橫向強度均等的薄膜，其吹脹比和牽伸比最好是相等的。不過在實際生產(chǎn)中往往都

65、是用同一環(huán)形間隙口模，靠調(diào)節(jié)不同的牽引速度來控制薄膜的厚度，故吹塑薄膜縱橫向機械強度并不相同，一般都是縱向強度大干橫向強度。 (3)薄膜的冷卻。吹塑薄膜是連續(xù)成型過程，管還擠出吹脹成膜管后必須不斷冷卻固化定型為薄膜制品，以保證薄膜的質(zhì)量和提高嚴(yán)量，因此，膜管在吹脹成型后要馬上得到良好的冷卻。目前最常用的方法是在擠出機頭之后，在管膜外面設(shè)冷卻風(fēng)環(huán)。 在吹塑聚乙烯薄膜時，接近機頭處的膜管是透明的，但在高于機頭約20cm處的膜管就顯得較渾濁。膜管在機頭上方開始變得渾濁的距離稱為冷凝線距離(或稱冷卻線距離)。膜管渾濁的原因為大分子的結(jié)晶和取向。 (4)薄膜的卷繞。膜管經(jīng)冷卻定型后

66、，先經(jīng)人字導(dǎo)向板夾平，再通過牽引夾輥，而后由卷繞輥卷繞成薄膜制品；人宇板的作用是穩(wěn)定已冷卻的膜管，不讓它晃動，并將它壓平。牽引夾輥是由一個橡膠輥和一個金屬輥組成，其作用是牽引和拉伸薄膜。牽引輥到口模的距離對成型過程和管膜性能有一定影響，其決定了膜管在壓疊成雙折前的冷卻時間，這一時間與塑料的熱性能有關(guān)。 10．管材擠出的工藝過程是什么？擠出管材如何定徑？ 答：管材擠出的基本工藝是：由擠出機均化段出來的塑化均勻的塑料，經(jīng)過過濾網(wǎng)、粗濾器而達分流器，并為分流器支架分為若干支流，離開分流器支架后再重新匯合起來，進入管芯口模間的環(huán)形通道，最后通過口模到擠出機外而成管子，接著經(jīng)過定徑套定徑和初步冷卻，再進入冷卻水槽或具有噴淋裝置的冷卻水箱，進一步冷卻成為具有一定口徑的管材，最后經(jīng)由牽引裝置引出并根據(jù)規(guī)定的長度要求而切割得到所需的制品。 管材擠出裝置由擠出機、機頭口模、定型裝置、冷卻水槽、牽引及切割裝置等組成，其中擠出機的機頭口模和定型裝置是管材擠出的關(guān)鍵部件。 管材擠出后，溫度仍然很高，為了得到準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀以及表面光潔的管子，應(yīng)立即進行定徑和冷卻，以使其定型。