何谓正硫化和正硫化时间?正硫化时间的测定方法有哪几种?各有何特点?答:正硫化是胶料的各项性能在一个阶段基本上保持恒定或变化很少, 也称硫化平坦期。理论正硫化:从硫化反应动力学原理来说, 正硫化应是胶料达到最大交联密度时的硫化状态, 正硫化时间应由胶料达到最大交联密度所需的时间来确定比较合理。工艺正硫化:橡胶处在正硫化时, 其物理机械性能或综合性能达到最佳值, 预硫或过硫 阶段胶料性能均不好。 达到正硫化所需的时间为正硫化时间, 而正硫化是一个阶段。 在实际 应用中是根据某些主要性能指标 (与交联密度成正比)来选择最佳点,确定正硫化时间。(1)物理机械法麻烦,不经济;(2)化学法简单、方便,但误差较大,适应性不广,有一定限制,不适于非硫黄硫化的 胶料;(3)专用仪器法 不仅具有方便、精确、经济、快速和重现性好等优点,并且能够连续测 定与加工性能和硫化性能等有关的参数而且只需进行一次试验即可得到完整的硫化曲线。Chapter8挤出成型1.挤出机螺杆在结构上为何分段?分段的根据是什么?答:根据物料在螺杆中的温度、压力、黏度等的变化特征,可将螺杆分为加料段、压缩段、 均化段三段。2.挤出螺杆一般分为哪几段?每段各有什么作用?对于晶态塑料的挤出成型,应选择何种 螺杆?其L2的长度有何特征,为什么?答: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。压缩段一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。均化段一使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。结晶型聚合物,熔化温度范围很窄,因而压缩段很短,应选择突变型螺杆。★ 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?答: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。4.什么是挤出机螺杆的长径比?长径比的大小对塑料挤出成型有什么影响?长径比太大又 会造成什么后果?答:挤出机螺杆的长径比是指螺杆工作部分的有效长度 L与直径Ds之比。L/Ds大,能发送塑料的温度分布,混合更均匀,并可减少挤出时的逆流和漏流,提高 挤出机的生产能力。L/Ds过小,对塑料的混合和塑化都不利。 L/Ds太大,对热敏性塑料会因受热时间太长而易分解, 同时螺杆的自重增加,自由端挠曲下垂,容易引起料筒和螺杆擦伤,制造和安装都困难,也增大了挤出机的功率消耗。5.渐变型和突变型螺杆有何区别?它们各适合哪类塑料的挤出?为什么?答:渐变型螺杆的压缩段较长,为螺杆全长的 55%~65% PVC挤出成型用螺杆压缩段甚至达到100%渐变型螺杆适合无定型塑料的生产,因为无定型塑料的熔融温度范围宽。突变型螺杆的压缩段较短,为 3~5Ds, PA的挤出成型用螺杆压缩段甚至仅为一个螺距 的长度。突变型螺杆适合结晶型塑料的生产,因为结晶型塑料的熔融温度范围很窄。(所谓渐变型螺杆是指由加料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡,是在一个较长的螺杆轴 向距离内完成的:而所谓突变型螺杆的上述过渡是在较短的螺杆轴向距离内完成的。 )6.提高挤出机加料段固体输送能力,应对设备采取什么措施?指出其理论依据。

答案要点:结构角度:1增加螺槽深度;2降低物料与螺杆的摩擦系数; 3增加物料与料筒

的摩擦系数;4选择适当的螺旋角。

工艺角度:i增加料筒温度(fb t);②降低螺杆温度(fs n o

7.塑料在挤出机中的熔化长度的意义是什么?

答:挤出机中从熔化开始到固体床的宽度降到零的总长度称为熔化长度, 熔化长度的大小反

映了固体的熔化速度,一般熔化速度越高则熔化长度越短。

8.塑料熔体在挤出机螺槽内有几种流动形式?造成这几种流动的主要原因是什么? 答:塑料熔体在挤出机螺槽内有正流、逆流、横流和漏流。造成这几种流动的主要原因是: 正流是沿螺槽向机头方向的流动; 逆流是受机头口模阻力所致; 横流是螺杆的螺旋状挤压造

成;漏流是螺杆和料筒间隙的流动,是机头口模的回压造成。

9.分析挤出成型时,螺杆均化段末端粘流态物料的压力与哪些因素有关? 螺杆转速,螺杆长径比,螺杆与机筒间隙,温度,螺杆压缩比等

10.各种挤出成型制品的生产线由各自的主、辅机组成,请归纳它们的工艺过程,用框图 表不。

Chapter9注射成型

1.何谓注射成型,它有何特点?请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。

定义:可成型几乎所有的热塑性塑料和多种热固性塑料, 可用于树脂的直接注射,可复合材

料、增强塑料及泡沫塑料的成型,或注射一吹塑成型。

特点、 成型周期短、生产效率高、能一次成型外形复杂、尺寸精度高、带嵌件的制品、适 应性强、制品种类繁多,容易实现自动化。

2.塑料挤出机的螺杆与移动螺杆式注射机的螺杆在结构特点和各自的成型作用上有何异 同?

(a)注射螺杆长径比较小,约在10~15之间。(b)注射螺杆压缩比较小,约在2~5之间。(c) 注射螺杆均化段长度较短, 但螺槽深度较深,以提高生产率。为了提高塑化量,加料段较长, 约为螺杆长度的一半。 (d)注射螺杆的头部呈尖头形,与喷嘴能有很好的吻合,以防止物

料残存在料筒端部而引起降解。 (p221)挤出机螺杆成型作用是对物料的输送、 传热塑化塑

料及混合均化物料。 移动螺杆式注射机的螺杆成型作用是对塑料输送、压实、塑化及传递

注射压力。是间歇式操作过程,它对塑料的塑化能力、操作时的压力稳定以及操作连续性等 要求没有挤出螺杆严格

3.请从加热效率出发,分析柱塞式注射机上必须使用分流梭的原因。

答:使用分流梭加快了热传导,有利于减少或避免塑料过热而引起的热分解现象。 塑料熔体

分流后,在分流梭与料筒间隙中流速增加,剪切速度增大,从而产生较大的摩擦热,料温升 高,黏度下降,是塑料得到进一步的混合塑化, 有效提高注塞式注射机的生产量及制品质量。

4.注射机的喷嘴有哪几种类型?各适合何种聚合物材料的注射成型?

(1)通用式喷嘴:最普遍的形式,它结构简单,制造方便,注射压力损失小,常用于PE,PS,PVC 及纤维素等注射成型

(2)延伸式喷嘴:通用式喷嘴的改进型,结构比较简单,制造方便,有加热装置,注射压 力降较小,适用于 PMMA,POM,PSF,PC高黏度树脂

(3)弹簧针阀式喷嘴:是一种自锁式喷嘴,结构较复杂,制造困难,流程较短,注射压力 损失较大,叫适用于 PA,PET等熔体黏度较低的塑料注射 5.以柱塞式注射机成型聚丙烯制 品时,注射机料筒的加热效率为 0.8 ,如果聚丙烯预热温度 50C,注射料温230C,注射机

的料筒最高温度应控制几度?

6.试分析注射成型中物料温度和注射压力之间的关系,并绘制成型区域示意图。

答:注射压力与料温是相互制约的,料温高时,注射压力减小;反之,所需注射压力加大。

7.保压在热塑性塑料注射成型过程中的作用是什么?保压应有多少时间?何谓凝封?

答:当注射成型塑料熔体充满模腔后, 模具中熔体冷却收缩, 继续保持施压状态的柱塞或螺

杆,迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模中 (补塑),使模腔中的塑料能形成形状压实);

保压适当的时间,可防止螺杆或柱塞退还时,因模具主流道处完整而致密的制品 (塑料尚

未冷却凝固而发生模内熔融塑料倒流现象 (防倒流)。保压时间一般约20-100S ,大型和厚

制品可达2-5min。塑料注射充模保压时,浇注系统的熔体先行冷却硬化的现象叫 “凝封”,

凝封可防止模腔内尚未冷却的熔体向喷嘴方向倒流。

8.试述晶态聚合物注射成型时温度(包括料温和模温)对其结晶性能和力学性能的影响。 结晶性塑料注射入模具后,将发生向转变,冷却速率将影响塑料的结晶速率。缓冷,即模温 高,结晶速率大,有利结晶,能提高制品的密度和结晶度,制品成型收缩性较大,刚度大, 大多数力学性能较高,但伸长率和充及强度下降。 反过来,骤冷所得制品的结晶度下降,韧

性较好。但在骤冷的时不利大分子的松弛过程, 分子取向作用和内应力较大。 中速冷塑料的

结晶和曲性较适中,是用得最多的条件。 实际生产中用何种冷却速度, 还应按具体的塑料性

质和制品的使用性能要求来决定。例如对于结晶速率较小的 PET塑料,要求提高其结晶度就

应选用较高的模温。

9.聚丙烯和聚苯乙烯注射成型时,考虑到产品的性能和生产效率,它们的模具温度应分别

控制在哪个温度范围最适宜?为什么? ( PP: Tg=—10C左右,PS: Tg=80C左右)

答:聚丙烯的结晶能力较强,提高模具温度有助于改善熔体在模内的流动性,减小内应 力

和分子的定向作用,增强制件的密度和结晶度甚至能够提前脱模; 但制件的冷却时间、收 缩

率和脱模后的翘曲变形将增大。 制品结晶度的增加,制件的表面粗糙度值也会随之减小。 综

合考虑PP模具温度Tc>Tg,生产上常用温度为 40-90 C 无定形塑料注射充模后无相转变, 故模温高低主要影响充模时间长短, 较低的模温,冷却快,

生产效率提高。PS熔融黏度较低,采用偏低的模温 Tc

10.试述注射成型制品易产生内应力的原因及解决的办法。

结晶性塑料注射入模具后,将发生相转变,冷却速率将影响塑料的结晶速率。 在骤冷的时不

利大分子的松弛过程, 分子取向作用和内应力较大。 而无定型塑料注射入模时, 不发生相转 变,故其内应力产生的机率较低, 一般常发生在制作厚制品时, 由于其充模和冷却均需较长

时间,如果模温过低,会造成制品内外冷却速率不均匀一致,使其内部形成真空泡或收缩, 因而引起内应力。解决方法:由于结晶、取向不同,冷却速率不一",易造成应力集中,制品 质量不均。可采用热处理(退火处理)方法加以解决。

11.试分析注射成型过程中快速充模和慢速充模各有什么利弊。

答:充模速度T ,物料受剪切T ,生热T , T T ,黏度下降,充模压力T ,充模顺利,能 提高制品的熔接缝强度, 生产周期缩短; 但速度TT,料流为湍流,严重时引起喷射作用,

卷入空气,可引起塑料局部烧伤及分解, 使制品不均匀,内应力较大表面常有裂纹。慢速充

模时,熔体以层流状态流动,顺利将模腔内的空气排出,制品质量较均匀;但充模过慢,会 使熔体在流道中冷却降温,引起黏度提高,流动性下降, 引起充模不全,并出现分层和结合

不好的熔接痕,影响制品强度和表面质量。

Chapter10压延成型

1.压延成型工艺能生产哪些塑料和橡胶制品?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PR 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。

2.压延时,压延机的辐筒为什么会产生挠度,对压延质量有何影响?说明对挠度有何补偿 方法,并比较其优缺点?

1)中高度法,将辐筒设计和加工成略带腰鼓形。辐筒加工要求高,且辐筒的弹性弯曲受

物料的性质及压延工艺条件等诸多因素,所以固定不变的中高度补偿法有很大的局限 性。

2)轴交叉法,调整两辐筒的轴,使其交叉一定角度。该法的优点是可以随产品的品种、

规格和工艺条件不同进行调节轴交叉角度, 从而扩大了压延机的工作范围。轴交叉装置补偿

的挠度差有三高二低特征。轴交叉补偿的挠度量是有限定的 ,因为轴线偏转角度大了就不能

正常工作 从理论上讲,无论何种二次曲线都不可能完全与四次曲线的挠度曲线相吻合, 因此中高度法

和轴交叉法都不能完全补偿挠度差 .

3)预应力法,在辐筒轴承的两端预先施加额外的负荷, 其作用方向正好与工作负荷相反,

达到补偿目的。这种方法可以调节预应力的大小使辐筒弧度有较大变化范围, 以适应变形的

实际要求,比较容易控制而且补偿效果更好。

在实际生产中往往把上述三种补偿方式结合使用。

3.用四辐压延机压延塑料薄膜时各辐的温度和转速应如何控制?为什么?

答:压延成型所用热塑性塑料大多都有容易黏附高温、 高转速辐筒的特点, 为了使压延成型

顺利进行,操作上应控制温度和转速,以四辐压延机为例:

Tin皂Tiv>Tn >ti ; Vin皂vw >vn >vi (第出辐筒为主辐筒 ) 速比为 1: 1.05—1: 1.25

4.何谓压延效应?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辐筒间隙时, 线形大分子沿着压延方向作定向排列。

出现制品的各向异性, 制品的纵向和横向的物理机械性能不同, 这种现象在压延成型中称为

压延效应。

T温度;J速度及速比; 辐距T ;尽量不使用各向异性的配合剂、 改变喂料方向和提高物料

的塑性,压延后缓慢冷却,可降低压延效应。

整理By杭师大材化学院高材131班某学展