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[1]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 73,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?杆快速连续的压力下,从喷嘴[2]中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。特点是成型周期短, 生产效率高,能一次成形外形复杂尺寸精确的制品,成型适应性强,制品种类繁多,容易实现生产自动化。粒状热塑性塑料一一干燥和预热 _ .一加料塑化 -■注射机料筒清洗一一预热的嵌件」 加料一一塑化亠f注射充模一一保压一一凝封――退柱塞或螺杆一一冷却固化一一脱模一一后处理一一注射制品 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?

答:挤出螺杆:

输送、塑化、计量^[3]。

均化段槽深h3浅、长径比L/D大、压缩比^[4]大。

加料段L1短,均化段长L3长。

平动+转动(前移)。

螺杆头部形状多样。

物料熔融是一个稳态的连续过程。

注射螺杆:

预塑化、注射。

均化段槽深h3深、长径比L/D小、压缩比小。

加料段L1长,均化段长L3短。

平动+转动(前移+注射)。

螺杆头部为尖锥形。

物料熔融是一个非稳态的间歇过程。

4,注射机喷嘴有哪几种类型?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^[5],注射压

力降较小,适用于 PMMA,POM,PSF,P等高黏度树脂

(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

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完整 而致密的制品(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^[6]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的温度 (包括料温和模温) 对其结晶性能和力学性能的影响? 随料温升高,熔体黏度下降,料筒、喷嘴、模具的浇注系统的压力降减小,塑料在模具中流 动性增加, 从而改善了成型工艺性能, 注射速度大, 塑化时间和充模时间缩短, 生产率上升, 制品表面光洁度提高。但料温太高, 易引起塑料热降解, 制品物理机械性能降低。 而料温太 低,则容易造成制品缺料,表面无光,有熔接裂痕,且生产周期长,劳动生产率降低 结晶性塑料注射入模具后,将发生相转变,冷却速率影响结晶速率,缓冷, 即模温高结晶速

率大,有利于结晶,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,但伸长率和冲击强度下降。反过来,骤冷所得的制品结晶度下降,韧性较好。

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莫具温度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<Tg

10,试述注射成型制品易产生内应力原因以及解决办法

制品大多数是形状复杂或壁厚不均匀的, 注射成型时, 压力和速度都很高, 塑料熔体流动行 为复杂, 制品有不同程度的结晶和取向。 制品各部分冷却速度极难一至, 所有这些都有可能 造成制品存在内部应力集中, 制品在贮存和使用过程中产生变形和裂纹, 将影响制品的使用 寿命和使用性能。

退火处理: 使制品在塑料的玻璃化温度和软化温度之间某一温度附近加热一段时间, 加热介 质可以使用热水、热油或热空气。处理过程中,能加速大分子松弛过程,消除或降低成型时 造成的内应力。

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f,物料受剪切f,生热f, T T,黏度下降,充模压力f,充模顺利,能 提高制品的熔接缝强度,生产周期缩短;

但速度ff,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。

补充:什么是背压^[7]?背压如何影响注塑工艺? 在移动螺杆式注射机成型过程中,预塑化时,塑料随螺杆旋转经落槽向前输送并熔融塑化, 塑化后堆积在料筒前部,螺杆的端部塑料熔体舅舅产生一定的压力,为螺杆的背压 提高背压,物料受到的剪切作用增加,熔体温度上升,塑化均匀性好,但塑化量降低。螺杆 转速低则延长预塑化时间

第九章 3,用四辊压延机压延塑料薄膜时各辊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、 高转速辊筒的特点, 为了使压延成型 顺利进行,操作上应控制温度和转速,以四辊压延机为例:

T仝T >T >T ; V 仝V >V >V (第川辊筒为主辊筒)

速比^[8]为 1: 1.05 - 1: 1.25

2,压延时,压延机的辊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, 将辊筒设计和加工成略带腰鼓形。 辊筒加工要求高,且辊筒的弹性弯曲受物 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,调整两辊筒的轴,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,在辊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辊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。

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辊筒间隙时, 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。

f温度;J速度及速比; 辊距f;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。