高分子材料成型加工问答完整版.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高分子材料成型加工问答完整版【精品文档】第 25 页1. 聚合物熔体的流动行为有哪些？（郑治公）假塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的快，并且不存在屈服应力。流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低，此种流体称为剪切变稀的流体。涨塑性：此种流体的流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的慢，并且不存在屈服应力。流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高，此种流体称为剪切增稠的流体。宾汉流体：是指当所受的剪切应力不超过屈服应力时，表现出线性弹性响应，只发生虎克变形；当所受剪切应力超过时，发生线性粘性流动，遵循

2、牛顿定律的流体，亦称为塑形流体。触变性：剪切速率保持不变，黏度随时间而减小，或所需的剪切应力随时间减少的流体称为触变性流体。触变性描述的是具有时间依赖性的假塑性流体的流动行为。震凝性：剪切速率保持不变，黏度随时间而增大，或所需的剪切应力随时间增大的流体称为震凝性流体，亦称为反触变流体。震凝性描述的是具有时间依赖性的胀塑性流体的流动行为。2. 聚合物加工中的形变种类有哪些？拉伸取向和剪切取向有何区别？（曹淑言）形变种类：答：普弹性变：（玻璃态下）普弹形变是外力作用下，链长和键角的变化中晶格的变形扭曲而致，撤去外力形变就能恢复，形变量小。高弹性变：链段运动，大形变，大模量，形变一定时间可恢复。粘流

3、形变：高分子链发生质心位移，形变大，模量小，不可恢复。 1）剪切流动取向：聚合物熔体或浓溶液中的分子链、链段或几何形状不对称的固体粒子在剪切流动时沿剪切流动的运动方向排列的现象称为剪切流动取向。2）拉伸取向：聚合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用时沿受力方向作定向排列的现象称为拉伸取向。 如果受一个方向作用力引起的结构单元只朝一个方向取向为单轴拉伸取向。如果同时受两个相互垂直的作用力引起的取向结构单元朝两个方向取向称双轴拉伸取向。 拉伸取向的类型：高弹拉伸、塑性拉伸和黏性拉伸。区别：作用一个是拉伸应力一个是剪切应力，拉伸取向的应力范围是有限的，而剪切取向在宽广的应力范围里永远存在的。 长径

4、比大于6可消除1） 在剪切流动取向情况下，一方面由于在成型管道或型腔中沿垂直于流动方向上各不同部位的流动速度不相同，存在速度梯度，蜷曲的分子链受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向；另一方面，由于熔体温度很高，分子热运动剧烈，也存在解取向作用。因成型制品各部位流动速度的差异和冻结时各部位的温度不同，造成如挤出管材到中心部位取向度并不相同。2） 拉伸取向分为非晶态高分子的取向和晶态高分子的取向。非晶态高分子的取向包括链段的取向和大分子链的取向两个部分，两个过程同时进行，但速率不同。主要是受高弹拉伸、塑性拉伸或黏性拉伸所致。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，两个过程同时进行

5、，但速率不同，晶区取向发展较快，非晶区取向发展较慢，在晶区取向达到最大时，其才达到中等程度。晶区取向包括晶区的破坏、链段的重排和重结晶以及微晶的取向等，还伴随着相变发生。随着拉伸取向的进行，结晶度会有所提高。3. 临界分子量、缠结分子量、分子量分布对聚合物成型加工的影响？（陈宇）答：分子量对聚合物黏度的影响可用下式表示： 当平均分子量小于临界缠结分子量时，聚合物的粘度与分子量基本成正比关系，分子间相互作用较弱。一旦分子量大到分子链间发生相互缠结，分子链间的相互作用因缠结而突然增强，则聚合物粘度将随分子量的3.4次方迅速增加。 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

6、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。 分子量分布对高分子材料的加工与使用有着显著的影响：a. 对塑料而言,塑料的分子量依据产品的要求,变动范围较大,但窄分布对加工和性能都有利，因为存在少量低分子量级分的分子能起内增塑的作用。b. 对橡胶而言,平均分子量一般都很大,为保证制品强度,常以分子量分布宽一些为宜，这样可改善流动性而有利于加工。但也不宜过宽,因为低分子量级分过多,橡胶混炼时易粘辊。c. 对合成纤维而言,因其平均分子量较小,分子量分布以窄为宜。若分布宽,小分子的组分含量高,这对纺丝性能和机械强度都不利。摘自高分子流变学基础P57-60

7、 + 百度4. 聚合物流体的流动与剪切速率之间有何关系？是什么原因导致的？（戴英俊）答：凡是影响高分子流层之间内摩擦的因素，都会影响高分子流体的流动。对于高分子流体最直观的影响，就在于体系的黏度对这些因素具有不同程度的依赖性。剪切速率与流体流动的关系，实际上是剪切速率对黏度的影响。（聚合物流变学p57） 假塑性流体剪切速率与黏度有如下关系：第一牛顿区，低剪切速率下，黏度不变。：第二牛顿区，剪切速率达到某值，黏度随剪切速率增大而减小。：第三牛顿区，剪切速率很高，但黏度不再改变。原因：一般认为，分子量超过某一临界值后，分子链间可能因相互作用形成链间瞬态物理交联，这些物理交联点在分子运动作用下处于不

8、断解体与重建的动态平衡中。物理交联点的解体与重建对于黏度的贡献具有相反的作用。：在低剪切速率下，物理交联点破坏很少，其重建等于解体，黏度不变。：剪切速率达到一定值，物理交联点破坏速度大于重建，黏度开始下降，出现假塑性。：当剪切速率继续增加到物理交联点被破坏完全来不及重建，黏度达到最小值。 胀塑性流体 剪切速率和黏度的关系黏度随剪切速率增大而增大原因：一般认为，胀塑性聚合物是悬浮体系，当剪切应力不大时，粒子是分开的；剪切应力大时，粒子被搅在一起，虽然这种结合并不稳定，但却大大增加了流动的阻力。剪切速高，粒子结合速率越大，阻力也越大 宾汉流体 原因:以填充聚合物体系为例，在静止时，由于极性键间的吸

9、引力、分子间力，氢键等强相互作用，会形成分子链间或粒子间的凝胶或三维网状结构。这些网络结构的存在使它们在受较低应力是像固体一样，只发生弹性形变，当外力超过某个临界值后，网络结构被破坏，固体便屈服转化成液体，并且存在三类塑性流动，与上述塑性流体流动原理类似。（聚合物流变学 p2931）5. 聚合物熔体的粘度变化特征有哪些？温敏性和热敏性是如何定义的？（丁昆山） 剪切速率的影响：具有非牛顿行为的聚合物熔体，其黏度随剪切速率的增加而下降。在高剪切速率下熔体黏度比低剪切速率下的黏度小几个数量级。 温度的影响：随着温度的升高，聚合物分子间的相互作用力减弱，熔体的黏度降低，流动性增大。 压力的影响：体积压

10、缩必然引起自由体积减少，分子间距离减小，将导致流体的黏度增加，流动性降低。 分子结构的影响：相对分子质量(Mr)：Mr越大，流动性差，黏度较高；相对分子质量分布(MWD)：聚合物在相对分子质量相同情况下，MWD宽的聚合物流动性好，黏度小；支化：在相对分子质量相同时，支化聚合物的黏度比线形聚合物的黏度要小。（长链支化对熔体黏度影响较复杂，可看书P133）。 添加剂的影响：增塑剂：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的黏度；润滑剂：聚合物中加入润滑剂可以改善流动性；填充剂：填充剂的加入，一般会使聚合物的流动性降低。温敏性：温敏性高分子材料是指对温度刺激具有响应性的智能型材料。(PPT和书上都没看到)热敏

11、性：热敏性高分子材料是指达到某一温度，某些性能会发生极大的变化的材料。(PPT和书上都没看到)6. 为什么聚合物的粘度被称为结构粘度？（周华）聚合物的粘度受链结构与极性、相对分子质量及其分布和聚合物的组成等支配，分子间作用力大、极性大、刚性分子链、支链结构都使聚合物粘度增大，这些都属于聚合物的结构，所以聚合物的粘度被称为结构粘度。7. 聚合物在成型加工中有哪些有利和不利的变化？（葛银彪）有利变化：（1）交联：经适度交联后，其力学强度、等均有改善。交联常被用于聚合物的。（2）取向 ：结构对的、光学、热性能影响显著。（3）结晶 （4）塑料降解不利变化：（1）焦化：有机物质碳化变焦的过程 （2）分解

12、8. 什么是聚合物熔体流动的巴拉斯效应？对聚合物加工有何影响？如何消除？（巩敏东） 答：（1）巴勒斯效应：当聚合物熔体从口模挤出时，挤出物尺寸大于口模尺寸、截面形状也发生改变的现象，称之为挤出胀大、出口膨胀或离模膨胀。挤出胀大主要是由被拉伸的大分子链的弹性记忆特性所致，聚合物熔体具有的这种记忆特性称之为巴拉斯效应（Barus效应） P105（2） 聚合物熔体在加工中进入口模时，受到强烈的拉伸和剪切形变，这些形变在口模中只有部分的到松弛，剩余部分在挤出后发生弹性回复，从而出现挤出胀大现象。（3） 可通过牵引拉伸消除。9. 影响聚合物熔体流动的巴拉斯效应的因素有哪些？（顾健）1.当口模的长径比一定

13、时，膨胀比B随剪切速率的增加而增大，并在发生熔体破裂的临界剪切速率之前有个最大值，而后的B值下降。2.在低于临界剪切速率的一定剪切速率下，离模膨胀比B随温度的升高而降低，但最大膨胀比随温度的升高而增加;对有些特殊材料，如PVC，膨胀比B随温度升高而增大。3.在低于发生熔体破裂的临界剪切应力之下，膨胀比B随着剪切应力的增大而增大；在高于临界剪切应力的情况下，膨胀比B随着剪切应力的增大而减小；但在低于临界剪切应力的很小的剪切应力时，膨胀比B与温度无关。4.剪切速率恒定时，离模膨胀比B随口模长径比L/D的增大而降低。当长径比超过某一数值时，膨胀比B为常数；5.离模膨胀随熔体在口模内停留时间呈指数关系

14、地减小。6.离模膨胀随聚合物的品种和结构不同而异。聚合物的相对分子质量分布对膨胀比也有影响。7.离模膨胀与口模入口的几何形状无关。10. 聚合物熔体粘度测量方法有哪些？（周进）毛细管型流变仪，旋转型流变仪，混炼机型流变仪，拉伸流变仪。11. 机头和口模的作用？（郝志行）机头是口模与料筒的过渡连接部分，口模是制品的成型部件，通常机头和口模是一个整体，习惯上统称为机头。机头和口模的作用：1.使黏流态物料从螺旋运动变为平行直线运动，并稳定的导入口模而成型。2.产生回压，使物料进一步均化，提高物品质量。3.产生必要的成型压力，以获得结构密实和形状准确的制品。12. 拉伸流动和剪切流动的特征有何区别？（

15、胡梦璠）拉伸流动：质点速度仅沿流动方向发生变化的层状稳态流动。可分为单轴拉伸和双轴拉伸。单轴拉伸的特点是一个方向被拉长，其余两个方向则相对缩短，例如合成纤维的拉丝成型。双轴拉伸时两个方向被同时拉长，另一个方向则相对缩小，例如塑料中的中空吹塑。剪切流动：质点速度仅沿与流动方向垂直的方向发生变化的层状稳态流动。按其流动的边界条件可分为拖曳流动和压力流动。由边界的运动而产生的流动称为拖曳流动，如旋转滚筒表面对流体产生剪切摩擦进而形成流动。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。如注塑成型时，聚合物熔体在流道内的流动就属于压力梯度引起的剪切流动。13. 聚合物有哪些加工行为？（季宇）（

16、1）可挤性：是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。研究聚合物的挤出性质能对制品的材料和加工工艺作出正确的选择和控制。如果挤压过程材料的粘度很低，虽然材料有良好的流动性但保持形状的能力较差；相反，熔体的剪切粘度很高时则会造成流动和成型的困难。材料的挤压性质还与加工设备的结构有关。挤压过程聚合物熔体的流动速率随压力增大而增加，通过流动速率的测量可以决定加工时所需的压力和设备的几何尺寸。（2）可延性：表示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。材料的这种性质为生产长径比(长度对直径、有时是长度对厚度)很大的产品提供了可能。利用聚合物的可延性，可通过压

17、延或拉伸工艺生产薄膜、片树和纤维。（3）可纺性：是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。它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。作为纺丝材料，首先要求熔体从喷丝板毛纲孔流出后能形成稳定细流。纫流的稳定性通常与由镕体从喷丝板的流出速度v，熔体的粘度和表面张力F组成的数群v / F有关。（4）可模塑性：是指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。具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。14.聚合物的加工行为是如何衡量的？（江雨琦）可见老师给的PDF文件第一章第四节一可挤性的衡量熔融指数：定温下10分钟内聚

18、合物从出料孔挤出的重量（克），其数值就称为熔体流动指数。MFI流动度：即流动粘度的倒数。f 二可模塑性的衡量n 可模塑性主要取决于材料的流变比热性质和其它物理力学性质。在热固性聚合物质情况下还与聚合物的化学反应性有关。三聚合物的可纺性n 可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。它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。作为纺丝材料，首先要求熔体从喷丝板毛纲孔流出后能形成稳定细流。纫流的稳定性通常与由镕体从喷丝板的流出速度v，熔体的粘度和表面张力F组成的数群v / F有关。四聚合物的可延性n 可延性表示无定形或半结晶固体聚合物在一个方向或二个方

19、向上受到压延或拉伸时变形的能力。材料的这种性质为生产长径比(长度对直径、有时是长度对厚度)很大的产品提供了可能。利用聚合物的可延性，可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、片树和纤维。15. 热塑性聚合物加工工艺与其力学状态之间的关系？（江主丰）热塑性塑料加工工艺主要是以注射成型为主。1.注射压力注射压力的作用：推动熔体前进、克服浇筑系统阻力，使熔体充膜、保压，补塑。注射压力越大，导致充膜速度越大，充膜顺利，制品密度变大，性能更好，但内应力越大。压力的选择：尺寸大，形状复杂，薄壁制品，模具流速阻力大高压Tg高，熔体黏度高高压料温较低高压应注意的是用高压，应作退火处理，以除残余应力。注射压力与塑料温度是相

20、互制约的，料温高时，注射压力减小。以料温和注射压力为坐标，绘制的成型面积图能正确反映注射成型的适宜条件。2.注射速度注射速度是与注射压力相辅相成的。速度越大，塑料受剪切越大，生热越多，温度越高，充膜压力越高，充膜顺利，生产周期短。但速度越快，料流为湍流，严重时引起喷射作用，卷入空气，制品产生内应力。所以速度不宜过快，宜以层流状态，顺利将膜腔内空气排出。注射压力和注射速度的总体选择：熔体黏度高，Tg高，用高速，同时选用高温模具，高料温。为避免湍流，又要缩短生产周期，多用中速注射。对环状复杂，浇口尺寸小，流程长，薄壁制品，宜用高速高压。16. 聚合物加工的混合要素有哪些？各有何作用？（金兰）教材：

21、第二版 第五章 第一节：混合与分散 P151-153PDF： 第五章 混合 2-3页答：粘性流体的混合要素有剪切、分流和位置交换。混炼的三要素是压缩、剪切和分配置换，整个混炼分散过程是由这三个要素多方面反复地进行完成的。1、 剪切是最重要的，其作用是把高黏度分散相的粒子或凝聚体分散于其他分散介质中。使物料发生变形、拉长。但体积没有变化，于是截面变细，表面积增加，于是渗进别的物料的可能性增加，因而达到混合均匀的目的。2、 压缩。首先，压缩可以使物料密度增大，从而提高了受剪切时的剪切应力，提高了剪切作用速率。其次，当物料被压缩时，物料内部会发生流动，产生由压缩引起的流动剪切。最后，压缩作用有利于固

22、体输送，有利于传热熔融，也有利于物料受到剪切。3、 分配置换。物料分流后可能在流动下游直接合并，或者在各分流束内先循环流动再合并，有的在各分流束内置换后再合并，或者以上一种共同作用，达到了混合的效果。混合机理中还包括拉伸和聚集作用。拉伸可以使物料变形，减少料层厚度，增加界面，有利于混合。聚集是混合的逆过程，在加工中应该避免。17. 聚合物加工塑化及塑化作用机理？（刘茜） 一定义：塑化是注射成型的准备过程，是指塑料在料筒内受热达到充分熔融状态。具有良好的可塑性过程，是注射成型最重要最关键的过程。塑料塑化要求：（1）塑料熔体进入模腔之前要充分塑化，达到规定的成型温度；（2） 塑化料各处温度要均匀一

23、致；（3） 热分解物的含量达到最小值。二影响塑化质量：（1） 塑料受热情况：一定温度是使塑料得以形变，熔融和塑化必要条件；（2） 剪切作用：机械力强化混合塑化过程使熔体温度分布均匀。三塑化机理塑化过程主要可分为料筒工作长度阶段和分流梭喷嘴两个阶段。在塑料处于料筒工作长度阶段时，料筒壁（壁温Tw即熔融温度）对料筒内的塑料进行传热，因为存在厚度，导致温度分布不均，与壁温接触的地方升温较快，中心升温很慢，与此同时，由于螺杆的混合剪切作用产生摩擦热，使得塑料温度升温速度加快，此时，塑料温度比之前要更均匀平均温度比之前要高，但仍低于熔融温度Tw。最后，料筒内塑料进入分流梭喷嘴阶段，因为分流梭增大了传热面

24、积，同时会产生剪切和收敛流动，加强了扩散，并且使得料层厚度减小，增大了传热效率，从而使得塑料温度更均匀而且进一步升高达到熔融温度Tw。（补充）1、加热效率E=(T-To)/(Tw-T)To塑料初始浓度； Tw料筒内壁温度T塑料塑化实际温度； E加热效率2、增大E的方法：（1） 延长加热时间；（2） 增大塑料热扩散率（3） 减小料筒中料层厚度3、柱塞式注射机效果要比螺杆式注射机差因为：柱塞式厚度较大，无摩擦，所以加热效率低。解决方案是在料筒前放分流梭。因为分流梭可以减小料层厚度；会产生剪切和收敛流动，加强扩散；增大加热面积的作用。4、塑化能力与停留时间、加热温度、塑料性质有关塑化能力的计算见书成

25、型加工第二版 285页 公式8-9或成型加工第三版 240页 公式9-818. 挤出加工成型中熔体输送的原理（冒艺）由加料段送来的固体物料进入压缩段，在料筒温度的外加热作用和物料与物料之间及物料与料筒和螺杆之间摩擦所产生的内热作用下而升温，同时逐渐受到越来越大的压缩作用，固体物料逐渐熔化，最后完全转变为熔体，进入均化段。该段的物料是具有恒定密度的黏流态物料，该段物料的流动为黏性流体的流动，物料不仅受到旋转螺杆的挤压作用，同时受到由于机头口模阻力所造成的反压作用，物料在螺杆均化段的流动可以视作下列四种流动的组合。（1） 正流 是由物料在螺槽中受机筒摩擦拖曳一起的，产生沿螺槽向机头方向的运动，实质

26、是拖曳流动，起挤出物料的作用。是均化段熔体的主流。（2） 逆流 由机头口模、过滤网等对料流的阻碍引起的反压流动，又称压力流动，会引起挤出生产能力的损失。方向与正流方向相反。正流和逆流统称为净流。（3） 横流 由螺棱的推挤作用和阻挡作用共同造成，使物料在螺槽内产生翻转运动。对生产能力没有影响，但能促进物料的混合、搅拌和热交换。（4） 漏流 由机头和口模等对物料的阻力所产生的反压流动。运动方向为在螺杆与料筒的间隙处沿螺杆轴线方向往料斗方向。由于螺杆与料筒间的间隙很小，故一般漏流流量比正流和逆流小很多。19. 如何衡量聚合物单分散效果？（成型加工第三版P126）（潘可人）答:对于聚合物单分散效果的衡

27、量有两种方法，分别是直接描述法和间接描述法。直接描述就是直接对混合物取样，利用视觉观察法，聚团计数法，光学显微镜法和电子显微镜法以及光电法等方法来观察混合物的形态结构，各组分微粒的大小及分布情况。利用此法时需要引入混合物均匀性和组分粒子尺寸两个概念，衡量时要从物料的均匀程度和组分的分散程度来考虑。均匀程度:指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。换句话说，如果一个物料中，甲，乙组分各占一半，理想含量是50。理想的物料分散结构是甲乙两个组分十分均匀的分散，类似于格子衬衫的花纹，两者要交替排布。但是如果实际情况是甲乙组分含量也是50，这个数字与理论含量是一样的，与理论值没有偏离或者说是差异。

28、我们可以说这个物料的均匀程度是很好的，但是即使这种情况下甲组分可以一坨一坨的分散在乙组分中，那这个物料的各种材料性能肯定是不如前者的。所以，就要引入分散程度这个指标。（如果觉得还是不懂这个描述，可以见第三版P127的两幅图）分散程度:指混合体系中各个混入粒子在混合后的破碎程度。破碎程度大，即粒径小，分散程度就高。相反，粒径大，破碎程度小，分散程度就低。很好理解，粒径小的话在物料中是比较容易分散的，微观分布就越均匀。分散程度可以用相邻粒子间平均距离来描述，平均距离越短，分散程度越好。混合状态的间接判定:不直接检查混合物各组分的混合状态，而是检测与混合物混合状态相关的物理性能，力学性能和化学性能等

29、，间接判断混合状态。一般用聚合物共混物的玻璃化转变温度Tg来判断。如果两聚合物达到了分子级的完全均匀混合，那只有一个Tg，这个值是由两组分的Tg和它们在共混物中所占的体积分数决定的。如果完全没有达到分子级混合，那就有两个Tg，分别是各自独立存在状态的Tg。如果有一定程度的分子级混合，仍然有两个Tg，但是数值上是相互靠近的，依赖于它们的分子级混合程度大小。程度越大，数值上越靠近。 如果是填充改性的聚合物也可以通过测定混合物试样的力学性能来间接判定，一般来说，聚合物与填充剂混合越均匀，力学性能越好。潘可人 15705271847 大家这道题目有不懂就来问我哈别客气20. 橡塑加工机械各有哪些？（彭

30、勃）橡胶加工机械：原材料加工机械、塑炼机械（开炼机、密炼机、螺杆式塑炼机）、硫化机、压出机、注射成型机、压延机（压片压延机、擦胶压延机、通用压延机、压型压延机、钢丝压延机）塑料加工机械：原材料准备用到的机械、混合机、塑化设备（开炼机、密炼机）、压机、挤出机、注射成型机、压延机 21. 开炼机、密炼机塑炼机理（力学机理、化学塑解机理）(钱霭雯) 注：原题目为 混炼机理，但是混炼并没有发现力学机理、化学塑解机理，所以我写的是塑炼机理。但是我会将混炼一起写在上面。求学霸鉴定塑炼：为了满足各种成型加工工艺要求必须使生胶由强韧的弹性状态变为柔软而具有可塑性状态，这种使得弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称为

31、塑炼。塑炼目的：降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当的流动性，使得橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀，有利于胶料进行成型操作。塑炼机理：实质使得橡胶分子链断裂，相对分子量降低，分子量分布变窄。 力学机理：在塑炼过程中橡胶分子长链受到机械的剧烈摩擦、挤压和剪切的反复作用使得橡胶卷曲缠结大分子链互相扯断，使得大分子长链断裂。而橡胶断裂主要是主链容易断，中部容易断，弱键容易断。但是单靠机械力橡胶自由基会重新组合塑炼作用不显著，因此需要在有氧条件下塑炼。但值得注意的是低温下氧气主要其阻聚作用高温下主要是以氧气的直接氧化引发作用导致的自动催化连锁反应。 化学塑解机理：在高温低温塑炼过程中加入化学增

32、塑剂增加氧化作用促进橡胶分子断裂，提高塑炼效果。主要有自由基接受型、引发型、混合型或链转移型。开炼机：又称为冷炼机。主要生胶在两辊之间表面之间摩擦力作用被带入两辊之间，又因为两辊速度不同会对橡胶产生剪切力和碾压、撕拉作用，使得橡胶分子被扯断。因此在开炼机中主要是机械力扯断分子链即为机械塑炼。但是开炼机暴露在空气中，也会有氧气作用。氧气会和橡胶自由基R形成过氧化物即ROO。过氧化物在塑炼过程中因为温度低主要起到阻聚作用，因此在开炼机中氧气作用很弱。而在开炼机中会加入化学塑解剂增加塑炼效果。注：两辊间距越小，剪切作用越大，塑炼效果越大。密炼机：又称为热炼机。受力主要受转子及密炼室的剪应力和摩擦力作

33、用还有上顶栓的外压作用。但是在密炼机中温度高，因此在密炼机中主要是高温下强烈氧化断链来提高橡胶的可塑性。使用化学塑解剂来增加塑解效果。混炼：将各种配合剂与可塑度几乎合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成性能均一、可供成型的混炼胶的过程。配合剂性质：分散性：能溶于橡胶的，易混合均匀如软化剂、促进剂、硫黄；不能溶于橡胶，不易混合均匀如填充剂、补强剂。 几何形状：球状比表面积最小易于混合如炭黑；针状、片状不易于混合如陶土、滑石粉。 表面性质：表面性质与橡胶相近的易于混合，如果不相近，则加入表面活性剂。 结合橡胶：在混炼过程中，橡胶分子断裂生成大分子自由基既可以与炭黑粒子表面的活性部位结合，

34、也可以与炭黑聚集体在聚集体在混炼时被搓开所产生的具有高活性的新生面结合，或者已于炭黑结合的橡胶又通过缠结或交联结合更多的橡胶，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物。 结合橡胶的生成，有利于补强剂、填充剂的分散，有利于改善物料性能。但如果生成了与橡胶结合的炭黑凝胶过多，则难以进一步分散。注：混炼时加料顺序的基本原则：先加塑炼胶（或具有一定可塑性的生胶）；后加用量少的、难分散的配合剂；再加用量多的、易分散的配合剂；最后加硫黄等硫化剂。开炼机：混炼阶段：包辊、吃粉、翻捣。操作方法：割开、翻动、折迭，使各配合剂与胶料混合均匀；开炼混合中最常用的投料顺序是：生胶固体软化剂促进剂、促进助剂、防老剂补强剂、填充剂液

35、体软化剂硫黄、超促进剂。密炼机：上顶栓压力：提高压力，有利于增加装料量，缩短密炼时间，提高密炼胶质量 。密炼机混炼终点：主要控制密炼时间，应根据具体配方而定。投料顺序：基本同开炼机混炼，但交联剂和促进剂，须在密炼后的开炼辅助操作中加入。注：对温度敏感的的胶料不适用于密炼。22. 聚合物加工中降解行为有哪些？降解机理。（沙玉露）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）。百度（1）热降解：PPT第二章添加剂不稳定机理（降解机理）PPT第二章添加剂主要是聚合物本身，即分子结构。一般主链

36、上CC 键键能受侧链取代基和原子影响：分布规则且极性大的取代基能增加主链CC键键能，提高聚合物稳定性；而不规整的取代基降低聚合物的稳定性。例：聚氯乙烯PVC 虽然-Cl 极性强，但PVC主链上不对称的氯原子易与相邻的氢原子发生脱HCl 反应，并双键旁的CCl 键受到活化，更易脱HCl 。影响PVC热稳定性的因素有： T：随着温度升高，PVC树脂的热降解大大加速。 O2：氧加速了PVC树脂的热降解 光：加速了PVC树脂的热降解。 分子量： 随PVC树脂型号增高（即相对分子质量变小），热稳定性变差。 HCl：脱出的HCl会加速PVC的降解(自催化现象)。（2）氧化降解PPT第二章添加剂自动氧化老化

37、机理l 内因：聚合物本身主要是分子结构。一般主链上键能的大小：伯碳原子的仲碳原子的叔碳原子的季碳原子的因此大分子链中与叔季碳原子相邻的键都是不稳定的。如PP含有叔碳原子，比PE稳定差，易与O2反应降解。l 外因：O2氧化反应是自由基按自动催化链反应进行的。链引发 RH RH 光照引发链增长 RO2 ROO 生成过氧化自由基ROORH ROOHR 引发聚合物，生成过氧化物链转移 ROOH ROHO 过氧化物分解2ROOH ROROOH2O 过氧化物重排RORH ROHR 自由基与聚合物反应（转移）HORH H2OR 转移链终止 2ROO 非活性产物O2 终止RROO ROOR 交联2R RR 交

38、联l 臭氧化老化相当严重：（主要发生在橡胶受力作用时）（2）氧化降解书上P6668光对高分子材料的降解，严格来说是光和氧共同作用的结果。（P67）光的引发作用分为两类，即初级光引发和次级光引发。（P68）23. 橡胶加工工艺是如何确定的？如何估算不同温度下橡胶的加工硫化时间？（周亚楠）答：1.橡胶制品的基本工艺包括：配合、生胶塑炼、胶料混炼、成型、硫化五个基本过程，其中成型过程又包括模压、压延、压出及注压。书上P164-165橡胶加工工艺的确定：1）塑炼工艺：开炼机塑炼、密炼机塑料及螺杆式塑炼机塑炼，可根据塑炼时的温度要求进行确定。开炼机塑炼为低温机械塑炼，密炼机塑炼机螺杆式塑炼机塑炼属于高温

39、塑炼。书上P137-138 2）混炼工艺：开炼机混炼、密炼机混炼及连续混炼，可根据混炼时的温度要求、胶料形状等确定加工工艺。开炼机可混炼各种胶料，但生产效率低；密炼机不适合于混炼对温度敏感的的胶料，此两种为间歇混炼。若为了进一步提高生产率，改善混炼胶的质量，使混炼操作实现自动化，连续化，可采用连续混炼。P140-141 3）硫化工艺：硫化过程中主要控制的工艺条件是硫化的压力、温度和时间。硫化压力的选取主要是由胶料的性质、产品结构和其他工艺条件等决定的；硫化温度与生产效率有关；硫化时间对产品性能有一定的影响，应根据胶料的性质、产品性能等来选择合适的工艺条件。硫化工艺条件是模型硫化过程的主要控制因

40、素，生产中都是通过测定硫化特性曲线来确定的。P169-171 4）成型工艺：高分子材料、成型加工工艺、材料及制品性能三者是相互关联的，高分子原材料不同，应选用不同的加工方法、工艺条件，而同样的高分子材料，若对其制品性能要求不同，也应选用不同的加工方法、工艺条件，因此，因根据原材料的不同以及制品的性能来选择合适成型工艺。对于橡胶制品来讲，如书上P165图7-13下面的文字所述。注：我感觉自己写的不太合适，因为我不明白老师指的这个加工工艺是包括整个过程，还是只包括硫化工艺！写的比较啰嗦，我对不起大家！2.估算不同温度下的橡胶的加工硫化时间： 首先测定一定温度下胶料的硫化特性曲线，计算正硫化时间，对

41、于薄壁制品可以用正硫化时间作为生产工艺使用的硫化时间，对厚制品则根据传热性能和硫化效应适当延长硫化时间。如果认为硫化时间太长，可以适当提高硫化温度；如果认为硫化曲线平坦段太短，则降低硫化温度，必要时要修改配方。24. 聚合物加工助剂各有何作用？机理如何？（朱汉颖）助剂是一些材料和产品在生产或者加工过程中所添加的各种辅助化学品，用以改善生产工艺和提高产品性能。助剂也被称为添加剂或者配合剂；其分为合成用助剂和加工用助剂。加工助剂：热稳定剂作用：1预防型，如中和HCl，取代不稳定氯原子，钝化杂质，防止自动氧化2，补救型，如与不饱和部位反应和破坏碳正离子盐。机理：去除聚合物降解后产生的活性中心（如聚合

42、物降解后产生的自由基，不稳定氯原子）抑制聚合物进一步降解；对成为降解中心的不饱和双键结构起加成作用；转变在降解中起催化作用的物质（HCL，金属杂质）。抗氧剂 作用：抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质 机理：链终止型抗氧剂（可与自由基R和ROO反应，中断了自动氧化的长，ROO 消除抑制了ROOH的生成和分解，是阻止降解的关键。）预防性抗氧剂（可除去自由基的来源，抑制或减缓引发反应。）光稳定剂 作用：能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质紫外线吸收剂作用机理：1.先于聚合物吸收入射的紫外线2.移出聚合物吸收的光能。紫外线吸收剂由于本身形成分子内氢键，吸收光能后氢键被

43、破坏，吸收的能量又可以热能的形式放出，同时氢键恢复，进而继续发挥作用。增塑剂 作用:1使配合剂与聚合物混合容易2使混合物变软加工工艺变良好3使制品在常温下保持柔软4制品耐寒性增加机理：非极性增塑剂：起溶剂化作用，增塑剂使聚合物分子之间距离增大，降低了聚合物分子间作用力。极性增塑剂：起屏蔽作用，增塑剂分子中的极性基团与聚合物分子的极性基团吸引，从而取代了聚合物分子间的极性基团的相互吸引，降低了聚合物分子间的作用力。润滑剂 作用：主要是为了提高加工性能，降低熔体之间和熔体与设备之间的摩擦及粘附。机理：（1）内润滑剂：与聚合物有一定的相容性，少量润滑剂可以进入聚合物分子链之间，能削弱分子链之间的内聚

44、力，使聚合物在变形时分子链间或分子团间更容易产生相对滑动和转动，从而降低聚合物熔体的内摩擦和熔融黏度，防止因剧烈内摩擦而导致物料过热。（2）外润滑剂：与聚合物的相容性极差，少量润滑剂在加工过程中很容易从聚合物内部迁移到表面，在加工设备的接触面上形成润滑界面，降低熔体与加工设备间的摩擦，防止熔体在设备表面粘附。交联剂 作用：交联剂使聚合物交联起来的配合剂硫化促进剂缩短胶料硫化时间，提高硫化速度，减少硫磺用量，改善硫化胶物性。硫化活进剂用以增加胶料中有机促进剂的活性，充分发挥其效能，以减少促进剂用量或缩短硫化时间。防焦剂提高胶料操作安全性，增加胶料或胶浆的贮存寿命。当调整硫化体系难以达到需要的操作

45、安全时，加入防焦剂往往可以很简便地满硫磺交联机理和非硫磺交联机理足对胶料焦烧性能的要求。机理：硫磺交联机理和非硫磺交联机理（见PPT第二章添加剂）填充剂增量填充剂（增量剂）作用：增加胶料体积和降低制品成本，对材料的使用性能无影响或者很小，但往往改善压出压延工艺性能。 机理：填充剂主要用在塑料中，有时会改善塑料的某些性能，所以增量剂并不一定是对制品性能无影响的配合剂。粉状填料的加入常常不是单纯的混合，有时与聚合物之间存在次价力，这种次价力虽不强，但有加和性。如果聚合物分子量较大，其总力就较为可观。补强填充剂（补强剂）作用：提高硫化胶的拉伸强度，定伸强度，弹性，耐磨性等力学性能，增大胶料体积，降低

46、制品成本。 机理：当橡胶受外力作用而变形时，分子链的滑动及大量的物理作用能吸收外力的冲击，对外力引起的摩擦或滞后形变起缓冲作用。 使应力分布均匀：当橡胶分子受力而拉伸时，炭黑在分子之间滑动，炭黑间的距离就拉长了（相当于短分子链段变长了），分子就不是各个击破，而是整体运动。25. 螺杆加工中，聚合物熔体会产生那些流动？各有何作用。（王丽）螺杆加工中，聚合物熔体会产生正流，逆流，横流，漏流四种流动。(P194)正流：是沿着螺杆运动向机头的流动。在均化段主要以正流为主，由螺杆的挤压作用引起。主要是起输送物料的作用。逆流：是与正流方向相反的流动。主要是由机头的反压、过滤网等阻碍引起的。主要引起挤压量的损失，不利。横流：沿X,Y方向在螺槽内往复流动，由螺棱的挤压和阻挡作用引起的。作用:对总的挤出体积流量影响不大，但对于物料的热交换、混合和进一步均匀塑化影响很大。漏流：物料在螺杆和料筒的间隙沿着螺杆的轴向往料斗方向流动。是由机头的反压和口模等阻力引起的。主要引起挤出生产能力的减少。26. 聚合物加工有哪些成型方法？适用于哪些温度范围？（王艺）答：聚合物加工成型方法有熔融纺丝，注射成型，压延成型，挤出成型，吹塑成型，压制成型。温度