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1《高分子材料加工工艺学》复习提要一、填空题1.现代材料科学的范围定义为研究材料性质、结构和组成、合成和加工、材料的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。2.高分子材料按照来源分类，主要分为天然高分子材料和合成高分子材料。3.按照材料学观点：高分子材料分为结构高分子材料和功能高分子材料。4.长度一般为35～38mm，称为棉型短纤维；长度一般为75～150mm，称为毛型短纤维。5.聚酯纤维（涤纶或称的确良），聚酰胺纤维（锦纶）、聚丙烯纤维（丙纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）。6.高分子材料加工过程一般包括四个阶段：1）原材料准备；（2）使原材料产生变形或流动，并成为所需的形状；（3）材料或制品的固化；（4）后加工和处理。7.溶液纺丝根据纺丝时所使用的凝固介质不同，可分为湿法和干法两种。8.切片中的水分为两部分：一是粘附在切片表面的非结合水，另一是与高分子链上以氢键结合的结合水。9.切片的含水率均随干燥时间延长而逐步降低。在干燥前期为恒速干燥阶段，这时除去的主要是切片中的非结合水；干燥后期为降速干燥阶段，主要去除结合水。10.转鼓干燥机主要由有转鼓部分、抽真空系统和加热系统三部分组成。11.组合式干燥设备主要包括预结晶器、充填干燥器及热风循环系统三部分组成。12.喷丝孔的几何形状是直接影响熔体的流动特性，其通常由导孔和毛细孔构成。13.丝条冷却吹风形式有两种：侧吹风和环形吹风，而针对短纤维主要采用环形吹风。14.聚酯短纤维的后加工工艺，主要包括集束、拉伸、卷曲、热定形及切断打包。15.纤维的拉伸倍数应根据卷绕丝的应力－应变曲线确定，选择在自然拉伸倍数和最大拉伸倍数之间。16.长纤的后加工工艺主要为拉伸加捻工艺、假捻变形工艺及空气变形工艺。217.长纤的拉伸加捻后加工工艺，其在喂入辊和第一导丝盘间进行一段拉伸，在第一和第二拉伸盘进行二段拉伸。18.空气变形丝生产工艺主要包括：长丝喂入、喷射变形、冷拉伸、热定型及卷绕。19.通常，无定形涤纶密度小于结晶形涤纶密度。20.聚酰胺66主要采用己二胺和己二胺合成。21.聚己内酰胺通常具有多种晶态结构，包括α型、β型及γ型，其中最为稳定、密度最大的是α型。22.聚酰胺是一类以酰胺键为特征结构的高分子材料。23.聚酰胺良好的吸湿性主要来源于酰胺键中的N原子具有孤对电子，其可以与水分子形成氢键。24.熔体纺丝的工艺参数主要包括：纺丝温度、冷却条件、纺丝速度和拉伸倍数等25.高弹丝与低弹丝工艺主要差别在于有无加热器。26.聚酰胺纤维是所有纺织纤维中耐磨性最好的纤维，其为棉花的10倍，羊毛的20倍27.丙烯腈是合成聚丙烯腈的单体。目前，丙烯氨氧化法是丙烯腈合成中最主要的生产方法。28.实际生产中丙烯腈多采用溶液聚合。根据所用溶剂的不同，可分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合。29.聚丙烯腈主链并不是平面锯齿形分布，而是螺旋状的空间立体构象，螺旋体直径为0.6nm。30.聚丙烯腈具有三种不同的聚集状态，即非晶相的低序态、非晶相中序态及准晶相高序态。因此对应两个玻璃化温度和一个熔点。31.聚丙烯腈多采用湿法纺丝，其典型凝固浴为的NaSCN的水溶液。32.腈纶湿法纺丝的工艺控制主要包括：原液中高聚物的浓度、凝固浴中溶剂的含量、凝固浴的温度、凝固浴循环量及初生纤维的卷绕速度。33.实验表明，聚丙烯腈纤维后处理工艺中采用加压饱和蒸气热定型效果。34.粘胶纤维是以天然纤维素（浆粕）为基本原料，进转化为纤维素磺酸酯溶液3再纺制而成的再生纤维素纤维。35.各种粘胶纤维基本生产过程包括四个过程：粘胶的制备、粘胶的纺前准备、粘胶的纺丝及纤维的拉伸和粘胶的后处理。36.粘胶的后处理主要包括：水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥等。37.纤维的吸湿性：一般粘胶纤维大于聚酰胺纤维大于聚丙烯腈纤维大于聚酯纤维。38.粘胶纤维原料浆粕的主要成分是纤维素，其次是非纤维素多糖。39.浆粕中，半纤维素主要包括非纤维素碳水化合物和浆粕中的短链纤维素。40.碱纤维素的降解主要是氧化降解。反应类似游离基的连锁反应，包括链的引发，自催化作用和链的终止三个阶段。41.粘胶纤维生产工艺中，磺化反应属于放热反应。从反应热力学角度考虑，应降低温度从而提高反应程度；但从反应动力学角度考虑，提高温度有利于提高反应速度。42.粘胶是以纤维素磺酸酯为溶质，以NaOH水溶液为溶剂的高分子溶液；而凝固浴主要成为硫酸、硫酸钠及硫酸锌溶液，其主要为中和反应。43.粘胶纤维与其它合成纤维成型的重要区别是化学反应。44．按照塑料的使用范围，通常分为通用塑料和工程塑料两大类。45．通用塑料的五大品种：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、ABS。46.聚乙烯的聚合过程概括起来主要有两种类型：一种是使用引发剂的自由基聚合；另一种是使用过渡金属催化剂的催化聚合。47.目前家装工程中采用最多的一种供水管道PP-R管正式名为无规共聚聚丙烯管。48.商品聚苯乙烯大多是用自由基历程制造的，因而是无定形的。49.工业上生产聚苯乙烯主要是本体聚合法和悬浮聚合法。50.ABS树脂是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三种单体共同聚合的产物，简称ABS三元共聚物。51.ABS树脂是非均相体系。以两相结构存在，其中树脂是连续相，橡胶是分散相，橡胶颗粒分散于树脂相中.452.塑料加工助剂中，稳定剂主要分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂。53.光稳定剂就是提高塑料和其它高分子材料光稳定性的物质，它能强烈地吸收高能量的紫外线，再以热能形式或无害的较长波长把能量放出。54.填充剂按其形状可分为粉状、纤维状和片状填充剂。按化学组成可分为有机填充剂和无机填充剂。55.发泡剂按化学组成不同分为无机发泡剂和有机发泡剂；按发泡过程中气泡产生的方式不同又可分为物理发泡剂和化学发泡剂。56.阻燃剂通常分为添加型和反应型两大类。57.广义混合作用应包括混合和分散两个基本过程。58.混合过程中各组分单元分布非均匀性的减小和组分单元的细化，主要从扩散、对流、剪切三种作用来理解混合过程。59.固体及塑性物料的混合效果衡量其混合效果需从物料的分散程度和组成的均匀程度两方面考虑。60.宏观上，材料的热胀冷缩行为主要由微观的分子间自由体积发生变化引起。61.分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差的聚合物熔融指数高、表现粘度小。62.塑料的流动性主要影响的因素：温度、压力、模具结构。63.作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明，无定形料为透明。64.挤出法生产的管材有软管和硬管之分，但是工艺流程大致相同。65.直角式机头有利于内径定型，多用于对内径要求准确的管材成型。66.中空吹塑薄膜按生产方式主要分为：平挤上吹法、平挤下吹法和平挤平吹法。67.吹塑薄膜中冷却速率主要通过冷冻线高度来判定，其是薄膜透明与浑浊的交界线。68.通常在1mm以上的为板材；0.25mm-1mm为片材；0.25mm以下为薄膜。69.新型反应挤出（REX）的加工方式，最主要为直接采用单体为原料。70.完整的注射成型过程包括:成型前的准备，注射过程，制件的后处理。71.注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个步骤。72.在注射成型过程中，主要工艺因素是料温、模具温度、注射压力、注射周期5和注射速度。73.注射成型中，模具的冷却速度分为缓冷、骤冷和中速冷却。74.热固性塑料的成型方法一般有：压缩模塑、传递模塑和注射成型。75.热固性塑料压缩模塑成型中成型前物料的准备主要是对物料进行预压和预热。76.压缩模塑成型主要工艺参数包括：模压温度、压力、模压时间。77.传递模塑与压缩模塑的主要区别在于二者所用模具结构不同，传递模塑注压时物料的熔融与成型是分别在加料室和成型腔内完成的。78.通常压延法生产人造革又可分为贴胶法和擦胶法两种。79.橡胶原料生胶主要包括天然橡胶、合成橡胶和再生橡胶。80.橡胶塑炼按塑炼所使用的设备类型，塑炼可分为三种工艺方法：开炼机塑炼、密炼机塑炼及螺杆机塑炼。81.硫化时间对胶料定伸强度的影响过程看，可以将整个硫化过程分为四个阶段:硫化诱导阶段、预硫阶段、正硫阶段及过硫阶段。二、简答题1.塑料按照加工性能可分为哪两类，其加工各有什么特点？按照加工性能分类：热塑性塑料和热固性塑料。前者可反复受热软化或熔化，可经过多次成型加工；后者经固化成型后，再受热则不能熔化，强热则分解。2.按照塑料使用特点分类，可分为哪两类，可有什么特点？分为通用塑料、工程塑料；通用塑料产量大，用途广，价格相对较低，用于生产日用品和一般工农业用品；工程塑料产量相对较小，但具有优良的机械性能或耐磨、耐热、耐化学腐蚀等特性，用于制造某些性能要求较高的制品。3.化学纤维中线密度如何定义，请写出相应的单位？线密度表征纤维的粗细程度，其法定计量单位为特（tex）或者分特（dtex）。1000m长纤维的重量克数称为“特”；1000m长纤维重量的分克数称为“分特”。4.化学纤维的回弹性如何定义，请写出回弹率计算公式？回弹性是指纤维受拉力而伸长，当外力撤除后伸长的可回复程度。纤维回弹性可用回弹率表征：/%100总伸长量－不可回复伸长量回弹率总伸长量65.溶液纺丝主要分为哪两种方法，其工艺有何区别？溶液纺丝根据纺丝时所使用的凝固介质不同，又分为湿法和干法两种。湿法纺丝的凝固介质是含有凝固剂的溶液（又称凝固浴）；干法纺丝的凝固介质是干气流。6.聚酯熔体纺丝过程中，切片中的水分对产品有何印象，干燥有何目的？切片中水分的不良影响：①在纺丝温度下，水的存在使PET大分子的酯键水解，聚合度下降，纺丝困难，成品丝质量降低；②少量水分气化，往往造成纺丝断头，使生产难以正常进行。其目的主要包括：1）除去水分；2）提高切片含水的均匀性；3）提高结晶度及软化点7.聚酯纤纤生产中，长纤维纺丝工艺与短纤维生产相比，其工艺有何特点？1）原材料含水率低为不大于0.008％，而纺短纤维时切片含水率为0.02％；2）为保证纺丝的连续性和均一性，要求熔体温度波动不超过1℃，侧风风速差异小于0.1m/s；3）卷绕速度高为1000～6000m/min。8.纤维后加工主要有哪些工艺，其又有何作用？作用：（1）将纤维进行补充拉伸，使纤维中大分子取向、规整排列，提高纤维强度、降低伸长率；（2）将纤维进行热处理，消除拉伸时产生的内应力，降低纤维的收缩率、提高纤维的结晶度；（3）对纤维进行特殊加工，以提高纤维的摩擦系数、弹性、柔软性、蓬松性。相应工艺包括：拉伸、热定形、加捻、变形加工等。9.请写出聚酯短纤维拉伸工艺特点，并说明工艺中温度参数的设定？聚酯短纤维多采用间歇集束两级拉伸工艺。第一级拉伸温度一般控制在Tg以上，但为防止发生流动变形不应过高。纤维经过第一级拉伸后，已经有一定取向度，结晶度和Tg都有所提高，因此需要提高温度。10.化学纤维的卷曲主要有哪三种方法，请介绍各自工艺特点？化学纤维的卷曲可以分为三种类型：化学卷曲、物理卷曲及机械卷曲。化学卷曲是在纺丝中形成卷曲的一种方法，其原理是利用特殊的纺丝成型条件造成纤维截面的不对称性而获得卷曲。物理卷曲：改变分子间的作用力来处理已纺织的纤维而造成卷曲。机械卷曲是施加机械力使已纺制的纤维形成卷曲。11.长纤后加工工艺中，假捻变形与空气变形工艺对产品结构、性能有何不同影7响？空气变形工艺使单丝弯曲形成圈状结构，形成具有高度蓬松度的环圈丝。假捻丝赋予丝条螺旋状的卷曲变形，具有较好的弹性，但其织物不能改变合成纤维特有的闪光、蜡感、透气性差、易起球等特点；空气变形丝具有较高的蓬松性及抗起球性。12.聚酰胺合成工艺主要有哪两类，并请说出聚酰胺6合成所用的原料？合成工艺：一类是由二元胺和二元酸缩聚而得；另一类为ω－氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得。聚酰胺6采用己内酰胺合成。13.聚酰胺由于采用高速纺丝，其不同于常规纺丝，请说明其丝条冷却和上油工艺的特征及原因？高速纺丝，冷却停留时间短，因此需要加大风速和风窗的高度。而上油方式也不同与常规纺丝，其不在卷绕机板面而在纺丝窗下方的甬道入口处。原因：减少丝条与空气的接触表面，较少摩擦