北京化工大学聚合物加工工程复习提纲答案

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资源描述

1.所谓连续介质模型,就是不考虑微观分子结构,把流体视为由无数多个充满所在空间、相互间无任何间隙的质点所组成,相邻质点宏观物理量的变化是连续的。具体包括两个内容。其一,流体是由排列的流体质点所组成,即空间每一点都被确定的流体质点所占据,其中并无间隙。流体的任一物理参数B可以表达成空间坐标和时间坐标的函数。其二,在充满连续介质的空间里,B不再仅仅是空间和时间的函数,而且是连续可微的函数。在宏观上,质点的尺度与流体所处空间的尺度相比要充分小,以至于在数学上可以看做一个几何点,只有位置而没有体积大小,这是由于占据有限空间的液体中具有无限多个质点,每一个质点的宏观物理量都具有唯一的确定数值;在微观上质点的尺度和分子尺度相比又要足够大,以至于每个质点的体积内都应该有包含有大量的分子。所以质点可以理解为由许多分子组成的“微元”或者“微团”。2.材料(流体或固体)在外力的作用下,就要产生流动和变形,在材料内部将产生抵抗流动与变形的内力。因此内力是材料内部与另一部分之间的相互作用力。应力是一点处所受的力。应力等于内力除以面积。3.材料内部同一点各微分平面上的应力情况,称为一点的应力状态,用应力张量描述。描述的话,就是三个正应力和六个剪应力,具体的看棕皮本。4.见棕皮本。5.流体在外力作用下产生流动,这是流体材料连续形变的表现。其形变量不仅与应力大小有关,而且与应力作用的时间有关。虽然应力可能很小,但是作用时间很长,仍然可以得到很大的应变量。因此,对于流体的连续形变,应该用应变速率即单位时间内的应变量来表征。6.见棕皮本7.见棕皮本8.牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体。流动曲线嘛,自己想吧。举例子。。。多数聚合物熔体属于假塑性流体,因为会有剪切变稀,剪切过程中,分子链取向了,缠结点浓度降低。9.见棕皮本10.两个应用,平行板间和狭缝,刷试卷时注意一下。1.共混的目的,提高聚合物的使用性能,改善聚合物的加工工艺性能,降低成本。共混方法有机械共混法,液体共混法,共聚—共混法。2.共混原则有以下几个,相容性,流变学原则,表面张力相近原则,分子扩散动力学原则。通过共混原则的判断,目前绝大多数聚合物共混都是不相容的,但是聚合物的相对分子质量很高,粘度特别大,靠机械力场将两种聚合物强制分散混合后,各相自动析出或凝聚的现象也很难发生,故仍可长期处于动力学稳定状态,因为两种不相容的聚合物仍可共混,并获得综合性能良好的共混物,这叫做广义相容性。3.非结晶聚合物共混物的形态按相的连续性可分为三种基本类型:单相连续结构,两相互锁或交错结构及两相连续结构。至于这个形态与性能间的关系,只找到一句话:两相交错或互锁,使共混物的力学性能明显提高。4.多数颗粒状填料填充的聚合物共混物,其微观相态为聚合物呈连续相,填料为分散相。连续相与分散相之间有一界面层,两相通过界面层结合在一起。界面层间的作用力强,粘合性好,则增强效果明显。对填充补强剂的要求,填料的相容性越好,混入速度就越快,分散性就越好,均匀度也越高,补强性能也越明显。填充料的粒径最好在1μm以下,处于胶体范围,方可有补强效果。5.固体固体混合,混合机理为体积扩散,即对流混合机理。外力场要求。。。液体(熔体)液体(熔体)混合,若参与混合的液体是低粘度的小分子物质,则混合机理是分子扩散机理和流体内产生的紊流扩散机理;若参与混合的液体是高粘度的聚合物熔体,则混合机理为体积扩散,即对流混合机理。固体液体(熔体)混合,若是液体添加剂加入固态聚合物,混合由剪切机理进行。若是固体添加剂加入液态聚合物,则需要强烈的剪切和搅拌作用,还要经历湿润—分散—均化三步。6.17.28.为了便于橡胶材料的混炼加工,通常需要在一定条件下,对其进行加工处理,使橡胶材料由强韧的弹性状态变为柔软的可塑性状态,这种工艺称为塑炼。影响塑炼的因素有以下几个:机械力作用,氧的作用,温度的作用,静电,化学塑解剂。为了提高橡胶制品的使用性能,改进工艺性能和降低产品成本,通常需要在橡胶中加入各种配合剂,这就是混炼。9.310.41.加料段—进行高分子物料的固体输送;压缩段—压缩物料,并使物料熔融;计量段—对熔融物料进行搅拌和混合,也可称为均化段,并定量定压地将熔体向口模输送。至于为什么要分段,那是因为物料通过螺杆的挤出包括了输送、熔融和混合的复杂过程,这个过程能否得以圆满完成,挤压系统的螺杆结构起着关键的作用。一般螺杆在挤出机中要完成三个基本职能,固体输送,熔融和熔体输送。2.提高固体输送率可从挤出机结构和挤出机挤出工艺两个方面采取措施。从挤出机结构角度考虑,可增加螺纹深度;其次,可降低塑料与螺杆的摩擦系数,这就需要提高螺杆的表面光洁度;再者,可增大塑料与料筒的摩擦系数,料桶内表面要尽量光洁。3.ψ:无因次量,表示熔融区起始点处的融化速率与单位螺槽深度的质量流率之比,称为熔化系数。ω:单位螺槽长度上的固体熔化速率。ф:一个数值,熔体流率系数4.在熔融区后部固体床会周期性地解体,成为大小不一的团块,悬浮在液相中,这就是固体床破碎现象。其原因是:随着熔融过程进行,液相部分增加,固体床的流道增大,压力下降,使其内部出现裂缝,熔体深入裂缝,更加剧了固体床的破碎。破碎的固相物料被熔膜包围后,其熔融过程就不再按原来的熔化机理进行。破碎后的大块固体料还极可能把螺槽堵塞,使熔融料暂时不能通过,挤出量又突然增加,导致挤出过程的不稳定。5.16.等于0说明Qp等于0,代表了压力梯度为0,即螺杆前段没有阻力,机头完全打开的情况。等于-1,即逆流流量与正流流量相等此时生产率=0,表示机头关闭,处于完全截流的操作状态。7.在正常生产中,a值一般在-1到0之间,会存在z向速度为0的层,即为滞留层。但是若从l方向看,机筒内没有零速点,各流体点均有向前的速度。流速的分布加强了流料的混合和搅拌。8.这个慢慢做吧。。。。只能抄到棕皮本上了。9.直接反映挤出机生产率Q和压力p的关系的线称为螺杆特性线。以口模形状系数或者口模阻力系数为斜率,作出反映通过机头的流率与压力之间的关系,这就是口模特性曲线。那么以上两条线的交点就是就是挤出工作点了。10.螺杆的几何压缩比是指螺杆最初一个导程螺槽的容积和最终一个螺槽的容积之比。它的作用就是压实物料,排除气体,产生必要的挤出压力,保证熔体在螺口出口处有足够的致密度。实现方法有三种,等距不等深,等深不等距,不等深不等距。11.课本P12112.稳定挤出的条件是前后两段的生产率必须相等。解决冒料缺料的问题,可以在第一计量段末加调压阀,在机头或第二计量段末装调压阀。13.全啮合、螺槽纵横向完全封闭的,才能实现完全的正位移输送。对于共轭纵横向皆封闭的矩形螺槽,物料被封闭在由一个导程的螺槽与机筒内壁所形成的C字形空间里,这一空间叫C形室。沿螺杆和机筒轴线,有两串这种彼此不相同的C形室。当螺杆转动一周,C形室中的物料向前移动一个导程。同向的见P14214.模内成型,冷却定型,拉伸取向15.31.注射成型适用于制作形状复杂、尺寸精度高、带有各种金属或非金属嵌件的制品的制品,主要用注射成型的有塑料,橡胶等。框图见P2202.注射机由四部分组成,注射系统、合模系统、液压传动和电气控制系统。两种注射机理,柱塞式注射系统,螺杆一线式注射系统。将固态聚合物材料加热塑化成熔融状态,在高压作用下,高速注射入模具中,赋予熔体模腔的形状,经冷却,加热交联或热压硫化而使聚合物固化,然后开启模具,取出制品,这是一个完整的注射成型。3.按照外形分类:卧式注射机,立式注射机,角式注射机,多模注射机。或者两大类,柱塞式和螺杆式4.注射机的注射系统是最主要的组成部分,其作用是:塑化—能在规定的时间内将规定数量的物料均匀地熔融塑化,并达到流动状态;注射—以一定的压力和速度将熔料注射到模具型腔中去;保压—注射完毕后,有一段时间螺杆保持不动,以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料,使制品密实和防止模腔内的物料反流。注射系统由加料装置,料筒,柱塞与分流梭,螺杆,喷嘴,合模系统的作用是:把模具锁紧,提供足够的合模力和系统刚度,使注射时在熔料压力作用下,不致开缝溢料;固定模具,要求具有足够的安装模具的模板面积和模具开合、取出制品的行程空间;启闭模具,当模具作开合移动时,要求具有符合工作要求的移模速度,即在开闭模具过程中,模板的运动速度应该是先快后慢,开模时先慢后快而后再慢,以平稳顶出制品,模具安全运行并能提高生产率。5.注射机的螺杆既作转动又作平移,既有塑化所用又有注射功能,结构上注射螺杆长径比和压缩比都比挤出螺杆要小。6.塑化不均匀,物料仅靠料筒外部加热器通过热传导供给热量来进行塑化,并且物料在料筒中是层流状态,造成层温差大。注射压力损耗大,注射压力不仅消耗在熔体通过喷嘴进入模腔所遇到的阻力上,还有压实物料、固态物料在料筒中前移以及通过分流梭所遇到的阻力。注射速度不均匀,由于柱塞需要将料筒内的未塑化的物料先压实,柱塞移动速度才能与熔体的注射速度达到一致。7.P2258.物料成型过程的压力和温度变化。。。压力P255温度P239工艺参数的选择:最重要的工艺条件是影响塑化,流动和冷却的温度,压力和相应的各个作用时间。首先来介绍温度,需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度。料筒温度和喷嘴温度影响塑料的塑化和流动,后一种温度主要影响塑料的流动和冷却。料筒温度选择的原则:要保证塑料得到良好的塑化,能顺利实现快速流动注射,同时又不出现降解或分解现象。喷嘴温度:通常低于料筒最高温度,防止塑料在直通式喷嘴中可能发生的流涎现象。模具温度的选择原则:其大小决定于塑料是否结晶,制品的尺寸,结构,性能要求以及其他工艺条件。再来看看压力,塑化压力,也称为背压,还有注射压力。塑化压力:保证制品质量优良的前提下,越低越好,通常很少超过2MPA注射压力:注射压力的选取取决于注射成型机的类型,模具结构,塑料种类和注射工艺等。再来看看时间,一个完整的成形周期包括注射加压时间,冷却时间,其他时间。注射加压时间反比于注射冲模速度,原则就是保证制品的质量,其中有保压时间,原则是得到制品收缩率波动范围最小的保压时间为最佳值。冷却时间,原则是保证制品脱模时不引起变形为原则。9.在注射成型过程中,聚合物熔体通过料筒,喷嘴然后注射入模腔,这主要是一种剪切流动,流体层间存在速度梯度,产生剪切应力,使长链分子沿流动方向取向。对于具有取向分子的制品,沿着取向方向,制品的力学性能会有明显的增加,而垂直于取向方向的力学性能又会有明显的降低。充模过程开始,聚合物熔体进入壁温较低的冷模腔中结晶先在模壁旁开始,然后在注塑物的内层进行。当熔融聚合物的前缘和模壁接触时,在流动方向上就受到剪切应力的作用并很快结晶。结晶会形成排列有序且紧密的结构,比容减少密度增加;结晶意味着分子链之间的吸引力增加,力学性能提高,屈服强度,模量和硬度等随之提高,但是脆性增大,冲击强度减小;耐热性提高,对化学溶剂稳定性也提高,但是耐应力龟裂能力下降,收缩率增加。10.注射成型制品的内应力来自于以下几个方面:由于温度梯度产生的体积温差应力由于分子解取向收到的阻滞而产生的取向应力结晶聚合物产生的内应力由金属嵌件和脱模顶出时产生的内应力如何减小内应力呢?在注射过程中,增大模内压力,延长保压时间有助于缓解成型制品的温度内应力提高熔体温度,降低保压时间,增加制品厚度和模具厚度有助于降低取向应力用热处理方法降低与消除内应力11.自学部分,先不说了1.压延机由辊筒,机架和轴承,调距装置,辊筒挠度补偿装置,其他装置组成。压延机的工作原理就是物料在压延机辊筒的挤压力作用下发生塑性流动变形的过程。2.按照辊筒的数量分类:两辊压延机,三四按照辊筒的排列形式分类:I,三角型,倒L型,L型,Z型,S型按照用途分类:压片材薄膜压延机,擦胶压延机,通用万能压延机,压型压延机,钢丝压延机3.流动和形变特点?4.流变方程和简化过程,看书吧5.润滑近似:两个固体表面作相对运动时,其间被一层很薄的粘性流体隔开,则这间隙中的粘性流体流动满足润滑近似。它的实质是把二维流动,在一小段范围内近似成了一维流动。意义是可以让运动方程中的惯性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