《高分子材料成型加工》课后习题参考答案-考研-复试看

-I-绪论习题与思考题...................................................................................................................1第一章习题与思考题...............................................................................................................3第四章习题与思考题...............................................................................................................5第五章习题与思考题...............................................................................................................6第六章习题与思考题...............................................................................................................9第七章习题与思考题.............................................................................................................15第八章习题与思考题.............................................................................................................17第九章习题与思考题.............................................................................................................20第十章习题与思考题.............................................................................................................22《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第1页共23页绪论习题与思考题2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等；工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等；工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；)热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第2页共23页2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等3．高分子材料成型加工的定义和实质。高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第3页共23页第一章习题与思考题2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。3．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm？答：TTm分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构TTg大分子链段运动被冻结，不能发生分子重排和形成结晶结构7．要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构，应在该聚合物的什么温度下拉伸？答：应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行，因为分子在高于Tg时才具有足够的活动，这样在拉应力的作用下，分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发生移动。门尼黏度(Mooneyviscosity)：在一定温度下（通常100℃）和一定的转子速度下，测定未硫化的橡胶对转子转动的阻力。门尼黏度又称转动(门尼)黏度，是用门尼黏度计测定的数值，基本上可以反映合成橡胶的聚合度与分子量。按照GB1232标准规定，转动(门尼)黏度以符号Z100℃1+4表示。其中Z——转动黏度值；1——预热时间为1min；4——转动时间为4min；100℃——试验温度为100℃，习惯上常以ML100℃1+4表示门尼黏度。熔体流动速率（MFR）测定高分子熔体在一定温度和负荷下，单位时间内从标准毛细管中流出的重量。《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第4页共23页熔体流动速率是表示热塑性树脂流动特性最典型的方法。比相对平均分子量方便、快捷，表示聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等各种成型材料的流动性。在其加热料筒中放入定量的样品，按树脂品种规定其加热温度与负荷条件。其结果是从加热料筒底部的细孔挤出熔融的树脂并通过标准口模的质量（g/10min），以此定义为熔体流动速率，以前我国曾用过熔融指数、熔体指数为标准术语，欧洲等国家也有用熔融流动指数（简称MFI或MI），作为评定材料流动特性的标准。落球黏度：一个半径为R，密度为ρs的小球，在密度为ρb的液体中以恒定速率ν下落，可用斯托克斯方程求出液体介质的黏度，记作斯托克斯黏度ηs用落球黏度计测得的黏度是牛顿区的黏度值，对剪切速率无依赖性，是零切黏度。滴点温度：在规定的加热条件下，当从仪器的脂杯中滴出第一滴流体时的温度，叫作润滑脂的滴点。滴点示出润滑脂达到一定流动性的温度《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第5页共23页第四章习题与思考题3．何谓表观黏度？试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。答：对于非牛顿流体它只是对流动性好坏作一个相对的大致比较。真正的黏度应当是不可逆的黏性流动的一部分，而表观黏度还包括了可逆的高弹性变形那一部分，所以表观黏度一般小于真正黏度。对聚合物熔体来说，造成黏度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了黏度。缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。显然，这种大分子缠结的学说，也可用以说明聚合物熔体黏度随剪切应力增加而降低的原因。7．聚合物熔体在剪切流动过程中有哪些弹性表现形式？在成型过程中可采取哪些措施来减少弹性表现对制品质量的不良影响？答：聚合物流动过程最常见的弹性行为是端末效应和不稳定流动。提高温度，减少剪切应力，增加高温下的流动时间，均化塑料结构，降低其流动的非牛顿性。1(1)nnaKKnτγηγγγ−===≠《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第6页共23页第五章习题与思考题3．为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差异大小而且还要考察混合料的分散程度？答：衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。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。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。在取样分析组成时，若一次抽取的试样的量足够多，或者，一次取样量虽不多，但取样的次数足够多，虽然每次抽取的试样分析结果有所出入，但（取多个试样分析结果的平均值时，）仍可得出混合情况相同的结论。然而从混合料中各组分的分散程度来看，则可能相差甚远。因此，在判定物料的混合状态时，还必须考虑各组分的分散程度。4．温度对生胶塑炼有何影响？为什么天然橡胶在115℃时塑炼效果最差？5．天然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何异同？6．何谓橡胶的混炼？用开炼机和密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有哪些？有何影响？答：混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。开炼机混炼时应控制的工艺条件有（1）装胶容量（2）辊距（3）混炼温度（4）混炼时间（5）辊速和速比（6）加料顺序密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有（1）装胶容量（2）上顶栓压力（3）转子转速和混炼时间（4）混炼温度（5）加料顺序7．何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶（炭黑凝胶）？答：橡胶与炭黑混炼时，由于炭黑表面具有一定的活性，因而与混炼时产生的R•生成一定数量的化学形式和物理形式的结合体，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物，称结合橡胶（炭黑凝胶）。《高分子材料成型加工》课后习题参考答案第7页共23页8．成型用的塑料形态有哪几种？各种形态的塑料有什么不同的特点？它们的应用情况如何？9．什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里？答：塑料的混合：这是物料的初混合，是一种简单混合，在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行的一种混合。混合后，物料各组份的物理和化学性质无变化。只是增加各组份颗粒的无规则排列程度，没有改变颗粒的尺寸。设备：捏合机、高速混合机。塑料的塑化：再混合，是高一级的混合，在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，物料各组份的物理和化学性质有所变化。塑化的目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。设备：密炼机、开炼机、挤出机。11．塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同？答：塑化：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf或Tm）和