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基础部分1、简述引起熔体破碎的主要的原因。熔体破裂是液体不稳定流动的一种现象。产生熔体破裂的原因主要是熔体中的弹性回复所引起。熔体在管道中流动时剪切速率分布的不均匀性使熔体中弹性能不均匀分布。当熔体中产生的弹性应力一旦增加到与滞流动阻力相当时，粘滞阻力就不能再平衡弹性应力的作用，而弹性效应所致熔体流速在某一位置上的瞬时增大形成“弹性湍流”，即“应力破碎”现象。在园管中，如果产生弹性湍流的不稳定点沿着管的周围移动，则挤出物将呈螺旋状，如果不稳定点在整个圆周上产生，就得到竹节状的粗糙挤出物。产生不稳定流动和熔体破裂现象的另一个原因是熔体剪切历史的波动引起的。即剪切应力不同，熔体所产生的弹性效应不同，从而使其弹性回复产生差异，形成熔体破裂。2、将聚丙烯丝抽伸至相同伸长比，分别用冰水或90℃热水冷却后，再分别加热到90℃的二个聚丙烯丝试样，哪种丝的收缩率高，为什么?用冰水的聚丙烯丝收缩率高，因为冰水冷却时，冰水的温度远远低于聚丙烯的最佳结晶温度，此时，聚丙烯丝的结构更多的保持了其纺丝过程中分子的取向状态，而用90℃热水冷却时，聚丙烯分子具有较为充分的解取向时间，当聚丙烯丝再次分别加热到90℃时，前者才进行较高程度的解取向，表现出较高的收缩率。3、简述高聚物熔体流动的特点。由于高聚物大分子的长链结构和缠绕，聚合物熔体、溶液和悬浮体的流动行为远比伤分子液体复杂。在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度也不是一个常此因而聚合物液体的流变行为不服从牛顿流动定律。即非牛顿型流动。4、举例说明高聚物熔体粘弹性行为的表现。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。端末效应包括入口效应和模口膨化效应(离模膨胀)即巴拉斯效应。不稳定流动即可由于熔体弹性回复的差异产生熔体破碎现象。5、说明链结构对高聚物粘度的影响。聚合物的结构因素即链构型和链的极性、分子量、分子量分布以及聚合物的组成等对聚合物液体的粘度有明显影。聚合物链的柔性愈大．缠结点众多，链的解缠和滑移愈困难，聚合物流动时非牛顿性愈强。链的刚硬性增加和分子间吸引力愈大时，熔体粘度对温度的敏感性增加，提高这类聚合物的加工温度有利于增大流动性。聚合物分子中支链结构的存在对粘度也有影响，尤以长支链对熔体粘度的影内最大，聚合物分子中的长支链可增加与其邻近分子的缠结，因此长支链对熔体成溶液流动性的影响比短支链重要。聚合物分子量增大，不同链段偶然位移相互抵消的机会愈多，分子链重心移动慢，要完成流动过程就需要更长的时间和更多的能量，所以聚合物的粘度随分子量增加而增大。熔体的粘度也与分子量分布有关。一般在平均分子量相同时，熔体的粘度随分子量分布增宽而迅速下降，其流动行为表现出更多的非牛顿性。6、说明温度对不同结构高聚物粘度的影响。温度是物质分子运动能力的表现。温度越高，物质的运动能力越高，表现出其可变形性越好，即流动性好。当聚合物链的柔性大，其本身分子运动在常规的温度范围内，运动能力较高，表现出对温度的敏感性较低，而链的刚硬性增加和分子间吸引力愈大时，分子运动能力在常规的温度范围内较差，从而显现熔体粘度对温度的敏感性增加，提高这类聚合物的加工温度有利于增大流动性。7、在宽广的剪切速率范围内，聚合物流体的剪切应力与剪切速率之间的关系会出现怎样的变化?8、聚合物熔体在剪切流动过程中有哪些弹性表现形式?在塑料成型过程中可采取哪些措施以减少弹性表现对制品质量的不良影响?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。9、聚合物很低的导热系数和热扩散系数对塑料成型加工有哪些不利影响?聚合物很低的导热系数和热扩散系数在加工中主要是影响塑料制品中温度分布的不均匀性，从而导致制品结构的非均匀性。另一方面，降低制品的生产效率。10、取向度和取向结构的分布与哪些因素有关?温度和剪切应力分布，聚合物受热时间，聚合物的结构因素。12、试画出挤出成型时，制品取向度的分布图。11、取向度对注塑制品的力学性能有何影响?非品聚合物取向后，沿应力作用方向取向的分子链大大提高了取向方向的力学强度，但垂直于取向方向的力学强度则因承受应力的是分子间的次价键而显著降低。团此拉伸取向的非品聚合物沿拉伸方向的拉伸强度，断裂伸长率和冲击强度均随取向度提高而增大。取向结晶聚合物的力学强度主要由连接晶片的伸直链段所贡献，其强度随伸直钱段增加而增大，晶片间伸直链段的存在还使结晶聚合物具有韧性和弹性。通常，随取向度提高，材料的密度和强度都相应提高，而伸长率则逐渐降低。第4章挤出成型一．简答题1.什么是挤出成型,挤出过程分为哪两个阶段?答案要点:挤出成型亦称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的聚合物物料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的成型方法。可分为聚合物物料的塑化和塑性体的挤出定型两个阶段。2.干法挤出过程与湿法挤出过程有哪些差别?答案要点:按塑料塑化方式的不同，挤出成型工艺分为干法和湿法两种。干法挤出的塑化是依靠加热将固体物料变成熔体，塑化和挤出可在同一设备中进行，挤出塑性体的定型仅为简单的冷却操作。湿法挤出的塑化需用溶剂将固体物料充分软化，塑化和挤出必须分别在两套设备中各自独立完成，而塑性体的定型处理要靠脱出溶剂操作来实现。3.单螺杆挤出机的挤出系统和传动系统包括哪几个部分?答案要点:单螺杆挤出机由传动系统，挤出系统，加热和冷却系统，控制系统等几部分组成。挤出系统和传动系统主要包括传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头和口模等五部分4.简述挤出机的驱动电机的类型与挤出稳定性的关系.答案要点:驱动电机分为：电磁调速电机；直流调速电机；变频调速电机；油压马达。其中以直流调速电机的转速最稳定，挤出过程的稳定性最好，油压马达的转速随扭矩过于敏感，扭矩的微小变化就导致其转速变化，对挤出稳定性不利。5.简述单螺杆挤出机的螺杆的几个功能段的作用.答案要点:加料段：自物料入口向前延伸的一段称为加料段，在加料段中，物料依然是固体，主要作用是使物料受压，受热前移，螺槽一般等距等深。压缩段：压缩段是指螺杆中部的一段，物料在这一段中受热前移并压实熔化，同时也能排气，压缩段的螺槽体积逐渐减小。均化段：螺杆最后一段，均化段的作用是使熔体进一步塑化均匀，并使料流定量，定压由机头流道均匀挤出，这段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度较浅。6.什么是螺杆的压缩比,单螺杆挤出机的螺杆通过哪些形式获得压缩比?答案要点:螺杆加料段第一个螺槽容积和均化段最后一个螺槽容积之比称为压缩比。压缩比的获得有以下方法：①等矩不等深②等深不等矩③不等距不等深。7.简述分离型螺杆的结构特点.答案要点:在螺杆的压缩段附加一条螺纹，这两条螺纹把原来一条螺纹形成的螺槽分成两个螺槽，一条螺槽与加料段螺槽相通，用来输送固态物料；另一条螺槽与均化段相通，用于液态物料的输送。这就避免了单螺纹螺杆固液共存于一个螺槽引起的温度波动。8.简述屏障型螺杆的结构特点.答案要点:屏障型螺杆就是在螺杆的某部位设立屏障段，使未熔的固态物料不能通过，并促使固态物料熔融的一种螺杆。通常情况下，屏障段设在均化段与压缩段相交处。9.机头和口模在理论上分为哪3个功能各异的区域,各区域有什么作用?答案要点:（1）口模集流腔：把流入口模的聚合物熔体流分布在整个截面上，该断面的形状与最终产品相似，而与熔体输出装置的出口形状不同。（2）过渡流道：它使聚合物熔体以流线型流入最终的口模出口。（3）模唇：它赋予挤出物以适当的断面形状，并使熔体“忘记”在区域（1）和区域（2）中不均匀的流动历史。10.挤出机料筒有哪些加热和冷却方式?答案要点:加热方式：热载体加热；电阻加热；电感加热；红外加热冷却方式：风冷却；水冷却：油冷却：11.简述双螺杆挤出机的主要工作特性.答案要点:a.强制输送作用在同向旋转啮合的双螺杆挤出机中，两根螺杆相互啮合，啮合处一根螺杆的螺纹插入另一根螺杆的螺槽中，使其在物料输送过程中不会产生倒流或滞流。无论螺槽是否填满。输送速度基本保持不变，具有最大的强制输送性。b.混合作用由于两根螺杆相互啮合，物料在挤出过程中进行着比在单螺杆挤出机中更为复杂的运动，不断受到纵向横向的剪切混合，从而产生大量的热能，使物料加热更趋均匀，达到较高的塑化质量。c.自洁作用反同旋转的双螺杆，在啮合处的螺纹和螺槽间存在速度差，相互擦离过程中，相互剥离粘附在螺杆上的物料，使螺杆得到自洁。同向旋转的双螺杆，在啮合处两根螺杆的运动方向相反，相对速度更大，因此能剥去各种积料，有更好的自洁作用。12.如何获得单螺杆挤出机最大的固体输送速率?答案要点:结构角度：1增加螺槽深度；2降低物料与螺杆的摩擦系数；3增加物料与料筒的摩擦系数；4选择适当的螺旋角。工艺角度：1增加料筒温度（fb↑）；②降低螺杆温度（fs↓）。13.简述聚合物物料在单螺杆挤出机中的熔化过程.答案要点:由固体输送区送入的物料，在进入熔化区后，即在前进的过程中同加热的料筒表面接触，熔化即从这里开始，且在熔化时于料筒壁留下一层熔体膜，若熔体膜的厚度超过螺翅与料筒间隙，就会被旋转的螺翅刮落，并将其强制积存在螺翅的前侧，形成熔体池，而在螺翅的后侧则为固体床，这样，在沿螺槽向前移动的过程中，固体床的宽度就会逐渐减少，直至全部消失，即完全熔化，熔体膜形成后的固体熔化是在熔体膜和固体床的界面发生的，所需热量一部分来自料筒的加热器，另一部分则来自于螺杆和料筒对熔体的剪切作用。14.简述聚合物熔体在挤出机均化段的流动形式.答案要点:熔体在均化段的流动包括四种形式：正流、逆流、漏流和横流。15.简述采用单螺杆挤出机挤出成型的挤出稳定性与螺杆均化段长度,螺槽深度及物料流动性的关系.答案要点:①如果挤出物料流动性较大(K较大,较小),则挤出量对机头压力的敏感性较大,不宜采取挤出方法加工；②深槽螺杆对压力的敏感性比浅槽螺杆大；③螺杆均化段较长对机头压力的敏感性较小。16.简述挤出成型中,对挤出物进行牵引的作用.答案要点:①保持挤出物的稳定性；②消除离模膨胀引起的尺寸变化；③使制品产生一定程度的取向,改进轴向强度和刚度。17.简述软管挤出成型的工艺流程.答案要点:将聚合物物料加入挤出机料斗内,经挤出机加热混炼成熔融状态,由螺杆的旋转推动使熔融料通过机头环形通道形成管状,借助于定径装置使熔融物定型，经冷却水槽的进一步冷却后,由牵引装置夹持前进,最后经盘卷即得成品。二.分析论述题1.以尼龙棒材的挤出成型为例,说明挤出成型的工艺过程,并讨论原料和设备结构的选择,工艺条件的控制中应注意的问题.答案要点:①原料的选择：尼龙的熔融温度范围窄，黏度偏低，须特别注意选择高黏度的尼龙作为挤出棒材的原料，以保证成型的稳定性；②原料干燥：尼龙极易吸水，挤出前必须充分干燥，否则，会导致尼龙在加工过程中出现降解；③挤出成型：是棒材制造的主要过程，挤出成型中应注意两点，一是挤出速度要慢，否则影响定型；二是温度控制波动范围要小，否则容易造成黏度的较大波动，从而影响挤出稳定性；④制品的定型与冷却：定型部分要长一些，采用缓慢冷却，若使用急冷，很容易造成棒体内部缩孔；⑤牵伸和后处理：牵引要均匀，牵引切割后的棒材要进行调湿处理，以防止使用过程中的尺寸变化。2.以ABS挤出管材,管材截面厚度不均匀,出现半边厚,半边薄的现象,如图所示,请分析原因,提出相应的解决办法.答案要点:ABS挤出管材，管材截面厚度不均匀，出现半边厚，半边薄的现象，属于挤出制品的横向不均匀性，产生这一现象一般是由不合理的口模设计造成的，可能原因如下：①三个口模区域中任何一个设计不合理。如是这一原因，应检查口模集流腔、过渡流道、模唇的设计，尤其是过渡流道流线化程度是否充分，模唇的同心度等，并加以改进。②口模壁面温度控制不当。口模壁面温度控制不当会使截面各处流体的粘度产生一定差异，从而使流速不同，流速快的一面壁厚，针对这一情况，应使口模壁面温度保持一致。③由于压力引起口模的壁面的弯曲变形。如是这一原因，应增加壁面厚度，选择高强度材质，提高口模