塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-30 03:21 本頁面
【正文】 《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》1學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)思考題緒 論1． 塑料的概念塑料是一種以合成或天然的高分子化合物為主要成分，加入或不加入填料和添加劑等輔助成分，經(jīng)加工而形成塑性的材料，或固化交聯(lián)形成剛性的材料。2． 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的四大工業(yè)材料是什么。鋼鐵、木材、高分子材料、無機(jī)鹽材料3． 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的三大高分子材料是什么？橡膠、塑料、化學(xué)纖維塑料成型基礎(chǔ)聚合物的分子結(jié)構(gòu)與熱力學(xué)性能1． 樹脂與塑料有什么區(qū)別塑料的主要成分是樹脂（高分子聚合物）。2． 高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成。高分子聚合物：由成千上萬的原子，主要以共價(jià)鍵相連接起來的大分子組成的化合物。3． 聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)分為哪兩大類，它們的性質(zhì)有何不同。線型聚合物——熱塑性塑料體型聚合物——熱固性塑料：具有彈性和塑性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙?，?dāng)溫度升高時(shí)則軟化至熔化狀態(tài)而流動(dòng)，且這種特性在聚合物成型前、成型后都存在，因而可以反復(fù)成型。：脆性大、彈性較高和塑性很低，成型前是可溶和可熔的，而一經(jīng)硬化(化學(xué)交聯(lián)反應(yīng))，就成為不溶不熔的固體，即使在再高的溫度下(甚至被燒焦碳化)也不會(huì)軟化。 4． 聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)分為哪兩大類，它們的性質(zhì)有何不同。1無定形聚合物的結(jié)構(gòu)：其分子排列是雜亂無章的、相互穿插交纏的。但在電子顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)無定形聚合物的質(zhì)點(diǎn)排列不是完全無序的，而是大距離范圍內(nèi)無序，小距離范圍內(nèi)有序，即“遠(yuǎn)程無序，近程有序”。2體型聚合物：由于分子鏈間存在大量交聯(lián)，分子鏈難以作有序排列，所以絕大部分是無定形聚合物。 5． 無定性聚合物的三種物理狀態(tài)，以及四個(gè)對應(yīng)的溫度，對我們在使用和成型塑料制品時(shí)有何指導(dǎo)意義。三種物理狀態(tài)：溫度較低(低于θg溫度)時(shí)，曲線基本上是水平的，變形程度小而且是可逆流的，但彈性模量較高，聚合物處于一種剛性狀態(tài)，表現(xiàn)為玻璃態(tài)。物體受力變形符合虎克定律，應(yīng)變與應(yīng)力成正比。：當(dāng)溫度上升(在θg至θf之間)時(shí)，曲線開始急劇變化，但又很快趨于水平，聚合物的體積膨脹，表現(xiàn)為柔軟而富有彈性的高彈態(tài)。聚合物變形量很大，而彈性模量顯著降低，如去除外力，變形量可以回復(fù)，彈性是可逆的。 ：如果溫度繼續(xù)上升(高于θf）聚合物即產(chǎn)生粘性流動(dòng)，成為粘流態(tài)。聚合物的變形是不可逆的。四個(gè)對應(yīng)的溫度θb——脆化溫度：當(dāng)溫度低于θb時(shí)，物理性能將發(fā)生變化，在很小的外力作用下就會(huì)發(fā)生斷裂，使塑料失去其使用價(jià)值，它是塑料制件使用的下限溫度。θg——玻璃化溫度：當(dāng)溫度高于θg時(shí)，塑料不能保持其尺寸的穩(wěn)定性和使用性能，是塑料制件使用的上限溫度。從塑料制件的使用角度看，θb和θg間的范圍越寬越好。θf——粘流化溫度：聚合物在溫度高于θf時(shí)處于粘流態(tài)，粘流態(tài)也稱熔融狀態(tài)或熔體。θf和θd這一溫度范圍用來進(jìn)行注射、壓縮、壓注和擠出成型加工等。θd——熱分解溫度：當(dāng)溫度升高到θd時(shí)，聚合物便開始分解，θd稱為熱分解溫度。6． 常見的成型方式分別是在什么溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。（掌握熱塑性塑料的：注射、擠出、氣動(dòng)）θg—θf：氣動(dòng)成形工藝（中空吹塑、真空吸塑、壓縮氣體成形）；θf和θd：注射、壓縮、壓注和擠出等成型工藝。聚合物流變方程與分析什么是層流，什么是湍流。層流和湍流的區(qū)分通常以什么參數(shù)為準(zhǔn)。1)層流：液體的流動(dòng)是按許多彼此平行的流層進(jìn)行的，同一層之間的各點(diǎn)的速度彼此相同。如果增大流動(dòng)速度，使其超過一定的臨界值，則流動(dòng)即轉(zhuǎn)為紊流（湍流）。2)紊流(湍流)：液體各點(diǎn)速度的大小和方向都隨時(shí)間而變化。層流和紊流以液體的雷諾數(shù)Re區(qū)分，通常凡Re在21004000時(shí)均為層流，大于4000則為紊流（湍流）。由于注射成型時(shí)聚合物熔體的雷諾數(shù)一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2100，故可將它們的流動(dòng)形式視為液體層流。什么是牛頓流動(dòng)定律。牛頓流體具有什么性質(zhì)。理想的層流可看成是一層層相鄰的薄層液體沿外力作用方向進(jìn)行的滑移，各液層都具有平直的平面，彼此完全平行互不干擾每層中各點(diǎn)的滑移速度相等，但由于受管壁摩擦的影響，各層之間的滑移速度不同。中心處速度最大，管壁為零。牛頓流動(dòng)定律的意義應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時(shí)間線性地增加，且粘度保持不變(定溫情況下)，應(yīng)變具有不可逆性質(zhì)，應(yīng)力解除后應(yīng)變以永久變形保持下來。即：溫度不變的情況下，剪切速率的變化不影響流體的粘度。 假塑性聚合物熔體的流變行為具有什么性質(zhì)。變形和流動(dòng)所需要的切應(yīng)力隨剪切速率變化，并呈指數(shù)規(guī)律增大；變形和流動(dòng)所受到的粘滯阻力，即液體的表觀粘度隨剪切速率變化，并呈指數(shù)規(guī)律減小。這種現(xiàn)象稱為假塑性液體的“剪切稀化”?？偨Y(jié)：提高剪切速率，對大多數(shù)塑料熔體（非牛頓型）而言，可以降低其表觀粘度，提高成型流動(dòng)性。 Ostwald—De Waele 指數(shù)定律方程的意義。在指數(shù)流動(dòng)規(guī)律中， n值可以用來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質(zhì)的程度。1）其中n=1時(shí)（ηa=K=η ）, 為牛頓流體。2）n≠1時(shí)，絕對值|1—n|越大，流體的非牛頓性越強(qiáng)，剪切速率對表觀粘度的影響越強(qiáng)。nl時(shí)，稱為假塑性液體。注射成型中，除熱固性和少數(shù)熱塑性聚合物外，大多數(shù)聚合物熔體均有近似假塑性液體流變學(xué)的性質(zhì)。n1時(shí)，稱為膨脹性液體。主要是一些固體含量較高的聚合物懸浮液以及帶有凝膠結(jié)構(gòu)的聚合物溶液或懸浮液，處于較高剪切速率下的聚氯乙烯糊的流動(dòng)行為就近似這類液體。不同類型流體的粘度與剪切速率的關(guān)系如何，對指導(dǎo)生產(chǎn)有何意義。1）粘度對剪切速率不太敏感或其熔體近似牛頓型聚合物：提高溫度降低熔體粘度，以改善流動(dòng)性。如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺—66等，它們的粘度對溫度較敏感。2）對于大多數(shù)非牛頓型聚合物，要降低熔體粘度，主要靠增加成型時(shí)的剪切速率。溫度和壓力對聚合物熔體的表現(xiàn)粘度有何影響，為什么。聚合物大分子的熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)。溫度升高，聚合物體積膨脹，分子運(yùn)動(dòng)劇烈，大分子間的自由空間隨之增大，彼此間的范德華力減小，從而有利于大分子變形和流動(dòng)，即粘度下降。不同結(jié)構(gòu)的塑料對溫度的敏感程度不一樣：對表觀粘度隨溫度變化不大的聚合物，如果靠增加溫度來增加
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