塑料材料及加工工藝(習題答案)(已修改)
2025-07-07 15:09 本頁面
【正文】 《塑料成型工藝及模具設計》1學習與復習思考題緒 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、化學纖維塑料成型基礎聚合物的分子結構與熱力學性能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． 高分子的化學結構組成。高分子聚合物：由成千上萬的原子，主要以共價鍵相連接起來的大分子組成的化合物。3． 聚合物分子鏈結構分為哪兩大類，它們的性質有何不同。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?shù)娜軇┲锌梢匀芙猓敎囟壬邥r則軟化至熔化狀態(tài)而流動，且這種特性在聚合物成型前、成型后都存在，因而可以反復成型。：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(化學交聯(lián)反應)，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)也不會軟化。 4． 聚合物的聚集態(tài)結構分為哪兩大類，它們的性質有何不同。1無定形聚合物的結構：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)無定形聚合物的質點排列不是完全無序的，而是大距離范圍內無序，小距離范圍內有序，即“遠程無序，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)，以及四個對應的溫度，對我們在使用和成型塑料制品時有何指導意義。三種物理狀態(tài)：溫度較低(低于θg溫度)時，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，應變與應力成正比。：當溫度上升(在θg至θf之間)時，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，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，成為粘流態(tài)。聚合物的變形是不可逆的。四個對應的溫度θb——脆化溫度：當溫度低于θb時，物理性能將發(fā)生變化，在很小的外力作用下就會發(fā)生斷裂，使塑料失去其使用價值，它是塑料制件使用的下限溫度。θg——玻璃化溫度：當溫度高于θg時，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行注射、壓縮、壓注和擠出成型加工等。θd——熱分解溫度：當溫度升高到θd時，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進行的。（掌握熱塑性塑料的：注射、擠出、氣動）θg—θf：氣動成形工藝（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。1)層流：液體的流動是按許多彼此平行的流層進行的，同一層之間的各點的速度彼此相同。如果增大流動速度，使其超過一定的臨界值，則流動即轉為紊流（湍流）。2)紊流(湍流)：液體各點速度的大小和方向都隨時間而變化。層流和紊流以液體的雷諾數(shù)Re區(qū)分，通常凡Re在21004000時均為層流，大于4000則為紊流（湍流）。由于注射成型時聚合物熔體的雷諾數(shù)一般都遠遠小于2100，故可將它們的流動形式視為液體層流。什么是牛頓流動定律。牛頓流體具有什么性質。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。牛頓流動定律的意義應變隨應力作用的時間線性地增加，且粘度保持不變(定溫情況下)，應變具有不可逆性質，應力解除后應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。變形和流動所需要的切應力隨剪切速率變化，并呈指數(shù)規(guī)律增大；變形和流動所受到的粘滯阻力，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：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，提高成型流動性。 Ostwald—De Waele 指數(shù)定律方程的意義。在指數(shù)流動規(guī)律中， n值可以用來反映非牛頓流體偏離牛頓流體性質的程度。1）其中n=1時（ηa=K=η ）, 為牛頓流體。2）n≠1時，絕對值|1—n|越大，流體的非牛頓性越強，剪切速率對表觀粘度的影響越強。nl時，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的性質。n1時，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構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系如何，對指導生產(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動與溫度有關。溫度升高，聚合物體積膨脹，分子運動劇烈，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，即粘度下降。不同結構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其流動性使其能成
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