【文章內(nèi)容簡介】 適當(dāng)?shù)牧鲃有裕瓜鹉z與配合劑在混煉過程中易于混合分散均勾；同時(shí)也有利于膠料進(jìn)行各種成型操作。此外，還要使生膠的可塑性均勻一致，從而使制得的膠料質(zhì)量也均勻一致。塑煉機(jī)理：橡膠經(jīng)塑煉以增加其可塑性，其實(shí)質(zhì)是橡膠分子鏈斷裂，相對分子質(zhì)量降低，從而橡膠的彈性下降。機(jī)械力作用：非晶態(tài)橡膠分子的構(gòu)象是卷曲的，分子之間以范德華力相互作用著。在塑煉時(shí)，由于受到機(jī)械的劇烈摩擦、擠壓和剪切的反復(fù)作用，使卷曲纏結(jié)的大分子鏈互相牽扯，容易使機(jī)械應(yīng)力局部集中，當(dāng)應(yīng)力大于分子鏈上某一個鍵的斷裂能時(shí)，則造成大分子鏈斷裂，相對分子質(zhì)量降低，因而可獲得可塑性。氧的作用：在實(shí)際塑煉過程中，橡膠都與周圍空氣中的氧接觸，氧既可以直接與橡膠大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，使大分子氧化裂解，又可以作為活性自由基的穩(wěn)定劑使自由基轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的分子，即氧是起著極為重要的雙重作用。溫度的作用：溫度對橡膠的塑煉效果有很大影響，高溫機(jī)械塑煉的機(jī)理與低溫機(jī)械塑煉機(jī)理是不同的，由于溫度較高，橡膠分子和氧都活潑，橡膠大分子主要以氧的直接氧化引發(fā)作用導(dǎo)致自催化氧化連鎖反應(yīng)。高溫塑煉時(shí)，因?yàn)檠趸瘜ο鄬Ψ钟谫|(zhì)量最大和最小部分同樣起作用，所以并不發(fā)生相對分子質(zhì)量分布變窄的情況。5．天然橡膠的低溫機(jī)械塑煉的目的及其原理與聚氯乙烯塑料中添加鄰苯二甲酸二丁酯的目的及其原理有何異同？答：天然橡膠的低溫機(jī)械塑煉的目的是提高天然橡膠的可塑性，便于配合劑在基體中的均勻分布，也有利于后續(xù)的成型加工；原理是在主要在機(jī)械力的作用下，使大分子鏈發(fā)生斷鏈。聚氯乙烯塑料中添加鄰苯二甲酸二丁酯的目的是為了降低大分子鏈之間的作用下，提高鏈段的運(yùn)動能力，使得玻璃化溫度降低，最終制品的韌性增強(qiáng)，柔性增大。6．何謂橡膠的混煉？用開煉機(jī)混煉時(shí)三階段及配合劑的加入次序？答：混煉就是將各種配合劑與可塑度合乎要求的生膠或塑煉膠在機(jī)械作用下混合均勻，制成混煉膠的過程。開煉機(jī)混煉經(jīng)歷包輥、吃粉、翻搗三個階段。配合劑加入順序是混煉主要的工藝條件，為了能在較短的混煉時(shí)間里得到質(zhì)量良好的混煉膠，應(yīng)根據(jù)配合劑的作用、用量及其混煉特性來合理安排加入順序。一般原則是；難分散的、量少的先加；易分散的、量多的后加；硫化劑和促進(jìn)劑分開加，以免混在一起加入時(shí)因局部溫度過高而使膠料焦燒；硫黃最后加。所以通常配合劑加入順序?yàn)椋荷z一固體軟化劑—促進(jìn)劑、活性劑、防老劑一補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑一液體軟化劑—硫黃及超促進(jìn)劑。7．何謂膠料混煉過程中產(chǎn)生的結(jié)合橡膠？答：生膠在塑煉時(shí)橡膠大分子斷鏈生成自由基，這種情況在混煉時(shí)同樣會發(fā)生。在混煉過程中，橡膠分子斷鏈生成大分子自由基可以與炭黑粒子表面的活性部位結(jié)合，也可以與發(fā)黑聚集體在混煉時(shí)被搓開所產(chǎn)生的具有較高活性的新生面結(jié)合，或者已與炭黑結(jié)合的橡膠又通過纏結(jié)或交聯(lián)結(jié)合更多的橡膠，形成一種不溶于橡膠溶劑的產(chǎn)物結(jié)合橡膠。8．什么叫塑料的混合和塑化，其主要區(qū)別在哪里？答：這是物料的初混合，是一種簡單混合，是在樹脂的流動溫度以下和較低剪切作用下進(jìn)行的，在這一混合過程中，只是增加各組分微粒空間的無規(guī)則排列程度，而不減小粒子的尺寸。一般是一個間歇操作過程。塑化物料在初混合基礎(chǔ)上的再混合過程，是在高于樹脂流動溫度和較強(qiáng)剪切作用下進(jìn)行的。塑化的目的是使物料在溫度和剪切力的作用下熔融，獲得剪切混合的作用，驅(qū)出其中的水分和揮發(fā)物，使各組分的分散更趨均勻，得到具有一定可塑性的均勻物料。9．哪些機(jī)械通常用于塑料的初混合？哪些機(jī)械用于塑煉？答：初混合：在大批量生產(chǎn)時(shí)，較多使用高速混合機(jī)，其適用于固態(tài)混合和固液混合。S型和Z型捏合機(jī)主要適用于固態(tài)和液態(tài)混合，對物料有較強(qiáng)的撕捏作用，另外還有轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)和螺帶式混合機(jī)。塑化常用的設(shè)備主要是開放式塑煉機(jī)、密煉機(jī)和擠出機(jī)。何謂塑料溶液和溶膠塑料？答：塑料溶液的主要組成是作為溶質(zhì)的合成樹脂及各種配合劑和作為溶劑的有機(jī)溶劑。溶劑的作用是為了分散溶解樹脂，使得到的塑料溶液獲得流動性。溶劑對制品是沒有作用的，只是為了加工而加入的一種助劑，在成型過程中必須予以排出。溶膠塑料又稱糊塑料，是固體樹脂穩(wěn)定地懸浮在非水液體介質(zhì)中形成的分散體(懸浮體)。在溶膠塑料中氯乙烯聚合物或共聚物應(yīng)用最廣，通常稱聚氯乙烯糊。溶膠塑料中的非水液體主要是在室溫下對樹脂溶劑化作用很小而在高溫下又很易增塑樹脂的增塑劑或溶劑，是分散劑。有時(shí)還可加入非溶劑性的稀釋劑，甚至有些加入熱因性樹脂或其單體。除此之外，溶膠塑料還因不同的要求加入膠凝劑、填充劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、著色劑等各種配合劑，因此，溶液塑料的組成是比較復(fù)雜的，其在室溫下是非牛頓液體，具有一定流動性。第六章壓制成型1．何謂熱固性塑料的固化速度？固化速率太慢或太快對制品有何影響？ 答：這是熱固性塑料成型時(shí)特有的也是最重要的工藝性能，它是衡量熱固性塑料成型時(shí)化學(xué)反應(yīng)的速度。它是以熱固性塑料在一定的溫度和壓力下，壓制標(biāo)難試樣時(shí)，使制品的物理機(jī)械性能達(dá)到最佳值所需的時(shí)間與試件的厚度的比值(s/mm厚度)來表示，此值愈小，固化速率愈大。固化速率應(yīng)當(dāng)適中，過小則生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，但過大則流動性下降，會發(fā)止塑料尚未充滿模具型腔就已固化的現(xiàn)象，就不能適于成型薄壁和形狀復(fù)雜的制品。2．簡述熱固性塑料模壓成型的工藝流程中的各步驟。答：熱固性塑料模壓成型工藝過程通常由成型物料的準(zhǔn)備、成型和制品后處理三個階段組成，工藝過程見圖所示。 計(jì)量；預(yù)壓；預(yù)熱；嵌件安放；加料；閉模；排氣；8．保壓固化；脫模冷卻；制品后處理；3．試分析模壓溫度的高低對模壓成型工藝的影響。答：模壓溫度是指成型時(shí)所規(guī)定的模具溫度，對塑料的熔觸、流動和樹脂的交聯(lián)反應(yīng)速度有決定性的影響。在一定的溫度范圍內(nèi)，模溫升高、物料流動性提高，充模順利，交聯(lián)固化速度增加，模壓周期縮短，生產(chǎn)效率高。但過高的模壓溫度會使塑料的交聯(lián)反應(yīng)過早開始和固化速度太快而使塑料的熔融粘度增加，流動性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是熱的不良導(dǎo)體，模溫高，固化速度快，會造成模腔內(nèi)物料內(nèi)外層固化不一，表層先行硬化，內(nèi)層固化時(shí)交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的低分子物難以向外揮發(fā)，會使制品發(fā)生腫脹、開裂和翹曲變形，而且內(nèi)層固化完成時(shí)，制品表面可能已過熱，引起樹脂和有機(jī)填料等分解，會降低制品的機(jī)械性能。因此模壓形狀復(fù)雜、壁薄、深度大的制品，不宜選用高模溫，但經(jīng)過預(yù)熱的塑料進(jìn)行模壓時(shí)，由于內(nèi)外層溫度較均勻，流動性好，可選用較高模溫。模壓溫度過低時(shí)，不僅物料流動性差，而且固化速度慢，交聯(lián)反應(yīng)難以充分進(jìn)行，會造成制品強(qiáng)度低，無光澤，甚至制品表面出現(xiàn)腫脹，這是由于低溫下固化不完全的表層承受不住內(nèi)部低分子物揮發(fā)而產(chǎn)生的壓力的緣故。4．試述橡膠硫化后的物理機(jī)械性能的變化，并解釋之。答：橡膠制品的物理機(jī)械性能是分子結(jié)構(gòu)形態(tài)和分散在內(nèi)部的配合劑相互作用的反映，在硫化過程中，分子結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化，橡膠的物理機(jī)械性能也發(fā)生變化。當(dāng)然不同結(jié)構(gòu)的橡膠，在硫化過程中物理機(jī)械性能的變化趨勢有所不同，但大部分性能的變化基本一致。例如：天然橡膠在硫化過程中，隨著線型大分子逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、硬度、彈性增加，而伸長率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若繼續(xù)硫化，則出現(xiàn)拉伸強(qiáng)度、彈性逐漸下降，伸長率、永久變形反而會上升的現(xiàn)象。5．生膠和硫化膠在分子結(jié)構(gòu)及性能上有何不同？答：在硫化前，橡膠分子是呈卷曲狀的線型結(jié)構(gòu)，其分子鏈具有運(yùn)動的獨(dú)立性，大分子之間是以范德華力相互作用的，當(dāng)受外力作用時(shí)，大分子鏈段易發(fā)生位移，在性能上表現(xiàn)出較大的變形，可塑性大，強(qiáng)度不大，具有可溶性。硫化后，橡膠大分子被交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大分子鏈之間有主價(jià)鍵力的作用，使大分子鏈的相對運(yùn)動受到一定的限制，在外力作用下，不易發(fā)生較大的位移，變形減小，強(qiáng)度增大，失去可溶性，只能有限溶脹。(1)物理機(jī)械性能的變化。(2)物理性質(zhì)的變化。(3)化學(xué)穩(wěn)定性的變化。6．橡膠的硫化歷程分為幾個階段？各階段的實(shí)質(zhì)和意義是什么？答：橡膠在硫化過程中，其各種性能隨硫化時(shí)間增加而變化。將與橡膠交聯(lián)程度成正比的某一些性能(如定伸強(qiáng)度)的變化與對應(yīng)的硫化時(shí)間作曲線圖，可得到硫化歷程圖。橡膠的硫化歷程可分為四個階段：焦燒階段、預(yù)硫階段、正硫化階段和過硫階段。焦燒階段。又稱硫化誘導(dǎo)期，是指橡膠在硫化開始前的延遲作用時(shí)間，在此階段膠料尚未開始交聯(lián)，膠料在模型內(nèi)有良好的流動性。對于模型硫化制品，膠料的流動、充模必須在此階段完成，否則就發(fā)生焦燒，出現(xiàn)制品花紋不清，缺膠等缺陷。預(yù)硫階段。焦燒期以后橡膠開始交聯(lián)的階段。在此階段，隨著交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，橡膠的交聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠的物理機(jī)械性能逐漸上升，但尚未達(dá)到預(yù)期的水平，但有些性能如抗撕裂性、耐磨性等卻優(yōu)于正硫化階段時(shí)的膠料。預(yù)硫階段的長短反映了橡膠硫化反應(yīng)速度的快慢，主要取決于膠料的配方。正硫化階段。橡膠的交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到一定的程度，此時(shí)的各項(xiàng)物理機(jī)械性能均達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最佳。此時(shí)交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)，膠料的物理機(jī)械性能在這個階段基本上保持恒定或變化很少．所以該階段也稱為平坦硫化階段。過硫階段。正硫化以后繼續(xù)硫化便進(jìn)入過硫階段。交聯(lián)反應(yīng)和氧化及熱斷鏈反應(yīng)貫穿于橡膠硫化過程的始終，只是在不同的階段，這兩種反應(yīng)所占的地位不同，在過硫階段中往往氧化及熱斷鏈反應(yīng)占主導(dǎo)地位，因此膠料出現(xiàn)物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象。7．何謂返原性膠料和非返原性膠料？答：在過硫階段中不同的橡膠出現(xiàn)的情況是不同的。天然橡膠、丁苯橡膠等主鏈為線型大分子結(jié)構(gòu)，在過硫階段斷鏈多于交聯(lián)而出現(xiàn)硫化返原現(xiàn)象；而對于大部分合成橡膠，如丁苯、丁腈橡膠，在過硫階段中易產(chǎn)生氧化支化反應(yīng)和環(huán)化結(jié)構(gòu)，膠料的物理機(jī)械性能變化很小，甚至保持恒定，這種膠料稱硫化非返原性膠料。8．何謂硫化三要素？對硫化三要素控制不當(dāng)會造成什么后果？答：硫化溫度、硫化壓力和硫化時(shí)間。硫化溫度是促進(jìn)硫化反應(yīng)的主要因素，提高硫化溫度可以加快硫化速度，縮短硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。硫化壓力的選取主要根據(jù)膠料的性質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和其他工藝條件等決定的。對流動性較差的，產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，或者產(chǎn)品較厚、層數(shù)多的宜選用較大的硫化壓力。硫化溫度提高，硫化壓力也應(yīng)高一些。但過高壓力對橡膠的性能也不利，高壓會對橡膠分子鏈的熱降解有加速作用；對于含纖維織物的膠料，高壓會使織物材料的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致耐屈撓性能下降。橡膠在硫化過程中，性能在不斷變化，所以選取恰當(dāng)?shù)牧蚧瘯r(shí)間對保證制品質(zhì)量十分重要。在一定的硫化溫度和壓力下，橡膠有一最宜的硫化時(shí)間，時(shí)間太長則過硫，時(shí)間太短則欠硫，對產(chǎn)品性能都不利。9．何謂正硫化和正硫化時(shí)間？正硫化時(shí)間的測定方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？答：正硫化是一個階段，在正硫化階段中，膠料的各項(xiàng)物理機(jī)械性能保持最高值，但橡膠的各項(xiàng)性能指標(biāo)往往不會在同一時(shí)間達(dá)到最佳值。橡膠處在正硫化時(shí)，其物理機(jī)械性能或綜合性能達(dá)到最佳值，預(yù)硫或過硫階段膠料性能均不好。達(dá)到正硫化所需的時(shí)間為正硫化時(shí)間。測定正硫化點(diǎn)的方法很多，主要有物理機(jī)械性能法、化學(xué)法和專用儀器法。(1)物理機(jī)械性能法。此法的缺點(diǎn)是麻煩，不經(jīng)濟(jì)。(2)化學(xué)法。測定橡膠在硫化過程中游離硫的含量，以及用溶脹法測定硫化膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的變化來確定正硫化點(diǎn)。此法誤差較大，適應(yīng)性不廣，有一定限制。(3)專用儀器法。這是用專門的測試儀器來測定橡膠硫化特性并確定正硫化點(diǎn)的方法。目前主要有門尼粘度計(jì)和各類硫化儀，其中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)振蕩式硫化儀用得最為廣泛。10．某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137℃時(shí)，測出其硫化時(shí)間為80min，若將硫化溫度提高到143℃，求該膠料達(dá)正硫化所需要的時(shí)間？上述膠料的硫化溫度時(shí)間縮短到60min時(shí)，求所選取的硫化溫度是多少？答： t2=52min =(T2137) T2=℃11．繪出增強(qiáng)熱固性塑料層壓板成型定義及工藝流程。答：層壓成型是指在壓力和溫度的作用下將多層相同或不同材料的片狀物通過樹脂的粘結(jié)和熔合，壓制成層壓塑料的成型方法。對于熱塑性塑料可將壓延成型所得的片材通過層壓成型工藝制成板材。但層壓成型較多的是制造增強(qiáng)熱固性塑料制品的重要方法。浸漬上膠浸漬上膠工藝是制造層壓制品的關(guān)鍵工藝。主要包括樹脂溶液的配制、浸漬和干燥等工序。壓制后加工和熱處理后加工是修整去除壓制好的制品的毛邊及進(jìn)行機(jī)械加工制得各種形狀的層壓制品。熱處理是將制品在120~130℃溫度下處理48~72h，使樹脂固化完全，以提高熱性能和電性能。第七章 擠出成型1． 擠出成型的定義、工藝特點(diǎn)及基本原理是什么？答：擠出成型是高分子材料加工領(lǐng)域中變化眾多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛、所占比重最大的成型加工