成型加工复习题

成型加工复习

名词解释：

1.成型加工：将高分子材料成型加工为高分子材料制品的过程。

2.共混物的均匀性：指被分散物在共混体中浓度分布的均一性。

3.共混物的分散程度：分散相在共混体中的破碎程度。

4.初混合设备：是指物料在非熔融状态下进行混合所用的设备。

5.混炼胶：将各种配合剂混入并均匀分散在橡胶中的过程的产物。

6.塑化料：将各种配合剂混入并均匀分散在塑料熔体中的过程的产物。

7.塑炼：增加橡胶可塑性的工艺过程。

8.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。塑料的初混合工艺：指聚合物与各种粉状、粒状或液体配合剂的简单混合工艺。

9.塑料的塑化：是借助加热和剪切作用使物料熔化、剪切变形、进一步混合，使树脂及各种配合剂组分分散均匀。

10.挤出成型：是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进行物料的输送，熔融压缩、熔体均化，并定量、定压、定速地通过机头口模而获得所需的挤出制品。

11.挤出机工作点：是螺杆特性线与口模特性线的交点。

12.挤出物膨胀：聚合物熔体在模内所受形变的弹性回复。

13.注射成型：将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。

14.注射量：是指注射机对空注射条件下，注射螺杆或柱塞在作一次最大注射行程时，注射系统所能达到的最大注射量。

15.注射压力：:指在注射时，螺杆或柱塞端面施加于料筒中熔料单位面积上的压力。

16.合模力：注射机合模机构对模具所施加的最大夹紧力。

17.注射速度：指注射时，螺杆或柱塞移动速度。

18.注射速率:指单位时间内熔料从喷嘴射出的容量。

19.注射时间：指螺杆或柱塞完成一次注射量所需的时间。

20.塑化：指聚合物在料筒内经加热由固态转化为熔融的流动状态并具有良好的可塑性的过程。

21.注射过程：塑化良好的聚合物熔体，在柱塞或螺杆的压力作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模腔这一重要而又复杂的阶段。

22.塑化压力（背压）：螺杆顶部熔体在螺杆后退时受到的压力。

23.压延成型：将接近粘流温度的物料通过几个相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展作用，得到表面光洁的薄片状连续制品。

24.一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下，经过流动、成型和冷却硬化，而将塑料制成各种形状产品的方法。

25.二次成型：指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。

26.中空吹塑成型:借助于气体的压力，把在闭合模具中呈橡胶态的塑料型坯吹胀形成中空制品的二次成型技术。

27.拉伸吹塑：将挤出或塑料注射成型的型坯，经冷却，再加热，然后用机械的方法及压缩空气，使型坯沿纵向及横向进行吹胀拉伸、冷却定型的方法.

28.泡沫塑料：以树脂为基质而内部具有无数微孔性气体的塑料制品。

简答题：

1.高分子材料成型加工的实际？

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，流动—硬化是聚合物过程的基本程序。实际就是一个定构过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。

1.共混方法有哪几种？聚合物共混改性的目的是什么？（为什么要改性？）

方法（1）机械共混法：将诸聚合物组分在混合设备如高速混合机，开炼机，挤出机中均匀混合。（2）液体共混法：将聚合物溶液或乳液混合后，再干燥或沉析得到聚合物共混物的过程。（3）共聚-共混法：接枝-共混法（HIPS、ABS）嵌段共混法（4）互穿网络聚合物（IPNs）

目的：（1）提高聚合物的使用性能（2）改善聚合物的加工工艺性能（3）降低成本

2.共混体系的类型有哪些？主要是哪种？

聚合物共混过程中按物料的状态可分为：固体/固体混合，液体/液体混合，液体/固体混合。在聚合物加工中，液体和液体的混合，液体和固体的混合是最主要的混合形式。也就是常提到的聚合物的共混与聚合物的填充改性。

3.混炼三要素是什么？

压缩、剪切和分配置换

4.间歇式与连续式的主要区别是什么？

主要区别是：间歇式混合设备的混合与混炼过程是不连续的，它的生产效率低，混合质量不稳定。连续式混合设备的混合操作是连续的，生产能力高，易于实现自动化控制，能量消耗低，混合质量稳定，降低操作人员的劳动强度。

5.典型初混合设备常用的有哪些？

转鼓式混合机、螺带混合机、Z型捏合机、高速混合机

6.开炼机与密炼机的工作原理以及优缺点

开炼机的工作原理：两辊筒相对回转，物料与辊筒表面之间的摩擦和粘附作用，以及物料之间的粘接作用，被拉入两辊之间间隙，受强烈剪切和挤压，变成料片。物料被拉入辊距（开炼机正常工作）的条件是：摩擦角β大于或等于接触角ɑ。

优点：结构简单，加工适应性强，使用方便

缺点：劳动条件差，劳动强度大，能量利用不尽合理，物料易发生氧化等

密炼机的工作原理：转子外表面与混炼室内壁间的剪切作用；两转子之间的搅拌作用；转子轴向的往复折卷作用。

优点：工作密封性好，降低劳动强度，缩短生产周期

7.连续混炼机常用混炼的设备有哪些？

单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双阶挤出机、行星式螺杆挤出机、传递式混炼挤出机、FCM混炼机、FMVX 混炼机组

8.塑炼目的是什么？

就是降低生胶的弹性，使生胶获得一定的可塑性和流动性，使之适合于各种工艺操作。同时还要使生胶的塑性均匀一致，以便制得质量均一的胶料。（是使生胶提高可塑性、流动性，改善加工性能。）

9.塑炼机理是什么？

橡胶在塑炼时，遭受到氧、电、热、机械力等因素的作用，其中氧和机械力起主要作用，塑炼机理与此密切相关。

低温塑炼：以机械降解作用为主，氧起稳定游离基作用

高温塑炼：以自动氧化降解作用为主，机械作用强化橡胶与氧的接触。

10.影响塑炼的因素是什么？

（1）机械力的作用（2）氧的作用（3）温度的作用（4）静电作用（5）化学塑解剂作用

12.初混物和塑化料的区别？

初混物主要是通过简单混合而达成各组分的均一，混合一般在树脂的熔点一下进行，主要借助搅拌作用完

成；塑化料一般是在初混物的基础上，为了改变初混物料的性状，在加热和剪切力的作用下，经熔融、剪切混合而得到均匀的塑化料。

13.开炼机塑炼工艺方法

薄通塑炼、一次塑炼、分段塑炼

15.用开炼机和密炼机塑炼时应控制的工艺条件有哪些？它们对塑炼有何影响？

开炼机应控制的工艺条件有：辊温、辊距、时间、速比、装胶量和塑解剂等。

对开炼机塑炼的影响：开炼机塑炼属于低温机械塑炼，温度越低，塑炼效果越好。塑炼中因挤压和剪切作用，产生大量热量，需对双辊通冷水冷却（胶料温度一般控制在55℃以下）；可采用分段塑炼，一般塑炼10～15分钟后冷却一段时间再塑炼。两辊间距小，剪切作用强，塑炼效果好。一般塑炼的开炼机速比在1:1.25 ~ 1:1.27之间。

密炼机应控制的工艺条件有：温度、时间、转子转速、装胶容量和上顶恮压力等

对密炼机塑炼的影响：塑炼效果随温度升高而增大，但温度过高会使橡胶分子产生过度氧化裂解或凝胶，从而导致胶料的物理力学性能下降。上顶詮必须加压，以增加转子对胶料的剪切作用。

14.开炼机混炼过程一般包括哪几个阶段？

包辊、吃粉和翻炼

14.影响开炼机混炼的工艺因素？

装胶容量、辊距、辊速及速比、温度、时间、加料方式及顺序等。

15.采用加料顺序原则？

用量少、难分散的配合剂先加；用量大、易分散的后加；为了防止焦烧，硫磺和超速促进剂一般最后加入。

16.塑料的初混合一般使用的设备有？

转鼓式混合机、螺带式混合机、捏合机和高速混合机

17.塑料的塑化的设备有？

开放式炼塑机、密炼机

18.挤出机挤压系统的主要作用？

（1）连续、稳定地输送物料

（2）将固体物料塑化成熔融物料

（3）使物料在温度和组分上均匀一致

21.挤出分成哪三个区域？

固体输送区—物料温度较低，故呈固体状态，物料逐渐被压实，并向前输送；

熔融区—料温达到熔融温度，逐渐熔融变成粘流液体；

熔体输送区—已熔融的流体沿螺杆进行搅拌和混合，同时定量定压输送。

22.对应螺杆分成哪三段，作用是什么？

加料段、压缩段、均化段

加料段作用：将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一般保持固体状态由于受热而部分熔化。

压缩段作用：压实物料，使物料由固体转化为熔体，并排除物料中的空气。

均化段作用：是将熔融物料，定容定压地送入机头使其在口模中成型。均化段的螺槽容积与加料一样恒定不变。

23.挤出机螺杆为何分段？分段的根据是什么？

根据物料在螺杆中的温度、压力、黏度等的变化特征，分为三段（加料段、压缩段和计量段）

24.提高挤出机加料段固体输送能力，应对设备采取什么措施？指出其理论依据？

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（2）降低螺杆温度。

理论依据：固体对固体的摩擦静力平衡。

24.挤出机工作点的意义以及如何得到？

挤出机是螺杆与机头口模安装在一起而进行工作的，由于物料不可压缩，并且连续稳定自螺杆流向机头口模而成为一定形状的制品，因此螺杆的流率、压力与口模的流率，压力相等。

意义：在给定的螺杆和口模下，当转速一定时，机头压力和流率均应符合这一点所表示的关系，即对应于工作点的流率为Qc，机头压力为Pc，工作点因螺杆转速改变而改变。

25.普通螺杆的主要形式以及分别适合那些物料？

（1）等距变深螺杆：等距渐变螺杆（多用于pvc、无定形塑料）、等距突变螺杆（高结晶塑料）

（2）等深变距螺杆：适合橡胶加工

（3）变深变距螺杆：很少采用

26.普通螺杆的主要参数如何选择？

螺杆直径：螺杆直径的大小一般根据经验公式和制品截面积大小确定。

长径比：L/D↑，改善物料温度分布，有利于混合及塑化，生产能力↑；但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良L/D通常为28~30；

螺槽深度：螺槽深度↓，剪切速率↑，传热效率↑，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑料宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好的塑料宜用浅螺槽。

螺旋角：螺旋角↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压力↓

27.双螺杆挤出机的主要应用于哪些方面？

热敏性材料的挤出成型、特种聚合物的加工

28.挤出物膨胀的原因？

聚合物熔体固有的弹性

29.模内流动的不稳定性的典型现象？

（1）鲨鱼皮：挤出物表面层的流动速度增加，形成对聚合物表层的拉伸，拉伸速率过高，表皮无法承受。（2）熔体破裂：挤出物的严重畸变。

30.挤出成型过程中的聚合物为什么发生取向，对性能有何影响？

原因：在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链将发生取向。

影响：高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性等增加

31.注射机的组成有？

注射系统、合模系统、液压传动系统、电器控制系统

32.注射机的注射系统的主要作用是什么？

1)加热塑化—能在规定的时间内将规定数量的物料均匀地熔融塑化，并达到流动状态；

2)加压注射—以一定的压力和速度将熔料注射到模具型腔中去；

3)保压补缩—注射完毕后，有一段时间螺杆保持不动，以向模腔内补充一部分因冷却而收缩的熔料，使制品密实和防止模腔内的物料反流。

36.喷嘴的主要作用是什么？

①将熔料的压能转变为速度能，使熔体获得高速远射程；

②具有补缩作用，在压力保持阶段，有少量的熔料经喷嘴向模腔补缩；

③使物料受到较大的剪切作用，因而获得进一步的塑化。

37.注射机的主要性能参数有？

注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、合模力、合模系统的基本尺寸

38.聚合物的注射模塑主要包括哪些基本过程？

塑化熔融、注射充模和冷却定型三个基本过程。

39.注射成型中塑化过程的要求？

使物料获得完全的熔融、充分的混合，达到规定的成型温度，并且温度分布均匀，无过热分解现象发生。

40.注射充模周期图（压力随时间变化曲线）

充模阶段、保压阶段、倒流、冷却定型

t0～t1：充模阶段，即熔体从开始进入模腔到模腔刚刚被充满时的压力曲线。

t1～t2：保压阶段，即从模腔压力达到最大值到螺杆开始后退之前的压力曲线。模腔内达到最大压力之后，就使聚合物压实，曲线t1-t2段相当于柱塞或螺杆位置几乎保持不动时，模腔内压力的变化，时间t1～t2为保压时间。

t2～t3：倒流阶段，即从螺杆开始后退到浇口凝封之前的压力曲线。

t2 以后，柱塞或螺杆开始回移运动，所以在t2点，喷嘴压力迅速下降到零，这时若模腔内的聚合物还具有一定的流动性，浇口内的熔体尚未凝固，就会因为模腔内压力高于流道压力而出现倒流现象，使模腔内压力很快下降。倒流要一直持续到浇口内的熔体凝固为止。浇口凝封时模腔压力称为封口压力，这一压力和与此相对应的聚合物温度对制品性能有极大的影响。封口压力越高，封口料温越低，有利于降低制品的收缩率，使尺寸精度提高。

t3～t4：冷却定型阶段，即从浇口凝封到打开模具之前的压力曲线。在此阶段内，浇口内的物料不再流动，制品则逐渐冷却，到t4后，模具被打开，但模腔内还保持有相当于t4点的一定压力，这压力称为残余压力。残余压力的高低对脱模以及制品质量有一定影响。

41.保压过程对性能影响？

压实阶段对于提高制品密度、降低收缩和克服制品表面缺陷都有影响，此阶段是分子取向的主要阶段，保压时间愈长分子取向程度愈高，内应力愈大，容易造成制品开裂。

42.保压过程的作用和目的？

保压的作用：对型腔内的熔体进行压实,是塑料紧贴于模壁以获得精确的形状,使不同时间和不同方向进入型腔同一部位的塑料熔合成一个整体,补充冷却收缩;

保压的目的是在型腔充满后在一定压力的作用下向型腔内继续注料以弥补由于压力增大或温度降低所造成的体积收缩。

42.注射成型制品的内应力主要来自哪几个方面？

（1）是由于温度梯度产生的体积温差应力

壳层→凝封→内部收缩→应力

（2）是由于分子解取向受到阻滞而产生取向应力

流动取向→凝结

（3）是结晶聚合物产生的内应力

结晶→体积收缩→冷却凝固

（4）是由金属嵌件和脱模顶出时的内应力

44.有什么方法消除内应力

制品在Tg 以上温度下，通过热处理，可以使高聚物分子由不平衡构象向平衡构象转变，使强迫冻结处于不稳定的高弹形变获得能量而进行热松弛，从而降低或基本上消除内应力。

45.注射成型工艺参数的选择（包括哪些温度，不同温度对制品的影响）？

温度、压力、时间

温度：料筒温度、喷嘴温度、模具温度

料筒温度、喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动。（喷嘴温度一般略低于料筒的最高温度）

模具温度影响塑料的流动和冷却定型。（模具温度对熔体的充模流动能力、塑件的冷却速度、成型后的塑件性能均有影响）

46.注射成型中时间成型周期主要包括以下几部分？

注射加压时间—注射时间、保压时间

冷却时间—预塑化时间、浇口凝封后至开模前的冷却时间

其它时间—开模、制品脱模、涂拭脱模剂、安放嵌件和闭模时间

47.压延过程一般分为前后两个阶段？

前阶段：原料的混合、塑化和供料工艺过程。所需设备包括混合机、开炼机、密炼机和挤出机。

后阶段：压延、牵引、轧花、冷却、卷取和切割工艺过程。所需设备包括压延机及上述相应辅助设备。48.压延效应产生原因，以及如何消除这种效应？

产生这种现象的原因主要是由于高分子链及针状或片状的填料粒子，经压延后产生了取向排列。压延效应消除的方法是提高温度、降低压延速度。

49.影响塑料压延质量的因素（如何影响）？

压延机的操作因素，原材料因素，设备因素和辅助过程

a.辊温和辊速

压延过程增加的热量来自辊筒供热和摩擦热；

相同配方时，辊温和辊速相配合。相同配方和厚度不变，压延速度提高时，料温升高；

辊温和辊速一般依次提高，防止物料打滑不吸辊，防止空气进入。最后一辊例外，有利剥离。

B、辊筒的速比

速比产生剪切力，影响产品质量；

调整速比消除不吸辊和包辊现象；速比小会影响引离。

速比应根据厚度和速度而定。

C、辊距、存料量

产品厚度增加间隙存料相应增加。

D、剪切、拉伸

剪切与拉伸作用使薄膜物理力学性能各向异性纵向伸长率为140~150%，横向伸长率为37~73%。

压延效应随压延速度、辊筒速比、存胶量和粘度增大而增加，随辊温、辊距和压延时间增加而减少。50.如何消除辊筒变形的措施？

中高度补偿法、轴交叉法、预应力法

51.何谓横压力？对压延制品的质量有何影响？在生产上采取哪些措施确保压延制品的尺寸精确？

答：压延机辊筒挤压展延物料时，对物料施加一个挤压力，而物料则对辊筒有一个反作用力，则企图把相近的两只辊筒分开的力，称为分离力。对两端的螺筒来说，分离力就是横压力，对中间辊筒，横压力则是两个分离力矢量和。

因物料对辊筒有横压力，使得两端支撑在轴承上的辊筒产生弹性弯曲，这样就会造成压延制品的厚度不均匀，其横向断面呈现中间部分厚，两端部分薄的现象，无法达到制品的精度要求。通常采用以下三种方法来补偿这种误差。

①中高度法；②轴交叉法；③预应力法。

在实际生产中往往把三种补偿方法结合起来使用，以确保压延制品的尺寸精确。

51.一次成型与二次成型的区别？

一次成型主要是通过塑料的流动或塑性形变实现造型，成型过程中总伴随有聚合物的状态或相态转变，而二次成型过程始终是在低于聚合物流动温度或熔融温度的固体状态下进行，一般是通过粘弹性变来实现塑料型材或胚件的再造型。

52.挤出吹塑的工艺过程？

１）由挤出装置挤出半熔融状管坯；

２）当型坯到达一定长度时，模具移到机头下方闭合，抱住管坯，切刀将管坯割断；

３）模具移到吹塑工位，吹气杆进入模具吹气，使型坯紧贴模具内壁而冷却定型(吹气压力0.25~0.8MPa）；

４）打开模具，取出制品。

挤出管坯、管坯入模、管坯吹胀、冷却定型、制品取出（修饰）

53.泡沫塑料的发泡方法有哪些？

物理、化学、机械

分析题

1.注射时所遇到的几种主要表现缺陷以及它们产生的原因（如何分析问题）

（1）凹陷、缩孔、气孔

产生原因：原料吸湿性太大，干燥不够好，制品壁厚不均，模腔压力不足或模腔中排气不良而形成阻隔，使熔体流不能与模具表面全部接触，缩孔位置多发生在筋表面和远离浇口处。

（2）无光泽、泛白、搓痕及皱纹

产生原因：大都是由于模具温度过低、熔体温度过高、冷却速度过快所致，当熔体还在充模时，在型腔壁上就形成了很硬的壳。壳层受到各种力的作用，使之泛白变浑。熔体在模内发生不规则的脉动流动，在浇口尺寸很小或注射速度很大时，聚合物熔体料流以细而弯曲的射流状射入模腔中，细射流若冷下来则与其余熔体融合不好，就会出现此类缺陷。

（3）银纹与剥层

产生原因：充模时，运动的熔体前缘发生部分分解析出挥发物，形成小气泡“分布”在制品表面上，所留下的痕迹往往呈“V”字形，尖端背向浇口。当物料含湿量过大时，受热则会产生水汽，或者螺杆工作时排气不良等，也会产生银纹。在某些情况下，大气泡被拉长成扁气泡覆盖在制品表面上，容易从制品上脱落下来，产生剥层。

（4）焦烧、暗纹及暗斑

产生原因：在充模时，膜内空气被压缩，温度升高而产生聚合物的焦烧，并多在熔接缝处发生；暗纹或暗斑的出现多是由于物料过热分解而引起，有的是因为塑化不均匀，制品中留有未熔化的料粒，从外观上看呈暗斑痕。

（5）翘曲

产生原因：流动方向上大分子取向程度比垂直于流动方向的分子取向程度高，于是垂直于流动方向因松弛而产生的收缩比流动方向上的要小，这种收缩的不一致产生了内应力，导致翘曲。制品在模内冷却不均匀，也会发生。

画流程图：

1.注射成型工作循环周期示意图

合模、注射座前移、注射（保压）、制品冷却（注射座后移、塑化、螺杆后退）、开模、顶出制品。

2.硬聚氯乙烯管工艺流程图

过筛双螺杆挤出成型

树脂—称量—捏合——定型—冷却—牵引—切割—成品助剂造粒——单螺杆挤出成型

3.聚氯乙烯软管工艺流程图

—粒料——

配制—混合—挤出机塑化——机头成型管状——喷淋水冷却——牵引——卷绕

—粉料——