成型加工实验思考题

一、转矩流变仪实验

1）PVC的典型转矩－时间流变曲线。曲线上有三个峰。分别指出三个峰代表的意义。

A点加料峰，高低与转速大小和干混料的表观密度有关，加入物料后，硬树脂颗粒大多还未熔融，此时硬颗粒对转子的凸棱施加的反作用较大，转矩迅速升高。B点塑化峰，由于树脂温度的升高和剪切作用，树脂颗粒逐渐破碎，颗粒内的物料从表面开始塑化，物料粘度逐渐增加，转矩迅速升高。C点降解峰，随着塑化后物料中各处温度趋于一体，熔体结构逐渐均匀，转矩逐渐降低达到相对稳定值的平衡转矩，经过长时间混炼，pvc熔体中稳定剂逐渐丧失作用时，物料开始分解并交联，体系粘度突增，转矩从C点迅速增高。

2）转矩流变仪在聚合物成型加工中有哪些方面的应用？

1、加工时间的确定，通过转矩流变曲线可以知道聚合物完全溶解的时间和分解的时间，从而可以确定聚合物的合适加工时间

2、加工温度的确定，通过不同加工温度的转矩流变曲线的分析，可以选择聚合物合理的加工温度。

3、加工转速的选着，改变转子的转速，即改变了剪切作用力，导致对聚合物性能的影响，通过研究转速对聚合物流变用通过研究转速对聚合物流变曲线的影响，可以选出较为适合的加工转速。 4)加料顺序对混炼过程能量消耗的影响。利用转矩流变仪可研究不同加料顺序对炼过程能量消耗的影响，为降低能耗、优化加工工艺提供依据。 5混炼胶的质量控制。在橡胶加工过程中，混炼胶的质量控制是重要的环节。由于混炼过程中胶料的流动行为极为复杂，影响混炼质量的因素众多为保证不同批次物料的混炼程序相同，通常采用比机械能或混炼过程消耗总能量来控制混炼效果。因此采用转矩流变仪可以非常容易获得所需的数。

可研究物料在加工过程中的分散性能、流动行为及结构变化(交联、热稳定性等)，同时也可作为生产质量控制的有效手段。由于转矩流变仪与实际生产设备(密炼机、挤出机等)结构类似，且物料用量少，所以可在实验室中模拟混炼、挤出等

3）加料量、转速、测试温度对实验结果有哪些影响？

1．加料量：混合室内的物料量不足，转子难以接触物料，达不到混炼塑化的最佳效果。反之．物料加入过多，部分物料集中于加料口不能进入混合室混炼均匀或出现超额的阻力转矩，使仪器安全装置发生作用，停止运转。2．测试温度：一般大于熔融温度，温度过低会导致超额转矩使安全装置发生作用，仪器停转。温度过高，聚合物的链段活动能力增加、体积膨胀。分子间作用减小，流动性增大，粘度随温度升高而降低。3．转速快，剪切作用大，混合效果好，动态热稳定性试验研究材料热稳定性时用较高转速；转速慢，剪切力小，达不到塑炼效果。

二、聚乙烯发泡实验

同一塑料的模压成型与模压发泡成型有何特点?

（1）模压成型是指主要依靠外压的作用，实现成型物料造型的一次成型技术，其工艺过程是将塑料在已加热至指定稳定的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使其发生化学交联反应而变成具有三维体型结构的塑料制品（2）模压发泡成型，高分子泡沫材料是在塑料中加入化学或物理发泡剂，在生产工艺条件下，让发泡剂分解或汽化产生气体并在高分子材料中形成气孔。高分子泡沫材料是以气体物质为分散相，以聚合物为分散介质所组成的分散体，也可以看作是气体与固体聚合物的共混复合材料。

三、高密度聚乙烯HDPE中空吹塑

1）比较挤出吹塑与注射吹塑的工艺特征，从哪些工艺，设备因素可以改善挤出型坯下垂的现象？

挤出吹塑与注射吹塑的工艺差别：在成型技术上两者的区别仅在型胚的制作上一个采用挤出，一个采用注射，且挤出和吹塑连续进行，而注塑出来的型坯与吹塑可分开进行，当要吹塑时再对型坯加热

改善挤出型坯下垂的现象:1温度。在既能挤出均匀的型坯，又不会使传动系统超载的前提下，应尽可能采用较低的料筒的加热温度，保持较高的熔体较高的粘弹性，保证型坯有较高的熔体强度。2提高挤出速率。通过加大螺杆的转速，或将流道设计成流线型，增加熔体输

送速度大。单位时间内挤出机的挤出量大，是熔体很快达到预定的长度，可改善型坯的自重下垂现象。3配以贮料器，克服型坯悬挂时间过长的下垂现象。

2）说明原料特性（密度，熔体流动速率，结晶度等）与挤出吹瓶工艺条件的关系？

密度大，易下垂，使吹塑制品纵向薄厚不均；熔体流动速度大，会造成产品头重脚轻，密度分布不均，气密性不好，故可适当降低型坯温度，速度小，不易成型加工，可适当升温；原料的结晶度越大，其熔融温度就越高，故加工时所需温度应相应升高。

四、LDPE吹塑薄膜

吹胀比(即泡管的直径与口模直径之比)

（1）影响吹塑薄膜厚度均匀性的主要因素有哪些?吹塑法生产薄膜有何优缺点?

口模的环隙均匀性，成型温度，螺杆转速，机头压力，牵引速度，冷却速率，增加冷却效率，薄膜厚度减小，减小冷却效率，薄膜的厚度增加。

优点：设备简单，投资少，薄膜经拉伸，吹胀，力学性能好，无边料，成品率高，成本低，幅面宽，焊缝少，易于制袋。

缺点:厚度均匀性差，生产线速度低，产量不高。

（2）聚乙烯吹膜时“冷凝线”的成因是什么？冷冻线的位置高低对所得薄膜的物理机械性能有何影响？

“冷凝线”的成因是大分子的结晶和取向，从口模间隙中挤出的熔体在塑化状态呗吹胀并被拉伸到最终的尺寸，薄膜到达冷凝线时停止变形过程，熔体从塑化态转变为固态，当“冷凝线”离口模很近时，熔体快速冷却定型，使薄膜表观质量不佳；离“冷凝线”越远，熔体粗糙度降低，浑浊度下降；但若“冷凝线”控制太远，薄膜结晶度增大不仅透明度降低且影响薄膜横向上的撕裂强度。

五、PP注射成型

（1）从PE的化学结构、物理结构分析其成型工艺性能的特点?

PE为线形聚合物，分子链有良好的柔顺性和规整性，因而可以结晶，LDPE含有较多的长支链，同未支化的聚合物相比，熔体粘度较低，流动性好，不同模具温度会带来PE制品的不同结晶度，最后影响制品收缩率，PE在许多活性物质作用下会产生应力开裂现象，所以加工时应设法降低材料的结晶度。如设定较低的模具温度，聚乙烯吸湿性很低，在成型加工前不必干燥。

（1）PP为结晶性聚合物，结晶度高，链支化度低，这使其成型收缩率较大，所以成型时应选用较低的模具温度和较高的注射压力，以便改善其成型收缩；PP热稳定性较好，流动性也比聚乙烯好，其料筒温度设置较高；PP吸水率很低，成型前不用干燥

（2）在选择料筒温度、注射速度、保压压力、冷却时间的时候，应该考虑哪些问题?

1料筒温度，保证树脂塑化均匀，使熔体粘度满足注射要求，温度不能过高，在Tf或Tm以上，但是不能高于Td。

2注射速度，保证熔料能充满模腔，速度慢、充模的时间长，剪切作用使熔体分子取向程度增大。反之，则充模的时间短、熔料温度差较小、密度均匀，熔接强度较高，制品外观及尺寸稳定性良好。但是，注射速度过快时，熔体高速流经截面变化的复杂流道并伴随热交换行为，出现十分复杂的流变现象，制品可能发生不规则流动及过量充模的弊病。

3保压压力，压压力可以等于或低于注射压力，其大小以能进行压实、补缩、增密作用为量度。保压压力过大，会使浇口周围形成内应力。易产生开裂、脱模困难等现象。

4冷却时间，冷却时间应以塑料在开模顶出时具有足够的刚度，不致引起制品变形为宜。在保证制品质量的前提下，为获得高效率，要尽量减少冷却时间，缩短成型周期。

六、PP挤出造粒

（1）造粒工艺有几种造粒方式？各有何特点？

1.水冷拉条造粒：易于操作，及保养

2.磨面切粒方式，磨面切粒主要由磨面机头，切粒车，冷却送料系统，收集系统组成，根据不同冷却方式可以分为风冷和水环冷却，水环冷却又可以分成立式和卧式水环。

3.水下切粒方式，由于机头浸润在流动的冷却水中，物料被挤出模头就在水中冷却并带到后面的辅助设备上，几乎可以使用与所有的物料的造粒，并且能够保证粒子的光洁和圆滑程度。

（2）影响挤出物均匀性的主要原因有哪些？怎样影响？如何控制？

影响塑料挤出的工艺因素主要有温度、熔体压力及熔体输送速度。

（1）温度。提高可以降低熔体黏度，改善熔体的流动性，降低挤出机的功率消耗；但是，熔体温度过高，会使挤出的熔体强度过低，出现细颈，引起挤出物均匀；因此，应遵循这样的原则来设定挤出机的加热温度，即在既能挤出光滑而均匀的挤出物，又不会使传动系统超载的前提下，为保证挤出物强度，应尽可能采用较低的加热温度。（2）熔体压力。进人机头的熔体应压力均匀。适当提高挤出机内熔体的压力，可使物料混炼均匀，挤出物也均匀。（3）熔体输送速度与切粒机的牵引速度。熔体输送速度与切粒机牵引速度相适应，且保持恒定。

七、PVC模压成型

①PVC 配方中个组分的作用

②PVC板材其他工艺路线，及优缺点

挤出成型：塑料经挤出机从狭缝机头挤出成板坯，再经过三辊压光机、切边装置、牵引装置、切割装置等，最后得到PVC板材。优缺点：与模压成型相比，设备简单，操作方便，工艺易控，可连续化、自动化生产，生产效率高，应用范围广。但模压成型生产成本少，工艺更成熟。

八、天然橡胶硫化模压成型

1塑料的挤出成型：塑料在挤出机中，在一定的温度和一定的压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定断面形状连续型材的加工方法

2中空吹塑：借助气体压力使闭合在模腔中的型坯吹胀成为中空制品的二次成型技术

3塑料造粒：合成出来的树脂大多呈粉末状，粒径小成型加工不方便，而且合成树脂中又经常需要加入各种助剂才能满足制品的要求，为此就要将树脂与助剂混合，制成颗粒，这步工序称作“造粒”。

4使用颗粒料成型加工的主要优点有：①颗粒比粉料加料方便，无需强制加料器；②颗粒料比粉料密度大，制品质量好；③挥发物及空气含量较少，制品不容易产生气泡；④使用功能性母料比直接添加功能性助剂更容易分散。

5注射成型：将热塑性或热固性塑料从注射机的料斗加入料筒，经加热熔化呈流动状态后，由螺杆或柱塞推挤而通过料筒前端喷嘴注入闭合的模具型腔中

6保压：熔料注入模腔后，由于冷却作用，物料产生收缩出现空隙，为保证制品的致密性、尺寸精度和强度，须对模具保持一定的压力进行补缩、增密。保压压力可以等于或低于注射压力，其大小以能进行压实、补缩、增密作用为量度。保压时间以压力保持到浇口刚好封闭时为好。

7塑化压力：螺杆的转动一方面使塑料塑化并向其头部输送，另一方面也使存积于头部的塑料熔体产生压力。

8螺杆背压：在螺杆后退的过程中，螺杆要受到各种摩擦阻力及注射油缸内液压油回流的阻力的作用，注射油缸内液压油回流的阻力产生的压力8根据吹塑时挤出物走向不同，吹塑薄膜的生产通常分为平挤上吹、平挤平吹和平挤下吹

9挤出吹塑：主要用于未被支撑的型坯加工，优点：生产效率高，设备成本低，模具和机械的选择范围广，型坯温度易控制，对大型容器的制作，可配以贮料器以克服型坯悬挂时间过长的下垂现象，缺点：废品率较高，废料的回收、利用差制品的厚度控制、原料的分散性受限制，成型后必须进行修边操作2注射吹塑：主要用于由金属型芯支撑的型坯加工，优点：有利于型坯尺寸和壁厚的准确控制，所得制品规格均一无结缝线痕，底部无边不需经过较多的修饰；精度高，质量好，价高，适于批量大产品。