高分子材料成型加工原理 期末复习重点
1聚合物主要有哪几种聚集态形式？
玻璃态（结晶态）、高弹态和粘流态
2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T T < Tg 玻璃态——适应机械加工；聚合物使用的最低 (下限) 温度为脆化温度Tb Tg T > Tf (Tm) 粘流态（熔体，液态）比Tf略高的温度，为类橡胶流动行为，可进行压延、挤出和吹塑成型。可进行熔融纺丝、注射、挤出、吹塑和贴合等加工3熔融指数？说明熔融指数与聚合物粘度、分子量和加工流动性的关系, 挤出和注塑成型对材料的熔融指数要求有何不同？ 熔融指数（Melt Flow Index） 一定温度（T >Tf 或Tm）和压力（通常为2.160kg ）下，10分钟内从出料孔(? = 2.095mm ) 挤出的聚合物重量（g∕10 min）。 a评价热塑性聚合物的挤压性; b评价熔体的流动度(流度φ= 1/η), 间接反映聚合物的分子量大小; c购买原料的重要参数。 分子量高的聚合物，易缠结，分子间作用力大，分子体积大，流动阻力较大，熔体粘度大，流动度小，熔融指数低；加工性能较差。分子量高的聚合物的力学强度和硬度等较高。 分子量较低的聚合物，流动度小，熔体粘度低，熔融指数大，加工流动性好。分子量较低的聚合物的力学强度和硬度等较低 4成纤聚合物的一般特性，纤维成型过程，纺丝液体的制备，工业生产主要纺丝成形方法。 1）分子量较高，分子间作用力（含强极性基团或氢键）较大；可制成强度好的纤维； 2）无较长支链、交联结构和很大的取代基团，为线型结构，结晶性较好，使拉伸取向结晶后，纤维的强度和模量较高。 3）分子量分布窄：低分子级份过多，纤维强度下降；高分子级份太多，熔体粘 度急剧增大，出现凝胶型颗粒，难于拉伸取向。 4）溶解或熔融后，液体具有适度的粘度； 5）良好的热稳定。 纤维成形过程包括：液体纺丝及液体细流的冷却固化过程 纺丝液体的制备：成纤聚合物的熔融/成纤聚合物的溶解：溶剂同高聚物相互扩散、渗透、溶解的过程。 工业生产中，纤维纺丝成形的方法：熔法纺丝、干法纺丝、湿法纺丝 5解释：应变软化；应力硬化；塑性形变及其实质。T b是塑料使用的下限温度; 应变软化：材料在拉伸时发热，温度升高，以致形变明显加速，并出现形变的细颈现象。 应力硬化：随着取向度的提高，分子间作用力增大，引起聚合物粘度升高，表现出“硬化”倾向，形变也趋于稳定而不再发展。 塑性变形：材料在外力作用下产生不可逆的变形。实质：大分子链的解缠和滑移随温度升高，屈服强度和断裂强度均下降，两曲线在Tb 相交。T 6根据线性聚合物塑性拉伸的应力-应变曲线，可获得哪些性能参数? 弹性模量，屈服强度（应力），定伸强度, 抗张强度（应力），断裂伸长率，断裂能 7分析聚合物在贮存或使用过程中，制品变形和收缩的原因，提出稳定制品形状的方法。 原因：1) 成型时熔体的骤冷，使大分子堆积松散 (自由体积大)； 2) 贮存或使用中，大分子或链段重排运动，后结晶等，使堆积变紧密，密度增加，体积收缩。随冷却速度增大，体积收缩程度增大。 3) 骤冷对制件质量不利，降低制品尺寸和形状的稳定性，严重变形或收缩不匀形成的内应力，使制品开裂。同时降低制品的综合性能 改进方法：在（Tg～Tf）对制品热处理，可缩短松弛时间，加速结晶，使制品形状较快稳定。如PC, PS, PA, PVC等。 8说明粘度对剪切速率和温度的敏感性在成型加工中的应用。 1）在炼胶、压延、压出和注射成型中，提高剪切速率和温度，聚合物粘度降低，可改善加工流动性。 2）外力解除或流动停止时（材料或半成品停放过程中），降低温度，粘度增大，使半成品有良好的挺性，不易变形。 3）可根据原材料特性，正确选择加工工艺（剪切速率和温度）PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感，通过提高剪切速率可降粘，改善加工流动性。 PS、PC、PMMA 、CA 、PET 、PA等的粘度对温度敏感，通过提高加工温度可降粘，改善加工流动性。 POM、PC、PET和PA 的粘度对剪切速率不敏感 4）加工制品时，合理的加工剪切速率范围应选择在粘度对剪切速率不敏感区域（400秒-1 ～600秒-1以上） 9 说明压力对熔体粘度的影响机理，压力-温度等效性原理。 增大压力，自由体积减小，大分子间距离缩小，链段活动范围减小，分子间作用力增加，熔体粘度增大。但单纯通过增大压力提高熔体流量不恰当，过大压力造成功率消耗过大，设备磨损更大。不同聚合物的压缩率不同，粘度对压力的敏感性不同压力从138公斤／厘米2升至173公斤／厘米2 ，HDPE和PP的粘度增加4～7倍，PS的粘度增加100倍 压力—温度等效性 加工温度范围，增加压力或降低温度，可使熔体获得同样的粘度变化。压力增加到1000大气压，等效于降温30～50℃。根据压力-温度等效性原理，加工中为维持粘度恒定，增加熔体压力的同时，应提高温度 10解释控制加工温度是调节热塑性聚合物熔体流动性的重要手段, 但PE、PP 、POM和天然橡胶等加工时，粘度对加工温度变化并不敏感。 11分别说明固体填充剂（以炭黑为例）、增塑剂或溶剂对聚合物粘度的影响。 通常，固体填料用量（ 10%～50wt% ）增加，粒径减小，表面活性增高，会阻碍大分子链段的运动，使聚合物熔体粘度增大。尤其加入活性炭黑的橡胶。炭黑粒子细、表面含有活性基团，与高聚物的亲合性极好，可形成化学或物理结点，阻碍大分子链的运动和滑移，使粘度大幅升高。增塑剂类小分子或溶剂，会增大分子间距离，减小分子间作用力和流动阻力，使聚合物粘度降低。 液体或增塑剂的作用：削弱聚合物分子间力，分子间距离增大，缠结减少，使聚合物粘度降低；随溶剂含量增加，出现非牛顿流动的临界剪切速率升高，牛顿性增强。 相容性对粘度影响：1)增塑剂与聚合物之间相溶性好随浓度增大，增塑剂/聚合物体系的粘度上升；聚合物粒子被溶胀，形成软外层，剪切力增大时，容易变形滑过，表现假塑性流动； 2)增塑剂与聚合物之间相溶性差剪应力作用时，粒子间相互滑移困难，膨胀性流动行为。 12热固性聚合物加工工艺关键? 使热固性聚合物在交联之前，完成流动过程 热固性成型设备与模具温度的控制： 注射或挤出的温度控制：粘度最低，不迅速交联的温度； 模具或后处理的温度控制：有利于迅速硬化的温度。 13.宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体，震凝性液体触变性液体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体。 震凝性流体：在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递增的流体。 宾汉流体：与牛顿型流体的流动曲线均为直线，但它不通过原点，只有当剪切应力超过一定屈服应力值之后才开始塑性流动 14宾汉流体、牛顿流体、膨胀性流体、假塑性流体、触变性液体，震凝性液体?对于每一种流体，各试举出一个例子，其中多数聚合物熔体属于哪一类流体？宾汉流体：牙膏，巧克力酱 牛顿流体：酒，汽油 膨胀性流体：淀粉溶液，蜂蜜 假塑性流体：蛋黄酱，血液 触变性液体：油漆，护手霜 震凝性液体：饱和聚酯 15影响聚合物粘度的环境因素有哪些? 粘度对剪切速率敏感的聚合物有哪几种? 粘度对温度敏感的聚合物有哪几种? 温度、应力、应变速率、低分子物(溶剂)等 PS、PE、PP和PVC等的粘度对剪切速率敏感，通过提高剪切速率可降粘，改善加工流动性 PS、PC、PMMA 、CA 、PET 、PA等的粘度对温度敏感，通过提高加工温度可降粘，改善加工流动性 16 影响聚合物粘度的结构因素有哪些?如何用熔融指数仪辨别聚合物分子量大小及其分布? 聚合物结构（链结构和极性、分子量、分子量分布和组成等）流动粘度源于分子间内摩擦，分之间作用力小，分子链柔性高，相对位移容易，粘度低，流动性好。（1）链柔性大，缠结点多，解缠和滑移困难，非牛顿性愈强； （2）链刚性或分子间力大(极性和结晶)，粘度高，加工难；粘度的温敏性增加，升温可增大流动性(PC、PS、PET 、PA)； （3）长支链高分子中，主链及支链均形成缠结结构，其粘度大于直链高分子粘度，其粘度对剪切速率的敏感性增大。短支链高分子, 大分子缠结减小，分子间距离增大，分子间作用力降低, 其粘度低于直链高分子粘度。 （4）分子中含大侧基，自由体积增大，粘度对压力和温度敏感性增加，升温和升压均能改变流动性（PMMA，PS） 流动是分子链间发生相对位移，分子量增大，分子的缠结程度提高，分子间作用力增大，分子链重心移动愈慢，流动需更长时间和更多能量，粘度增大 分子量分布宽，剪切速率增大，熔体粘度迅速下降，表现更多假塑性；分子量分布窄，在宽剪切速率范围内，熔体表现更多牛顿性 17聚合物流体有几种流动类型?什么是零切粘度、极限粘度、表观粘度? 零切粘度，就是当剪切速率趋于零时，非牛顿指数n=1，表观粘度与剪切速率无关，流体流动性之与牛顿性流体相仿，粘度趋于常数，称零切粘度 表观黏度，是指在一定速度梯度下，用相应的剪切应力除以剪切速率所得的商。表观黏度有可能大于真实黏度也有可能小于真实黏度 极限黏度 18拖曳流动，收敛流动，管外拉伸流动的特点 收敛流动：在流道截面尺寸逐渐变小的锥管或其它形状管道中的流动。特点：流动液体受剪切和拉伸两种作用。 拖曳流动：管道或口模的一部分运动，使聚合物随管道或口模的运动部分产生拖曳流动。特点：剪切流动，液体压力降及流速分布受运动部分的影响。 管外拉伸流动：非抑制性收敛流动（拉伸流动），壁面速度不为0；收敛角很小；拉伸方向存在速度梯度dvz / dz；拉伸流动区，聚合物细流在径向不存在速度梯度，细流截面上各点的速度相同。 19评价聚合物流变性的常用仪器和方法有哪些? 毛细管粘度计、旋转粘度计、落球粘度计、熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。 1）挤出式毛细管粘度计： 剪切速率，10-1～6 秒-1 ，熔体和溶液，102 ～8 泊 能观察熔体弹性行为和熔体破裂等现象。 2）旋转粘度计： 剪切速率，10-3～105秒-1 转筒式适合浓溶液，锥板和平板式适合熔体。 能观测聚合物体系的弹性行为和松弛特性。 3) 落球粘度计：剪切速率。10 -2 秒-1以下，溶液。 4）熔融指数仪、螺旋流动试验和转矩流变仪等。 20非牛顿液体在管壁上产生滑移的原因。判断各种因素对入口效应和离模膨胀的影响。 理论上，管壁液体流速为零。实际上，管壁上液体产生滑移。流动过程中聚合物分子量的分级效应；聚合物中低分子物导致的分层流动 影响入口效应和离模膨胀的各种因素 与流动中的弹性成分增加密切相关(聚合物性质，应力或应变速率，温度以及管道形状等) 。 （1）分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物流动中储存的可逆弹性成分多，松弛时间长，离模膨胀明显； （2）高弹性模量的聚合物流动中可逆弹性应变少，离模膨胀降低； PA，POM，PET，Df/D =1.5；PP，PE ，Df/D = 3～4.5 （3）应力或应变速率的提高使流动中法向应力差和可逆弹性应变增加，出口膨胀严重； （4）熔体温度的影响：低剪切速率下，降低熔体温度，使入口区弹性应变增加，松弛时间延长，离模膨胀变大；超过临界剪切速率，膨胀比反而降低，为不稳定流动。 （5）管子流道尺寸和形状的影响：增大管径 D 或管长径比（L／D），减小入口端收敛角，能降低液体中的可逆弹性应变，使离模膨胀降低。 管道形状的影响：窄缝口模厚度方向的膨胀比＞其水平方向膨胀比圆形口模 21分析管道中流动液体，管中心区域温度低，管壁附近区域温度高的原因。（1）摩擦热管中心，剪应力（剪切速率）低，摩擦热小；随半径增大，剪应力和剪切速率增加，管壁区域的摩擦热最大。 （2）膨胀冷却效应流体沿流动方向，存在压力降，体积逐渐膨胀，表观密度减小。膨胀作用消耗液体中部分能量，产生冷却效应。管壁：限制和摩擦力较大，膨胀率小，冷却效应较小；管中心：膨胀率大，冷却效应更大。 22端末效应对加工主要有哪些不利影响? 减小或消除端末效应和不稳定流动的主要方法。 端末效应：:不管是那种截面流道的流动方程，都只能用于稳态流动的流体，但总有不稳态流动。（包括入口效应和离模膨胀） 加工中如何减小入口效应和离模膨胀的影响 注射、挤出和纺丝中，入口效应和离模膨胀导致产品变形和扭曲，降低尺寸稳定性，增大内应力，降低机械性能。 增加（L／D）或口模平直段长度Ls，减小收敛角； 降低加工应力，提高加工温度，适当速度的牵引拉伸； 在保证产品性能的前提上，选用分子量较低、分子量分布较宽的树脂。？？？？？？ 23“拉伸变硬”及其在加工中的应用。 吹塑薄膜或挤压中空容器型型坯时，采用“拉伸变硬”的物料, 制品很少出现应 力集中或局部强度变弱而破裂，可获得形变均匀的制品，有利于挤压中空容器型坯、纺丝、吹塑薄膜以及片材的热成型。“拉伸变稀”会导致材料破坏。 24入口效应（入口端产生更大压力降）的原因 （1）大管小管（液体收敛流动），流速和剪切速率增大，要消耗更多的能量才能相应提高剪应力和压力梯度； （2）流速增大，液体动能增加，使能量消耗增多； （3）液体剪切速率的增大，使大分子伸展取向更大，高弹形变增加，要克服分子内和分子间的作用作力，也要消耗能量。导致液体进入小管时，能量消耗增多，压力降更大。 25聚合物结构和固体杂质对聚合物结晶的影响; （1）摩擦热管中心，剪应力（剪切速率）低，摩擦热小；随半径增大，剪应力和剪切速率增加，管壁区域的摩擦热最大。 （2）膨胀冷却效应流体沿流动方向，存在压力降，体积逐渐膨胀，表观密度减小。膨胀作用消耗液体中部分能量，产生冷却效应。管壁：限制和摩擦力较大，膨胀率小，冷却效应较小；管中心：膨胀率大，冷却效应更大。 26聚合物结晶的温度范围? 结晶过程是大分子链段重排进入晶格，有无序变为有序的松弛过程。（1）重排需要一定的热运动能，当T＜Tg ，大分子双重运动冻结，不能发生分子重排和结晶。(2）稳定结晶结构的形成需要足够内聚能，当T＞Tm，分子热运动的自由能大于内聚能，难形成有序结构。结晶所必需的热力学条件：热运动能和内聚能有适当比值结晶的温度范围在： Tg＜T＜Tm 27熔融温度和时间对成核、结晶和制品性能等影响; 1加工熔融温度 原料本身结晶度高，晶粒较完整，重新熔化需较高温度。加工温度高，对原结晶结构破坏愈多，残存晶核愈少； 2熔融状态的停留时间 高温停留时间长，对原结晶结构破坏愈多，残存晶核愈少 3熔融温度和熔融时间对成核过程和制品性能的影响 熔融温度高和熔融时间长，冷却时，残存晶核少，结晶主要为均相成核，成核需要诱导期，结晶速度慢，结晶尺寸较大；熔融温度低和熔融时间短，冷却时，残存晶核引起异相成核， 结晶速度快，晶体尺寸小而均匀，有利于提高力学强度、耐磨性和热畸变温度28 何谓高分子的取向? 取向和结晶有何异同? 取向对聚合物性能影响的利弊。聚合物的取向：高聚物的分子链沿某特定方向作优势的平行排列的过程。包括分子链、链段和结晶高聚物的晶片、晶带沿特定方向择优排列。 结晶取向的异同 （1）高分子的结晶属于高分子的一个物理特性，不是所有的高聚物都会结晶，而所有的高聚物都可以在合适的条件下发生取向。 （2）结晶是某些局部区域内分子链在三维空间的规整排列，而取向一般是在一定程度上的一维或二维有序，是在外力作用下整个分子链沿特定方向发生较为规整排列。 （3）结晶是在分子链内部和分子链之间的相互作用下发生的，外部作用也可以对结晶产生一定的影响；取向一般是在外力作用和环境中发生的，没有外力的作 用，取向一般不会内部产生。 （4）结晶主要发生在Tg~Tm范围内，而取向可以发生在Tg或Tm以上的任何温度（热拉伸或流动取向），也可以在室温下进行冷拉伸获得。 （5）结晶单元为高分子链和链段，而取向单元还可以是微晶(晶粒)。 取向是聚合物在加工过程中或者加工后处理阶段形成的，结晶聚合物和非晶聚合物均可以产生取向。非晶态高聚物的取向，包括链段的取向和大分子链的取向，而结晶态高分子的取向包括晶区的取向和非晶区的取向，晶区的取向发展很快，非晶区取向较慢。取向能提高拉伸制品的力学强度，还可使分子链有序性提高，这有利于结晶度的提高，从而提高其耐热性。在纤维和薄膜的生产中取向状况的控制显得特别重要。但对其他成型制品，如果流动过程中取向得以保存，则制品的力学强度会降低并易变型，严重时会造成内力不均而易开裂。 29 聚合物中的低分子物(溶剂或增塑剂)对取向的影响 使T g和T f 降低，高弹形变活化能减小，松弛时间缩短；内摩擦减弱，聚合物形变加速，易于取向，且取向应力和温度降低；但解取向速度增大。取向后，去除溶剂或形成凝胶有利于保持取向结构。 30聚合物中不对称性固体物（纤维）的取向特点? 纤维取向方向与液流方向一致；取向主要依赖于剪切力而非温度；制品使用时，不发生解取向；导致制品性能呈现各向异性。 31球晶拉伸形变过程有哪些阶段? ？？？？？ 32聚合物结构对降解的影响。 加工时的能量≧共价键能；从弱键开始降解 （1） （2）—C—C＝C —，双键β位置上的单键不稳定，含不饱和双键的橡胶比饱和聚合物更易降解、 （3）极性大和分布规整的取代基，增加主链的稳定性；不规整取代基，使聚合物稳定性降低。 （4）主链有芳环、饱和环、杂环，等规立构和结晶结构的聚合物，稳定性好。（5）含碳—杂链结构的大分子，键能弱；对杂质（微量水分、酸、碱等极性物）敏感，易发生无规降解，稳定性差。 33游离基链式降解过程中伴随聚合物结构的变化，其活性链转移和减短阶段会形成哪些产物；其链终止阶段可能形成的降解产物有哪些。 初始游离基使相邻C—C键断裂，同时形成以下产物 1新游离基和分子链末端有双键的降解产物 (2)新游离基和单体 (3) 游离基向邻近大分子转移，产生有支链的降解产物 链终止 游离基结合，链终止, 过程中伴随聚合物结构的改变， (1)形成线型降解产物 (2) 形成支链型降解产物 (3) 形成交联降解产物 (4) 两游离基歧化，活性消失，分别形成不饱和和饱和产物。 34易发生水降解的聚合物有哪些。 水解的难易取决于聚合物结构中是否存在被水解的基团 35降解的实质，降解机理的分类。 降解的实质：大分子的断链；交联；分子链结构的改变；侧基的改变；上述四种的综合作用。分类：链锁降解和无规降解。 聚合物以热降解为主；力、氧和水引起的降解居其次；光、超声波和核辐射的降解很少。 36加工过程中减小和避免聚合物降解的措施。 (1) 严格控制原材料（双键，支链，多分散性等），减少杂质的催化降解作用；（2）严格干燥，控制树脂 (聚酯,聚酰胺,聚醚等) 水含量（< 0.01％~ 0.05％）；(3) 确定合理的加工工艺和加工条件； （4）设备和模具应具有良好的结构； (5) 根据聚合物特性，在配方中添加抗氧剂、稳定剂等。 37交联度。 大分子上总的反应活性中心中已参与交联的分数 38影响聚合物大分子交联的因素。 (1) 温度的影响：温度升高，硬化时间缩短，硬化速度加快。初期，温度升高，流动性增大；随温度升高，最大流动峰对应的时间提前；温度升高，交联速度加快。 (2) 硬化时间的影响：随交联形成，聚合物流动性降低，大分子扩散运动减慢，交联反应愈来愈困难；大分子中反应活性点或官能团浓度逐渐降低，交联速度降低，交联度<100%，交联聚合物中保留有残存的活性点。 39环氧树脂交联的过程（阶段）。 3-3 P211 212 40 PVC的非正常交联反应过程是如何进行的。 3-3 p209-210 41应力对聚合物大分子交联有哪些影响。 增大加工过程中的扩散因素（流动，搅拌等）或剪切作用，能增加官能团或活性点间接触和反应的机会，加快交联反应速度； 引起应力活化作用，使大分子间反应活化能降低，反应速度增加。 42橡胶硫化（交联，固化）过程的四个阶段及其各阶段对橡胶性能的影响。 1硫化起步阶段(焦烧期或硫化诱导期) ：硫化时胶料开始变硬，到不能进行热塑性流动的那一段时间。交联未开始，焦烧期内胶料在模具内具有流动性 2欠硫阶段(预硫)：胶料的交联度很低，硫化胶力学性能较低，制品无实用意义。 3 正硫阶段：制品达到适当交联度，硫化胶综合机械性能最好。对应硫化的正硫化温度和正硫化时间 4 过硫阶段：超过正硫化平坦期之后，由于断链多于交联，橡胶出现硫化返原现象而变软；或因交联继续占优势和环化结构增多，橡胶变硬，伸长率降低，使橡胶性能受损。 43粉料和粒料的制备过程, 混合、捏和与塑炼的区别 1）混合--- 固态组分间的混合，如粉状固体物； 2）捏和---- 液态与固体物料的浸渍和混合，捏合机中，借助剪切作用； 混合和捏和，T < Tf，缓和的剪切速率下进行，物料各组分本质基本无变化；3）塑炼----塑性物料与液体或固体物料的混合。塑炼，T > Tf，熔融状态下，较强剪切速率下进行，组分化学或物理性质有所 44初混合的目的，常用的初混合设备。 熔点以下，低剪切下的混合 ①增加各组分微粒的无规排列程度，获得原料组份间的一定均匀性； ②增加塑炼前的各组分物料的均匀性，缩短塑炼时间，减轻降解； 设备：转鼓式混合机、螺带混合机、Z型捏合机、高速混合机 45塑炼的目的，塑炼工艺控制因素，常用的塑炼设备。 1 塑炼的目的：使物料在剪切力作用下，热熔、剪切混合达到适当柔软度和可塑性，使各组分分散更趋均匀，同时驱出其中的挥发物，改变物料的性状，利于输送和成型。 2塑炼工艺控制：塑炼时间、塑炼温度、剪切力 3塑炼设备双辊塑炼机，密炼机，挤出机 46内润滑剂，外润滑剂，润滑剂的作用机理 改进熔体流动性，减少或避免对设备的粘附，提高制品表面光洁度等（包括脱模剂）； 内润滑剂：与聚合物有一定相溶性，可减少聚合物分子间的内聚力，削弱分子间内摩擦，降低熔体粘度。 硬酯酸及其盐类、硬酯酸丁酯、硬脂酰胺，油酰胺等。 外润滑剂：与聚合物相溶性小，成型过程中易析出至表面，粘附于设备表面，形成润滑剂层，降低熔体和设备表面间的摩擦，防止熔体对设备的粘结，避免降解。硬酯酸、石蜡、矿物物油及硅油等。 47树脂溶液配制所用设备和配料方法 设备：溶解釜（强力搅拌，加热夹套） 方法：慢加快搅和低温分散法，以不出现聚合物结块为度。慢加快搅：先加热溶剂至一定温度，高速搅拌下，缓慢投入粉状或片状聚合物。 48粉料和粒料的配制一般分为哪四步，混合过程一般是靠哪三种作用来完成。答：粉料和粒料的配制一般分为四步：①原料的准备，包括原料的预处理、称量及输送。 初混合，是在聚合物熔点以下的温度和较为缓和的剪切应力下进行的一种简单混合。混合时的加料次序：树脂、增塑剂、由稳定剂、润滑剂、染料等调制的混合物和其它固态填料等。③初混物的塑炼，塑炼的目的是为了改变物料的性状，使物料在剪切力的作用下热熔、剪切混合达到适当的柔软度和可塑性，使各组分的 分散更趋均匀，同时还依赖于这种条件来驱逐其中的挥发物及弥补树脂合成中带来缺陷（驱赶残余单体、催化剂残余体等），使有利于输送和成型等。④塑炼物的粉碎和粒化，粉碎和粒化都是使固体物料在尺寸上得到减小；所不同的只是前者所成的颗粒大小不等，而后者比较整齐且具有固定形状。 49增强剪切混合效果的因素(方法) 提高剪切速率，混合效果提高；改变剪切方向，混合效果提高。 50塑料工业常用的混合设备及其用途 常用混合设备： 初混合设备：捏合机、高速混合机、管道式捏合机等，主要靠对流作用完成混合；塑炼设备：双辊塑炼机、密炼机和螺杆挤出机等，主要靠剪切作用完成混合。51混合的基本原理为哪三种作用 (1) 扩散：浓度差推动（对于聚合物熔体，扩散作用不明显） (2) 对流：机械搅拌下，达到各组分在空间上的均匀分布。物料的初混。 (3) 剪切：机械剪切力，达到均匀混合，物料组分的形态发生变化。塑炼。 52标注螺杆结构的主要参数, 讨论螺杆结构的各主要参数对加工能力、混合塑化效果等的影响。 螺杆结构的基本参数：直径、长径比、螺距、螺槽深度、螺杆压缩比、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等。 （1）螺杆直径：45～150mm，D↑，加工能力↑ ∝ D2； （2）螺杆长径比: 18～25。 L/D↑，有利于混合和塑化，减少漏流，适应性较强； L/D 过大，降解；螺杆下垂，功率消耗大； L/D过小，塑化不良。 （3）螺杆压缩比：加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。表示塑料在通过螺杆全长范围内被压缩的倍数。压缩比↑，塑料受到的挤压作用↑，有利于压实物料和排除物料中的气体。53标注单螺杆挤出机和圆管挤出机头的各结构名称。 （4）螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑，混合及塑化效率↑，生产率↓。 热敏塑料，深螺槽，PVC。熔体粘度低，热稳定性好的塑料，浅螺槽，PA （5）螺旋角φ：螺纹与螺杆横断面的夹角。φ ↑ ，产量↑ ，剪切作用和挤压力↓。 通常φ=10~300；等距螺杆（螺距=直径），17041， （6 ）螺杆的各段结构及其作用： 加（送）料段：将物料输送往压缩段，物料呈固态或部分熔化。螺槽容积可保持不变；挤出结晶聚合物，加料段较长；光滑的螺杆可减少物料与螺杆的摩擦；冷却料筒，在料筒内壁面开纵向沟槽，增大物料与料筒摩擦，有利于物料输送。压缩（迁移）段：固体物料转化为熔体，压实物料，排除低分子。螺槽容积逐减。物料压缩率= 制品比重/塑料表观比重，粉料（4～5），粒料（2.5～3）。熔温宽的PVC，压缩段长；熔温很窄的PA，一个螺距。 LDPE 105 ～120℃；HDPE 125 ～130 ℃，45 ～50％； （7）螺杆间隙：0.1 ～0.6 mm 间隙大，生产率降低。间隙小，剪切较大，塑化好； 间隙过小，强烈剪切使物料热机械降解，螺杆与料筒壁易摩擦；漏流和逆流减小， 影响熔体的混合。 54挤出成型圆管的定型方法及其原理； 3-3 420 55 熔化(塑化)物料的热源；挤出压力是如何建立建立的。 热源（料筒传热；物料内摩擦剪切生热） 挤出压力的建立 挤出成型时，沿料筒轴线方向，在物料内部建立起不同的压力。 挤出压力的建立是物料得以经历物理状态变化，获得均匀密实的熔体，并最后成型制品的重要条件之一。 挤出压力的建立主要源于： a. 螺杆压缩比的存在（螺杆螺槽深度或螺距的逐渐减小）； b. 滤网和机头（口模）等产生的阻力； 56 挤出成型原理主要涉及哪三个过程，并简述挤出成型过程。 57 简述挤出机头的作用。 改变熔料的流动方向，由螺旋流动变为直线运动；赋予成型压力，使制品密实；使物料进一步塑化均匀；熔体通过一定截面形状的口模，取得所需形状，成型制品。 58简述熔融理论的物理模型； 熔化理论的物理模型： 熔化过程，假设： (1)挤出过程稳定，分界面位置固定不变； (2）整个固相为均匀连续体； (3)熔温范围窄，固液相界面明显；螺槽与固相的横断面是矩形。 ）在热源（料筒传热；物料内摩擦剪切生热）作用下，螺槽固体物料在料筒附近部分熔化，形成熔膜； 2）熔膜厚度>螺纹间隙，熔膜被“拖曳”，汇集于熔池； 3）固体床移向分界面，形成新熔膜； 4）固体床减小，直至物料完全熔融。 59写出机头特性曲线方程和螺杆特性曲线方程。绘制螺杆口模特性曲线图, 讨论螺杆和机头特性曲线与挤出机生产率的关系，以及螺杆特性曲线与挤出量和压力降的关系。 3-3 404 60交联法制备交联聚乙烯管的工艺过程，偶氮化合物和过氧化物交联法制备交联聚乙烯管的交联反应机理; 61压延成型；共挤出；交联挤出 压延成型是生产薄膜和片材的主要方法，它是将已经塑化的接近粘流温度的热塑性 塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度宽度与割面光洁的薄片状制品 共挤出：使用数台挤出机向一个复合机头同时供给不同塑胶熔融料流、汇合 复合成多层混合制品的挤出工艺 62判断螺杆转速、螺杆与料筒的间隙、螺槽深度、均化段压力降等对挤出机挤出量的影响； 1.螺杆转速增加，挤出量增大，模具阻力增大（口模尺寸减小），挤出量减小， 压力降增加 2.螺槽深浅对物料压力、挤出量和熔体温度的影响。 3.压力（模具阻力）变化时, 浅螺槽螺杆，挤出量的波动较小；浅螺槽螺杆， 对料温的影响较小。 4.均化段长度对挤出量的影响口模阻力变化和机头内压较大波动时，均化段长 度较长时, 挤出量变化较小 63熔体在均化段输送，其流动的主要形式。双螺杆挤出机的特点。 双螺杆挤出机的特点： 1）强制输送物料：螺杆互相啮合，利用啮合空间将物料推向前。 2）对物料的剪切力大、塑化效果好：反向旋转双螺杆，啮合处螺棱、螺槽的速度方向相同，速度差；同向旋转双螺杆，啮合处螺棱、螺槽的速度方向相反，剪切力大，生热多， 3）螺杆具有自洁作用：两根螺杆的螺棱、螺槽存在速度差，互相剥离或刮去粘附的螺杆上的积料。锥形双螺杆挤出机可直接加工PVC粉料，省去造粒工序，可降低生产费用。 64注塑机螺杆螺杆的作用 螺杆是注塑机的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、熔化、搅拌和施压。所有这些都是通过螺杆在料筒内的旋转来完成的。在螺杆旋转时，塑料对于机筒内壁、螺杆螺槽底面、螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动 65讨论注塑过程中压力的作用； 注射过程中压力的作用： (１) 预塑时，推动料筒中塑料向前移动，使塑料混合和塑化，克服固体粒子和熔体在料筒和喷嘴中流动时的阻力； (２)充模阶段应克服浇注系统和型腔对塑料的流动阻力，使塑料获得足够充模速度及流动长度，使塑料在冷却前充满型腔； (３)保压阶段，压实模腔中的塑料，对冷却收缩的物料进行补料，使塑料熔成一体，使制品保持精确形状，获得所需性能。 注射压力与塑料品种、注射机类型、模具浇注系统结构尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有关。一般40～130MPa 66注塑系统由哪几部分组成；注塑模具由哪几大部分组成； 注射系统 均匀塑化达到流动状态，高压下，螺杆或柱塞的推挤，使熔体快速充模。 1 加料装置锥形加料斗，加热干燥装置。 2 料筒内壁光滑，呈流线型，避免缝隙、死角；决定注塑机最大注射量。螺杆搅拌和推挤，传热效率高，混合塑化较好；分段加热，热电偶控温。 3分流梭和柱塞 螺杆注射机无分流梭；柱塞式注塑机，料筒前端中心，鱼雷形。流线型凹槽和凸筋（定位和传热）熔体变薄，分流和收敛流动；缩短传热导程，加快传热，减少料筒壁塑料过热分解。熔体流速增加，剪切速率加大，摩擦热，料温升高，粘度下降，加强混合和塑化。 4 注塑机螺杆 作用：送料、压实、塑化、传压。 预塑（储料）过程：螺杆旋转后退，塑料卷入、物料向前推进，压实、排气、塑化，积存在螺杆顶部与喷嘴之间，螺杆停止转动； 注射过程：螺杆迅速向前平动，传递液压或机械力，使熔体注入模具。 5.喷嘴 注射模具： 浇注系统：喷嘴到型腔前的部分，主流道、分流道、浇口等。 成型零件：构成制品形状的各种零件，动模和定模型腔、型芯、排气孔等。 结构零件：导向、脱模、抽芯、分型等各种动作的各种零件。 67标注典型注射模具结构图中各部分名称。 3-3 462 68注射系统的总压力降构成 3-3 502 69注塑周期的的组成。 注塑周期：完成一次注射成型的时间 注射、保压、冷却和加料以及开模、辅助作业和闭模时间组成 70判断注塑机和挤出机的螺杆在结构、运动和作用等方面差异。 注射机螺杆与挤出机螺杆的结构基本相同都由进料输送、压缩、混炼、计量、螺杆头等组成。不同的是注塑机用单螺杆除了径向转动外还有轴向移动也叫注射行程一般为3D现在也有采用4.5-6D的通常情况下注塑机用单螺杆比挤出用单螺杆的长径比小其混炼效果也较弱而且两种螺杆的头部设计出不同。另外 在螺杆与筒体的间隙要求方面注塑机比挤出要更严格这是为了防止注塑时物料的回流为此注塑机螺杆都设计有止回环料筒。 ○1注塑机用螺杆的螺纹部分长L值与螺杆直径D值之比和螺纹的压缩比 都略小于挤出机用螺杆。 ②注塑机用螺杆的计量段螺纹槽深度比挤出机用螺杆的计量段螺纹槽深度略大些。 ③注塑机螺杆的加料段比挤出机螺杆的加料段略长些。塑化段长度要比挤出机螺杆的塑化段长度 短些。 ④注塑机用螺杆头部结构多数为尖头圆锥形 而且还带有逆止阀。注塑机的渐变型螺杆多用于非结晶型塑料如聚氯乙烯的注塑成型。注塑机中的突变型螺杆多用于结晶型塑料如聚烯烃类和聚酰胺的注塑成型。 71根据注塑过程中，柱塞、喷嘴和模腔压力随时间的变化曲线，并就注射过程各阶段加以说明。 a）空载期（to～t1） （柱塞）螺杆前移，物料 未进入模腔，柱塞空载， 熔体流经喷嘴和浇口，剪 切摩擦，温升，柱塞和喷 嘴压力增加。 b）充模期: （t1～t2） t1时，充模，模压上 升。t2时，型腔充满，模 压最大。料温、柱塞和喷 嘴压力升到最高。 c）保压期（t2～t3） 柱塞（螺杆）保压，模腔 中塑料得到压实和成型， 补料；熔体冷却，体积收 缩。料温下降，模压下降。 d）返料期(t3 ～t4) t3时，柱塞（螺杆旋转） 后退，预塑。喷嘴和浇口 压力下降，模压较高，未 冻结熔体倒流。 e）凝封期（t4～t5） 型腔料温下降；浇口冻结， 倒流停止。 f）继冷期： 浇口冻结后的冷却期，冷 却到玻璃化温度附近，脱 模。 1聚合物主要有哪几种聚集态形式？ 玻璃态(结晶态)、高弹态与粘流态 2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T 高分子材料加工成型原理作 业 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 《高分子材料加工成型原理》主要习题 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释：牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、剪 切粘度、滑移、端末效应、鲨鱼皮症。 牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现线性关系的流体，服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。 非牛顿流体：流体的剪切应力和剪切速率之间呈现非线性关系的流体，凡不服从牛顿黏性定律的流体称为非牛顿流体。 假塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低的流动特性的流体，常称为“剪切变稀的流体”。 胀塑性流体：是指无屈服应力,并具有黏度随剪切速率或剪切应力的增大而升高的流动特性的流体，常称为“剪切增稠的流体”。P13 拉伸粘度：用拉伸应力计算的粘度，称为拉伸粘度，表示流体对拉伸流动的阻力。 剪切粘度：在剪切流动时，流动产生的速度梯度的方向与流动方向垂直，此时流体的粘度称为剪切粘度。 滑移：是指塑料熔体在高剪切应力下流动时，贴近管壁处的一层流体会发生间断的流动。P31端末效应：适当增加长径比聚合物熔体在进入喷丝孔喇叭口时，由于空间变小，熔体流速增大所损失的能量以弹性能贮存于体系之中，这种特征称为“入口效应”也称"端末效应"。鲨鱼皮症：鲨鱼皮症是发生在挤出物表面上的一种缺陷，挤出物表面像鲨鱼皮那样,非常毛糙。如果用显微镜观察,制品表面是细纹状。它是不正常流动引起的不良现象,只有当挤出速度很大时才能看到。 6、大多数聚合物熔体表现出什么流体的流动行为为什么P16 大多数聚合物熔体表现出假塑性流体的流动行为。假塑性流体是非牛顿型流体中最常见的一种，聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其黏度随剪切速率的增加而下降。此外，高聚物的细长分子链，在流动方向的取向粘度下降。 7、剪切流动和拉伸流动有什么区别？ 拉伸流动与剪切流动是根据流体内质点速度分布与流动方向的关系区分，拉伸流动是一个平面两个质点的距离拉长，剪切流动是一个平面在另一个平面的滑动。 8、影响粘度的因素有那些是如何影响的 剪切速率的影响：粘度随剪切速率的增加而下降； 温度的影响：随温度升高，粘度降低； 压力的影响：压力增加，粘度增加； 分子参数和结构的影响：相对分子质量大，粘度高；相对分子质量分布宽，粘度低；支化程度高，粘度高； 添加剂的影响：加入增塑剂会降低成型过程中熔体的粘度；加入润滑剂，熔体的粘度降低；加入填料，粘度升高。 12、何谓熔体破裂产生熔体破裂的原因是什么如何避免高聚物熔体在挤出过程中，当挤压速率超过某一临界值时挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象称为熔体破裂。 原因：一种认为是由于熔体流动时，在口模壁上出现了滑移现象和熔体中弹性恢复所引起；另一种是认为在口模内由于熔体各处受应力作用的历史不尽相同，因而在离开口模后所出现的弹 化工原理知识点总结复习重点完美版 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ 连续性方程及重要引论： 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ρ ρ2222121121 21 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） m S =GA=π/4d 2 G V S =uA=π/4d 2 u 高分子材料成型加工 考试重点内容及部分习题答案 第二章高分子材料学 1、热固性塑料:未成型前受热软化,熔融可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型。受热不熔融,达到一定温度分解破坏,不能反复加工。在溶剂中不溶。化学结构就是由线型分子变为体型结构。举例:PF、UF、MF 2、热塑性塑料:受热软化、熔融、塑制成一定形状,冷却后固化成型。再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。在溶剂中可溶。化学结构就是线型高分子。举例:PE聚乙烯,PP聚丙烯,PVC聚氯乙烯。 3、通用塑料:就是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。 4、工程塑料:具有较好的力学性能,拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。举例:PA聚酰胺类、ABS、PET、PC 5、缓冷:Tc=Tmax,结晶度提高,球晶大。透明度不好,强度较大。 6、骤冷(淬火):Tc 名称: 2015秋高分子材料成型原理期末复习资料 第一章 一、选择题 1、( B )属于化学合成高分子。 a、甲壳素 b、聚乳酸 c、淀粉 d、细菌纤维素 2、( D )属于高性能纤维。 a、粘胶纤维 b、聚酯纤维 c、聚丙烯腈纤维 d、碳纤维 3、( D )属于功能纤维。 a、粘胶纤维 b、聚酯纤维 c、聚丙烯腈纤维 d、导电纤维 第二章 一、选择题 1、“溶解度参数相近原则”适用于估计( B )的互溶性。 A、非极性高聚物与极性溶剂 B、非极性高聚物与非极性溶剂 C、极性高聚物与极性溶剂 D、极性高聚物与非极性溶剂 2.纤维素黄酸酯-氢氧化钠水溶液体系的平衡相图具有( C )特征,( )温度有利于纤维素黄酸酯溶解度的提高。 a、下临界混溶温度升高 b、上临界混溶温度升高 c、下临界混溶温度降低 d、上临界混溶温度降低 二、简答题 1、简述聚合物熔融的主要方法。 2、简述聚合物在螺杆挤压机中熔融的能量来源。 答:(1)装在机筒外壁的加热器,使能量在机筒沿螺槽深度方向自上而下传导。 (2)随着螺杆的转动,筒壁上的熔膜被强制刮下来移走,而使熔融层受到剪切作用,使部分机械能转变为热能。 3、简述选择聚合物溶剂的基本原则。 答:聚合物溶剂的选择原则: (1)聚合物与溶剂的极性相近 规律相似相溶:聚合物与溶剂的极性越接近,越容易互溶。 (2)溶度参数理论 对于非极性聚合物尽可能找到聚合物溶度参数δ相近的非极性溶剂对于极性较高或者易形成氢键的聚合物或者溶剂,只有当聚合物与溶剂的δd、δp、δh分别接近时才能很好地混溶。 (3)高分子-溶剂相互作用参数(哈金斯参数)…Χ1 Χ1越小,溶剂的溶解能力越大,一般Χ1＜0、5为良溶剂。 4、聚氯乙烯的溶解度参数δ值与氯仿与四氢呋喃接近,但为什么四氢呋喃能很好地溶解聚氯乙烯而氯仿不能与聚氯乙烯混溶? 第三章 一、选择题 1.在聚合物物理改性的混合过程中,其混合机理不包括( B )作用。 a、剪切 b、弯曲 c、拉伸 d、分流、合并与置换 二、简答题 1、简述混合过程的三种基本运动形式及其聚合物加工中的作用。 2.根据Brodkey混合理论,聚合物共混体系与聚合物—添加剂体系涉及的混合机理有何差别? 3、简述分散混合过程中发生的作用。 总复习 流体流动 重点：柏努利方程 ∑+++=+++f e E P u gz W P u gz ρρ22 22121122 Kg J / ∑+++=+++f e h g P g u z h g P g u z ρρ22 2212 1122 m N J =/ 压强降)(2222 2212 11f f e p E P u gz W P u gz ?+++ =+++ ∑ρρρρρρ Pa m J =3 / 一、位能z/gz/ρgz z 是相对值，是相对于所取水平面的垂直高度。 二、动能（两个知识点：连续性方程，流量计） 1、连续性方程 定态流动与非定态流动 定态流动时对所有流体有：常数====n n n A u A u A u ρρρ 322111 对不可压缩流体有：常数====n n A u A u A u 2211 对圆管有：2 12 2212 21 22 14 4d d d d A A u u == =ππ 2、流量计 孔板、文丘里、转子三种，利用V=uA 来测量。 孔板、文丘里：A 一定，Δu 与ΔP 根据柏努利方程成一定关系，而ΔP 由压差计测得。故该两种流量计由孔板或文氏管与压差计相连组成。 V S 增大，Δu 增大，ΔP 增大，A 不变。 转子：f f f f A gV gV P ρρ-= ? V S 增大，转子上移，A 增大，Δu 不变，ΔP 不变。 三、静压能（两个知识点：静力学基本方程，密度ρ） 1、静力学基本方程 ①压强单位及换算： O mH mmHg at Pa atm 2533.10760033.110013.11===?= ②压强表示法 表压强=绝对压强-大气压强 真空度=大气压强-绝对压强 真空度= -表压强 ③表达式：gh P P ρ+=0或)(2112z z g P P -+=ρ ④等压面：等高、静止、连通、同一流体（分液器） 高分子材料成型加工考 试试题 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） A 卷 一、 填空题：（30X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子 由许多重复单元通过 键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名 称： 、 、 、 。 3、 聚合物物理状态有 、 、 。所对应的温度有： 、 、 。 4、写出四种聚合物成型方法： 、 、 、 。 5、通常单螺杆挤出机由 、 、 组成。 6、据实现功能的不同，可将双螺杆元件分为 (由正向螺纹元件组成，不同的螺杆头数和导程)、 (主要是指反向螺纹元件)、 (是捏合盘及其组合)、 (主要是指齿形盘元件)等。 注塑机性能的基本参数有： 、 、 、 。等。 8、压延辊表面应该具有高的光洁度、机械 和 精度。 9、锁模力的校核公式： 中，p 是 A 分是 。 二、简答题（3X10） 1、聚合物成型过程中降解 2、什么单螺杆的几何压缩比长径比 3、什么是双螺杆传动过程中的正位移移动 分 锁pA F 三、说明题：（2X10） 1、注塑成型的一个工作周期（以生产一产品为例） 2、在单螺杆设计过程中，采用那些方法可实现对物料的压实（从螺杆的结构上说明） 四、分析题：（20） 1、简述管材成型机头的组成（1-10的名称）及工作过程 B卷 一、填空题：（40X1） 1、高分子或称聚合物分子或大分子由许多重复单元通过键有规律地连接而成的分子，具有高的分子量。 2、热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为3个阶段，其分别是： 、、。 3、添加剂包括工艺添加剂和功能添加剂请任意写出四种添加剂的名称：、、、。 4、聚合物物理状态有、、。所对应的温度有：、、。 5、写出四种聚合物成型方法：、、、。 6、通常单螺杆挤出机由、、和温控系统组成。 7、注塑机的基本参数有：、、、。等。 第一章绪论 1.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。 (1)一次成型技术 一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。 (2)二次成型技术 二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。 目前生产上采用的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数几种二次成型技术。 (3)二次加工技术 这是一类在保持一次成型或二次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺寸和表观性质所进行的各种工艺操作方法。也称作“后加工技术”。大致可分为机械加工、连接加工和修饰加工三类方法。 2.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？ (1)过程集中制 生产设备集中； 宜于品种多、产量小、变化快的制品； 衔接生产工序时所需的运输设备多、费时、费工、不易连续化。 (2)产品集中制 一种产品生产过程配套； 宜于单一、量大、永久性强的制品、连续性强； 物料运输方便，易实现机械化和自动化，成本降低。 3.塑料制品都应用到那些方面？ (1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电气工业 (5)化学工业(6)仪表工业(7)建筑工业(8)航空工业 (9)国防与尖端工业(10)家具(11)体育用品和日用百货 4.如何生产出一种新制品？ (1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等方面所应具备的指标； (2)根据要求，选定合适的塑料，从而决定成型方法； (3)成本估算； (4)试制并确定生产工艺规程、不断完善。 第二章塑料成型的理论基础 1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对高分子材料加工有何实际意义？ 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 晶态聚合物：Tm——Td；非晶态聚合物：Tf——Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。 第一章、流体流动 一、 流体静力学 二、 流体动力学 三、 流体流动现象 四、 流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： ● 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称 压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）-大气压强（力） 真空度＝大气压强-绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 ● 流体静力学方程式及应用： 压力形式 )(2112z z g p p -+=ρ 备注：1)在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式 g z p g z p 22 11 += +ρ ρ 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。 应用： U 型压差计 gR p p )(021ρρ-=- 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 ● 流量 质量流量 m S kg/s m S =V S ρ 体积流量 V S m 3/s 质量流速 G kg/m 2s (平均)流速 u m/s G=u ρ ● 连续性方程及重要引论： ● 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准：f e W p u g z W p u g z ∑+++=+++ ρ ρ222212112121 J/kg 以单位重量流体为基准：f e h g p u g z H g p u g z ∑+++=+++ ρρ222212112121 J/N=m 输送机械的有效功率： e s e W m N = 输送机械的轴功率： η e N N = （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、 作图与确定衡算范围:指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、 截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、 基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、 两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、 单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： ● 流体流动类型及雷诺准数： （1）层流区 Re<2000 （2）过渡区 2000< Re<4000 （3）湍流区 Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合 流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流：1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流：1、层流内层；2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 max 2 1 u u = 湍流时的速度分布 max 8.0u u ≈ 四、流动阻力、复杂管路、流量计： ● 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 范宁公式的几种形式： 圆直管道 2 2u d l h f λ= 非圆直管道 22 u d l W p f f ρλρ==? 运算时，关键是找出λ值，一般题目会告诉，仅用于期末考试，考研需扩充 ● 非圆管当量直径： 当量直径：e d e d =4H r （4倍水力半径） 水力半径：H r = Π A 1.高分子材料成型加工：通常是使固体状态(粉状或粒状)、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所摇的形状并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。 2.热塑性塑料：是指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用。具有可塑性可逆 热固性塑料：是指受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料(如:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚胺酯、发泡聚苯乙烯、不饱和聚酯树脂等)具有可塑性,是不可逆的、不能再回收利用。 3. 通用塑料：一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料 工程塑料：指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6KJ/m2,长期耐热温度超过100°C 的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等的、可代替金属用作结构件的塑料. 4.可挤压性：材料受挤压作用形变时，获取和保持形状的能力。 可模塑性：材料在温度和压力作用下，产生形变和在模具中模制成型的能力。 可延展性：材科在一个或两个万向上受到压延或拉伸的形变能力。 可纺性：材料通过成型而形成连续固态纤维的能力。 5.塑化效率：高分子化合物达到某一柔软程度时增塑剂的用量定义为增塑剂的塑化效率。定义DOP的效率值为标准1,小于1的则较有效,大于1的较差. 6.稳定流动：凡在输送通道中流动时，流体在任何部位的流动状况及一切影响流体流动的因素不随时间而变化，此种流动称为稳定流动。 不稳定流动：凡流体在输送通道中流动时，其流动状况及影响流动的各种因素都随时间而变化，此种流动称之不稳定流动。 7. 等温流动是指流体各处的温度保持不变情况下的流动。（在等温流动情况下，流体与外界可以进行热量传递，但传入和输出的热量应保持相等） 不等温流动：在塑料成型的实际条件下，由于成型工艺要求将流道各区域控制在不同的温度下:而且由于粘性流动过程中有生热和热效应，这些都使其在流道径向和轴向存在一定的温度差，因此聚合物流体的流动一般均呈现非等温状态。 8. 熔体破裂: 聚合物在挤出或注射成型时，在流体剪切速率较低时经口模或浇口挤出物具有光滑的表面和均匀的形状。当剪切速率或剪切应力增加到一定值时，在挤出物表面失去光泽且表面粗糙，类似于“橘皮纹”。剪切速率再增加时表面更粗糙不平。在挤出物的周向出现波纹，此种现象成为“鲨鱼皮”。当挤出速率再增加时，挤出物表面出现众多的不规则的结节、扭曲或竹节纹，甚至支离和断裂成碎片或柱段，这种现象统称为熔体破裂. 9. 离模膨胀:聚合物熔体挤出后的截面积远比口模截面积大。此种现象称之为巴拉斯效应，也成为离模效应。离模膨胀依赖于熔体在流动期间可恢复的弹性变形。有如下三种定性的解释：取向效应、弹性变形效应（或称记忆效应）、正应力效应。 10. 均匀程度指混人物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。 分散程度指混合体系中各个混人组分的粒子在混合后的破碎程度。破碎度大。粒径小，起分散程度就高；反之。粒径大，破碎程度小，则分散的不好 11. 塑炼：为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。 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。 12. 固化速率：是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与标准试件的厚度的比值（s/mm厚度）来表示，此值愈小，固化速率愈大。 13.成型收缩率：在常温常压下，模具型腔的单向尺寸L 。和制品相应的单向尺寸L之差与 1、什么叫混合、混炼？并指出各自的特点。 混合是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作。 混炼是指用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂练成混炼胶的工艺。 混合：温度低（一般低于聚合物熔点），剪切速率小；混炼：温度高（一般高于聚合物熔点），剪切速率大。 2、试述捏合机、高速混合机、开炼机、密炼机的基本结构、工作原理和机器的规格型号。 （1） Z形捏合机 基本结构：带有加热（冷却）夹套的鞍形混合室、一对Z形搅拌器、电气传动装置等。捏合机除了通过夹套加热和冷却外，还可在搅拌器中心开设通道，通加热或冷却载体，以便准确及时地控制捏合时物料的温度。 工作原理：混合时，物料借助于相向转动的一对搅拌器沿着混合室的侧壁上翻,而后在混合室的中间下落，再次为搅拌器所作用。这样重复循环，物料得到多次折叠和撕捏作用，从而得到均匀混合。 (2)高速混合机 基本结构：附有加热或冷却夹套的圆筒形混合室、一个装在混合室底部的高速转动的搅拌叶轮、排料装置、折流板（挡板）以及电气传动装置等。 工作原理：高速混合机工作时，高速旋转的叶轮借助表面与物料的摩擦力和侧面对物料的推力使物料沿叶轮切向运动。同时，由于离心力的作用物料被抛向混合室内壁，并且沿内壁面爬升，当升到一定高度后，由于重力的作用，物料又落回到叶轮中心，接着又被抛起。物料的表面不断得到更新，由于叶轮的转速很高，物料运动速度很快，快速运动的物料粒子之间相互碰撞、摩擦，使得团块破碎，物料因摩擦升温，同时迅速地进行着交叉混合，这些作用促进了各组分的均匀分布和对液态添加剂的吸收。规格型号：GH200，GH表示高速混合机，200表示工作容量200升。实际加料量为工作容量的50～75％。 （3）开炼机 基本结构：两只辊筒、辊距调节装置、安全装置、加热冷却系统和传动系统等。辊筒为中空结构，内部可通加热或冷却载体，也可直接放置电加热棒加热。 工作原理：开炼机工作时，两个辊筒相向旋转，且速度不等。放在辊筒上的物料由于与辊筒的摩擦和粘附作用以及物料之间的粘结力而被拉入辊隙之间，在辊隙内物料受到强烈的挤压和剪切，这种剪切使物料产生大的形变，从而增加了各组分之间的界面，产生了分布混合。该剪切也使物料受到大的应力，当应力大于物料的许用应力时，物料会分散开，即分散混合。所以提高剪切作用就能提高混合塑炼效果。 规格型号：SK-160；SK表示塑料开炼机，160表示辊筒直径160mm。 XK橡胶双辊开炼机。 3、决定开炼机正常工作的条件是什么？ 开炼机正常工作时的两个条件： ①物料与辊筒的摩擦角应大于接触角； ②两个辊筒之间存在速比。减小辊筒间距和加大辊筒速比，可以加大剪切作用。 4、高速混合机中折流板的作用是什么？ 改变混合时物料的流型；内部安装测温传感器，测试物料的温度。 5、常见的连续混合设备有哪几种，各有什么特点？ 连续混合设备主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星螺杆挤出机和连续混炼机。 6、生胶在成型加工前为什么要进行塑炼？ 塑炼主要是为了降低生胶的弹性，增加可塑性，获得适当流动性，使橡胶与配合剂在混炼过程中易于混合分散均匀，也利于胶料进行各种成型操作。此外，还要使生胶的可塑性均匀一致，从而使制得的胶料质量也均匀一致。 模压成型部分 1、试简述热固性塑料的模压成型（压缩模塑）工艺过程。 模压成型通常称压缩模塑，是将模塑塑料在已加热到指定温度的模具中加压，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热固性塑料制品。 2、为什么热塑性塑料较少采用模压成型的方法加工？ 热塑性塑料模压成型时，必须将模具冷却到塑料固化温度以下才能定型为制品，为此需交替加热与冷却模具，生产周期长，故生产中很少采用。 3、什么是BMC、SMC？它们常采用何种方法成型？ BMC:块状模塑料，用预混法制成的聚酯树脂模塑料，模塑料成团块状，故也称料团。 SMC:片状模塑料，用预浸法制成的片状聚酯树脂模压料。 4、热固性塑料、热塑性塑料、橡胶的模压成型有什么不同？ 成型过程中热塑性塑料不发生化学变化，而后两者有物理和化学变化。 (环境工程原理)化工原理期末复习 第一章流体流动 各种压强之间的相互关系 各种流态下，摩擦系数λ的影响因素 牛顿粘性定律的表达式 柏努利方程式中各项含义及应用，涉及的相关公式。 局部阻力的计算方法 测量管路中流体的流量仪器 层流与湍流是如何定义的？ 层流流动时的速度分布 流体流动时所产生的阻力大小，在实际生产中有何意义？第二章流体输送设备 离心泵的主要特性曲线及其描述 离心泵在启动前为什么必须灌水排气 启动离心泵前及停泵前应做哪些工作? 能否在正常工作的离心泵进口管设置阀门，为什么？ 第三章非均相物系的分离 影响固体颗粒沉降速度的因素， 斯托克斯区沉降及计算 降尘室优点及降尘室相关计算 离心分离设备的分离因数 旋风分离器性能 旋风分离器中沉降计算 第四章传热 热传递的基本方式 各种传热系数的单位 物质导热系数的顺序 平壁传热计算 对流传热的类型 流体与固体壁面间对流传热的热阻分析 冷热流体的对数平均温差 牛顿冷却定律及热量衡算方程的应用 换热器的传热面积计算。 湍流强制对流传热，其准数关联式，定性温度和特性尺寸换热器设计中，流体流径的选择 在一套管换热器中，若两流体的进、出口温度不变，应选择并流换热还是逆流换热？为什么？ 流体与固体壁面间对流传热的热阻主要集中在何处？ 本套管传热实验中，为什么可将α≈K ？ 为蒸汽管道中为什么要装不凝性气体排出阀？ 如何强化传热？请结合本实验的实际情况进行分析。 第五章蒸馏(只对环境专业有要求) 蒸馏的概念，为什么能分离液相组成。 t-x-y图的各种含义及概念 回流比的上下限 画出平衡蒸馏示意图，与简单蒸馏比较来说明其分离效果。 画出简单蒸馏示意图，与平衡蒸馏比较来说明其分离效果。 若汽化率相同，简装蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果(即馏出液的组成更高：若要求两种蒸馏保持相同的分离程度，则简单蒸馏的汽化率较平衡蒸馏时的大)。 识图要求 写出流体阻力实验装置流程图中各标号相应的附件。 写出套管传热实验装置流程图中各标号相应的附件。 高分子材料成型加工原理试题 Material Science & Technology Department, Major: Polymer Science & Engineering, Class: 2008-2. 一、填空 1、聚合物具有一些特有的加工性质，如有良好的__可模塑性__，__可挤压性__，__可纺性__和__可延性__。 2、__熔融指数__是评价聚合物材料的可挤压性的指标。 4、按照经典的粘弹性理论，线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变三部分组成。 5、晶核形成的方法:均相成核、异相成核。 6、单螺杆挤出机的基本结构:传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备。 1. 按照塑料塑化方式的不同，挤出工艺可分为(干法)和(湿法)二种;按照加压方式的不同，挤出工艺 又可分为(连续式)和(间歇式)两种。 2 、聚合物流动过程最常见的弹性行为是:端末效应和不稳定流动。 3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。 7、螺杆结构的主要参数:t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度。 1、非牛顿流体受到外力作用时，其流动行为有以下特征:(剪应力)和(剪切速率)间通常不呈比例关系，因而剪切粘度对剪切作用有依赖性;非牛顿性是(粘性)和(弹性)行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。 2、聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当T>Tf时，主要发生(粘性形变)，也有弹性效应，当Tg 作业 第一章液态金属的结构与性质 1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？ 理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏；实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式（溶质或化合物）不同的杂质原子；金属（二元合金）液态结构存在第二组元时，表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏；实际金属（多元合金）液态结构相当复杂，存在着大量时聚时散，此起彼伏的原子团簇、空穴等，同时也含有各种固态、气态杂质或化合物，表现为三种起伏特征交替；能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。浓度起伏指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象 2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义 动力学粘度的物理意义：表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。是液体内摩擦阻力大小的表征 影响粘度的因素：1）液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；2）粘度随原子间距δ增大而降低，与δ3成反比；3）η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。（实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距随之而增大，因此η会随之下降。）4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响，如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。通常，表面活性元素使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高 粘度在材料成形中的意义： 1）粘度对铸件轮廓的清晰程度将有很大影响：在薄壁铸件的铸造过程中，流动管道直径较小，雷诺数值小，流动性质属于层流。此时，为提高铸件轮廓清晰度，可降低液体粘度，此时应适当提高过热度或者加入表面活性物质等；2）影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向：由于凝固收缩形成压力差而造成的自然对流均属于层流性质，此时粘度对流动的影响就会直接影响到铸件的质量；3）影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：粘度η较大时，夹杂或气泡上浮速度较小，会影响精炼效果；铸件及焊缝的凝固中，夹杂物和气泡难以上浮排除，易形成夹杂或气孔；4、影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧：而金属液和熔渣中的动力学粘度η低则有利于扩散的进行，从而有利于脱去金属中的杂质元素；5、熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡的进行有利；6、对缩孔、缩松、晶粒大小和偏析的影响，即η愈大，铸件内部缩孔或缩松倾向增大。另外，η大时，将使凝固过程中对流困难而造成晶粒粗化；影响凝固界面前端的熔点物质向后扩散而导致区域偏析 化工原理 绪论Ｐ7 1,2 1. 从基本单位换算入手,将下列物理量的单位换算为ＳＩ单位。 (1)水的黏度μ＝0.００856 ｇ/(c ｍ·s) （２)密度ρ=１３８．6 kgf ?ｓ2/ｍ4 (3）某物质的比热容C Ｐ=0.24 BT Ｕ/(ｌb·℉) (４)传质系数ＫG =３4.2 kmol/（m 2?h?ａtm) （5）表面张力σ＝74 ｄy ｎ/cm (6)导热系数λ=1 ｋｃal/（ｍ?h?℃） 解：本题为物理量的单位换算。 （1)水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg ＝１00０ g ，１ ｍ=１00 ｃm 则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04 4??=??=??? ?? ??????????????=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为１ ｋｇf=9.81 N ，1 N=１ kg?ｍ/s ２ 则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ?? ????????????????=ρ （3)从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 ＢTU=１.055 kJ ，l b=0.4５36 kg 则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c (４）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=36００ s,1 a ｔｍ=１01.33 kPa 则 )kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=?? ??????????????????=-K (5）表面张力 基本物理量的换算关系为 １ dy ｎ=1×1０–5 N 1 m ＝1００ cm o o 51F C 9 = 第一章、流体流动 一、流体静力学 二、流体动力学 三、流体流动现象 四、流动阻力、复杂管路、流量计 一、流体静力学： 压力的表征：静止流体中，在某一点单位面积上所受的压力，称为静压力，简称压力，俗称压强。 表压强（力）＝绝对压强（力）- 大气压强（力）真空度＝大气压强- 绝对压 大气压力、绝对压力、表压力（或真空度）之间的关系 流体静力学方程式及应用： 压力形式p2 p1 g( z1 z2 ) 备注： 1) 在静止的、连续的同一液体内，处于同一 能量形式p1 z1 g p2 z2 g 水平面上各点压力都相等。 此方程式只适用于静止的连通着的同一种连续的流体。应用： U型压差计p1p2( 0) gR 倾斜液柱压差计 微差压差计 二、流体动力学 流量 m kg/s m=Vρ 质量流量 S SS 体积流量S 3 m S=GA= π /4d2G V m /s V S=uA= π /4d2u 质量流速G kg/m 2s (平均)流速u m/s G=uρ 连续性方程及重要引论： u2( d1) 2 u1d2 一实际流体的柏努利方程及应用（例题作业题） 以单位质量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/kg z1 g 2 u1 W e z2 g 2 u2 W f 以单位重量流体为基准： 1 2 p1 1 2 p2 J/N=m z1 2g u1 g H e z2 2g u2 g h f 输送机械的有效功率：N e m s W e 输送机械的轴功率：N N e （运算效率进行简单数学变换） 应用解题要点： 1、作图与确定衡算范围: 指明流体流动方向，定出上、下游界面； 2、截面的选取：两截面均应与流动方向垂直； 3、基准水平面的选取：任意选取，必须与地面平行，用于确定流体位能的大小； 4、两截面上的压力：单位一致、表示方法一致； 5、单位必须一致：有关物理量的单位必须一致相匹配。 三、流体流动现象： 流体流动类型及雷诺准数： （ 1）层流区Re<2000 （2）过渡区2000< Re<4000 （ 3）湍流区Re>4000 本质区别：（质点运动及能量损失区别）层流与端流的区分不仅在于各有不同的Re 值，更重要的是两种流型的质点运动方式有本质区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 由于质点碰撞而产生的附加阻力较自黏性所产生的阻力大得多，所以碰撞将使流体前进阻力急剧 加大。 管截面速度大小分布： 无论是层流或揣流，在管道任意截面上，流体质点的速度均沿管径而变化，管壁处速度为零，离开管壁以后速度渐增，到管中心处速度最大。 层流： 1、呈抛物线分布；2、管中心最大速度为平均速度的2倍。 湍流： 1、层流内层； 2、过渡区或缓冲区；3、湍流主体 湍流时管壁处的速度也等于零，靠近管壁的流体仍作层流流动，这－作层流流动的流体薄层称为 层流内层或层流底层。自层流内层往管中心推移，速度逐渐增大，出现了既非层流流动亦非 完全端流流动的区域，这区域称为缓冲层或过渡层，再往中心才是揣流主体。层流内层的厚度随 Re 值的增加而减小。 层流时的速度分布 u 1 u max 2 湍流时的速度分布u 0.8u max 四、流动阻力、复杂管路、流量计： 计算管道阻力的通式：（伯努利方程损失能） 中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 高分子成型加工是研究将聚合物转变成实用材料或制品的工程技术，是一门实践性、综合性很强的课程。课程内容包括高分子材料的成型原理、配方、加工方法、工艺过程等，测重研究实现转变的方法及所获得的产品质量与材料性质和工程技术因素的关系。通过本课程的学习，学生掌握高分子材料成型加工的主要原理以及一些重要的成型加工方法，熟悉高分子材料加工过程中的工艺调节以及高分子制品的质量控制等。 “Form and process of polymer” is a practical and comprehensive course which will introduce the engineering technology of transforming polymer into practical materials or products. The contents of this course are including that: the forming principle, formula, processing method and processing procedure of polymer materials. This course will focus on the method of transformation and the relationship between product quality and engineering factors. Through this course, students will master the main principles and some important processing methods of polymer materials, and be familiar with the processing adjustment and quality control of polymer products. 2.设计思路： 高分子材料的成型加工是高分子科学体系的一个重要组成分支，是建立在高分子化学和高分子物理基础上的。本课程的内容十分庞杂，包括了成型加工原理、成型加工工艺、加工设备、成型模具等几方面。同时本课程也是一门实践性很强的课程，不仅需要学生掌握基础理论知识，更需要培养学生的实际操作能力和知识运用能力。本课程从高分子材料的角度学习成型加工方法，主要内容包括塑料的成型加工方法，橡胶的成型加工方法及纤维纺丝成型。学生通过课程学习，可以明确材料的适用成型方法，具备对高分子材料生产过程的宏观调控的能力。 3. 课程与其他课程的关系： 先修课程：高分子物理、高分子化学。后置课程：专业实习。高分子成型加工是一门处于承上启下枢纽地位的重要专业课程，一方面要应用高分子物理、高分子化学方面的知识，另一方面更要注重在实践教学中对课程知识的巩固。高分子材料成型加工原理 期末复习重点
高分子材料加工成型原理作业
化工原理知识点总结复习重点完美版
高分子材料成型加工
高分子材料成型原理期末复习资料
化工单元操作--总复习
高分子材料成型加工考试试题
高分子材料成型加工原理
化工原理知识点总结复习重点完美版
高分子材料成型加工(含答案)
高分子成型加工原理
化工原理期末复习要点
高分子材料成型加工原理试题
材料加工原理作业答案
化工原理复习总结重点
化工原理知识点总结复习重点(完美版).doc
2020版《高分子成型加工》