材料成型及加工原理复习 (1)

第一章

1.聚合物材料的加工性质：可模塑性、可挤压性、可纺性、可延性

2.什么是可挤压性？

答：可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得形状和保持形状的能力。

发生地点：主要有挤出机、注塑机料筒、压延机辊筒间、模具中等

聚合物力学状态：粘流态

表征参数：熔融指数

3.什么是可模塑性？

答：可模塑性指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。

发生地点：主要有挤出机、注塑机、模具中等

聚合物力学状态：高弹态、粘流态

表征方法：螺旋流动试验

在成型加工过程中，聚合物的可模塑性常用在一定温度、压力下熔体的流动长度来表示。

4.什么是可纺性？

答：可纺性是指聚合物材料通过加工形成连续的固态纤维的能力。

发生地点：主要有熔融纺丝

聚合物力学状态：粘流态

表征方法：纺丝实验

5.什么是可延性？

答：可延性表示无定型或半结晶聚合物在一个或两个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。

发生地点：压延或拉伸工艺

聚合物力学状态：高弹态或玻璃态

表征方法：拉伸试验（速率快慢、试样）

可延性源于：

1)大分子结构

非晶高聚物单个分子空间形态：无规线团；

结晶高聚物：折叠链状；

细而长的长链结构和巨大的长径比；

2)大分子链的柔性

6.什么是粘弹性？

答：粘弹性是纯弹性和纯粘性的有机组合。

1)粘性：物体受力后，形变随时间发生变化，除去外力后，形变不能回复。

2)弹性：物体受力后，发生形变，除去外力后，形变能回复

（1) 普弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能迅速回复，与时间无关。

（符合胡克定律）

（2) 高弹性：物体受力后，瞬时发生形变，除去外力能回复，与时间有关。（不符合胡克定律

7.什么是滞后效应？

答：在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。

❖形成原因：

长链结构和大分子的运动具有逐步性，存在松弛过程，需要松弛时间。

(聚合物的可挤压性：粘度——流动性——MFR表征、表征意义及使用意义；

聚合物的可模塑性：可模塑性的影响因素；

聚合物的可延性：冷拉伸、热拉伸、可延性的表征

聚合物加工过程中的粘弹行为：粘弹形变、滞后效应

线型高聚物的聚集态与成型加工：力学三态的特征（分子运动状态、宏观力学状态）及适应的成型加工方法；

重要的成型加工特征温度： T b 、T g 、T m 、T f 、T d)

习题：

1.请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。

答：

1)粘弹性的滞后效应是指在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用

速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。

2)当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，大

分子重排运动的发展，以致密度增加，体积收缩。

3)在Tg-Tf温度范围对成型制品进行热处理（退火、正火），可以缩短大

分子形态的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能加

快的稳定下来。

2. 比较塑性形变和粘性形变的异同点。

答：同：

都是不可逆形变。

异：

1)温度区间不同，塑性形变温度区间为Tg-Tf；粘性形变温度区间为Tf

以上。

2)作用力和时间不同，塑性形变需较大外力和较长时间；粘性形变要很小

的外力和时间。

3.什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？

答：力学三态：玻璃态，高弹态，粘流态

（1）玻璃态（结晶态）

聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。

适用：二次加工：

（2）高弹态

产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。

适用：较大变形的成型工艺。

（3）粘流态

很大的不可逆形变；熔体黏度低。

适用：流动性要求较高的成型加工技术。

4.聚合物具有一些特有的加工性质，如具有良好的（可模塑性）（可挤压性）（可

纺性）和（可延性）

5.（熔融指数）是评价聚合物材料的可挤压性这一加工性质的一种简单实用的

方法。而（螺旋流动实验）是评价聚合物材料可模塑性这一加工性质的方法。

6. 在通常加工条件下，聚合物的形变主要由（高弹形变）（粘流形变）所组成，

从形变性质来看，包括（可逆变形）（不可逆变形）两种成分，只是由于加工条件不同而存在两种成分的相差异。

7. 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（T＞Tg ？）时，主要发生弹性形变，也有粘性形变。

8. 按照经典的粘弹性理论，加工过程线型聚合物的总形变可以看成是（普弹性

变）、（推迟高弹性变）和（粘性形变）三部分所组成。

8.图为典型的模塑面积图，请结合该图说明注射产品质量和温度、注射压力的关系。

（必考，分析）

图中四条线所构成的面积（交叉线区）为模塑的最佳区域。

分析：

（1）温度：过高的温度，虽然熔体流动性大，易于成型，但会引起分解; 制品收缩率大；低温，流动难，成型性差，制品产生熔接不良；若低温下增加压力，强迫分子发生变形，制品内部存在内应力，开模后，制品尺寸、形状不稳定。

（2）压力压力过高：将引起溢料并使制品内应力增大；压力过低：造成缺料，制品成型不全；