第1章聚合物及成型工艺
高分子加工工程复习题(含部分答案)
《高分子加工工程》主要习题第一章绪论1. 何谓成型加工高分子材料成型加工的基本任务是什么将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。
1.研究各种成型加工方法和技术；2.研究产品质量与各种因素之间的关系；3.研究提高产量和降低消耗的途径。
2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。
A.如何使聚合物产生流动与变形方法: a.加热熔体； b.加溶剂溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。
B.如何硬化定型方法：热固性：交联反应固化定型。
热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。
a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。
b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等c.性质：有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的简要分为那几类1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工：2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a.主要发生物理变化：b.主要发生化学变化：c.既有物理变化又有化学变化：5. 简述成型加工的基本工序1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合2.成型：赋予聚合物一定型样3.机械加工：车，削，刨，铣等。
4.修饰：美化制品。
5.装配：粘合，焊接，机械连接等。
6. 简述塑料的优缺点。
优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。
缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。
①挤出-高分子聚合物成型加工实验报告
聚合物加工实验报告实验一三元乙丙橡胶/聚丙烯共混改性及其挤出造粒姓名：张涵学号：1514171034 班级：2班年级：2015级专业：高分子材料与工程实验时间：2018年5月3日目录一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)第一部分聚丙烯及EPDM (4)(一)聚丙烯 (4)（1）聚丙烯的品种 (4)（2）聚丙烯的性能 (4)(二)EPDM (5)（1）EPDM的定义 (5)（2）EPDM的特性 (5)（3）EPDM的改良品种 (7)(三)聚丙烯与EPDM的共混增韧 (8)第二部分聚合物共混物的界面层 (8)(一)界面层的形成 (8)(二)界面层的结构和性质 (10)第三部分挤出机结构 (11)23（1）传动部分 (12)（2）加料部分 (12)（3）机筒 (13)（4）螺杆 (13)（5）机头和模口 (13)（6）排气装置及其机理 (13)三、原料及主要设备 (13)四、注意事项 (15)五、实验步骤、现象及分析 (15)(一)实验前准备工作 (15)(二)实验过程 (16)(三)停机 (18)六、实验结果及分析 (19)七、思考题 (21)一、实验目的1.聚烯烃改性的基本原理和方法；2.认识EPDM对聚丙烯的增韧改性；3.理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法；4.了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。
二、实验原理第一部分聚丙烯及EPDM(一)聚丙烯（1）聚丙烯的品种以丙烯聚合而得到的聚合物称为聚丙烯．聚丙烯颗粒外观为白色蜡状物透明性也较好。
它易燃，燃烧时熔融滴落并发出石油气味。
比聚乙烯更轻。
大多数工业聚丙烯是仅由丙烯一种单体聚合而得到的、即为均聚聚丙烯。
有时为了满足各种性能需要，在聚丙烯合成过程中，常引入少量乙烯单体(或丁烯－1、己烯—1等)进行共聚，得到共聚聚丙烯。
共聚聚丙烯中最重要的是乙烯与丙烯的共聚物。
（2）聚丙烯的性能工业聚丙烯结晶性好，其结晶度一般为50％-70％、有时可达80％。
复合材料的成型工艺聚合物基复合材料的成型工艺
(2)电工领域。主要用于高压电缆保护管、电
缆架、绝缘梯、绝缘杆、灯柱、变压器和电机的零
部件等。
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(3)建筑领域。主要用于门窗结构用型材、 桁架、桥梁、栏杆、支架、天花板吊架等。
(4)运输领域。主要用于卡车构架、冷藏车 箱、汽车笼板、刹车片、行李架、保险杆、船 舶甲板、电气火车轨道护板等。
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5. 连续缠绕成型工艺
将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一 定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑 料制品的工艺过程，称为缠绕工艺。
缠绕工艺流程图如下图所示：
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胶液配制
纱团 集束 浸 胶
湿
法 缠
张力控制
绕
成
型 纵、环向缠绕 工
艺
烘干
络纱
胶纱纱绽
干
张力控制
法 缠
绕 加热粘流 成
大量使用的基体材料有不饱和聚酯树 脂和环氧树脂等。
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另外，以耐热性较好、熔体粘度较低的 热塑性树脂为基体的拉挤成型工艺也取得了 很大进展。
其拉挤成型的关键在于增强材料的浸渍。
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在拉挤成型工艺中，目前常用的方法如热 熔涂覆法和混编法。
热熔涂覆法是使增强材料通过熔融树脂， 浸渍树脂后在成型模中冷却定型；
②设备简单、投资少、设备折旧费低。
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③工艺简单； ④易于满足产品设计要求，可以在 产品不同部位任意增补增强材料 ⑤制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。
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手糊成型工艺缺点
① 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生 条件差。
②产品质量不易控制，性能稳定性不高。 ③产品力学性能较低。
光电印制电路板的发展评述_3_聚合物光波导层的成型工艺_1_
Zhang Jialiang Abstract In the paper, the rule of polymer optical waveguide layers used in OE-PCB was reviewed briefly. At the same, patterning techniques of polymer optical waveguide layers were introduced. The main method includes reactive ion etching(RIE), photolithography, laser ablation, hot embossing. Key words OE-PCB; reactive ion etching(RIE); photolithography; laser ablation; hot embossing; patterning techniques
综述与评论
光电印制电路板的发展评述（３ ） ——聚合物光波导层的成型工艺（１ ）
张家亮 （南美覆铜板厂有限公司，广东 佛山 ５２８２３１）
摘 要 文章简述了光电印制电路板中聚合物光波导层的制作应该遵循的原则，介绍了光波导层的主要成型工艺， 包括反应离子蚀刻、平版影印、激光烧蚀和加热模压等方法。
根据光致抗蚀剂（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔ）被曝光部分发 生光化学反应种类的不同，可以将光致抗蚀剂大致分 为正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂两种类型。被曝 光部分发生交联反应的抗蚀剂，经过显影后，该曝 光部分被保留下来，未曝光部分则被除掉，这种光 致抗蚀剂称为负性光致抗蚀剂，而被曝光部分发生分 解反应的抗蚀剂，经过显影后，曝光部分被除掉， 未曝光部分留下来，这种光致抗蚀剂称为正性光致抗 蚀剂。选用光致抗蚀剂与衡量光致抗蚀剂优劣的标 准，包括对光源的灵敏度、对图形的分辨率、涂布 的均匀性以及对蚀刻工艺的耐腐蚀性等［１３－１５］。表 ２ 为 适用平版影印法制造的多模光波导材料性能，图 ４ 为 正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂平版影印机理，图 ５ 为聚合物光波导平版影印制造过程。
高聚物合成工艺学
4、分离过程
聚合结束，对产物中聚合物、未反应单体、催化剂、 反应介质进行分离
5、 聚合物后处理过程
合成树脂：粉状树脂-------干燥-------旋风分离器-------稳定 剂-------混炼-------造粒-------冷却--------粒状塑料-------均匀 化-------包装--------商品 合成橡胶：粒状合成橡胶----干燥-----压块-----包装-----商品
6、 回收过程 主要回收单质、溶剂
6+1 辅助环节 回收能量 稳定生产 三废处理 产品贮运
三、 三废处理及废物利用
废气-密闭 废液-交换 废渣-焚烧沉降
废旧塑料回收利用途径：
1、作为材料再生循环利用 2、做为化学品循环利用 3、做为能源回收利用
聚物生产方法，生产工艺过程，工艺设备等 基本知识。
第一章 绪论
高分子合成工业概述 1、高分子合成材料
{ { 高分子材料 天然高分子 天然高分子改性 合成高分子 有机材料聚合
2、发展简史 古代 部分合成 油漆、浆糊
现代 起源---天然高聚物的化学加工工业
典型标志：
① 天然橡胶-----橡胶制品 1839年 ②第一种塑料---赛璐珞（樟脑增塑硝酸纤维素）
1、原料准备与精制过程
单体纯度 99%以上 ① 单体中杂质对聚合物反应产生链转移反应 ② 使催化剂产生中毒，活性降低分解 ③ 影响产品的颜色、光泽度、黑点 单体贮存设备考虑问题： ①防止与空气接触产生易爆炸的混合物或 产生过氧化物，提供氮气保护 ②保证储罐在任何情况下不会因压力过高而爆炸 ③防止有毒易燃单体在运输过程中泄漏 ④防止单体自聚，加一定阻聚剂 ⑤贮罐远离反应装置，减少火灾危险ຫໍສະໝຸດ 2、催化剂（引发剂）配制过程
复合材料成型工艺简介
注射成型工艺原理
注射成型是根据金属压铸原理发展起来的 一种成型方法。该方法是将颗粒状树脂、短纤维 送入注射腔内，加热熔化、混合均匀，并以一定 的挤出压力，注射到温度较低的密闭模具中，经 过冷却定型后，开模便得到复合材料制品。
注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、 注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时，一般是将温度较低的树 脂体系(防止物料在进入模具之前发生固化)与短 纤维混合均匀后注射到模具，然后再加热模具使 其固化成型。
生产中采用的成型工艺
(1) 手糊成型
(2)注射成型
(3)真空袋压法成型
(4)挤出成型
(5)压力袋成型
(6)纤维缠绕成型
(7)树脂注射和树脂传递成型
(8)真空辅助脂注射成型
(9)连续板材成型 (10)拉挤成型 (11)离心浇铸成型 (12)层压或卷制成型 (13)夹层结构成型 (14)模压成型 (15)热塑性片状模塑料热冲压成型 (16)喷射成型
利用喷射法可以制作大蓬车车身、 船体、广告模型、舞台道具、贮藏箱、 建筑构件、机器外罩、容器、安全帽等。
5. 连续缠绕成型工艺
将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一 定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑 料制品的工艺过程，称为缠绕工艺。
缠绕工艺流程图如下图所示：
胶液配制
纱团 集束 浸 胶
由于模压制品质量可靠，在兵器、飞机、导 弹、卫星上也都得到应用。
3. 层压成型工艺
层压成型工艺，是把一定层数的浸胶布(纸) 叠在一起，送入多层液压机，在一定的温度和压 力下压制成板材的工艺。
层压成型工艺属于干法压力成型范畴，是复 合材料的一种主要成型工艺。
层压成型工艺生产的制品包括各种 绝缘材料板、人造木板、塑料贴面板、 覆铜箔层压板等。
高分子加工工程复习题(含部分答案)
《高分子加工工程》主要习题第一章绪论1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。
1.研究各种成型加工方法和技术；2.研究产品质量与各种因素之间的关系；3.研究提高产量和降低消耗的途径。
2.A.B.悬浮体先3.a.b.结构：c.性质：方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工：2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类：a.主要发生物理变化：b.主要发生化学变化：c.既有物理变化又有化学变化：5. 简述成型加工的基本工序？1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合2.成型：赋予聚合物一定型样3.机械加工：车，削，刨，铣等。
4.6.优点：a.缺点：a.7.8.1新……第二章1可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。
可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
可模塑性、聚合物在温度和压力作用下变形和在模具中模塑成型的能力。
可延性、是指无定形或结晶固体聚合物在一个或二个方向上受到压延或拉伸时变形的能力。
可纺性、指聚合物通过加工形成连续固体纤维的能力。
牛顿流体、非牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体、拉伸粘度、拉伸应力与拉伸应变速率的比值，剪切粘度、滑移、高分子在导管中流动时，在管壁处是时停时动的，这种现象称为滑移。
端末效应、包括入口效应和出口效应。
5、为什么聚合物表现出可纺性，而小分子不具有可纺性？一般，聚合物熔体粘度η很大，而它的表面张力较小，因此η/ γf的比值较大。
这种关系是聚合物具有可纺性的重要条件。
而低分子与高分子相比，它的粘度很小，所以不具可纺性。
塑料加工原理 第一章-聚合物熔体的流动特性-2
图2-29 几种高分子熔体在200℃的粘度与剪切速率的关系 〇-HDPE；Δ-PS；●-PMMA；▽-LDPE；□-PP
材料的“剪切变稀”曲线，至少可以得到以下几方面的信息： 1）材料的零剪切粘度高低不同；对同一类材料而言，主要 反映了分子量的差别。 2）材料流动性由线性行为（牛顿型流体）转入非线性行为 （非牛顿型流体）的临界剪切速率不同； 3）幂律流动区的曲线斜率不同，即流动指数 n 不同。流 动指数反映了材料粘-切依赖性的大小。 流动曲线的差异归根结底反映了分子链结构及流动机理的 差别。一般讲，分子量较大的柔性分子链，在剪切流场中易 发生解缠结和取向，粘-切依赖性较大。长链分子在强剪切场 中还可能发生断裂，分子量下降，也导致粘度降低。
ln
x3
33 31 32
ln
n>1 n<1
13 12 21 22 11
x1 x2
23
n=1
ln
1.1 变形与流动
几种典型的流体： 假塑性流体 流动特征：流动很慢时，剪切粘度为常数，而随着 剪切速率的增加，剪切粘度反常减少。
图2-17 假塑性高分子液体的流动曲线 左图：剪切应力-剪切速率曲线； 右图：表观粘度-剪切速率曲线
多数橡胶材料的粘-切依赖性大于塑料
几种材料的表观粘度与切应力关系
粘-切依赖性与分子链结构密切相关，分子链柔性好的聚甲醛、聚乙烯等， 对切应力敏感性较大，而分子链柔性差的聚碳酸酯、尼龙，敏感性较差。
1.3.3 分子结构参数的影响
主要参数为超分子结构参数，即平均分子量、分子量分布、 长链支化度。 （1） 平均分子量的影响
相关方程－Carreau方程
特点：既能反映在高剪切速率下材料的假塑 性行为，又能反映低剪切速率下出现的牛顿 性行为。 流动方程：
高聚物合成工艺学
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
第2章 高分子化合物的生产过程
高分子合成生产过程大体上可分为以下几个工序:
(1)原料准备与精制过程;
(2)催化剂(引发剂)配制过程;
(3)聚合反应过程；
(6)回收过程
(4)分离过程；
(5)聚合物后处理过程
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
聚合物制造工艺过程举例
2.1 原料准备与精制过程
高分子合成工业的最主要原料是单体，其次是有些生产过程中需要加 入有机溶剂，都可能含有杂质可能对聚合反应产生不利影响(单体纯度 >99%)。 单体贮存注意： a. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。 b. 提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力，以 免贮罐爆破。贮存气体状态单体的贮罐应当是耐压容器。贮罐还应当 远离反应装置，以减少着火危险。 c. 防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设备。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。使用时用 NaOH洗涤。
反应物料在反应初期都是易流动液体状态或气体。
高分子合成工业中聚合反应器中的物料形态可归纳为： (a)高粘度熔体(均相)—熔融缩聚、本体聚合 。 (b)高粘度溶液(均相)—自由基溶液聚合、离子及配位溶液聚合、溶液缩聚。 (c)固体微粒-液体分散体系(非均相)——自由基悬浮聚合、离子及配位溶液 聚合、溶液缩聚。 (d)胶体分散液(非均相)——自由基乳液聚合。 (e)粉状固体(非均相)——自由基本体聚合、离子配位本体聚合。 (f)固体制品(本体浇铸聚合)。
搅拌器
为使釜式聚合反应器中的传质、传热过程正常进行，聚合釜中必 须安装搅拌器。
螺轴式
螺带式
推进器式
高分子合成工艺学
第一章绪论高分子合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
塑料的原料：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(1)原料准备与精制过程：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程相设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
间歇聚合：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。