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《高聚物成型工艺》复习笔记
《高分子加工原理与技术》复习笔记 影响高聚物加工粘度的工艺因素有哪些? 答:⑴剪切速率的影响。聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为,黏度随剪切速率的增加而下降。在高剪切速率下熔体黏度比低剪切速率下的黏度小几个数量级。不同聚合物熔体在流动过程中,随剪切速率的增加,黏度下降时不相同的。从黏度剪切速率的依赖性来说,一般橡胶对剪切速率的敏感性要比塑料大。不同塑料的敏感性也有明显差别。对剪切速率敏感性大的塑料,可采用提高剪切速率的方法使其黏度下降。而黏度降低使聚合物熔体容易通过浇口而充满模具型腔,也可使大型注塑机能耗降低。⑵温度的影响。随着温度的提高,聚合物分子间的相互作用力减弱,聚合物熔体的黏度降低,流动性增大。活化能越大,黏度对温度越为敏感。温度升高,其黏度下降越明显。⑶压力的影响。体积压缩必然引起自由体积减少,分子间距离缩小,将导致流体的黏度增加,流动性降低。⑷分子参数和结构的影响。①相对分子质量。聚合物熔体的黏度流动主要是分子链之间的相对位移。相对分子质量越大,流动性差,黏度较高。反之,黏度较低些。②相对分子质量分布。相对分子质量分布宽的聚合物,易于加工,但此材料的拉伸强度较低。③支化。当相对分子质量相同时,分子链是直链型还是支链型及其支化程度,对黏度影响很大。高的支化程度会导致凝胶形成,使合成橡胶变硬,流动性差。长链支化对熔体黏度的影响较为复杂。在低于临界相对分子质量时,有相同相对分子质量的长支链聚合物比线性聚合物的黏度低。而高于时,在低剪切速率下,长支链聚合物有较高的黏度;但在高剪切速率下,长支链聚合物的黏度较低。⑸添加剂的影响。影响流动性能显著的添加剂有增塑剂、润滑剂和填料等。①增塑剂。加入增塑剂会降低成型过程中熔体的黏度。②润滑剂。聚合物中加入润滑剂可以改善流动性。③填料。填料的加入,一般会使聚合物的流动性降低。填料对聚合物的影响与填料直径大小有关。粒子小的填料,会使其分散所需的能量较多,加工时流动性差,但制品的表面较光滑,力学强度较高。反之,粒子大的填料,其分散性 和流动性都较好,但制品表面较粗糙,力学强度下降。 聚合物的聚集态和其加工型有何对应关系? 答:①由于聚合物的大分子结构和分子热运动特点,可以将聚合物划分为结晶态、玻璃态、高弹态、黏流态等聚集态。②在玻璃化温度下,聚合物处于玻璃态(或结晶态),是坚硬的固体。由于分子运动能量低,链段运动被凝结,只能在主链内的键长和键角有微小的改变;在宏观上表现为聚合物在受力方向上有很小的普弹性变形。由于弹性模量高,形变值小,所以处于玻璃态的聚合物只能进行一些车、铣、削、刨等机械加工。③在玻璃化温度和黏流温度之间,聚合物处于高弹态。此时,分子热运动能量增加;虽整个分子的运动仍不可能,但链段可以通过主链中的单键的内旋转不断改变构象,甚至可使部分链段滑移。由于高弹性模量比普弹形模量小四到五个数量级,所以对某些材料可进行加压、弯曲、中空或真空成型。由于高弹形变比普弹形变大一万倍左右,且属于与时间有依赖性的可逆形变,所以在成型加工中为求得符合性状、尺寸要求的制品,往往将制品迅速冷却到玻璃化温度以下。对结晶型聚合物,可以在玻璃化温度至熔点的温度区间进行薄膜吹塑和纤维拉伸。④继续升温至黏流温度(或熔点)以上,聚合物大分子链相互滑移而转变为黏流态。呈黏流态的聚合物熔体在黏流温度以上稍高的温度范围内,常采用进行压延成型和某些挤出、吹塑成型。⑤比黏流温度更高的温度,使聚合物大分子热运动大大激化,产生不可逆黏流形变占绝对优势,这一温度范围常用于进行纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合等成型加工。 高分子材料的配方设计遵循哪些原则?其制品设计的一般流程是什么? 答:配方设计的原则:配方设计绝不是各种原料之间简单的、经验性的组合,优良的配方应当是在满足综合性能的前提下,实习经济的合理性,达到制品性能、加工性能及经济的综合平衡。橡胶和塑料制品设计的一般流程是:①根据制品用途,确定制品应具有的性能,参数指标。充分了解制品规定的各项性能指标;了解制品使用环境、使用方法以及使用中可能出现的问题;了解市场信息、消费者的兴趣、爱好及销售趋势。②造型设计。主要考虑制品的功能,刚度、强度和成型工艺等,应力求做到形状对称、造型轻巧、结构紧凑。③原材料选择。根据制品用途,了解原材料的作用和性质级原材料配合时的相互影响,了解原材料的用量与制品性能,成型工艺的联系;然后试制出样品,经性能测试,收集用户意见,通过比较分析,确定制品最终选用的材料。在不影响产品质量的前提下,降低成本。④样品的初步设计。包括配方设计、工艺设计、结构设计和模具设计等,涉及到原材料、工艺、成本、质量等诸多因素,务必统筹兼顾。⑤样品试制。在初步设计的基础上,对试制样品作整体检验,通过试模,检验并分析样品的尺寸精度、成型时间、成型难易程度、设计的合理
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