内容发布更新时间 : 2024/5/23 19:19:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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。Tb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