放在前面的話：

以下内容為大四學習時所做的筆記，部分資料來源于老師上課所講PPT和高分子材料成型與加工原理 王貴恒主編。如有文件的pdf等，請私信我。也歡迎學習方面的讨論。我是小渣，歡迎你的閱讀。

[]聚合物的力學三态——可能max（與下面的圖連一起考，注意反問）

聚合物的力學狀态特點：

玻璃态（<Tg）：鍵長、鍵角可動，整鍊不能運動，鍊段也不能運動

變形難，加工難，鍊段能運動

高彈态（Tg-Tf）：整鍊不能運動，鍊段能運動，

易形變，但彈性大、保持形狀難，可進行熱成型和熱拉伸

粘流态（>Tf）：整鍊能運動

易獲得形變和易通過冷卻保持形變，可進行擠出、注射和模壓

[]熱機械特性與加工關系——可能max（有圖,你填空）

不重要

模塑溫度面積圖：

壓力過高會引起溢料内應力增大；壓力過低則充模不足造成缺料成型困難

溫度過高會使制品收縮率增大，甚至引起聚合物的分解；

溫度過低則物料粘度大流動困難，成型差

聚合物的可延性

[]不重要

[]聚合物拉伸時應力應變曲線——可能性max

試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而試樣仍繼續發生明顯的塑性形變，稱此現象為屈服，而産生屈服現象時最小應力值即為屈服點

材料因不能承受應力的作用而破壞，對應的應力稱為抗張強度或極限強度

[]不重要

[]粘彈性形變

壓延成型：一次成型——推遲高彈形變&黏性形變

中空吹塑：二次成型——高彈形變

重要

*牛頓流體：（PPT請抄在這裡）——知識點畫出來的圖的題

[]非牛頓流體分類及其分别特點

[]解釋剪切變稀和剪切增稠現象的原因。（作業題）

答：剪切變稀：随着剪切速率和剪切力的增大，随着流動方向分子取向，分子取向程度變大，分子纏結程度變小，纏結點少，粘度下降。剪切增稠：懸浮液在高剪切速率下，顆粒之間相互耦合進入閉合的軌迹，形成粒子簇。此時粒子簇的顆粒濃度較大，當體系受到剪切，消耗的能量增大從而導緻粘度上升。 （标準）

剪切變稀的原因:

①高分子鍊的嚴重不對稱;

②流動單元不是單個分子，而是超分子群集體，剪切速率增加，尺寸變小，表觀粘度減小

③大分子的纏結，形成大分子的物理交聯點，受到破壞後使得表觀粘度下降。

剪切增稠的原因:

靜态時、流體勉強充滿固體粒子之間的小空隙，當剪應力不大時，流體可在移動的固體粒子間充當潤滑劑，表觀粘度不高，但當剪應力增高時，固體粒子間的緊密堆砌就被破壞，整個體系顯得有些膨脹，潤滑作用受到限制，表觀粘度就增大。如:聚氯乙烯糊及少數含有固體物質的聚合物熔體。

[]在寬廣的剪切範圍内聚合物流體的行為

第一牛頓區:低γ範圍，零切粘度η。解釋:①聚合物結構未改變，粘度為常數。②大分子熱運動強烈，削弱了應變對應力的依賴性，粘度不改變。

非牛頓區:中等y範圍(10~ 104秒-1)，表觀粘度η。切力變稀一假塑性流體 大分子解纏和滑移切力增稠膨 脹性流體固體含量大的懸浮液

第二牛頓區:高γ範圍，極限粘度η。解釋:①形變達到極限，粘度已到最低值。②大分子構像來不及适應y的改變，粘度保持常數。

[]重要

[]簡述溫度、壓力、剪切速率或剪切應力、聚合物結構和組成對聚合物粘度的影響（知識點）

決定聚合物熔體粘度的兩個主要方面：鍊間纏結增加——粘度增大；自由體積增加——粘度減少（核心）

溫度：在粘流溫度以上，熱塑性聚合物熔體的粘度随溫度升高而呈指數關系降低。

壓力：壓力增高，材料流動性下降，粘度上升。

剪切速率：在通常加工條件下，大多數聚合物熔體都表現為假塑性流動。所以，加工條件下，剪切速率或剪應力對聚合物熔體粘度的影響主要表現為“剪切變稀”。

聚合物結構和組成：1.聚合物分子量增大，不同鍊段偶然位移相互抵消的機會增多，因而分子鍊重心移動減慢，要完成流動過程就需要更長的時間和更多的能量，聚合物的粘度随分子量增加而增大。2.與分子量相當的線型聚合物相比，支化聚合物的粘度要低些。3.填充補強材料加入到高分子材料後都使體系粘度上升，彈性下降，硬度和模量增大、流動性變差。4.軟化增塑劑的作用則是減弱物料内大分子鍊間的相互牽制，使體系粘度下降，非牛頓性減弱，流動性得以改善。5.無機惰性填料，填充到高分子材料中主要起增容積作用以降低成本。它的加入使體系粘度增大，流動性下降，并且體系存在屈服現象。6.一般認為，軟化增塑劑加入後，可增大分子鍊之間的間距，起到稀釋作用和屏蔽大分子中極性基團，減少分子鍊間相互作用力。7.溶劑能削弱聚合物分子間的作用力，使分子間距增大，纏結減少，體系粘度降低，流動性增大。

①溫度：溫度增大，粘度減小（溫度增大、分子熱運動加快、分子增幅增大、自由體積增大）

②壓力：壓力增大，粘度增大（壓力增大、自由體積減少）

③剪切力和剪切速率：假塑性流體：剪切速率增大，粘度減小

④聚合物結構和組成：鍊結構和鍊的柔性：柔性越大、纏結點越多、非牛頓性越強 長支鍊支化使熔體粘度顯著提高；分子量和分子量分布：分子量增大，粘度增大

流體的流動方式

外力分——壓力流動、收斂流動、拖曳流動

[]牛頓液體在簡單圓筒中的流動（感覺不考）

畫圖：

剪切力：（注意一下）

管中心處： 管壁處：

流速：（注意一下）

管中心處： 管壁處：

流動性形狀：

牛頓流體——抛物線；膨脹流體——錐型；假塑性流體——柱塞型

賓漢流體——柱塞流動特征：原因：剪切力有梯度；賓漢流體大于屈服應力才能流動

PVC\PP柱塞流動；PE無柱塞流動

[]重要

[]例子 流動（上課重點）

擠出線纜包覆：一維流動&拖曳流動

擠出機螺杆：二三維流動&壓力流動 拖曳流動

收斂流動

①抑制性收斂流動（管變小）：

②非抑制性收斂流動（拉伸流動）：

影響因素：收斂角、拉伸應變速率、溫度、壓力、拉伸方式

[]彈性行為（重點max）

端末效應：管子進口與出口端這種與聚合物液體彈性行為有緊密聯系的現象就稱為端末效應，分别稱為：入口效應和模口膨脹效應

入口效應：流體由大管進入小管内時，流動不再穩定，流體中各點速度在大小和方向上都随時發生變化，速度分布成一條直線，流體進入導管後必須經過一定距離，穩定流動才能形成，這種效應叫入口效應。

模口膨脹效應：在出口端，假塑性流體先收縮後有出現膨脹，而且膨脹至比導管直徑還大，這種現象叫模口膨脹效應。

① 聚合物流體在入口段會産生壓力降試分析造成壓力将的原因。

入口端産生壓力降的原因

（1）剪切速率的增大和流速增大造成： V小管↑→動能↑→△P↑

（2）拉伸形變引起：V小管↑→τ↑→形變↑→分子取向↑ →高彈形變↑ →能耗↑→ △P↑

② 簡述離模膨脹機理及其影響因素。

（1）正應力（法向應力）差

剪應力相垂直的兩直角坐标上的正應力存在差值，促使液體流出管口後發生垂直于流動方向的膨脹。

（2）大分子在流動過程中取向

大分子流動過程中的伸展取向而産生的剪切彈性應變，此高彈形變具有可逆性，離模後産生彈性回複。

液體流出管口時，液流的直徑并不等于管了出口端直徑，出現兩種情況:對低粘度牛頓流體通常液流縮小變細;對粘彈性聚合物熔體，液流直徑增大膨脹。後一種現象稱為擠出物脹大。膨脹比Df/D (膨脹的最大直徑與管子出口端直徑之比)

離模膨脹效應的彈性行為原因

1）正應力(法向應力)差：剪應力相垂直的兩直角坐标上的正應力存在差值，促使液體流出管口後發生垂直于流動方向的膨脹。

2）大分子在流動過程中取向：大分子流動過程中的伸展取向而産生的剪切彈性應變，此高彈形變具有可逆性，離模後産生彈性回複。

影響端末效應的原因：

Le和Df/D是關聯的，一般來說Le越大，Df/D也越大，影響因素一-緻。

1）分子量：Mn↑⇨Le或Df/D↑

2）分子量分布：分布窄⇨Le或Df/D↑

3）非牛頓性：n↓⇨Le或Df/D↑

4）彈性模量E或剪切模量：E或G↑⇨Le或Df/D↓

5）溫度：T↑⇨Le或Df/D↓

6）剪切速率：τ↑⇨Le或Df/D↑

7）管道長徑比：L/D↑⇨Le或Df/D↓

端末效應危害與預防

危害:注射、擠出、紡絲過程中，導緻産品變形扭曲，降低制品尺寸穩定性，并注入内應力，降低産品機械性能。

預防:提高加工溫度、适當減小剪切應力、增大L/D、對擠出物加以适當牽引

不怎麼考區

[]穩定流動和熔體破裂現象

聚合物熔體在低剪切速率的流動條件下，各種因素引起的小的擾動容易受到抑制。

定義:聚合物熔體在高剪切速率時，液體中的擾動難以抑制并易發展成不穩定流動，引起液流破壞，這種現象稱為“熔體破裂出現“熔體破裂”時的應力或剪切速率稱為臨界應力和臨界剪切速率。

[]在成型加工過程中聚合物會發生一些物理化學變化，這些變化有時是有利的，有時是有善的，如：

結晶:定型，增強:内應力，翹曲

取向:增強;各向異性

降解:塑化;性能變差

交聯:硫化，增強性能;有些不能再加工

[]溫度對結晶的影響（可能性max）

T>Tm，熱運動顯著，難形成有序結構。不能結晶。VT<Tg,運動凍結，不能形成分子的重排，也不能結晶。結晶區為Tg<T<Tm.接近Tm，自由能高，晶孩不穩定，成核慢;接近Tg,鍊段凍結，生長慢。Vmax介于Tg~Tm間;

冷卻速度的影響

緩冷過程：

驟冷： tc<tg，驟冷過程，冷卻速度快

①鍊段重排困難——結晶度不高；結晶溫度低——結晶不完善。

②驟冷甚至不結晶，體積松散，收縮性大。

③厚制品，各處冷卻溫度速度不同，微晶生成，内應力大。

如PP、PE、POM結晶能力強但Tg低，制品的尺寸穩定性不好。

緩冷：tc⇨tmax；

△t小，結晶速度緩慢，接近于靜态結晶。溫度高，晶粒大，制品發脆，力學性能差；同時冷卻速度慢，生産周期長，冷卻程度不均習，制品易變形。

中等冷卻：tc略大于tg，t不很大， 中等冷卻程度

表層和内部都在Tg以上，結晶速度快，成核生長較快，結晶度高，結晶較完善，結構穩定;生産效率高。

最佳tc: tg~tmax

其他影響：自己寫下

熔融溫度

應力

低分子物、固體雜質和鍊結構

[]哪個地方取向度高，為什麼（表層處、中心處）

聚合物在成型加工過程中不可避免地會有不同程度的取向作用，而一種是聚合物熔體或濃溶液中大分子、鍊段或其中幾何形狀不對稱的固體粒子在剪切流動時沿流動方向的流動取向;另一種是聚合物在受到外力拉伸時大分子鍊段或微晶等沿受力方向拉伸取向。如果取向隻朝一個方向的就稱為單軸職向，如果取向單元同時朝兩個方向的就稱為雙軸取向。取向結構的分布規律

1.在垂直于流動方向上取向度有差異

在等溫流動區域，由于管道截面積小，管壁附近剪切力大，故緊靠管壁附近的熔體中取向度高;

在非等溫區域，模腔截面積大，熔體與溫度很低的模壁接觸而冷卻凍結，故表層取向度稍低;次表層靠近凍結層. (表層)的熔體仍然流動，粘度高，流動速度梯度大，:取向度較大;中心模腔中的熔體速度梯度低，取向度低，又由于溫度高，易解取向，最終取向度極低。

2.流動方向上職向度有差異

模腔中，熔體中的速度梯度沿流動方向降低，流動方向上分子的取向程度是逐漸減小的。

取向程度最大的不在澆口處，而在距澆口不遠的位置上，因為熔體進入模腔後最先充滿此處，有較長冷卻時間，凍結層厚，分子在這裡剪切作用最大，取向程度最高。因此擠出成型中，有效取向主要存在較早冷卻的次表層。

[]加工過程中自由基鍊式降解&逐步降解的區别

分子量的影響

分子量大、抗張強度大、蠕變減少，抗彎曲強度減小，熱變形溫度增大，總的力學性能和熱學性能增大

分子量增大，粘度增大，流動性減小，成品收縮率減小，加工性能下降

分子量分布的影響，寬：流動性好、易加工 弊：影響配合的均勻性，出現“生料”

成型物料的配置和橡膠組成一起學

[] 增塑劑的作用

利處:增加塑料的柔韌性、耐寒性;使塑料的玻璃化溫度、熔點、軟化溫度或流動溫度降低;粘度減小，流動性增加，從而改善了塑料的加工性能。

壞處:抗張強度下降，硬度下降，模量下降

1、增塑劑的作用

利處:增加塑料的柔韌性、耐寒性;使塑料的玻璃化溫度、熔點、軟化溫度或流動溫度降低;粘度減小，流動性增加，從而改善了塑料的加工性能。

壞處:抗張強度下降，硬度下降，模量下降

增塑劑的作用機理外增塑作用:分子間距和分子間作用力

非極性增塑劑：主要作用是通過聚合物-增塑劑間的溶劑化作用，增大分子距離，從而削弱它們之間的作用力。

極性增塑劑：極性聚合物——極性增塑劑的增塑作用不是由于填充作用，而是增塑劑中極性基團與聚合物分子的極性基團相互作用，代替了極性分子間的作用。同時，增塑劑的非極性基團把聚合物中極性基屏蔽起來，這也減弱了分子間的作用力

内增塑作用：如果用化學方法，在分子鍊.上引入其它取代基，或在分子鍊上或分子鍊中引入短的鍊段，從而降低了大分子間的吸引力，也可達到使剛性分子鍊變軟和易于活動的目的，這種增塑稱為内增塑。

[]混合的形式

混合過程有三類：混合、捏和、塑煉混合是指粉狀固體物的混合

捏和是指液體和粉狀(纖維狀)固體物料的浸漬與混合

塑煉則指塑性物料與液體或固體物料的混合水混合過程一般是靠擴散、對流、剪切三種作用來完成的

[]橡膠配方體系（聯系上面兩個灰的複習下）（10分）

[]橡膠配方的體系普遍有哪些，簡述每個體系在橡膠中的作用。

答：（1）生膠體系.天然橡膠、合成橡膠、再生膠，主要起到提供彈性的作用。（2）硫化體系. 硫化劑，在一定條件下使橡膠發生交聯的物質。硫化促進劑，加快硫化速度、縮短硫化時間的物質，能起到減少硫化劑用量、降低硫化溫度的作用。硫化活性劑，能夠提高硫化促進劑活性的物質。（3）填充與增強體系. 提高橡膠力學性能，改善加工性能，降低成本。（4）軟化增塑體系，降低橡膠分子間的作用力，使粉末狀的配合劑能很好的與橡膠浸潤，改善混煉性能.（5）防護體系，延緩橡膠老化，延長制品使用壽命

1、生膠體系；2、硫化體系；3、填充與增強體系；4、軟化增塑體系；5、防護體系

生膠體系：（天然橡膠、合成橡膠、再生膠）提供彈性，連接物料

硫化體系：（硫化劑、硫化促進劑、硫化活性劑）

A硫化劑——在一定條件下使橡膠發生交聯的物質——硫磺、含硫化合物、過氧化物、醌類化合物等

B.硫化促進劑——加快硫化速度、縮短硫化時間的物質，能起到減少碗化劑用量、降低硫化溫度的作用——醫唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類等:

C.硫化活性劑——能夠提高硫化促進劑活性的物質——氧化鋅等;

填充與增強體系：提高橡膠力學性能，改善加工性能，降低成本:——炭黑、白炭黑、礦物材料

軟化增塑體系：降低橡膠分子間的作用力，使粉末狀的配合劑能很好的與橡膠浸潤，改善混煉性能

防護體系：延緩橡膠老化，延長制品使用壽命

[]采用何種措施提高丁苯橡膠的耐應力開裂性能？并闡述原理。

（自己手寫上！！）

答：丁苯橡膠分子鍊由軟緞和硬段構成。其中硬段是由丁二烯1，2加成聚合和苯乙烯聚合而成，側基有乙烯基和苯基，導緻分子鍊位阻效應大，分子鍊松弛速度降低,易使制品應力開裂。

[]塑化

①塑化：是指塑料在料筒内經加熱達到流動狀态并具有良好的可塑性的全過程。

②決定塑化質量的因素：(1)物料的受熱情況:料筒對塑料的加熱；(2)所受到的剪切作用:機械力強化混合和塑化，摩擦熱。

③對塑化的要求：(1)塑料熔體在進入模腔之前要充分塑化;既要達到規定的成型溫度又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一緻，使熱分解物的含量達最小值。(2)提供上述質量的足夠的熔融塑料以保證生産連續而順利地進行。總之:與塑料的特性、工藝條件的控制、注射機塑化裝置的結構有關。

[]塑料的一次成型與二次成型

1、一次成型:

塑料配料⇨加熱(Tm或Tf以上)⇨粘流态流動、成型和冷卻硬化(或交聯固化)⇨所需形狀

2、二次成型:

一次成型塑料成品⇨加熱(Tg~Tm或Tf之間)類橡膠态⇨通過外力作用⇨形變⇨簡單形狀冷卻定型⇨産品

[]超級重點

[]重點必考題：

①擠出成型概念：

也稱擠壓模塑或擠塑，即借助螺杆或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化(或溶解)的塑料在壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續型材的一種成型方法。

應用範圍:能成型所有熱塑性塑料和某些熱固性塑料。

※②螺杆——關鍵部件，直接關系到擠出機的應用範圍和生産率

A、功用：螺杆的轉動⇨擠壓作用⇨塑料産生移動、增壓、取得熱量⇨混合和塑化⇨熔體在被壓實而流經口模⇨取得所需形狀。

B、螺杆的種類：因塑料品種繁多、性質各異而需不同種類螺杆。

③按加壓方式分:

連續式：螺杆式擠出機單螺杆、雙螺杆

原理:借助螺杆旋轉産生壓力和剪切力，使物料充分塑化和混合均勻，通過型腔(口模)而成型。

間歇式：柱塞式擠出機

原理:借助柱塞壓力，将事先塑化好的物料擠)出口模而成型。

③一些概念

A、螺杆的直徑(D)與長徑比(L/D)：

①螺杆直徑(D)：螺紋的公稱直徑，表示擠出機的大小規格， 螺杆直徑增大，加工能力提高。

②長徑比(L/D)：螺杆工作部分有效長度與直徑之比。長徑比加大後，螺杆長度增加，物料相對停留時間增加，塑化更充分均勻，但加工效率降低，故應為求在較低長徑比的條件下獲得優質高産。

L/D大，能改善物料溫度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能減少漏流和逆流，提高擠出機的生産能力。

L/D大，螺杆适應能力強，能用于多種塑料的擠出。

但L/D過大，使塑料受熱時間增長而降解;

過短的螺杆，容易引起混煉的塑化不良。

B、螺旋角(Φ)：螺紋與螺杆橫斷面的夾角

随Φ增大，擠出機的生産能力提高，但剪切作用和擠壓力減小;

C、壓縮比：螺杆加料段最初一個螺槽容積與均化段最後一個螺槽容積之比。

内涵:表示塑料通過螺杆全長範圍時被壓縮的倍數。壓縮比愈大，塑料受到的擠壓作用愈大。

螺槽淺時，能對塑料産生較高的剪切速率，有利于料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化的效率高，但生産率降低。(粘度低、 熱穩定高的塑料适用，如PA料)

螺槽深時，情況相反。( 熱敏性塑料适用，如PVC)

壓縮比獲得方法:①等距不等深②等深不等距③不等距不等深 ④複合型螺杆

※※ D、螺杆各段作用：

加料段：自物料入口向前延伸的一段稱為加料段，在加料段中，物料依然是固體，主要作用是使物料受壓受熱前移，螺槽一般等距等深。

融化段：壓縮段是指螺杆中部的一段，物料在這一段中受熱前移并壓實熔化，同時也能排氣，壓縮段的螺槽體積逐漸減小。

均化段：螺杆最後一段，均化段的作用是使熔體進一步塑化均勻，并使料流定量，定壓由機頭流道均勻擠出，這段螺槽截畫是恒等的，但螺槽深度較淺。

※※ E、螺杆各段的功能

①加(送)料段：将料鬥供給的料送往壓縮段。塑料在移動過程中，一般保持固體狀态，由于受熱而部分熔化。

要求:擠出結晶聚合物最長，硬性無定形聚合物次之，軟性無定形聚合物最短。

螺槽容積可以保持不變。

②壓縮段(遷移段、過渡段)

作用:壓實物料，使物料由固體轉為熔融體，排除物料中的空氣。

要求:為适應将物料壓實，将氣體推回加料段和物料熔化時體積減小等特點， 本段應對塑料産生較大的剪切作用和壓縮，通常使螺槽容積逐漸縮減，縮減的程度由塑料的壓縮率決定。

③均化段(計量段)：将地融的物料，定容(定量)定壓地送入機頭使其在口模中成型。

F、“魚雷頭”

魚雷頭具有攪拌和節制物料、消除流動脈沖現象的作用，并能增大物料的壓力，降低料層厚度，改善加熱狀況，且能進一步提高螺杆塑化效率。

擠出成型，螺杆頭；注射成型，錐型頭，螺杆區别，壓縮比，長徑比，各功能段區别

G、機頭和口模

機頭的作用是将處于旋轉運動的塑料熔體轉變為平行直線運動，使塑料進一步塑化均勻，并将培體均勻而平穩地導入口模，賦予必要的成型壓力，使塑料易于成型和取得制品密實。

口模為具有一定截面形狀的通道，塑料熔體在口模中流動時取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統冷卻硬化而成型。

H、熔體輸送

正常狀态下均化段的生産率就可代表擠出生産率，該段的功率消耗也作為整個擠出機功率消耗的計算基礎。

如Q1以代表送料段的送料速率，Q2 代表壓縮段的熔化速率，Q3 代表均化段的擠出速率，則有:

(1)當Q1<Q2<Q3時，擠出機供料不足，生産不正常，質量不符合要求

(2)當Q1>Q2>Q3 時，均化段就成為控制區域，操作平衡，質量也得到保證;

(3)三者之間不能相差太大，否則均化段壓力太大，出現超負荷，操作也不正常

I、熔體在均化段的輸送四種主要形式

①正流即沿着螺槽向機頭方向的流動;它是螺杆族轉時螺紋斜棱的推力在螺槽Z軸方向作用的結果，其流動也稱拖電流動。

塑料的擠出就是這種流動産生，其體積流率(體積/單位時間) 用Q,表示。

②逆流方向正與流相反，它是由機頭、口模、過濾網等對 塑料反壓所引起的反壓流動，又稱壓力流動。

逆流的體積流率用Qp表示。正流和逆流在螺杆通道中所形成的淨流動。

③橫流沿X軸方 向即與螺紋斜棱相垂直方向流動。（均化段，混合物料）

對塑料的混合、熱交換和塑化影響很大，但對總的幸影響不大，一般都不予以考慮:其體積流率用,Qr表示，塑料沿X方向流動到達螺紋側壁時受阻，而轉向Y方向始動，以後又被料簡阻擋，料流折向與X相反的方向，接著被螺紋另一側壁擋住， 被迫改變方向，這樣便形成環流、

④漏流也是由于口模、機頭、過濾網等對塑料的反壓引起的，不過它是從螺杆與料筒的間隙，沿着螺杆軸向料鬥方向的流動。其體積流率以QL表示。由于料筒間隙小，所以漏流很小。

J、螺杆特性曲線與擠出量和壓力降的關系得出:

①擠出量随螺杆轉數增加而增大,但随模具的力增大(即口模尺寸減小)而減小;

②螺杆螺槽深淺對物料的壓力、擠出量和溫房都有影響

K、深槽螺杆的擠出量對壓力變化的敏感性大(6-17a);

深螺槽杆在模具阻力小時，擠出量随槽深增加而增大;但模具阻力增大時，壓力降微小變化就會引起擠出量的迅速減少；相反，淺螺槽螺杆在模具阻力變化時，其擠出院量的波動較小

L、機頭内熔體的壓力能引起料溫的變化(6-17b)

深螺槽螺杆對壓力敏感性大，故物料溫度容易出現較大的波動，以緻影響擠出物的質量；淺螺槽螺杆在壓力變化時，對料溫的影響較小

M、均化段的長度對擠出量的影響

長度越大時受模具阻力的影響較小;即使因口橫阻力變化而引起機會内壓力較大的波動時，擠出量的變化也較小。

N、機頭對物料流動的阻力與口模和機頭的截面尺寸和長度有關，因而也影響擠出量。(圖6- 19)

物料流動時受到的阻力，大體上與口模的截面積或長度成反比。口模截面尺寸愈大或口模平直部分愈短的機頭阻力愈小，這時機頭内壓力的微小波動都會引!起擠出量很大的變化，并影響産品的質量。

擠出成型，螺杆頭；注射成型，錐型頭，螺杆區别，壓縮比，長徑比，各功能段區别

[]注射成型

注射成型就是将塑料(一般為粒料)在注型機的料簡内加熱融化，當呈流動狀态時，在柱塞或螺杆加壓下熔融塑料被壓縮并向前移動，進而通過料簡前端的噴嘴以很快速度注入溫店進的閉合模具内，經過一定時間冷卻定型後，較低開啟模具即得樣品。這種成型方法是一-種間歇操作過程。

以用注塑機“一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克”為标準。

壓力降

1、注射系統

分流梭

作用:将料筒内流經該處的塑料分成薄層，使塑料産生分流和收斂流動，以縮短傳熱導程，加快熱傳遞，提高塑化質量。

※※螺杆的結構 與擠出機螺杆相似，但有如下區别:（？分）

①注射螺杆的長徑比L/D較小，約在10~15之間，壓縮比較小，約為2-2.5

②均化段長度較短，螺槽較深(約深為15%~25%)，加料段長度則較長;

③螺杆頭部呈尖頭形(擠出螺杆為圓頭或魚雷頭形) ;

④隻起預塑化和注射兩個作用，對塑化能力公壓力穩定以及操作連續性和穩定性等的要求沒有擠出機螺杆那麼嚴格;

⑤既可旋轉又能前後移動，從而能完成對塑料的塑化、混合和注射作用。

※※為什麼熱穩定性差的塑料不宜采用細孔噴嘴高速注射充模

答：熱穩定性差的塑料也稱熱敏性塑料，對熱比較敏感，在高溫下受熱時間長，就會産生變色、降解傾向。如果熱敏性塑料細孔噴嘴高速充模時，熔融塑料受到的剪切速率增大，緻使塑料局部溫度升高，就會促使部分塑料産生變色、降解，影響塑料制品的物理機械性能。

熱穩定性差的塑料受熱容易分解，細孔增加了提留時間，高速使受到的剪切力變大，局部溫度升高，破壞塑料性能，影響産品質量

噴嘴：連接料簡和模具的橋梁。其内徑一般都是目進口逐漸向出口收斂的。

作用:注射時引導塑料從料簡進入模具，并具有一定射程。

類型:

①通用式噴嘴：呈短管狀，壓力和熱量損失小，不易産生滞料和分解，不用附設加熱裝置。

②延伸式噴嘴，需添設加熱裝置。适合加工高粘度塑料。

③自鎖式噴嘴：可防止熔料的流涎或回縮，對噴嘴通道實行暫時封鎖。

A.彈簧針閥式:依靠彈簧壓合噴嘴體内的閥芯來實現封鎖，

B.杠杆針閥式噴嘴:用外在液壓系統通過杠杆來控制聯動機構啟閉閥芯。有效地杜絕流涎現象。

噴嘴的選擇應根據加工的塑料性能及成型制品的特點來考慮。

注射壓力

壓力是塑料充滿和成型的重要因素。

壓力的作用:

(1)混合和塑化階段推動料筒中塑料向前端移動，同時使塑料混合和塑化，柱塞(或螺杆)必須提供克服固體塑料粒子和熔體在料筒中流動所引起的阻力。

(2)充模階段注射壓力應克服澆注系統和型腔對塑料的流動阻力，并使塑料獲得足夠的充模速度及流動長度，使塑料冷卻前能充滿型腔。

(3)保壓階段注射壓力應能壓實模腔中的塑料，井對塑料因冷卻而産生的收縮進行補料，使從不同的方向先後進入模腔中的塑料熔為一體，從而使制品保持精确的形狀，獲得所需的性能。

壓力降産生的原因：聚合物流體在入口段會産生壓力降試分析造成壓力将的原因

塑料的塑化原理

以柱塞式注射機的塑化為例。塑料塑化所需的溫度來自：料筒壁對物料的傳熱、物料内部的摩擦熱

※※如何提高加熱效率（重要）

答：A.延長塑料在料筒中的受熱時間 B.增大塑料的熱擴散速率 C.減小料筒中料層的厚度D.在允許的條件下（塑料不發生分解）提高料筒壁溫等。

（T一定時，平均溫度随溫度分布的加寬而降低，E低，反之則高。實踐證明: E值不應小于0. 8）

A、延長塑料在料 筒中的受熱時間

B、增大塑料的熱擴散速率

C、減小料筒中料層的厚度

D、在允許的條件下(塑料不發生分解)提高料筒壁溫等

不适當地延長塑料的加熱時間，反會因過熱而引起塑料降解，故一般料筒中的存量不超過3~8倍(柱塞式注塑機可多些， 螺杆式注塑機可少些)

為何在柱塞式注塑機料筒前端要安置分流梭? ?

答：物料在柱塞式注射機機筒中受熱主要靠機筒的加熱，由于塑料是熱不良導體，緻使距離機筒壁位置不同，熔體溫度也不一緻。結構簡單壓力損失大，不适合熱敏性塑料。而轉動的螺杆漸漸将物料通過加熱區，并會出現壓力，将物料擠壓得很緊密，螺杆的轉動會造成強大的内摩擦力(即剪切力)而産生熱，這種熱與機筒外部加熱共同作用下，使塑料的加熱效果好，受熱均勻性也得到了很大的保證。

很明顯柱塞式注塑機的加熱效率不如螺杆式注射機，塑化質量也比其差。所以對于柱塞式注塑機減少料筒中料層厚度，尤其必要，故一般在料筒前端安置分流梭

柱塞式注射機在料筒前端安置分流梭，以減小科層厚度的同時，還可以迫使塑料産生剪切和收斂流動，加強熱擴散作用，另外料簡傳熱給分流梭，在傳給塑科，增大了熱接觸面積。

※※注射成型周期分幾個階段，每個階段的噴嘴壓力、模腔内壓力随時間的變化規律

答：（1）柱塞空載期。物料在料筒中加熱塑化，注射前柱塞或螺杆開始向前移動，但物料尚未進入模腔，柱塞處于空載期，而物料在高速流經噴嘴和澆口時，因剪切摩擦而引起溫度上升，同時，因流動阻力引起柱塞和噴嘴處壓力增加。（2）充模期。塑料熔體開始注入模腔，模具内壓力迅速上升，至型腔被充滿，模腔内壓力達最大值，同時物料溫度、柱塞和噴嘴處壓力增加。（3）保壓期。塑料仍為熔體，柱塞需保持對塑料的壓力，使模腔中的塑料得到壓實和成型，并緩慢地向模腔中補壓入少量塑料，以補充塑料冷卻時的體積收縮。随模腔内料溫下降，模内壓力也因塑料冷卻收縮而開始下降。（4）返料期（返壓期或倒流期）。柱塞開始逐漸後移過程中并向料筒前端輸送新料（預塑） ，由于料筒、噴嘴和澆口處壓力下降，而模腔内壓力較高，尚未凍結的塑料熔體被模具内壓返推向澆口和噴嘴，出現倒流現象。（5）凝封期。型腔中料溫繼續下降，至凝結硬化的溫度時，澆口凍結，倒流停止，壓力持續下降。（6）繼冷期。澆口凍結後的冷卻期，實際上型腔内塑料的冷卻是從充模結束後開始的。繼冷期是使型腔内的制品繼續冷卻到塑料的玻璃化溫度附近，然後脫模。壓力降至最低。

一)注射過程

(1)柱塞空載期

在時間t0-t1間，物料在料筒中加熱塑化，注射前柱塞或螺杆開始向前移動，但物料尚未進入模腔，柱塞處于空載期，而物料在高速流輕噴嘴和澆口時，因剪切摩擦而引起溫度上升、同時，因流動阻力引起往塞和噴嘴處壓力增加。

(2)充模期

時間t1時塑料熔體開始注入模腔，模具内壓力迅速上升，至時間t2時，型腔被充滿，模腔内壓力達最大值，同時物料溫度、柱塞和噴嘴處壓力增加，

(3) 保壓期

在t2~t3時間内塑料仍為熔體，柱塞需保持對墅料的壓力，使模腔中的塑料得到壓實和成型，并緩慢地向接腔中補壓入少量塑料，以補充塑科冷動時的體積收縮。

随模戶内科溫下降，模内壓力也因望科冷卻收縮面開始下降。

(4)返料期(返壓期或倒流期)

柱塞從t3開始逐漸後移過程中并向料筒前端輸送新料(預塑)，由于料筒、 噴嘴和澆口處壓力下降，而模腔内壓力較高，尚未凍結的塑料熔體被模具内壓返推向澆口和噴嘴，出現倒流現象。

(5)凝封期

在t4~t5時間内，型腔中料溫繼續下降，至凝結硬化的溫度時，澆口凍結，倒流停止，凝封時間是t4~t5間的某一時間。

(6)繼冷期

澆口凍結後的冷卻期，實際上型腔内如的冷卻是從充模結束後(時間t2) 開始的繼冷期是使型腔内的制品繼續冷卻到塑末玻璃化溫度附近，然後脫模。

二)注射成型工藝中的主要因素的作用和相互關系

須把塑料加熱到其粘流溫度Tf (或熔點Tm)以上，才能使其流動和進行注射。

因此，料筒末端的最高溫度應高于Tf或Tm,但必須低于塑料分解溫度Td

即控制料筒末端溫度在Tf (或Tm) ~Td之 間。

A、Tf~Td間溫度較窄的熱敏性塑料，分子量較低和分子量分布較寬的塑料，料筒溫度應選擇較低值，比Tf稍高即可:

B、Tf~Td分布較寬，分子量較高，分子分布較窄的塑料，料筒溫度可适當選取較高值;

C、同時考慮塑料在料筒中停留的時間。一般，料筒溫度高，物料在料筒中的停留時間應縮短，如:聚甲醛、聚三氟氯乙烯、

聚氯乙烯更為重要。

※※簡述柱塞式注射機和螺杆式注射機料筒中料溫分布的不同

(2)注射機類型

A、螺杆式注射機

剪切作用大，有摩擦熱産生，料層薄，熔體粘度低，熱擴散速率大，溫度分布均勻，加熱效率高，混合和塑化好，因此料筒溫度可低些。

B、柱塞式注射機

僅靠料筒壁和分流梭表面往内傳熱，料層厚，傳熱速率小，速率内外層受熱不均，溫差較大，塑化不均勻，故料筒溫度應比螺杆式注射機約高10~ 20C。

實際生産中，應根據需要進行調整。

(3)制品和模具結構

薄壁制品，塑料流動阻力大，易冷卻而失去 流動能力，為順利充模，料筒溫度應高些;

厚壁制品，料筒溫度應低一些;

形狀複雜帶嵌件的制品，料筒溫度也應高一些。

(4)料筒的溫度分布

一般是從料鬥一側(後端)起至噴嘴(前端)止，逐步升高，使塑料溫度平穩上升，達到均勻塑化的目的。

中空吹塑

問題1：中空吹塑和注塑成型都可以生産塑料容器，如塑料瓶和塑料桶，下面圖示的兩種制品哪種是注射成型生産的哪種是中空吹塑成型的?

中空吹塑和注塑成型兩種成型方式在設備、模縣、工藝、制品結構特點及性能等方面的異同點

中空吹塑的基本工藝過程和分類兩個基本工藝階段：型坯的成型⇨型坯的吹脹

分類：根據型坯的成型方法不同分為：擠出吹塑和注射吹塑

根據型坯在吹脹之前是否受定向拉伸作用分為：拉伸吹塑：擠出一拉伸一吹塑(擠拉吹)，注射一拉伸一吹塑(注拉吹)；其它吹塑

中空吹塑的概念

中空吹塑是在氣體壓力的作用下，塑料型坯在閉合模具中被吹脹成中空形撫的制品的工藝過程;

中空吹塑的機頭主要有哪些類型。PS和PVC通常分别采用哪類機頭？大型工業桶通常采用哪類機頭？請闡述選擇對應機頭的原因。

答：轉角機頭。直通式機頭。帶儲料缸的機頭。PS轉角機頭，流道内壓縮比較大，口模部分定型段較長。熔體在流道内易滞留，機頭内熔體的性質存在差異，但操作方便。PVC直通式機頭，與擠出機呈一字形布置。可防止熔體過熱分解，适用于熱敏性塑料。帶儲料缸的機頭，大型中空制品（如啤酒桶、垃圾桶、化工原料桶）在生産時需要大的型坯，而且在吹脹後的冷卻定型時間較長。為了克服大型坯易下墜和縮徑，防止吹脹前溫度和壁厚不均，需要快速提供大量的熔體，因而發展帶貯料缸的機頭這種機頭提高了型坯的成型能力，縮短了成型周期，保證了制品的性能。

機頭的主要類型：轉角機頭、直通式機頭、帶儲料缸的機頭轉角機頭應用最為廣泛

A、轉角機頭

流道内壓縮比較大，口模部分定型段較長

熔體在流道内易滞留，機頭内熔體的性質存在差異

B、直通式機頭

與擠出機呈一字形布置、可防止體過共分解，适用于熱敏性塑料，如:硬質PVC透明瓶

C、帶貯料缸的機頭

大型中空制品(如啤酒瓶、垃級桶、化工原科桶)在生産時需要大的型坯，而且在吹脹後的冷卻定型時間較長

為了克服大型坯易下墜和縮徑，防止吹脹前溫度和壁厚不均，需要快速提供大量的熔體，因而發展帶貯料缸的機頭

這種機頭提高了型坯的成型能力，縮短了成型周期，保證了制品的性能

中空塑料容器普遍采用哪種成型方法？當采用頂吹法和底吹法時，它們分别具有哪些優點和缺點？（不考了吧）

答：采用中空吹塑法。頂吹法：模具頂部（即瓶口）朝上，型坯底部被夾住而頂部開口；成型瓶口的型芯直接進入頂部開口的型坯内，确定頸部内徑，壓縮空氣由型芯内通道進入模腔而吹脹型坯。頂吹法優點：其結構比較簡單；中空制品的瓶底較厚，保證了瓶的具有較高強度；瓶口的定位較準确，保證了瓶口的質量；在模具内部裝入型坯切割器，可吹塑無頸制品；應用最為廣泛。頂吹法缺點：瓶底的熔接強度不太好；如果是單工位的吹塑，壓縮空氣從機頭型芯通過，影響機頭溫度，而且不合适帶儲料缸的機頭，因此不适合大型容器的吹脹。

底吹法：模具頂部（即瓶口）朝下，擠出的型坯落到模具底部的型芯上，型坯上部被夾住而底部開口；壓縮空氣由位于底部的型芯内通道進入模腔而吹脹型坯。優點：可吹塑頸部開口偏離制品中心線的大型容器；可吹塑有異形開口或多個開口的容器；容器的底部熔接強度高。缺點：進氣口選在型坯溫度最低的部位，制品形狀複雜時，可能會吹脹不充分

[]橡膠

塑煉：生膠塑煉是指根據生産工藝的需要，通過機械應力、熱、氧或加入某些化學試劑(如塑解劑)等方法，使生膠的可塑皮提高到使于加工的塑性狀态的過程。通過塑煉過程所得到的生膠稱為塑煉膠。

生膠塑煉的目的

①便于旅膠與配合制在混練過程中混合、分散均勻

②使膠料易于溶入纖維或其他填料;

③提高膠料的粘着性和在溶劑中的溶解性;

④提高膠料在模具中的流動性，使制品有清晰的花紋輪廓;

⑤便于壓延、壓出和成型。

低溫塑料和高溫塑煉的特點有哪些，闡述産生這種特點的原因？

答：低溫塑煉時：機械作用使應力集中于大分子鍊的中間部位；分子鍊越長越容易發生斷裂；分子量分布變窄；塑煉出期分子量降低迅速，以後趨于平緩。

高溫塑煉：與低溫塑煉的機理不同；不會發生分子量分布過窄的情況；氧化對分子量最大和最小的部分都起作用。

當溫度低時，以機械降解作用為主，氧起到穩定遊離基的作用；橡膠的粘度高，施加到分子上的機械力大，分子鍊斷裂的機會大，塑煉效果好。；當溫度很高時，以自動氧化降解作用為主，機械作用可強化橡膠與氧的接觸。橡膠的粘度變小，機械力引起分子鍊斷鍊的機會也變小，即産生滑移，則塑煉效果差。但如果提供足夠的能量，可以引起橡膠大分子的氧化裂解。

低溫塑煉&高溫塑煉:

低溫塑煉時

1、機械作用使應力集中于大分子鍊的中間部位;

2、分子鍊越長越容易發生斷裂;

3、分子量分布變窄;

4、塑煉出期分子量降低迅速，以後趨于平緩。

高溫塑煉

1、與低溫塑煉的機理不同;

2、不會發生分子量分布過窄的情況;

3、氧化對分子量最大和最小的部分都起作用。

低溫:以機械降解作用為主，氧起到穩定遊離基的作用;。

高溫:以自動氧化降解作用為主，機械作用可強化橡膠與氧的接觸。

機械力的塑煉作用随着溫度的升高而降低，氧化裂解對塑煉的作用随着溫度的升高面升高，所以必定存在着一個塑煉效果最差的溫度區問。

混煉

混煉：通過機械作用将生膠與各種混合劑均勻混合的過程

混合過程：包輥（生膠軟化階段），吃粉（粉劑混合階段），翻煉（生膠和配合劑達到均勻分散的階段）

混煉：天然橡膠前輥溫度高于後輥溫度；合成橡膠前輥溫度低于後輥溫度

加料順序：橡膠（再生膠或各種母煉膠）——固體軟化劑——小料（促進劑、活性劑、防老劑）——補強劑、填充劑——液體軟化劑——硫磺

用料少難分散先加，硫磺或臨界溫度較低、活性大的促進劑後加或冷卻後加

哪些橡膠用哪些硫化劑

金屬氧化物：

硫化差不多所有的橡膠（除丁基、異丁橡膠外）——過氧化物的硫化

極性橡膠如氯丁橡膠、聚硫橡膠、羧基橡膠、氯醇橡膠，可用金屬氧化物作硫化劑，這是由于橡膠的活性基團與金屬氧化物作用。——金屬氧化物硫化

主要是酚醛樹脂，硫化對象：不飽和橡膠、聚氨酯、聚丙烯酸酯和羧基橡膠等。——樹脂硫化

橡膠硫化分為哪幾個階段？根據理想的硫化曲線，闡述硫化過程中各個階段的作用與意義。

答：焦燒期：混煉膠在儲存和加工過程中産生早期硫化的現象。 操作焦燒時間指橡膠在加工過程中由于混煉、 壓延、壓出等工藝消耗掉的焦燒時間。剩餘焦燒時間:指膠料在模腔中加熱時保持流動 性的時間。作用及意義：硫化誘導期适當，保證加工的安全性。

熱硫化時期：硫化反應逐漸産生網絡結構，使橡膠的彈性和拉伸強度急劇上升。斜率的大小代表硫化反應速度的快慢，主要與促進劑的品種、用量、硫化劑用 量和硫化溫度有關。作用和意義：硫化速度足夠快，生産效率高。

平坦硫化期：硫化反應中網絡形成的前期，交聯反應基 本完成，總的交聯密度保持不變，扭矩曲 線出現平坦區。硫化膠的性能保持最佳。作用和意義：平坦期夠長，不易返原，保證質量的穩定性。

過硫化期：網構形成的後期，交聯鍵斷裂、重排及主鍊改性。作用和意義：硫化返原引起的曲線下降；平衡硫化體系曲線長時間保持平坦；結構化作用使曲線繼續上升。

硫化曲線：膠料在硫化時，其性能随硫化時間變化而變化的曲線。分為四個階段：

①硫化起步階段（焦燒期）：焦燒期是指膠料開始變硬而且不發生流動以前的時期，即發生焦燒所需的時間。

焦燒期短，即硫化起步快，膠料還沒有充滿模具就不再流動，産品性能、尺寸就很差，即操作不安全。

焦燒期較長，加工起來方便，可操作很安全。焦燒時間的長短主要取決于促進劑

焦燒期的長短由制品所決定：

模壓制品：焦燒期長一些 有利于充模；

非模型制品：焦燒期短 膠料迅速硬，避免制品變熱軟化變形，但絕大多數是希望焦燒時間長一些

②欠硫階段（預硫階段）： 硫化起步與正硫化之間的階段稱為欠硫階段。

在此階段，橡膠已經硫化，膠料不再具有流動性，但此階段硫化程度低，橡膠制品性能還不好，橡膠還沒有實用價值。特别是前期更是如此。對于後期，抗張強度、彈性、伸長率卻未達到預想水平，故我們叫欠硫，即硫化不完全階段。

特殊橡膠制品，可在欠硫階段中止硫化，例如，撕裂強度、耐磨性、抗動态裂口性能要高的制品，可采用欠硫的辦法達到目的。

③正硫階段

橡膠制品已達到了适當的交聯度，這一階段叫正硫化。

隻有适當的交聯度，橡膠才有較高的物理機械性能。在此階段，各項物理機械性能相繼達到或接近最佳值。在此階段，其綜合性能最佳。

正硫化溫度----正硫化階段所取的溫度 正硫化時間----正硫化階段所取的時間

确定正硫化時間要考慮兩個因素：1、制品性能 2、制品的厚薄

抗撕裂制品：抗撕強度達到最高的硫化時間。耐磨制品：硫化時間是磨耗最小的硫化時間。 厚制品：正硫化時間要考慮“後硫化”。制品取出後，由于傳熱慢，冷卻慢，内部還在繼續硫化。故正硫化時間應考慮這個因素。後硫化使抗張強度↑，硬度↑，但彈性↓，壽命↓

正硫化時間：抗張強度達到最大時為正硫化時間或抗張強度與伸長率的乘積最大為正硫化時間。

④過硫階段

正硫階段之後，繼續硫化便進入過硫階段。

前期：平坦期，硫化膠的物理機械性能基本保持穩定

後期：①NR、丁基橡膠由于斷裂多于交聯而變軟

②其它合成橡膠，繼續交聯或環化，變硬。

我們一般希望平坦期長：①這樣膠料穩定性好 ②硫化工藝好操作 ③導緻制品性能質量好

低硫高效促進劑體系，平坦期較長

T↑→降解↑→返硫現象↑ 故高溫硫化采用平坦期較長的促進劑，高效硫化體系則采用低溫硫化，否則出現過硫現象。

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