材料加工制备复习高分子部分复习docx.docx

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1、高分子（聚合物）：

也叫聚合物或大分了。

主链由1共价键结合，具冇2高的分了量，其结构必须是由3多个重复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由相应的小分子

（单体）衍生而來。

概括的说，高分子是由许多相同的重复单元通过化学键连接而成的大分子。

2、单体：

能够进行聚合反应，并转化成高分了基木结构组成单元的小分了。

3、重复单元：

聚合物中化学组成相同的最小单元，乂称为链节。

4、结构单元：

在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团

5、聚合度：

每个聚合物分子所含结构单元的数目。

6、高分子的分类：

•按主链元素组成分类，并举例：

1）碳链高分了：

聚乙烯错误！

嵌入对象无效。

聚丙烯错误！

嵌入对象无效。

2）杂链高分了：

聚乙二醇错误！

嵌入对象无效。

尼龙-6错误！

嵌入对象无效。

3）元索有机高分子：

聚二甲基硅氧烷错误！

嵌入对象无效。

•按性能和用途分类：

1）塑料：

在常温下具冇固定的形状和强度，在高温下具冇可塑性的高分了化合物。

在外力的作用下，可以产生形变，加工成任何所需的形状。

如PE、PVC、ABS、PC、PTFEo

2）橡胶：

橡胶是有机高分子弹性化合物。

在很宽的温度（一50〜150°C）范围内具有优界的弹性,所以又称为高弹体。

如NR、BR、SBR、IIRo

3）纤维：

纤维是指长度比其肓•径人很多倍（人于1000/1）,并具有一定柔韧性的纤细物质。

如锦纶、月青纶、涤纶、维纶。

4）粘合剂：

能把各种材料紧密地结合在一•起的物质。

5）涂料：

涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。

6）功能高分子：

具有特定的功能作用，对作功能材料使用的高分子化合物。

如导电高分子、液晶、生物降解高分了。

7、按用途，塑料如何分类？

举例说明（各不少于三例，写出中文全称和英文简写）。

1）通用塑料：

如聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS。

2）工程槊•料：

如丙烯靖■丁二烯■苯乙烯共聚物ABS塑料、聚碳酸酯（PC）、聚四氟乙烯（PTFE,槊料王）、尼龙（聚酰胺）PA、聚甲醛POMo

8、简述顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶的主要性能。

他们分别由何单体聚合得到？

1）顺丁橡胶（BR）：

以丁二烯为单体聚合而得的一种通川合成橡胶。

•优点：

弹性高，是当前橡胶屮弹性最高的一种：

耐低温性能好，玻璃化温度为・105°C；

耐磨性能优异，滞后损失低，住热性低，耐屈挠性好；与其它橡胶相容性好。

2）丁苯橡胶（SBR）：

是以丁二烯和苯乙烯为单体共聚而得的高分子弹性体。

•特点：

耐磨性和气密性好，抗撕裂性和耐老化性较伴，但强度和弹性差。

3）丁基橡胶（IIR）：

是界丁烯和少量界戊二烯的共聚物，

•特点：

气密性最好的橡胶，气透率约为天然橡胶的1/20,顺丁橡胶的l/30o

9、分别写出三种塑料、橡胶和纤维的中文名称、结构式及主要用途。

1）塑料：

•聚乙烯

/结构式：

/主要用途：

制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；还可制各种管材、电线绝缘层等

•聚氯乙烯

/结构式：

/主要用途：

制造水槽，下水管；制造箱、包、沙发、桌布、窗帘、雨伞、包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等。

•聚四氟乙烯

/结构式：

/主要用途：

可用作髙温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下作轴承、活塞等,还可做电容器、电缆绝缘材料。

2）橡胶：

•聚丁二烯（顺丁橡胶）

/结构式：

/主要用途：

主要用于制造伦胎，也用于制造胶鞋、胶辘等耐磨性制品。

•丁苯橡胶

丁结构式：

/主要用途：

广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料。

•丁基橡胶

“结构式：

/主要用途：

主耍用于制作内胎，也可用于制作无内胆轮胎的密封层。

3）纤维：

•聚己二酰己二胺纤维（锦纶-66,尼龙・66）

/结构式：

/主要用途：

约一半作衣料用，一半用于工业生产。

在工业生产应用中，约1/3是做轮胎帘子线。

•聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶、的确良）

/结构式：

/主要用途:

是产量最大的合成纤维，大约90%作为衣料用（纺织品为75%,纺织物为15%）。

用于工业生产的只占总量的6%左右。

•聚丙烯蜡纤维（丿惰纶、人造羊毛）

丁结构式：

/主要用途：

大约70%作衣料用（纺织物占60%左右），用于工业生产的只山5%左右。

10、什么是功能高分子？

列举至少五种功能高分子材料。

1）功能高分子是指貝有化学反应活性、催化性、光敏性、导电性、磁性、牛:

物相容性、药理性、选择分离性，或具有转换或贮存物质、能量和信息作用等功能的高分子及其复合材料。

2）高分了材料列举：

高吸水性树脂、高分了分离膜、光敏高分了材料、隐形眼镜、发光槊料、导电高分子材料、液晶高分子。

11、聚合反应如何分类？

1）按反应过程是否析出低分了分类

加聚反应和缩聚反应

2）按聚合反应机理分类

连锁聚合和逐步聚合

•口由基聚合和缩聚反应

12、分别说明自由基聚合反应和缩聚反应的特点。

1）自由基聚合反应的特点：

/可明显区分出引发、增长、终止、转移等基元反应。

慢引发、快增长、速终止。

/大分了瞬时形成，聚合物的聚合度无大的变化C

/聚合过程中，单体浓度逐步降低，聚仑物转化率逐步增人。

“绝人多数是不可逆反应，少量阻聚剂即可终［匕反应。

2）缩聚反应的特点：

人多数为可逆反应和逐步反应，分子最随反应时间的延长而逐渐增人,但单体的转化率却儿乎与时间无关。

13、连锁聚合的实丿施方法有哪几种？

各有何优缺点？

1）本体聚合

/优点：

均相反应；体系简单；生产流程短、设备少、工艺简单、基本无需后处理、易于连续化聚合；生产能力大、成本低；产物纯度高、透明性好。

/不足：

反应热不易导出、易局部过热，反应不均匀导致分了虽分布较宽。

2）溶液聚合

/优点：

均相反应；降低体系粘度、易导岀反应热；引发剂易分散，引发效率较高；对涂料、粘合剂等产品可直接使用。

/不足：

溶剂的加入易引起副反应、降低了单体浓度、使聚合速度较慢、聚合物分了量较低，溶剂处理增加成本，环保问题。

3）悬浮聚合

/优点：

1、单体液滴内相当于一个小本体聚合体系，因而具有本体聚合的主要优点，如单体浓度高、反应速率快等；2、由于单体液滴外部为大量的分散介质・水，因而单体液滴内的聚合反应热可以很方便地导出，具有溶液聚合的特点；3、综合看，可认为悬浮聚合同时兼具了本体聚合和溶液聚合两者的优点，乂在-定程度上克服了两者的不足；4、非均相聚合，后处理简单，一般通过机械分离脱水、洗涤、干燥即可，生产成本低。

/不足：

1、由于分散剂在聚合结束后不易除去，彫响了产品的质量，如颜色、透明度、电性能等；2、单体液滴不稳定，反应后期易出现结块，对设备、工艺要求高。

4）乳液聚合

/优点：

水为介质，价格低，易于散热，反应容易控制，便于大规模生产；聚合温度较低,速率快且分子量高；聚合的胶乳可直接用作涂料、粘合剂和织物处理剂等。

/缺点：

需要固体聚合物时，处理工艺复杂；组分多，乳化剂难以除净，致使产品纯度不咼。

14、缩聚反应的实施方法冇哪几种？

熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚、固相缩聚

15、简述悬浮聚合和乳液聚合的体系组成、各自的特点。

1）悬浮聚合：

•体系组成：

/单体：

油溶性单体

/引发剂：

与单体、聚合物相溶一油溶性引发剂。

/分散介质：

与单体不相溶；在正常体系屮，对油溶性单体I佃言，采用去离子水。

/分散剂（悬浮剂）：

含有亲水亲油结构的合成或天然高分子；无机盐类等。

/助剂：

相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、壇塑剂、紫外线吸收剂等。

•特点：

同13.

2）乳液聚合：

•体系组成：

/单体：

油溶性单体，基本不溶或微溶于水。

/引发剂：

引发剂与单体、聚合物不相溶，为单体重量的0.1〜1%。

/乳化剂：

乳化剂是一种表面活性剂，为一种口J形成胶束的物质。

通常由亲水

的极性基团和亲汕的非极性基团组成。

（1、阴离子型：

烷基、烷基芳基的竣酸盐，如硬脂酸钠，硫酸盐，如十二烷基硫酸钠，磺酸盐，如卜二、十四烷基磺酸钠；2、阳离子型：

极性基团为胺盐，乳化能力不足，乳液聚合一般不用；3、两性型：

兼冇阴、阳离子基团，如氨基酸盐；4、非离子型：

对pH变化不敏感，比较稳定，乳化能力不如阴离子型-般不单独使用，常与阴离子型乳化剂合用）

/分散介质：

与单体不相溶；在正常体系中，对油溶性单体而言，采用去离子水。

/助剂：

相对分了质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增犁剂、紫外线吸收剂、缓冲剂、乳化剂稳定剂等。

•特点：

同13

16、举例说明悬浮分散剂的种类，并概述其分散机理。

1）水溶性有机髙分子：

天然高分子：

纤维素、明胶、淀粉等

合成高分子：

PVA、苯乙烯■马来酸阡共聚物等

•分散机理：

吸附于单体粒了表面，形成一层保护膜。

2）无机盐类：

碳酸镁、碳酸钙、碳酸顿等。

•分散机理：

吸附于单体粒子表而，起机械隔离作用。

17、如何制备聚乙烯醇？

乙烯醇单体存在吗？

1）工业上应用的聚乙烯醇是通过高分子化学反应由聚醋酸乙烯酯醇解而得到O

醇解反应可以在酸性或碱性介质屮进行。

PVAc在碱性介质中的醇解反应为:

错误！

嵌入对象无效。

2）乙烯醇单体不存在。

这是由于游离的乙烯醇很不稳定，容易异构转化变成乙醛或环氧乙烷。

18、写出下列聚合物的俗称、单体和聚合反应式。

CH3

-^NH（CH2）6NHOC（CH2）4CCH71

-I-ch2—c斗n

COOCH3

俗称：

尼龙・66

单体：

己二酸+己二胺

聚合反应式：

俗称：

聚卬基丙烯酸卩酯（PMMA）

单体:

3CHo

C—V—G

-FNH（CH2）5CO十

俗称：

尼龙・6

单体：

己内酰胺

聚合反应式：

聚合反应式:

19、什么是挤出成型？

匕有何特点？

1）挤出成型：

挤出成型是便高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤压作用下，通过具有一定形状的口模而连续成型的过程。

2）挤出工艺特点

a.连续成型，产暈人，生产效率高。

b.制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。

c.制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。

d.适应性很强：

>儿乎适合所有热塑性塑料。

>只要改变机头口模，就可改变制品形状。

>可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其它方法混合成型。

此外，还可作压延成型的供料。

20、什么叫压缩比？

压缩比如何获得？

1）螺杆的压缩比A（2〜5）

A=螺杆第一螺椚的容积/螺杆最后螺椚的容积

2）压缩比的获得：

等距变深，等深变距，变深变距。

At,挤压作用越大，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。

A：

粉状〉粒状；薄壁〉厚壁。

21、什么是挤出机螺杆的长径比？

长径比的大小对塑料挤出成型有什么影响？

1）螺杆的长径比L/Ds（15〜25）

2）影响：

影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。

L/Dst,塑料的停留时间t,混合塑化效果f,产量fo

22、简述塑料管材挤出的基本工艺流程。

热塑性塑料一预热和干燥一

f加料一调整一挤出成型

挤出机加热开动螺杆一

f定型f冷却f牵引f卷取（切割）f后处理f挤出

制品

挤出成型工艺流程图

23、挤出螺杆一般分为几段？

每段各有什么作用？

对于晶态塑料的挤出成型，应选择何种螺杆？

其L2的长度有何特征，为什么？

答：

•挤出螺杆分为加料段、压缩段和均化段三段。

1）加料段L1

靠近料斗一端，在该段对物料主要起传热软化、输送作用，无压缩作用，加料段通常是等深等距的深槽螺纹。

物料是固体输送。

2）压缩段L2

螺杆的屮段，又叫相迁移段。

物料在此段继续吸热软化、熔融，直到最后完全塑化，塑料在该段内可以进行较大程度的压缩。

3）均化段L3

靠机头口模一端，又叫计量段或熔融段，为等距等深的浅槽螺纹。

其作用是把压缩段送來的已塑化的物料，在均化段的浅槽和机头回压下搅拌均匀，成为质量均匀的熔体，并且为定量定压挤出成型创造必要条件。

•对结晶型議料：

应选择突变型螺杆；对无定型議料：

渐变型螺杆。

•压缩段L2的长度特征及原因：

结晶型塑料：

Tm很窄，至ljTm£fnII,AL2很短即可，3・5Ds。

如PA仅一个螺距。

无定型塑料：

Tf较宽，・・・L2较长，螺杆全长的55%・65%。

如PVC100%压缩段。

24、简述双螺杆挤出机的应用。

1）在聚合物混合和混炼小的应用

（1）热塑性塑料的共混改性

（2）聚合物填充

（3）纤维增强

（4）热固性塑料及粉末的塑炼

2）在成型加工中的应用

/热敏性塑料成型加工-具有低温挤出的特点

/大型的PVC管材、板材和片材-貝有较高的产率，较严格的温度控制等优点

/可发性PS片材和高相对分子质量聚合物的挤岀成型-容易塑化

25、注射成型工艺有何特点？

请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。

1）工艺特点

•间歇操作、周期短、生产效率高；

•可以成型形状复杂、尺寸准确的制品；

•生产过程自动化程度高；

•适应性较强

＞除PTFE外的所有热塑性塑料，可用于热固性塑料，占塑料成型的30%,占工程塑料成型的80%o

＞除了很大的管、棒、板等型材不能用此法生产外，其他各种形状、尺寸的塑料制甜都可以用这种方法生产。

2）粒状热塑性塑料一干燥和预热加料塑化

注射机料筒清洗一嵌件的预热加料一塑化

一注射充模一保压一凝封一退柱塞或螺杆一冷

却固化一脱模一后处理一注射制品

26、注射机的喷嘴有哪几种类型？

各适合何种聚合物材料的注射成型？

通用式——通用塑料

延伸式——高粘度塑料弹簧针阀式——低粘度塑料

27、注射机螺杆和挤出机螺杆的不同之处。

•与挤出机螺杆结构上的区别：

1）注射螺杆的长径比较小，在10-15Z间。

2）注射螺杆压缩比较小，在2・2.5之间。

3）注射螺杆均化段长度较短，但螺槽深度较深，以提高生产效率。

为了提高須化量，加料段较长，约为螺杆长度的一半。

4）注射螺杆的头部呈尖头型，与喷嘴能很好的吻合，以防止物料残存在料筒端部而引起降解。

28（分析题人注射成型过程中出现气孔和飞边的主要原因有那些？

1）气孔

/塑料干燥不够，含有水分；

/塑料有分解；

丁注射速度太快；

/注射压力太小；

/模温太低，充模不完全；

/模貝排气不良；

/从加料端带入空气

2）飞边

/料筒、喷嘴及模具温度太高；

/注射压力太大，锁模力太小；

/模具密合不严，有杂质或模板已变形

/型腔排气不良；

“塑料的流动性太好；

/加料量过大。

29（分析题）注射成型过程中岀现变色和形状欠缺的主要原因有那些?

1）变色

/塑料受污染或干燥不够；

/螺杆的转速太快、背压过大；

/注射压力太大；

/注射速度太快；

/注射和保压的时间太长；

/料筒温度过高，致使議料、着色剂或填充剂分解；

/流道和浇口的尺寸不恰当；

/模具排气不良。

2）形状欠缺

“料筒及喷嘴温度偏低；

/模貝温度太低；

/加料量不足；

/注射压力低；

丁进料速度慢；

丁锁模力不够；

/模腔无适当排气孔；

/注射时间太短，柱塞或螺杆回退时间太早；

/杂物堵塞喷嘴；

“流道浇口太小、太薄、太长。

30、何谓反应注射成型？

它有何特点？

1）定义：

反应注射成型（RIM）是-•种将两种具冇化学活性的低相对分子质量液体原料在高压卜•撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法。

2）特点：

/直接采用液态单体，省去了聚合、配料和須化等操作，简化了制品的成型工艺过程。

/成型设备和模貝的造价较低，且适宜生产大型及形状很复杂的制甜。

/只要调整化学组分就可注射性能不同的产品，且反应速度可以很快，生产周

期短。

31、热固性塑料模压成型的工艺特点有哪些？

/成型工艺及设备成熟，是较老的成型工艺，设备和模具比注射成型简单。

/制品质量好，不会产生内应力或分子取向，不易变形。

/能压制较大面积的制品，但不能压制形状复杂及厚度较大的制品。

/制品成型后，可趁热脱模。

/间歇成型，生产周期长，生产效率低，劳动强度大，难以口动化。

32、热固性塑料模压成型时预压的优缺点有哪些？

1）预压的优点：

＞加料快、准确、无粉尘；

＞降低压缩率，可减小模具装料室和模具高度；

＞预压料紧密，空气含量少，传热快，又可提高预热温度，从而缩短了预热和固化的时间，制品也不易出现气泡；

＞便于成型较大或带有精细欧件的制品。

2）预压的缺点：

＞如果预压生产效率低，则运营成本高；

＞不适合于松散度大的长纤维塑料；

＞不适合于结构复杂、混色斑纹制品。

33、热固性塑料模压成型时预热的优点有哪些?

＞加快固化速度，缩短成型时间。

＞提高流动性，增进固化的均匀性。

A减小制品的内应力，捉咼制品质量。

＞降低模压压力。

（预热：

15〜20MPa,未预热：

25〜35MPa）

34、热固性塑料模压成型时闭模应注意什么？

原因是什么?

1）应先快后慢一一阳模未接触物料之前，应尽可能使闭模速度快，而当阳模快要接触到物料时，闭模速度要放慢。

2）原因：

先快的优点：

有利于缩短非生产时间；

避免塑料在未施压前即固化；

避免塑料降解。

后慢的优点：

防止模具损伤和嵌件移位；

有利于充分排除模内空气。

35、用框图表示热固性塑料模压成型的工艺流程。

（手画）

36、橡胶制品生产工艺流程（手画）

37、用框图表示橡胶制品模型硫化的工艺流程。

（手画）

38、生胶的塑炼：

为了满足各种加工工艺的要求，必须使生胶由强韧的弹性状态变成柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶变成可塑状态的工艺过程称作塑炼。

39、胶料的混炼：

将口J塑度合乎要求的生胶或塑炼胶与配合剂，在一定的温度和机械力作用下混合均匀，制成性能均一、可供成型的混炼胶的过程。

40、为什么天然橡胶在110°C下塑炼时效果最差？

答：

生胶的塑炼分为高温塑炼与低温塑炼。

密炼机和螺杆塑炼机的塑炼温度都在100摄氏度以上，属于高温幫炼。

开炼机赠炼温度在100摄氏度以下，属于低温駛炼。

在机械塑炼中，能促使人分子链断裂破坏的因索有：

机械力作用，氧化裂解作用，热裂解和热活化作用，化学塑节剂的化学作用以及静电荷臭氧的作用。

当在低温塑炼的时候，也就是在开炼机塑炼的时候，主耍是机械力来进行塑炼的。

这个时候氧的作川是很小的，因为它是在低温的情况下。

当在100摄氏度以上时，氧对于册炼的作用比机械力作用要大得多的。

这个时候，含氧量的作用将显得非常明显。

当天然橡胶在110摄氏度的时候，它的机械力作用是最小的时候，氧化裂解的作用也是最小的时候。

也就是说，no摄氏度对于塑炼来说是一个非常尴尬的温度，正好是机械力最小，含氧量最小的时候。

所以这个时候的塑炼效果是最差的。

当温度提上來的时候，含氧量就增高了，那时候幫炼效果又会好起来！