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2008年高分子材料加工原理试卷A答案

一、名词解释(15分)
1、差别化纤维:是指不同于常规品种的化学纤维,即经过化学改性、物理变形和特殊工艺加工而得到的具有某些特性的化学纤维
2、热塑性塑料:可以塑化或软化,冷却时凝固成形,温度变化可令其反复变形。

高分子链结构通常是线型或支化度较低,粘流温度低于其热分解温度
3、门尼粘度:未硫化胶料在一定温度(100℃)、压力(3×106~6×106Pa)和时间(4min)时的抗剪切能力。

门尼粘度越高,平均分子量越大,可塑性小
4、熔融指数:热塑性塑料在一定温度和压力下,熔体在10分钟通过测试孔所流出的塑料重量
5、离模膨胀:高聚物流体从小孔、毛细管或狭缝中挤出时,挤出物的直径或厚度会明显大于模口的尺寸,这种现象叫做“巴拉斯效应”。

二、填空题(20分)
1、硫化剂、补强剂、填充剂、防老剂
2、胀大区、形变区、等速区。

3、正流、横流、逆流、漏流。

4、塑炼、混炼、硫化。

3、松弛热定型,定长热定型,控制张力热定型,普弹形变、高弹形变,粘性形变
三、选择题(20分,选一个最合适的答案。


CAABA BBCCA
四、简答题(10分)
1、聚合物流体有几种流动类型?切力变稀流体随剪切速率增加粘度下降的原因是什么?(6分)
答:牛顿型、假塑性流体、胀流性流体、宾汉塑性体(2分)
聚合物流体切力变稀的原因,在于大分子链之间发生的缠结,也就是“缠结理论”或“拟网状结构理论”(2分)。

剪切速率较小时,被破坏的“拟网状结构”被及时地形成。

故高聚物流动时,η与
剪切速率无关,为牛顿区域,剪切速率大时,被破坏的“拟网状结构”的点数多于形成的“拟网状结构”的点数。

故高聚物流动时,剪切速率增大使粘度η下降。

(2分)
2、注射成型的成型工艺过程?(4分)
答:注射成型过程包括:成型前的准备(原料准备)、注射过程(加料、塑化、充模、冷却、脱模)、制品的后处理。

1
五、常用的拉伸方法 有几种?它们适用于何种类型的纤维?(12 分
) 答:
2 2
(3
分) a 型:dE/d ε=d/d ε·(d σ/d ε)=d σ/d ε <0,即模量越来越小,也就是说越拉越省力,经不起拉 伸。

此种曲线出现细化点(屈服点),断裂为脆性断裂(2 分)。

正常情况下,化纤中不会出现;主要存 在于金属和塑料材料中。

(1
分) b 型:dE/d ε=d/d ε·(d σ/d ε)=d σ/d ε
>0,即模量越来越大,即越拉越费力,存在自增强作用。

此种曲线不存在细化点(屈服点)。

这是由于自增强的作用。

此种拉伸为均匀拉伸,可拉伸性能好(2 分)。

主要存在湿法纤维和硫化橡胶中。

(1
分) c 型:冷拉过程,ε<ε1时,即可逆的均匀拉伸,也就是 oa 段 + ab
段,分别是普弹形变和高弹形 变;ε1<ε<ε2 时,即不均匀拉伸,也就是 bc 段 + cd
段,分别是细颈形成和细颈发展阶段,发 生的是应力软化和强迫高弹形变;ε>ε2 时,即均匀拉伸,也就是 de 段,发生的是塑性形变(2 分)。

主要存在熔体法纺丝的纤维。

(1
分)
六、简述二次成型的
粘弹性原理? 答:二次成型指在一定条件下将管、板、片、棒材等塑料型材,通过再次成型,加工为制品的成型 方法(1分)。

是指利用塑料的推迟高弹形变而成型,就是塑料处在高弹态条件下进行的成型,如下 图,晶态和非晶态聚合物的温度-形变曲线可以看出,聚合物在 Tg (Tm )以上处于高弹态(1
分)。

因此,可以看出,二次成型加工,是利用聚合物松弛过程
(2
分) 的温度依赖性(2分),具体如下: 在适当的外力作用下,使聚合物在较高温度下能以较快的
速度、在较短的时间内发生高弹形变而获得所需的形状;
然后,在低温下快速冷却,使高弹形变固定下来而得到形
状一定的制品。

(2
分) 2 2
2
七、熔体纺丝中,纺丝线上的力平衡方程式是怎样的?各种力的物理意义是什么?哪些力可以忽略?哪些力是主要的?(15分)
答:离开喷丝头距离x处的力平衡方程式:
(2分)
(以上每项1分,共8分)
(1)重力(F g)
常规纺丝中,在喷丝板附近,重力Fg对纤维张力有明显影响,特别是纺丝速度较低时重力Fg影响更大;在高速纺丝中,重力Fg的作用减弱,甚至可以忽略掉(2分)
(2)表面张力(F s)
纺丝过程是一个比表面积逐渐增大的过程,但表面张力要使液体的表面趋于最小化,因此表面张力是一个抵抗拉伸的作用力。

表面张力一般可以忽略不计(1分)
(3)惯性力(F i)
惯性力Fi与丝条速度的平方成正比。

高速纺丝时,F i的重要性将大大增加,纺丝速度超过6000m/min 时,F i达到了使纤维在纺丝线上进行全拉伸。

在8000m/min以上的超高速纺丝中,离喷丝板不远处F i 就开始显示出很大的影响。

(1分)
(4)摩擦力
在纺丝速度很小时,摩擦阻力不重要,只有纺丝速度达到卷绕速度时,摩擦力才能起到重要作用。

(1分)
3。

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