1、简述高分子的结晶过程并简要分析结晶条件。
答:高分子的结晶过程:高分子的结晶过程包括形核和晶体生长两个单元过程。
其结晶过程 是高分子链段通过运动排入晶格,由无序变为有序的松弛过程。
高分子的结晶条件:当m T T >时,分子热运动能过大,高分子链难以形成有序结构,故不能结晶;当g T T <时,因高分子链段和整个分子链的运动都处于冻结状态。
高分子链段不能通过运动排入晶格,因而也不能结晶。
所以,高分子只有在g m T T -之间温度下才能发生结晶。
2、高分子成形过程的结晶有何特点?简要分析成形因素对高分子结晶的影响。
特点:高分子结晶通常不完善,制品中还残存有非晶区域和晶体不完整部分,因此某些制品成型后还会发生后结晶和二次结晶现象。
影响:(1)熔融温度和熔融时间:主要影响熔体中可能残存的微小有序区域或晶粒的数量。
(2)成形压力:成形压力在高分子内引起的应力有使结晶加速的作用。
(3)冷却速度:直接影响制品能否结晶,结晶速度、结晶度、结晶形态和晶粒大小。
3、生产透明聚乙烯薄膜时应如何控制成形工艺因素?
答:生产聚乙烯薄膜时通常要求韧性和透明性要好,因而要控制较低的结晶度和较小的晶粒尺寸。
4、聚合物—溶剂体系有哪几种典型相图?
b T :沸点 f T :凝固点
详见课本第112页。
5、绘图简要说明实现聚合物溶解的三个途径。
1—原来的相平衡曲线 2—溶剂改变后的相平衡曲线 答:1、改变体系组成,比如在T1温度下增加溶剂,使X1T1移至X2T1,此时由互不相溶的区域转入互溶的区域,从而形成均匀的溶液。
2、改变温度,在组成X1不变的条件下,温度由T1 升至T2,使聚合物-溶剂体系完全互溶。
3、改变溶剂组成,改变溶剂组成使相平衡由曲线1变为曲线2,使X1T1条件的聚合物-溶剂体系处于互溶区域,使聚合物能溶解成浓度为X1的浓溶液。
6、提高螺杆挤出机固体输送速率的途径通常有哪些?
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±÷±÷⌝⌝⌝⌝±φθφθtan tan tan tan h h 112+-∏=N D D Q )( 试中,D 为螺杆直径,h1为加料段螺槽深度,N 为螺杆转速,θ为螺杆旋转角,φ为移动角。
因此,提高螺杆挤出机固体输送速率Q 的途径通常为:
(1)增大D ,h1和N 。
(2)降低S F 。
(3)增大b F 。
(4)采用最佳旋转角θ。
7、试简述聚合物在螺杆挤出机压缩段中的熔化过程和机理。
答:在压缩段内固体粒子和熔融体共存,物料在这一区段熔融,称作熔融区。
由于同时受到机筒传热和磨擦热的作用,与机筒内壁接触的固体物料首先熔融,并形成一层熔膜。
当熔膜积存的厚度超过机筒与螺杆的间隙时,就会被旋转的螺杆刮落,并强制积存在螺杆推进面的前侧,形成旋涡状的环流区,即物料的液体区域。
在螺杆棱推进面的后侧堆积着冷的未塑化的固体粒子,在液体区域和冷的未塑化的固体粒子之间是受热后黏结在一起的热固体粒子,
冷热固体粒子共同组成了物料的固相区。
同时,靠近螺槽表面的物料也会因磨擦热而出现一薄层熔膜。
固相区和液体区之间存在着明显的分界面,物料的熔化即在分界面发生,故此分界面亦称迁移面。
随着物料往机头方向输送,熔化过程逐渐进行,固相区宽度逐渐减小,直至全部消失,即完成熔化过程。
8、热塑性塑料注射成形过程中保压的作用是什么?是不是所有热塑性塑料注塑制品成形时都要有保压期?保压期内实现往模腔补料的必要条件是什么?
答:(1)主要作用:是保压补料,以补偿成形物冷却产生的体积收缩,防止模腔内物料倒流和重分压实物料,确保制品形状和尺寸。
(2)不是,当注射成形薄型制品或浇口很小的制品时,由于浇口和模腔浇道很快冻结封住,故通常无需保压过程。
(3)必要条件:压实增密阶段结束后机筒前端仍有足够量的熔体,同时注射机喷嘴及模具浇注系统没有被冻结封住。
9、热固性塑料与热塑性塑料两者注射成形过程的塑化、充摸和定形有何异同?
答:热固形塑料塑化后的热固性树脂熔体温度应尽可能均匀一致,所含固化产物应尽可能少,其流动性应保证能从机筒中顺利注出;热塑性塑料物料在进去模腔之前应得到充分塑化,既要达到设定的成形温度,又要使熔体各处温度尽量均匀一致,塑化过程中应不发生或极少发生热降解,两次注射时间间隔内能提供足够量的熔体以保证生产顺利进行。
10、简要说明热定形方式及特点。
答:根据热定形时纤维的收缩状态可分为控制张力热定形、定长热定形、部分收缩热定形和自由收缩热定形四种方式。
控制张力热定形时,纤维不收缩而略有伸长。
定长热定形时,纤维既不收缩也不伸长,部分收缩热定形是控制收缩热定形,自由收缩热定形是松弛热定形,其结果使纤维变粗。
若按热定形介质或加热方式区分,则有干热空气定形、接触加热定形、水蒸气湿热定形和浴液定形。
11、简要说明如何选择热定形温度。
答:热定形工艺中所采用的温度是在玻璃化转变温度与熔点之间进行适当选择,对于每一种纤维都有一个最合适的热定形温度范围。
热定形温度一般应高于纤维或其织物的最高使用温度,以保证在使用条件下的稳定性。
热定形在合适的温度条件下进行,以使在合理的短时间内达到动力学平衡,再者,一种纺织纤维热定形时所能达到的最高温度还受聚合物的热稳定性限制。
12、简要说明炭黑的补强机理。
答:炭黑能够起补强作用的主要原因是其表面具有不均匀特性,炭黑粒子表面存在一系列能量不等的活性点且能沿炭黑粒子表面移动,橡胶链炭黑表面活性点间的吸附结合能力各不相同,多数是弱范德华力的物理吸附,少量为强固的化学吸附。
当受到适当的应力作用时,物理吸附点可以解吸,化学吸附点可以沿炭黑粒子表面滑动,这种特征产生两种补强效应。
一是当受外力作用时,物理吸附点解吸和化学吸附点的滑动将吸收和缓冲外力的作用能量;二是吸附点的解吸、滑动将使橡胶内部的应力出现被大多数橡胶分子链均化分担的效应。
这两种效应的结果使得橡胶制品的强度得以提高。
13、说明低温塑炼规律和高温塑炼规律。
答:低温塑炼规律:(1)分子断链往往优先发生在弱键处,分子链的化学键能越低,分子链断裂的机率越大。
(2)大分子链的中央部位受力最大,分子断链往往首先发生在链的中部。
(3)分子量越大,分子链链断机率越大,因此随塑炼的进行,分子量分布变窄。
(4)低温塑炼初期因生胶的平均分子量较高,故分子量下降速率较快,此后逐渐减慢。
(5)随着分子量的不断降低,分子链受到的机械力逐渐减小,当其受到的机械功已经不会超过化学键能时,分子量将不再降低,因此低温塑炼时,对于特定的塑炼条件会存在相应的极限分子量,当达到极限分子量后,继续在同样的条件下塑炼将不再产生塑炼效果。
高温塑炼规律:(1)对于内部结构分布一致的分子链来说,断链部位在分子链各处都以相同机率发生。
(2)由于热氧化降解对于分子量大和分子量小的分子链的降解机率几乎是完全相同的,因此高温塑炼时不会发生分子量分布变窄的现象。
(3)塑炼温度一定时,生胶的可塑性随塑炼时间的增长而不断增大,高温塑炼不存在极限分子量。