化工行業(yè)高分子加工工程師面試題目及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題1.請(qǐng)簡(jiǎn)述高分子材料在加工前的準(zhǔn)備階段通常需要進(jìn)行哪些關(guān)鍵處理，并說(shuō)明其目的。2.比較擠出成型和注塑成型在基本原理、典型設(shè)備結(jié)構(gòu)、適用物料范圍以及主要產(chǎn)品形態(tài)方面的主要區(qū)別。3.在高分子材料加工過(guò)程中，什么是熔體破裂現(xiàn)象？簡(jiǎn)述其主要產(chǎn)生原因以及可以采取哪些措施來(lái)抑制或減輕它。4.簡(jiǎn)述影響高分子材料熔體流動(dòng)性的主要因素，并解釋這些因素如何影響擠出或注塑等加工過(guò)程。5.什么是加工助劑？請(qǐng)列舉三種常用的加工助劑，并簡(jiǎn)述它們各自在塑料加工中的作用。二、論述題1.以常用的熱塑性塑料（如PE,PVC,PS,ABS等）為例，分別論述其主要的加工性能特點(diǎn)（如熔體粘度、熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性、冷卻速度要求等），并說(shuō)明這些特點(diǎn)對(duì)選擇加工方法和工藝參數(shù)的主要影響。2.結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，論述高分子材料加工過(guò)程中出現(xiàn)制品表面缺陷（如銀紋、波紋、麻點(diǎn)、劃痕等）的常見(jiàn)原因，并針對(duì)其中一種缺陷，詳細(xì)分析其產(chǎn)生機(jī)理以及可以采取的預(yù)防和糾正措施。3.在高分子加工工程師的日常工作中，安全與環(huán)保的重要性體現(xiàn)在哪些方面？請(qǐng)結(jié)合具體的工藝或設(shè)備，論述至少三項(xiàng)重要的安全操作規(guī)程或環(huán)保措施，并說(shuō)明其必要性。三、計(jì)算題1.某擠出生產(chǎn)線用于生產(chǎn)直徑20mm，壁厚2mm的圓管。已知所用物料在熔融狀態(tài)下的表觀粘度為(5+0.8剪切速率)Pa·s，擠出機(jī)螺桿直徑為40mm，長(zhǎng)徑比為20:1，螺桿轉(zhuǎn)速為60rpm。請(qǐng)估算該擠出機(jī)的理論擠出量（單位：m3/h）。假設(shè)物料密度為0.9g/cm3，計(jì)算擠出所需的理論功率（單位：kW）。(提示：可簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略其他因素)2.一件ABS制品的重量為50g，要求在注塑成型時(shí)保壓壓力為30MPa，保壓時(shí)間為5秒。模具設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)制品在保壓期間體積基本不變（收縮率忽略）。請(qǐng)估算在保壓階段注入模具型腔的熔體體積（單位：cm3）以及保壓階段注入的熔體總能量（單位：J）。（注：提供的數(shù)據(jù)可能需要做一些合理的假設(shè)或簡(jiǎn)化才能進(jìn)行估算）試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：高分子材料在加工前的準(zhǔn)備階段通常需要進(jìn)行干燥處理（特別是吸濕性塑料如PE,PVC,PC等）以去除水分，防止加工過(guò)程中出現(xiàn)氣泡、銀紋等缺陷；必要時(shí)進(jìn)行混合或共混，以均勻分布添加劑或不同種類(lèi)的聚合物；對(duì)于某些場(chǎng)合，還需進(jìn)行染色或著色，以獲得所需的顏色；對(duì)于片材、薄膜等，可能需要進(jìn)行預(yù)熱或拉伸定向處理，以提高尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能。解析思路：考察對(duì)高分子材料加工前預(yù)處理環(huán)節(jié)的掌握。需要知道不同類(lèi)型材料（特別是吸濕性材料）加工前的關(guān)鍵要求（如干燥），以及混合、著色等操作的必要性?；卮饝?yīng)涵蓋主流塑料加工前的常見(jiàn)準(zhǔn)備工作及其目的。2.答案：擠出成型和注塑成型的主要區(qū)別在于：擠出成型是連續(xù)生產(chǎn)，物料在螺桿驅(qū)動(dòng)下連續(xù)通過(guò)模頭形成具有恒定截面形狀的型材，主要設(shè)備是擠出機(jī)；注塑成型是間歇生產(chǎn)，熔融物料被快速注射到閉合模具中，冷卻固化后開(kāi)模取出制品，主要設(shè)備是注塑機(jī)。擠出適用于生產(chǎn)管材、棒材、片材、薄膜、電線電纜包覆等，物料流動(dòng)性要求相對(duì)較高；注塑適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸精密的塑料制品，如日用品、電子零件、汽車(chē)零部件等，對(duì)設(shè)備壓力和精度要求較高。解析思路：考察對(duì)兩種基本成型方式原理、設(shè)備、產(chǎn)品形態(tài)和適用范圍的對(duì)比理解。需要清晰區(qū)分兩者的連續(xù)/間歇、成型方式、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及典型的應(yīng)用產(chǎn)品。3.答案：熔體破裂現(xiàn)象是指高分子熔體在通過(guò)模頭口模時(shí)，由于剪切速率過(guò)高或口模間隙過(guò)小，導(dǎo)致熔體表面被撕裂，形成粗糙、波紋狀或纖維狀的不規(guī)則粗糙表面缺陷。主要產(chǎn)生原因包括：口模間隙過(guò)小、熔體溫度過(guò)高導(dǎo)致粘度偏低流動(dòng)性過(guò)強(qiáng)、螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高導(dǎo)致熔體彈性過(guò)強(qiáng)、加工助劑使用不當(dāng)?shù)?。抑制或減輕措施包括：適當(dāng)增大口模間隙、降低熔體溫度或調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速以控制熔體粘度和彈性、選用合適的加工助劑、優(yōu)化螺桿設(shè)計(jì)等。解析思路：考察對(duì)熔體破裂這一具體加工缺陷的理解。需要解釋清楚現(xiàn)象描述、主要原因（結(jié)合流變學(xué)和加工參數(shù)）、以及相應(yīng)的解決方法?；卮饝?yīng)體現(xiàn)對(duì)材料流變行為和加工過(guò)程控制的認(rèn)識(shí)。4.答案：影響高分子材料熔體流動(dòng)性的主要因素包括：分子鏈結(jié)構(gòu)（如分子量大小、分子量分布、鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整性、支化或交聯(lián)程度）、加工溫度（通常在一定范圍內(nèi)，溫度升高，流動(dòng)性增加）、剪切速率（通常在熔點(diǎn)以下，剪切速率增加，流動(dòng)性增加，但超過(guò)一定限度彈性會(huì)起主導(dǎo)作用）、壓力（壓力增大，流動(dòng)性增加）、以及助劑種類(lèi)和含量（如增塑劑會(huì)顯著提高流動(dòng)性，而填充劑通常會(huì)降低流動(dòng)性）。這些因素影響加工過(guò)程體現(xiàn)在：流動(dòng)性好的材料易于加工，填充量大可能需要更高的加工壓力和功率，溫度和剪切控制對(duì)制品質(zhì)量和性能至關(guān)重要。解析思路：考察對(duì)影響熔體流動(dòng)性的多方面因素及其內(nèi)在聯(lián)系的掌握。需要列出主要因素，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每個(gè)因素如何影響熔體行為，以及這種影響如何關(guān)聯(lián)到實(shí)際加工（如能耗、設(shè)備要求、制品質(zhì)量）。5.答案：加工助劑是在高分子材料加工過(guò)程中為改善其可加工性而添加的助劑。常用的有：增塑劑（如鄰苯二甲酸酯類(lèi)），主要作用是降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高柔韌性，改善流動(dòng)性；潤(rùn)滑劑（如硬脂酸、石蠟），主要作用是減少熔體與模具壁的摩擦，防止粘模，改善脫模，降低熔體粘度；穩(wěn)定劑（如熱穩(wěn)定劑），雖然主要作用是提高熱穩(wěn)定性，但在加工中也有助于維持材料性能穩(wěn)定。(注：其他如加工油、填充母粒中的加工助劑等也屬于此類(lèi))。解析思路：考察對(duì)加工助劑基本概念和作用的了解。需要能定義加工助劑，并列舉至少三種典型種類(lèi)，且能準(zhǔn)確說(shuō)明它們?cè)诩庸ぶ械木唧w作用。二、論述題1.答案：熱塑性塑料的加工性能特點(diǎn)及對(duì)工藝參數(shù)的影響：*PE(聚乙烯)：低密度PE（LDPE）流動(dòng)性好，但冷卻慢，易粘連；高密度PE（HDPE）流動(dòng)性差，但剛性好，冷卻快。加工時(shí)LDPE需較低螺桿轉(zhuǎn)速和熔體溫度，HDPE則相反。HDPE加工時(shí)需注意控制冷卻速度，避免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。*PVC(聚氯乙烯)：強(qiáng)度高，但吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥。流動(dòng)性對(duì)溫度敏感，溫度過(guò)高易分解變色。加工時(shí)需嚴(yán)格控制溫度和剪切速率，避免降解。通常需要加入穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑等助劑。*PS(聚苯乙烯)：流動(dòng)性好，易于加工，但耐熱性差，剛性大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。加工時(shí)需采用較低的溫度和較快的冷卻速度。透明性好，但易受紫外線影響，需添加抗紫外線劑。*ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)：具有良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度、韌性、耐熱性），流動(dòng)性中等，易于電鍍、噴涂。加工時(shí)需較高的熔體溫度和壓力，但需注意控制冷卻速度以減少內(nèi)應(yīng)力。對(duì)水分敏感，需干燥。這些特點(diǎn)決定了選擇加工方法（擠出、注塑、吹塑等）時(shí)需考慮材料的流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、冷卻要求；設(shè)定工藝參數(shù)（溫度、壓力、速率）時(shí)需綜合考慮設(shè)備能力、制品要求以及避免材料降解或產(chǎn)生不良缺陷。解析思路：考察對(duì)多種代表性熱塑性塑料加工性能全面深入的理解。要求能區(qū)分不同塑料在熔體粘度、熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性、冷卻需求等方面的主要差異，并能將這些差異與具體的加工工藝參數(shù)選擇（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等）及其原因聯(lián)系起來(lái)，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的能力。2.答案：制品表面缺陷的常見(jiàn)原因及分析（以銀紋為例）：*常見(jiàn)原因：水分或揮發(fā)性物質(zhì)在熔體前沿或表面汽化形成氣泡，破裂后呈銀白色條紋（銀紋）；加工溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致熔體粘度不均或降解；剪切速率過(guò)高導(dǎo)致熔體彈性效應(yīng)顯著；冷卻不均導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力；模頭設(shè)計(jì)不合理（如間隙過(guò)小、流道截面積突變大）；熔體中存在雜質(zhì)或凝膠顆粒；背壓過(guò)高。*銀紋產(chǎn)生機(jī)理：通常是在拉伸應(yīng)力作用下，熔體中剪切產(chǎn)生的彈性?xún)?nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的屈服應(yīng)力時(shí)，形成的應(yīng)力集中區(qū)域。當(dāng)該區(qū)域壓力不足以阻止擴(kuò)展時(shí)，就會(huì)形成微裂紋，空氣或揮發(fā)性物質(zhì)被吸入并沿裂紋擴(kuò)展，冷卻后呈現(xiàn)為銀白色絲狀或樹(shù)枝狀缺陷。它既可以是物理性的（如空氣侵入），也可以是化學(xué)性的（如降解副產(chǎn)物聚集）。*預(yù)防和糾正措施（針對(duì)銀紋）：1)嚴(yán)格控制原料干燥，去除水分和揮發(fā)物；2)適當(dāng)降低加工溫度或提高背壓（需謹(jǐn)慎，避免影響其他性能）；3)優(yōu)化螺桿和模頭設(shè)計(jì)，增大熔體通道直徑，減小剪切速率，設(shè)置均化段；4)控制螺桿轉(zhuǎn)速和熔體壓力，避免熔體彈性過(guò)強(qiáng)；5)對(duì)于復(fù)雜制品，可考慮調(diào)整工藝順序或引入冷卻措施控制熔體溫度梯度。需要結(jié)合具體材料和工藝條件進(jìn)行分析判斷。解析思路：考察對(duì)常見(jiàn)表面缺陷成因的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)以及針對(duì)具體缺陷的深入分析能力。要求能列舉多種缺陷原因，并選取一種（如銀紋）進(jìn)行詳細(xì)闡述，包括其形成機(jī)理（物理或化學(xué)過(guò)程），并能提出切實(shí)可行的預(yù)防和糾正措施，體現(xiàn)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。3.答案：安全與環(huán)保的重要性及措施：*重要性：高分子加工涉及高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，存在機(jī)械傷害、燙傷、觸電風(fēng)險(xiǎn)；使用的單體、助劑或添加劑中部分具有毒性、腐蝕性或易燃易爆性，存在化學(xué)傷害和火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)；加工過(guò)程中可能產(chǎn)生粉塵、廢氣（VOCs）、廢水、廢料等，對(duì)環(huán)境和人體健康造成影響。因此，安全與環(huán)保是高分子加工工程師不可忽視的核心職責(zé)，關(guān)系到員工生命安全、企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行、社會(huì)環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展。*具體措施：*安全操作規(guī)程：1)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備操作規(guī)程，禁止違章操作；2)定期進(jìn)行設(shè)備檢查和維護(hù)，確保安全防護(hù)裝置（如防護(hù)罩、急停按鈕）完好有效；3)對(duì)員工進(jìn)行崗前和在崗安全培訓(xùn)，使其掌握操作技能和應(yīng)急處理知識(shí)；4)加工易燃易爆物料時(shí)，嚴(yán)格控制車(chē)間通風(fēng)，嚴(yán)禁火源，設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)；5)處理有毒有害物料時(shí)，必須佩戴合適的個(gè)人防護(hù)用品（如防護(hù)服、手套、護(hù)目鏡、呼吸器），并在通風(fēng)櫥或密閉系統(tǒng)中操作。*環(huán)保措施：1)采用高效除塵設(shè)備處理生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵；2)安裝廢氣處理裝置（如活性炭吸附、催化燃燒、RTO等）處理含VOCs的廢氣；3)加強(qiáng)廢水處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或回收利用；4)對(duì)危險(xiǎn)廢物（如廢溶劑、廢催化劑）進(jìn)行分類(lèi)收集和合規(guī)處置；5)推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，選用低毒、低排放的原材料和助劑，優(yōu)化工藝減少污染物產(chǎn)生。解析思路：考察對(duì)安全與環(huán)保意識(shí)的理解及其在實(shí)踐中的應(yīng)用。需要闡述安全與環(huán)保的重要性（從人員、企業(yè)、社會(huì)層面），并能結(jié)合具體的工藝或設(shè)備，列舉出至少兩方面（安全操作、環(huán)保措施）的具體措施，說(shuō)明其目的和必要性，體現(xiàn)工程師的職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感。三、計(jì)算題1.答案：理論擠出量Q≈Z*n*π*(D2/4)*q其中：Z為螺桿直徑（0.04m），n為螺桿轉(zhuǎn)速（60rpm=1rev/s），D為螺桿直徑（0.04m），q為理論比體積流量（m3/（kg·s）），需要根據(jù)粘度計(jì)算或查閱數(shù)據(jù)。假設(shè)所用PE熔體在當(dāng)前工況下的比體積流量q≈0.13m3/(kg·s)(此為估算值，實(shí)際需查表或計(jì)算)。Q≈1*π*(0.04m)2/4*60rpm*0.13m3/(kg·s)Q≈3.14*0.0016/4*60*0.13Q≈0.0004*60*0.13Q≈0.0314m3/s=31.4m3/h理論功率P≈τ*Q其中：τ為剪切應(yīng)力（Pa），可近似為τ≈η*γ=(5+0.8*γ)Pa·s*γ，γ為剪切速率（s?1），對(duì)于直徑為D的螺桿，剪切速率γ≈n*Z/D。γ≈60*0.04/0.04=60s?1(簡(jiǎn)化計(jì)算)τ≈(5+0.8*60)*60Pa·s=53*60Pa=3180PaP≈3180Pa*0.0314m3/s≈100.35W=0.100kW(注：此計(jì)算基于簡(jiǎn)化模型和估算參數(shù)，實(shí)際值會(huì)有所不同。)2.答案：估算方法一（假設(shè)密度恒定）：制品體積V≈重量/密度=50g/0.9g/cm3=55.56cm3保壓階段注入的熔體體積約等于制品體積，即V_melt≈55.56cm3=55.56*10??m3保壓階段注入的熔體質(zhì)量m≈重量=50g=0.05kg熔體總能量E≈m*c_p*ΔT+m*ΔH_vap其中：c_p為熔體比熱容（估算為1.2kJ/(kg·K)），ΔT為保壓冷卻溫度降（估算為50K），ΔH_vap為汽化潛熱（假設(shè)為0，因?yàn)楸菏悄踢^(guò)程）。E≈0.05kg*1.2kJ/(kg·K)*50K=3.0kJ=3000J方法二（考慮壓力體積功）：W_p=P*ΔV=30*10?Pa*55.56*10??m3=1666.8J=1.67kJ總能量近似為壓力做功，