2025年改性塑料配制工理論學(xué)習(xí)手冊(cè)練習(xí)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪種改性劑主要用于提高塑料的耐候性？A.增塑劑B.光穩(wěn)定劑C.相容劑D.阻燃劑答案：B2.聚丙烯（PP）的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）約為？A.-10℃B.50℃C.100℃D.150℃答案：A3.用于改善極性樹(shù)脂與非極性填料界面結(jié)合的助劑是？A.抗氧劑B.偶聯(lián)劑C.潤(rùn)滑劑D.著色劑答案：B4.熔融指數(shù)（MI）測(cè)試時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度下，10分鐘內(nèi)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的熔體質(zhì)量單位是？A.g/cm3B.g/10minC.Pa·sD.MPa答案：B5.以下哪種填料屬于增強(qiáng)型填料？A.碳酸鈣（CaCO3）B.滑石粉（Mg3Si4O10(OH)2）C.玻璃纖維（GF）D.硅灰石（CaSiO3）答案：C6.阻燃劑中，屬于無(wú)鹵環(huán)保型的是？A.十溴二苯醚B.氫氧化鋁（ATH）C.三氧化二銻（Sb2O3）D.氯化石蠟答案：B7.改性塑料擠出過(guò)程中，螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)高可能導(dǎo)致的問(wèn)題是？A.熔體溫度過(guò)低B.剪切不足C.物料停留時(shí)間過(guò)短D.能耗降低答案：C8.聚乙烯（PE）與尼龍（PA）共混時(shí)，需添加的關(guān)鍵助劑是？A.增塑劑B.相容劑（如PE-g-MAH）C.抗靜電劑D.脫模劑答案：B9.衡量塑料耐溫性的關(guān)鍵指標(biāo)是？A.維卡軟化點(diǎn)（VST）B.邵氏硬度（ShoreD）C.斷裂伸長(zhǎng)率D.密度答案：A10.以下哪種工藝屬于反應(yīng)性擠出改性？A.填充改性B.接枝改性C.共混改性D.增強(qiáng)改性答案：B11.抗氧劑1010的化學(xué)類(lèi)型是？A.受阻酚類(lèi)B.亞磷酸酯類(lèi)C.胺類(lèi)D.硫代酯類(lèi)答案：A12.制備高抗沖聚苯乙烯（HIPS）時(shí)，主要通過(guò)哪種方式改性？A.加入橡膠彈性體B.添加成核劑C.提高分子量D.降低結(jié)晶度答案：A13.擠出機(jī)機(jī)筒溫度設(shè)置的原則是？A.從加料段到機(jī)頭逐漸降低B.從加料段到機(jī)頭逐漸升高C.各段溫度相同D.加料段最高，均化段最低答案：B14.以下哪種因素會(huì)導(dǎo)致改性塑料制品出現(xiàn)浮纖現(xiàn)象？A.玻璃纖維長(zhǎng)度過(guò)短B.螺桿剪切力不足C.加工溫度過(guò)高D.相容劑用量過(guò)多答案：B15.計(jì)算改性塑料密度時(shí)，若基礎(chǔ)樹(shù)脂密度為0.9g/cm3，填料密度為2.7g/cm3，填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，則理論密度約為？A.1.1g/cm3B.1.3g/cm3C.1.5g/cm3D.1.7g/cm3答案：A（計(jì)算：1/[(0.7/0.9)+(0.3/2.7)]≈1.1）16.以下哪種測(cè)試方法用于評(píng)價(jià)塑料的耐化學(xué)腐蝕性？A.拉伸試驗(yàn)B.彎曲試驗(yàn)C.浸泡試驗(yàn)D.沖擊試驗(yàn)答案：C17.熱塑性彈性體（TPE）的改性原理是？A.形成化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)B.物理交聯(lián)與熔融可逆C.提高結(jié)晶度D.降低分子量答案：B18.改性塑料配方設(shè)計(jì)中，“等物質(zhì)的量原則”主要用于？A.阻燃劑復(fù)配B.抗氧劑協(xié)同C.增塑劑用量D.相容劑比例答案：A（如鹵-銻協(xié)同體系）19.以下哪種設(shè)備用于檢測(cè)塑料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能（DMA）？A.熔體流動(dòng)速率儀B.差示掃描量熱儀（DSC）C.動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀D.熱重分析儀（TGA）答案：C20.生產(chǎn)防靜電改性塑料時(shí)，添加的抗靜電劑主要通過(guò)哪種方式起作用？A.提高表面電阻率B.降低表面電阻率C.增加體積電阻率D.減少分子鏈極性答案：B二、判斷題（每題1分，共10分）1.增塑劑的加入會(huì)降低塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）。（√）2.碳酸鈣填充改性塑料的剛性隨填充量增加而持續(xù)提高。（×，過(guò)量會(huì)導(dǎo)致界面結(jié)合力下降，剛性增長(zhǎng)趨緩）3.擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比（L/D）越大，物料混合效果越好。（√）4.無(wú)鹵阻燃劑的阻燃效率通常高于含鹵阻燃劑。（×，含鹵阻燃劑效率更高，但環(huán)保性差）5.接枝改性中，單體的接枝率越高，改性效果一定越好。（×，需平衡接枝率與接枝密度）6.熱變形溫度（HDT）測(cè)試時(shí)，負(fù)載越大，測(cè)得的溫度越高。（×，負(fù)載越大，變形更容易，HDT越低）7.相容劑的作用是降低兩相界面張力，提高相容性。（√）8.玻璃纖維增強(qiáng)塑料中，纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)，增強(qiáng)效果越好。（√，但需控制在加工可分散范圍內(nèi)）9.抗氧劑168屬于主抗氧劑，主要捕獲自由基。（×，168是輔助抗氧劑，分解氫過(guò)氧化物）10.改性塑料的收縮率主要受樹(shù)脂種類(lèi)影響，與填料無(wú)關(guān)。（×，填料可降低收縮率）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述改性塑料配方設(shè)計(jì)的基本原則。答案：①性能導(dǎo)向：明確目標(biāo)性能（如強(qiáng)度、耐溫、阻燃等）；②成本控制：平衡高性能與低成本，優(yōu)先選擇性?xún)r(jià)比高的原料；③工藝適配：考慮擠出、注塑等加工工藝對(duì)配方的要求（如熔體粘度、熱穩(wěn)定性）；④環(huán)保合規(guī)：符合RoHS、REACH等法規(guī)，避免使用禁用物質(zhì)；⑤協(xié)同效應(yīng)：利用助劑間的協(xié)同作用（如主/輔抗氧劑、鹵-銻阻燃體系）提升效果。2.分析玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯（GF-PP）中，偶聯(lián)劑的作用機(jī)理及選擇依據(jù)。答案：作用機(jī)理：偶聯(lián)劑分子含兩種官能團(tuán)，一端與玻璃纖維表面的羥基（-OH）反應(yīng)（如硅烷偶聯(lián)劑的烷氧基水解提供-Si-OH，與玻纖形成共價(jià)鍵），另一端與PP的非極性鏈段通過(guò)物理纏繞或化學(xué)鍵結(jié)合（如硅烷偶聯(lián)劑的長(zhǎng)烷基鏈與PP相容），從而改善兩相界面結(jié)合，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能（如拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度）。選擇依據(jù)：根據(jù)樹(shù)脂極性選擇偶聯(lián)劑類(lèi)型（PP為非極性，常用硅烷偶聯(lián)劑如KH-550（氨基硅烷）或KH-570（甲基丙烯酰氧基硅烷））；考慮加工溫度（偶聯(lián)劑需在擠出溫度下穩(wěn)定，不分解）；兼顧成本與效果，優(yōu)先選擇低添加量、高活性的產(chǎn)品。3.列舉三種常見(jiàn)的改性塑料性能測(cè)試項(xiàng)目，并說(shuō)明其對(duì)應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。答案：①拉伸性能：測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040-2006，通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率；②沖擊性能：簡(jiǎn)支梁沖擊（GB/T1043.1-2008）或懸臂梁沖擊（GB/T1843-2008），評(píng)價(jià)材料抗沖擊破壞能力；③阻燃性能：UL94垂直燃燒測(cè)試（UL94-2020），分級(jí)V-0、V-1、V-2等，判斷材料燃燒時(shí)的自熄性；④熱變形溫度（HDT）：GB/T1634.2-2019，在恒定負(fù)載下測(cè)定試樣受彎變形達(dá)到規(guī)定值時(shí)的溫度，反映材料耐溫性。4.簡(jiǎn)述雙螺桿擠出機(jī)中，螺桿組合對(duì)改性效果的影響因素。答案：①螺桿元件類(lèi)型：捏合塊（增強(qiáng)混合）、齒形盤(pán)（分散混合）、反向螺紋（增加停留時(shí)間）等，不同組合影響物料的剪切、分散和分布混合效果；②螺桿長(zhǎng)徑比（L/D）：L/D越大，物料混合越充分，但過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致降解；③螺桿轉(zhuǎn)速：高轉(zhuǎn)速提高剪切速率，促進(jìn)分散，但可能導(dǎo)致熔體溫度過(guò)高（需配合冷卻）；④加料位置：主喂料（基礎(chǔ)樹(shù)脂）、側(cè)喂料（填料/纖維）的位置影響物料的熔融-混合順序，避免纖維過(guò)度剪切（側(cè)喂料可減少纖維斷裂）；⑤捏合塊角度：小角度（30°）剪切強(qiáng)，大角度（60°）輸送能力強(qiáng)，需根據(jù)物料特性調(diào)整。5.分析改性塑料生產(chǎn)中，制品表面出現(xiàn)“麻點(diǎn)”的可能原因及解決措施。答案：可能原因：①原料水分超標(biāo)：樹(shù)脂或填料吸潮，擠出時(shí)水分汽化形成氣泡；②熔體溫度過(guò)高：樹(shù)脂降解產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，在表面形成缺陷；③螺桿剪切不足：物料混合不均，未分散的小顆粒（如未熔融的樹(shù)脂、團(tuán)聚的填料）暴露于表面；④模具溫度過(guò)低：熔體冷卻過(guò)快，表面未充分流動(dòng)，微小缺陷無(wú)法消除；⑤助劑分散不良：如抗氧劑、潤(rùn)滑劑未均勻分散，局部富集形成凸起。解決措施：①原料干燥：生產(chǎn)前對(duì)樹(shù)脂（如PA、PET）和填料（如CaCO3）進(jìn)行充分干燥（溫度80-120℃，時(shí)間2-4小時(shí)）；②調(diào)整擠出溫度：降低機(jī)筒/機(jī)頭溫度，避免樹(shù)脂降解（需兼顧熔體流動(dòng)性）；③優(yōu)化螺桿組合：增加捏合塊數(shù)量或減小捏合塊角度，提高剪切分散效果；④提高模具溫度：根據(jù)樹(shù)脂特性（如PC模具溫度80-120℃），使熔體充分流動(dòng)；⑤預(yù)混合處理：將助劑與少量樹(shù)脂預(yù)混（如高速混合機(jī)），再加入主物料，改善分散性。四、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.某改性ABS配方設(shè)計(jì)為：ABS樹(shù)脂80份，PC樹(shù)脂20份，相容劑（SAN-g-MAH）5份，阻燃劑（溴系）15份，抗氧劑0.3份，潤(rùn)滑劑0.5份。已知各組分密度：ABS=1.05g/cm3，PC=1.20g/cm3，相容劑=1.08g/cm3，阻燃劑=2.10g/cm3，抗氧劑=1.15g/cm3，潤(rùn)滑劑=0.90g/cm3。計(jì)算該改性ABS的理論密度（保留兩位小數(shù)）。答案：理論密度=總質(zhì)量/總體積。假設(shè)總質(zhì)量為100+5+15+0.3+0.5=120.8份（實(shí)際按配方比例，此處以100份基礎(chǔ)樹(shù)脂+其他組分為例，正確計(jì)算應(yīng)為各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算體積）。正確步驟：各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)：ABS=80/(80+20+5+15+0.3+0.5)=80/120.8≈66.1%；PC=20/120.8≈16.55%；相容劑=5/120.8≈4.14%；阻燃劑=15/120.8≈12.41%；抗氧劑=0.3/120.8≈0.25%；潤(rùn)滑劑=0.5/120.8≈0.41%。總體積=(66.1/1.05)+(16.55/1.20)+(4.14/1.08)+(12.41/2.10)+(0.25/1.15)+(0.41/0.90)≈62.95+13.79+3.83+5.91+0.22+0.46≈87.16cm3/100g。理論密度=100g/87.16cm3≈1.15g/cm3（注：實(shí)際配方中“份”為質(zhì)量比，總質(zhì)量為80+20+5+15+0.3+0.5=120.8份，計(jì)算時(shí)應(yīng)按總質(zhì)量120.8份對(duì)應(yīng)的體積，最終密度=120.8/(各組分體積之和)，結(jié)果約1.15g/cm3）。2.某工廠生產(chǎn)的玻纖增強(qiáng)PA6（GF含量30wt%），測(cè)試其拉伸強(qiáng)度為120MPa，而純PA6的拉伸強(qiáng)度為60MPa。假設(shè)玻纖的拉伸強(qiáng)度為3000MPa，玻纖的長(zhǎng)度-直徑比（長(zhǎng)徑比）為40，界面剪切強(qiáng)度為50MPa。計(jì)算該復(fù)合材料中玻纖的有效長(zhǎng)度（臨界長(zhǎng)度Lc），并判斷實(shí)際玻纖長(zhǎng)度是否滿(mǎn)足增強(qiáng)要求（已知臨界長(zhǎng)度公式：Lc=σf×d/(2×τ)，其中σf為玻纖強(qiáng)度，d為玻纖直徑，τ為界面剪切強(qiáng)度）。答案：①計(jì)算玻纖直徑d：長(zhǎng)徑比L/d=40，假設(shè)玻纖長(zhǎng)度L=0.4mm（400μm），則d=400μm/40=10μm=0.01mm=0.001cm（實(shí)際玻纖直徑通常為5-20μm，此處假設(shè)d=10μm）。②臨界長(zhǎng)度Lc=σf×d/(2×τ)=3000MPa×0.01mm/(2×50MPa)=3000×0.01/(2×50)=30/100=0.3mm。③實(shí)際玻纖長(zhǎng)度若為0.4mm（假設(shè)），大于臨界長(zhǎng)度0.3mm，因此滿(mǎn)足增強(qiáng)要求（當(dāng)L>Lc時(shí)，玻纖能有效傳遞應(yīng)力，提高復(fù)合材料強(qiáng)度）。五、綜合分析題（每題12分，共24分）1.某企業(yè)生產(chǎn)的無(wú)鹵阻燃PP（添加氫氧化鎂（MH））制品，出現(xiàn)以下問(wèn)題：①注塑成型后表面有大量氣孔；②燃燒測(cè)試時(shí)，離火后繼續(xù)燃燒，未達(dá)到V-2級(jí)。請(qǐng)分析可能原因及解決措施。答案：?jiǎn)栴}①（表面氣孔）可能原因：MH未充分干燥：MH吸濕性強(qiáng)，若干燥不徹底（如干燥溫度<100℃，時(shí)間<2小時(shí)），水分在擠出/注塑時(shí)汽化形成氣孔；熔體溫度過(guò)高：PP加工溫度通常為180-220℃，若溫度過(guò)高（>230℃），PP降解產(chǎn)生小分子氣體（如低聚物），導(dǎo)致氣孔；注塑壓力不足：保壓壓力低或時(shí)間短，熔體冷卻收縮時(shí)無(wú)法及時(shí)補(bǔ)料，形成真空泡；模具排氣不良：模具型腔排氣槽堵塞或設(shè)計(jì)不合理，氣體無(wú)法排出。解決措施：加強(qiáng)MH干燥：在105-120℃下干燥4-6小時(shí)，至水分含量<0.1%；降低加工溫度：調(diào)整機(jī)筒溫度至200-210℃，減少PP降解；提高注塑工藝參數(shù)：增加保壓壓力（如從60MPa升至80MPa）和保壓時(shí)間（如從5秒延長(zhǎng)至8秒）；清理或優(yōu)化模具排氣：檢查排氣槽，確保深度（0.02-0.04mm）和寬度（5-10mm）符合要求。問(wèn)題②（阻燃不達(dá)標(biāo)）可能原因：MH添加量不足：無(wú)鹵阻燃PP通常需MH含量50-60wt%才能達(dá)到V-2級(jí)，若實(shí)際添加量<50%，阻燃效果不足；MH粒徑過(guò)大：大粒徑MH與PP界面結(jié)合差，燃燒時(shí)易脫落，無(wú)法形成有效隔熱層；未添加協(xié)效劑：MH單獨(dú)使用時(shí)阻燃效率較低，可添加紅磷（微膠囊化）、硼酸鋅等協(xié)效劑，提高成炭性；加工過(guò)程中MH分解：MH分解溫度約340℃，若擠出溫度過(guò)高（>340℃），MH提前分解，失去阻燃作用。解決措施：增加MH含量至55-60wt%（需兼顧力學(xué)性能，可通過(guò)偶聯(lián)劑改善界面）；選用納米級(jí)或微米級(jí)（1-5μm）MH，提高分散性和界面結(jié)合力；添加2-5wt%協(xié)效劑（如硼酸鋅），促進(jìn)燃燒時(shí)形成致密炭層；控制擠出溫度低于320℃，避免MH分解（PP加工溫度通常低于300℃，需優(yōu)化螺桿組合，在保證分散的前提下降低剪切生熱）。2.某改性塑料企業(yè)采用雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)PC/ABS合金，發(fā)現(xiàn)制品的沖擊強(qiáng)度（缺口）僅為45kJ/m2（目標(biāo)≥60kJ/m2），且熔體流動(dòng)速率（MFR）偏高（目標(biāo)20-25g/10min，實(shí)際30g/10min）。結(jié)合生產(chǎn)工藝和配方設(shè)計(jì)，分析可能原因及改進(jìn)方案。答案：沖擊強(qiáng)度不足的可能原因：PC與ABS相容性差：未添加足夠相容劑（如SAN-g-MAH），兩相界面結(jié)合弱，沖擊時(shí)易脫粘；PC分子量過(guò)低：PC分子量（Mw）通常需2.5-3.5萬(wàn)，若使用低分子量PC（如Mw<2萬(wàn)），其本身沖擊強(qiáng)度低；加工溫度過(guò)高：PC在高溫（>280℃）下易水解或熱降解，分子量下降，沖擊性能降低；ABS中橡膠相含量低：ABS的沖擊強(qiáng)度主要依賴(lài)丁二烯橡膠相（含量通常15-25%），若使用低橡膠含量ABS（<15%），合金沖擊強(qiáng)度不足；螺桿剪切過(guò)強(qiáng)：過(guò)