2025年高分子材料成型加工考試試題(附答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種高分子鏈結(jié)構(gòu)最不利于熔體流動成型？A.線性無支鏈B.短支鏈C.長支鏈D.輕度交聯(lián)答案：D（輕度交聯(lián)會形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制分子鏈滑移，顯著提高熔體粘度，不利于流動成型）2.注射成型中，保壓階段的主要作用是：A.提高模具溫度B.防止熔體倒流并補(bǔ)縮C.加速冷卻固化D.降低注射壓力答案：B（保壓階段通過持續(xù)施壓補(bǔ)償熔體冷卻收縮，防止因倒流導(dǎo)致的制品凹陷或尺寸偏差）3.擠出成型中，單螺桿擠出機(jī)壓縮段螺槽深度逐漸變淺的主要目的是：A.增大剪切速率，促進(jìn)塑化B.減少熔體滯留時間C.降低電機(jī)功率消耗D.提高螺桿強(qiáng)度答案：A（壓縮段螺槽變淺可壓縮物料，增加剪切作用，促進(jìn)固體物料熔融和混合均勻）4.以下哪種成型方法最適合生產(chǎn)薄壁、形狀復(fù)雜的熱塑性塑料制品？A.模壓成型B.吹塑成型C.注射成型D.壓延成型答案：C（注射成型通過高壓將熔體快速注入復(fù)雜模具型腔，適合薄壁、高精度制品）5.聚氯乙烯（PVC）加工時需添加大量熱穩(wěn)定劑的主要原因是：A.PVC熔體粘度太低B.PVC分子鏈含氯原子，高溫易脫HCl降解C.PVC結(jié)晶度太高D.PVC吸濕性強(qiáng)答案：B（PVC分子鏈中的C-Cl鍵在120℃以上易斷裂，釋放HCl并引發(fā)連鎖降解，需熱穩(wěn)定劑抑制脫氯反應(yīng)）6.評價高分子材料加工流動性的常用指標(biāo)是：A.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）B.熔體流動速率（MFR）C.拉伸強(qiáng)度D.斷裂伸長率答案：B（MFR是在規(guī)定溫度、壓力下，10分鐘內(nèi)擠出的熔體質(zhì)量，直接反映材料的流動性能）7.吹塑成型中，型坯吹脹比（模具型腔直徑/型坯直徑）過大可能導(dǎo)致的問題是：A.制品壁厚不均B.型坯下垂C.熔體破裂D.冷卻時間縮短答案：A（吹脹比過大時，型坯局部拉伸過度，導(dǎo)致壁厚減薄甚至破洞，整體壁厚分布不均）8.熱固性塑料模壓成型時，固化階段的關(guān)鍵工藝參數(shù)是：A.模具溫度與保壓時間B.加料量C.合模速度D.物料預(yù)壓密度答案：A（熱固性塑料需在一定溫度下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，保壓時間需足夠使交聯(lián)完全，否則制品強(qiáng)度不足）9.擠出板材時，若出現(xiàn)橫向厚度波動（“荷葉邊”），最可能的原因是：A.口模間隙調(diào)整不均B.螺桿轉(zhuǎn)速過高C.冷卻輥溫度過低D.原料含水率過高答案：A（口模間隙局部過寬或過窄會導(dǎo)致熔體流出量不均，冷卻后形成橫向厚度波動）10.以下哪種成型工藝需要利用高分子材料的“記憶效應(yīng)”？A.真空成型B.壓延成型C.熱成型D.形狀記憶聚合物的回復(fù)成型答案：D（形狀記憶聚合物在高溫下變形后冷卻固定，再次加熱時因分子鏈段解取向或交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)而回復(fù)原始形狀）二、填空題（每空1分，共15分）1.高分子材料成型加工中，影響熔體粘度的主要因素包括溫度、剪切速率、（分子量及其分布）和（添加劑種類與含量）。2.注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括（注射量）、（鎖模力）和注射壓力。3.擠出機(jī)的螺桿通常分為（加料段）、（壓縮段）和均化段（計量段）三個功能段。4.熱塑性塑料的成型加工溫度范圍通常在（粘流溫度（Tf）或熔點（Tm））至（分解溫度（Td））之間。5.壓延成型主要用于生產(chǎn)（薄膜）和（片材），其關(guān)鍵設(shè)備是（壓延機(jī)）。6.制品收縮率的主要影響因素包括（材料本身的收縮特性）、（成型工藝參數(shù)）和模具設(shè)計（如冷卻系統(tǒng)布局）。7.為防止注射制品出現(xiàn)“飛邊”（溢料），需確保注射機(jī)的（鎖模力）大于熔體對模具的（脹型力）。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述高分子材料在成型加工中發(fā)生的主要物理和化學(xué)變化。答案：物理變化：①結(jié)晶與非晶態(tài)的轉(zhuǎn)變（如熱塑性塑料冷卻時結(jié)晶）；②分子鏈取向（如注射、擠出時受剪切力導(dǎo)致鏈段定向排列）；③熔體的流動與冷卻固化（從粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)或高彈態(tài)）?；瘜W(xué)變化：①熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)（如環(huán)氧樹脂的固化）；②熱降解（如PVC高溫脫HCl）；③氧化反應(yīng)（如聚烯烴在加工中因高溫氧化斷鏈）。2.比較單螺桿擠出機(jī)與雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點及適用場景。答案：結(jié)構(gòu)特點：單螺桿為單根螺桿，螺槽深度沿軸向變化；雙螺桿分同向或異向旋轉(zhuǎn)，螺桿嚙合方式（緊密或非緊密）多樣，螺紋元件可組合。適用場景：單螺桿適合連續(xù)穩(wěn)定擠出（如管材、薄膜），但混合能力較弱；雙螺桿因強(qiáng)剪切和混合作用，適合共混改性（如塑料/填料共混、聚合物合金制備）、脫揮（如去除水分或單體）及加工高粘度物料（如PVC硬制品）。3.分析注射成型中“欠注”（缺料）缺陷的可能原因及解決措施。答案：可能原因：①注射量不足（料筒內(nèi)物料不夠）；②注射壓力或保壓壓力過低；③熔體溫度過低（粘度高，流動困難）；④模具溫度過低（熔體冷卻過快，未充滿型腔）；⑤澆口或流道尺寸過?。鲃幼枇Υ螅?；⑥制品壁厚過?。ㄈ垠w難以到達(dá)遠(yuǎn)端）。解決措施：①增加加料量；②提高注射壓力和保壓壓力；③升高料筒和噴嘴溫度；④提高模具溫度；⑤擴(kuò)大澆口/流道尺寸；⑥優(yōu)化制品設(shè)計（適當(dāng)增加局部壁厚）。4.為什么結(jié)晶型聚合物（如PE、PP）的成型加工需嚴(yán)格控制冷卻速率？答案：冷卻速率影響結(jié)晶度和晶體結(jié)構(gòu)：①冷卻速率過快（如急冷），分子鏈來不及規(guī)整排列，結(jié)晶度低，制品透明性好但力學(xué)強(qiáng)度低（如PP急冷得透明薄膜）；②冷卻速率過慢（如緩冷），結(jié)晶度高，晶體尺寸大，制品剛性高但脆性增加（如PE緩冷導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力大）；③控制冷卻速率可調(diào)節(jié)結(jié)晶度、晶體尺寸及分布，平衡制品的力學(xué)性能（如拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性）、熱變形溫度和收縮率（結(jié)晶度高則收縮率大）。5.簡述模壓成型的主要工藝步驟及其關(guān)鍵控制參數(shù)。答案：工藝步驟：①預(yù)處理（物料預(yù)壓成坯、預(yù)熱）；②加料（按計算量將物料加入模腔）；③合模（快速閉合模具至低壓）；④加壓（施加成型壓力，通常5-50MPa）；⑤加熱固化（升溫至固化溫度，熱固性塑料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)）；⑥保壓冷卻（熱塑性塑料需冷卻至固化溫度以下）；⑦脫模（頂出制品）。關(guān)鍵參數(shù)：溫度（固化溫度或熔融溫度）、壓力（確保物料充滿模腔并促進(jìn)交聯(lián)）、時間（固化時間需足夠使交聯(lián)完全，避免過固化或欠固化）。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)采用注射成型生產(chǎn)ABS塑料外殼（壁厚2mm），發(fā)現(xiàn)制品表面出現(xiàn)明顯“熔接痕”（熔接紋），請分析可能原因并提出至少4項改進(jìn)措施。答案：可能原因：①熔體在模具中分流后重新匯合時，前鋒料溫降低，界面結(jié)合力弱；②模具溫度過低，熔體冷卻快，匯合處未充分熔合；③注射速度過慢，熔體流動前沿溫度下降過多；④澆口位置設(shè)計不合理（如多澆口導(dǎo)致多股料流匯合）；⑤物料中含有水分或揮發(fā)性物質(zhì)（在匯合處形成氣隙）；⑥ABS熔體粘度較高（分子量過大），流動性能差。改進(jìn)措施：①提高模具溫度（如從50℃升至70℃），延緩熔體冷卻；②加快注射速度（縮短充模時間，保持熔體前沿溫度）；③調(diào)整澆口位置（如改為單點澆口，減少料流分支）；④增加熔接痕處的排氣槽（排出氣體，減少氣隙）；⑤對ABS原料進(jìn)行干燥處理（含水率＜0.1%）；⑥適當(dāng)降低ABS分子量（或添加流動改性劑），提高熔體流動性。2.某工廠使用單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)PVC管材，發(fā)現(xiàn)擠出制品表面粗糙（“鯊魚皮”現(xiàn)象），請從原料、設(shè)備、工藝三方面分析可能原因，并給出對應(yīng)的解決方法。答案：原料方面：①PVC樹脂分子量過高（熔體彈性大）；②潤滑劑不足（熔體與口模壁摩擦力大）；③原料中含有雜質(zhì)（如凝膠粒子）。解決方法：選用分子量適中的PVC樹脂；增加外潤滑劑（如硬脂酸）用量；加強(qiáng)原料篩選和混料均勻性。設(shè)備方面：①螺桿或口模內(nèi)表面粗糙（增加熔體流動阻力）；②口模壓縮比過?。ㄈ垠w未充分壓實）；③螺桿長徑比不足（塑化不均勻）。解決方法：拋光螺桿和口模內(nèi)表面；增大口模壓縮比（如從3:1增至5:1）；更換長徑比更大的螺桿（如L/D從20:1增至25:1）。工藝方面：①擠出溫度過低（熔體粘度高，彈性回復(fù)大）；②螺桿轉(zhuǎn)速過高（剪切速率過大，引發(fā)熔體破裂）；③冷卻速率過快（表層固化與內(nèi)部流動不協(xié)調(diào)）。解決方法：提高機(jī)筒和口模溫度（如均化段溫度從170℃升至180℃）；降低螺桿轉(zhuǎn)速（如從40r/min降至30r/min）；調(diào)整冷卻水槽溫度（如從20℃升至30℃，減緩冷卻速度）。五、計算題（共5分）某注射機(jī)的最大注射量為200cm3（以PS為標(biāo)準(zhǔn)，密度1.05g/cm3），現(xiàn)需生產(chǎn)PC制品（密度1.20g/cm3），制品體積為150cm3（含流道凝料體積30cm3）。（1）計算該注射機(jī)對PC的實際最大注射質(zhì)量（保留2位小數(shù)）；（2）判斷該注射機(jī)是否適合生產(chǎn)該P(yáng)C制品（需說明理由）。答案：（1）注射機(jī)的最大注射質(zhì)量（以P