1、第六章 壓制成型2. 簡述熱固性塑料模壓成型的工藝步驟。將熱固性模塑料在以加熱到指定溫度的模具中加壓，使物料熔融流動并均勻地充滿模腔，在加熱和加壓的條件下經(jīng)過一定的時間，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變成具有三維體形結(jié)構(gòu)的熱固性塑料制品。(1) 計量(2) 預(yù)壓(3) 預(yù)熱(4) 嵌件安放(5) 加料(6) 閉模(7) 排氣(8) 保壓固化(9) 脫模冷卻(10) 制品后處理4. 在熱固性塑料模壓成型中，提高模溫應(yīng)相應(yīng)地降低還是提高模壓壓力才對模壓成型工藝有利？為什么？在一理論的操作溫度下，模溫提高時，物料的黏度下降、流動性增加，可以相對應(yīng)的降低模壓；但若繼續(xù)升高模溫會使塑料交聯(lián)反應(yīng)速度增快、固化速率升高

2、此時便需要提高模壓。 一般而言提高溫度應(yīng)提高模壓壓力。 8. 試述天然橡膠硫化后的物理性能的變化，并解釋之。橡膠在硫化的過程中，交聯(lián)密度發(fā)生了顯著的變化。隨著交聯(lián)密度的增加，橡膠的密度增加，氣體、液體等小分子就難以在橡膠內(nèi)運動，宏觀表現(xiàn)為透氣性、透水性減少，而且交聯(lián)后的相對分子質(zhì)量增大，溶劑分子難以在橡膠分子之間存在，宏觀表現(xiàn)為能使生膠溶解的溶劑只能使硫化膠溶脹，而且交聯(lián)度越大，溶脹越少。硫化也提高了橡膠的熱穩(wěn)定性和使用溫度范圍。天然橡膠在硫化過程中，隨著線型大分子逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性減小，拉伸強度、定伸強度、硬度、彈性增加，而伸長率、永久變形、疲勞生熱等相應(yīng)減小，但若硫化時間再延長，則出

3、現(xiàn)拉伸強度、彈性逐漸下降，伸長率、永久變形反而會上升的現(xiàn)象。10. 橡膠的硫化歷程分為幾個階段？各階段的實質(zhì)和意義是什么？(1) 焦燒階段 又稱硫化誘導(dǎo)期，是指橡膠開始前的延遲作用時間，在此階段膠料尚未開始交聯(lián)，膠料在模型內(nèi)有良好的流動性。對于模型硫化制品，膠料的流動、充模必須在此階段完成，否則就會發(fā)生焦燒，出現(xiàn)制品花紋不清、缺膠等缺陷。焦燒階段的長短決定了膠料的焦燒性能和操作安全性。(2) 預(yù)硫化階段 焦燒期以后橡膠開始交聯(lián)的階段。在此階段，隨著交聯(lián)反應(yīng)得進(jìn)行，橡膠的交聯(lián)程度逐漸增加，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，橡膠的物理機械性能逐漸上升，但尚未達(dá)到預(yù)期的水平，但有些性能如撕裂性能、耐磨性能等卻優(yōu)于正硫

4、化階段時的膠料。預(yù)硫化階段的長短反應(yīng)了橡膠硫化反應(yīng)速度的快慢，主要取決于膠料的配方。(3) 正硫化階段 橡膠的交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到一定的程度，此時各項物理機械性能均達(dá)到或接近最佳值，其綜合性能最佳。此時交聯(lián)鍵發(fā)生重排、裂解等反應(yīng)，同時存在的交聯(lián)、裂解反應(yīng)達(dá)到了平衡，因此膠料的物理機械性能在一個階段基本上保持恒定或者變化很少，所以該階段也稱為平坦硫化階段。此階段所取的溫度和時間稱為正硫化溫度和正硫化時間。硫化平坦階段的長短取決于膠料的配方，主要是生膠、促進(jìn)劑和防老劑的種類。(4) 過硫階段 正硫化以后繼續(xù)硫化便進(jìn)入過硫階段。 交聯(lián)反應(yīng)和氧化及熱斷鏈反應(yīng)貫穿于橡膠硫化過程的始終，只是在不同的階段，這兩種反

5、應(yīng)所占的地位不同，在過硫階段中往往氧化及熱斷鏈反應(yīng)占主導(dǎo)地位，因此膠料出現(xiàn)物理機械性能下降的現(xiàn)象。 天然橡膠、丁苯橡膠等主鏈為線形大分子結(jié)構(gòu)，在過硫階段斷鏈多于交聯(lián)而出現(xiàn)硫化返原現(xiàn)象；對于大部分合成橡膠，如丁苯、丁腈橡膠，在過硫階段中易產(chǎn)生氧化支化反應(yīng)和環(huán)化結(jié)構(gòu)，膠料的物理機械性能變化很小，甚至保持恒定，這種膠料稱硫化非返原性膠料。11. 橡膠制品生產(chǎn)過程中，殘余焦燒時間的長短與橡膠制品的類型有什么關(guān)系？剩余膠燒時間是指膠料在模型中加熱時保持流動性的時間。如果膠料在混煉、停放、熟煉和成型中所耗的時間過長或溫度過高，則操作焦燒時間長，占去的整個膠燒時間就多，則剩余焦燒時間就少，易發(fā)生焦燒。因此，

6、為了防止焦燒，一方面設(shè)法使膠料具有較長的焦燒時間，如使用后效性促進(jìn)劑；另一方面在混煉、停放、熟煉、成型等加工時應(yīng)低溫、迅速，以減少操作焦燒時間。15. 某一膠料的硫化溫度系數(shù)為2，當(dāng)硫化溫度為137時，測出其硫化時間為80 min，若將硫化溫度提高到143，求該膠料達(dá)正硫化所需要的時間？上述膠料的硫化時間縮短到60 min時，求所選取的硫化溫度是多少？使用范特霍夫方程式：(1) t1/ t2K(T2T1)/1080/ t22(143137)/10801.516 t2 t252.77 min(2) t1/ t2K(T2T1)/1080/602(T2137)/10兩邊同成以log1.3332(T2

7、137)/100.1248(T2137)/10log2T2141.1616. 某膠料的硫化溫度系數(shù)為2，在實驗室中用試片測定，當(dāng)硫化溫度達(dá)到143時，硫化平坦時間為2080 min，該膠料在140下于模型中硫化了70 min，問是否達(dá)到正硫化？使用范特霍夫方程式：首先考慮某橡膠在143的硫化平坦時間開始點 20min 推算其在140下其硫化平坦時間開始點(1) t1/ t2K(T2T1)/1020/ t22(140143)/10200.8122 t2 t224.62 min首先考慮某橡膠在143的硫化平坦時間終止點 80min 推算其在140下其硫化平坦時間終止點(2) t1/ t2K(T2T

8、1)/1080/ t22(140143)/10800.8122 t2 t298.50 min最后即依上列方程得知判斷出某橡膠在140下其硫化平坦時間為24.6298.50 min 其在70 min時已達(dá)到了正硫化且并未進(jìn)入過硫階段。17. 繪出增強熱固性塑料層壓板成型時熱壓過程五個時期的溫度和壓力與時間的關(guān)系曲線，并說明各時期的溫度和壓力在成型中的作用。(pic. 6-25, page 207)第一階段為塑料開始預(yù)熱階段板胚的溫度從室溫升至樹脂開始交聯(lián)反應(yīng)的溫度，這時樹脂開始熔化并進(jìn)一步滲入增強材料中，同時使部分揮發(fā)物排出。此時施加的最高壓力的1/31/2，一般為45MPa之間，若壓力過大，膠

9、液將大量流失。第二階段為塑料中間保溫階段 樹脂在較低的反應(yīng)速度下進(jìn)行交聯(lián)固化反應(yīng)，直至溢料不能成絲為止，然后開始升溫升壓。第三階段 將溫度和壓力升至最高，此時樹脂的流動性已下降，高溫高壓不會造成膠液流失，卻能加快交聯(lián)反應(yīng)。升溫速度不宜過快，以免制品出現(xiàn)裂紋和分層，但應(yīng)加足壓力。第四階段 熱壓保溫階段在規(guī)定的壓力和溫度下(910MPa，160170)，保持一段時間，使樹脂充分交聯(lián)固化。第五階段 冷卻階段 樹脂充分交聯(lián)固化后即可逐漸降溫冷卻。冷卻時應(yīng)保持一定壓力，否則制品表面發(fā)泡和翹曲變形。第七章 擠出成型1. 擠出機螺桿的結(jié)構(gòu)上為何分段？分段的根據(jù)是什么？螺桿對物料所產(chǎn)生的作用在螺桿的全長范圍內(nèi)

10、各段的不同。根據(jù)物料在螺桿中的溫度、壓力、黏度等的變化特征，可將螺桿分為加料段、壓縮段和均化段。(1) 加料段 其長度隨塑料品種而異，擠出結(jié)晶型熱塑性塑料的加料段要求較長，使塑料有足夠的時間，慢慢軟化，該段約占螺桿全長60%65%。擠出無定型塑料的加料段較短，約占螺桿10%25%。但硬質(zhì)無定型塑料也要求長一些，軟質(zhì)無定型塑料則較短。(2) 壓縮段的長度與塑料的性質(zhì)、塑料的壓縮率有關(guān)。無定型塑料壓縮段較長，為螺桿全長55%65%，熔融溫度范圍寬的塑料其壓縮段最長，如PVC擠出成型用的螺桿，壓縮段為100%，即全長均起壓縮作用，這樣的螺桿叫做漸變螺桿。結(jié)晶型塑料，熔融溫度范圍較窄，壓縮段較短，為3

11、5Ds，某些熔化溫度范圍很窄的結(jié)晶型塑料，如PA，其壓縮段更短，甚至僅為一個螺桿長度，這樣的螺桿叫做突變螺桿。(3) 均化段螺桿由于從壓縮段來的物料已達(dá)到所需的壓縮比，故均化段一般無壓縮作用，螺距和槽深可以不變，這一段常常是等距等深的淺槽螺紋。對于漸變型螺桿，本段螺桿螺距最小或是槽深最淺，這種螺桿實際上無均化段，常用于PVC等熱敏性塑料?？杀苊怵ち鲬B(tài)物料在均化段停留時間過長而導(dǎo)致分解。對于一般塑料，如PE、PS等，為了穩(wěn)定料流，均化段應(yīng)有足夠的長度，通常是螺桿全長的20%25%。3. 什么叫做壓縮比？擠出機螺桿設(shè)計中的壓縮比根據(jù)什么來確定？指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積

12、之比，它表示塑料通過螺桿的全過程被壓縮的程度。壓縮比一般在25之間，壓縮比的大小取決于擠出塑料的種類和形態(tài)，粉狀塑料的相對密度小，夾帶的空氣多，其壓縮比應(yīng)大于粒料塑料。另外擠出薄壁狀制品時，壓縮比應(yīng)比擠出厚壁制品的大。6. 提高擠出機加料段固體輸送能力，應(yīng)對設(shè)備采取什么措施？指出其理論依據(jù)。根據(jù)固體輸送理論:AsfsAbfbcos推導(dǎo)后:qs2DH1(DH1)n(tantan)/ (tantan)(1)在螺桿直徑不變時，增大螺桿深度H1；(2)減小物料與螺桿的靜摩擦因子fs；(3)增大物料與料筒的靜摩擦因子fb；(4)選擇合適的螺旋角，使(tantan)/ (tantan)最大。7. 塑料在擠

13、出機中的熔化長度的意義是什么？擠出過程中，在加料段內(nèi)是充滿未熔融的固體粒子，在均化段內(nèi)則充滿著已熔化的物料，而在螺桿中間的壓縮段內(nèi)固體粒子與熔融物共存，物料的熔化過程就是在此區(qū)段內(nèi)進(jìn)行的，故壓縮段又稱為熔化區(qū)。在熔化區(qū)，物料的熔融過程是逐漸進(jìn)行的，自熔化區(qū)A開始，固體床的寬度將逐漸減小，熔池的寬度逐漸增加，直到熔化區(qū)終點B，固體床的寬度下降到零，進(jìn)入均化段，固體床消失，螺桿全部充滿熔體。從熔化開始到固體床的寬度降到為零為止的總長度，稱之為熔化長度。熔化長度的大小反映了固體的熔化速度，一般熔化速度越高則熔化長度越短，反之越長。8. 塑料熔體在擠出機螺槽內(nèi)有幾種流動形式？造成這幾種流動的主要原因是

14、什么？(1)正流 是物料沿螺槽方向(z方向)向機頭的流動，這是均化段熔體的主流，是由于螺桿旋轉(zhuǎn)時螺柃的推擠作用所引起的，從理論分析上來說，這種流動是由于物料在螺槽中受機筒摩擦拖曳作用而產(chǎn)生的，故也稱為拖曳流動，它起擠出物料的作用。其體積流量用qV, D表示，正流在螺槽中沿螺槽深度方向的速度分布是線性變化的。(2)逆流 沿螺槽與正流方向相反(-z方向)的流動，它是由機頭口模、過濾網(wǎng)等對料流的阻礙所引起的反壓流動，故又稱壓力流動，它將引起擠出生產(chǎn)能力的損失。其體積流量用qV, P表示，逆流的速度分布是按拋物線關(guān)系變化的。正流和逆流的綜合稱為凈流，是正流和逆流兩種速度的代數(shù)和。(3)橫流 物料沿x軸

15、與y軸兩方向在螺槽內(nèi)往復(fù)流動，也是螺桿旋轉(zhuǎn)時螺柃的推擠作用和阻擋作用所造成的，僅限于在每個螺槽內(nèi)的環(huán)流，對總的擠出生產(chǎn)率影響不大，但對于物料的熱交換、混合和進(jìn)一步均勻塑化影響很大，其體積流量用qV, T表示。(4) 漏流 物料在螺桿和料筒的間隙沿著螺桿的軸向往料斗方向的流動。10. 各種擠出成型制品的生產(chǎn)線由各自的主、輔機組成，請歸納它們的工藝過程，用框圖表示。粒狀或粉狀熱塑性塑料預(yù)熱和干燥卷取(切割)牽引冷卻定型擠出成型調(diào)整加料開動螺桿擠出機加熱擠出制品(后處理)12. 管材擠出的工藝過程是什么？擠出管材如何定徑？管材擠出的基本工藝是：由擠出機均化段出來的塑化均勻的塑料，先后經(jīng)過過濾網(wǎng)、粗濾器而達(dá)分流器，并為分流器支架分為若干支流，離開分流器支架后再重新匯合起來，進(jìn)入管芯口模間的環(huán)形通道，最后通過口模到擠出機外而成管子，接著經(jīng)過定徑套定徑和初步冷卻，再進(jìn)入冷卻水槽或具有噴淋裝置的冷卻水箱，進(jìn)一步冷卻成為具有一定口徑的管材，最后經(jīng)由牽引裝置引出定根據(jù)規(guī)定的長度要求而切割得到所需的制品。硬PVC管可用定徑套來定型，定型的方式有定外徑和定內(nèi)徑兩種，定徑方法的選擇取決于管材的要求。若管材外徑尺寸要求高，宜選用外定徑法；反之，則選用內(nèi)徑定型法。