高分子材料加工工艺考试题库

《高分子材料加工工艺学》复习提要

一、填空题

1. 现代材料科学的范围定义为的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。

2. 高分子材料按照来源分类，主要分为

3. 按照材料学观点：高分子材料分为材料。

4. 长度一般为35～38mm，称为；长度一般为75～150mm，称为型短纤维。

5. 聚酯纤维（），聚酰胺纤维（）、聚丙烯纤维（）、聚丙烯腈纤维（腈纶）。

6. 高分子材料加工过程一般包括四个阶段：1）原材料准备；（2）使原材料产生变形或流动，并成为所需的形状；（3）材料或制品的固化；（4）后加工和处理。

7. 溶液纺丝根据纺丝时所使用的凝固介质不同，可分为两种。

8. 切片中的水分为两部分：一是粘附在切片表面的，另一是与高分子链上以氢键结合的结合水。

9. 切片的含水率均随干燥时间延长而逐步降低。在干燥前期为，这时除去的主要是切片中的非结合水；干燥后期为降速干燥阶段，主要去除结合水。

10. 转鼓干燥机主要由有三部分组成。

11. 组合式干燥设备主要包括系统三部分组成。

12. 喷丝孔的几何形状是直接影响熔体的流动特性，其通常由构成。

13. 丝条冷却吹风形式有两种：而针对短纤维主要采用吹风。

14. 聚酯短纤维的后加工工艺，主要包括。

15. 纤维的拉伸倍数应根据卷绕丝的应力－应变曲线确定，选择在和最大拉伸倍数之间。

16.长纤的后加工工艺主要为

17. 长纤的拉伸加捻后加工工艺，其在和间进行一段拉伸，在第一和第二拉伸盘进行二段拉伸。

18. 空气变形丝生产工艺主要包括：绕。

19. 通常，无定形涤纶密度结晶形涤纶密度。

20. 聚酰胺66主要采用合成。

21. 聚己内酰胺通常具有多种晶态结构，包括，其中最为稳定、密度最大的是α型。

22. 聚酰胺是一类以为特征结构的高分子材料。

23. 聚酰胺良好的吸湿性主要来源于，其可以与水分子形成氢键。

24. 熔体纺丝的工艺参数主要包括：等

25. 高弹丝与低弹丝工艺主要差别在于

26. 聚酰胺纤维是所有纺织纤维中耐磨性的纤维，其为棉花的10倍，羊毛的20倍

27. 丙烯腈是合成聚丙烯腈的单体。目前，是丙烯腈合成中最主要的生产方法。

28. 聚合和非均相溶液聚合。

29. 聚丙烯腈主链并不是平面锯齿形分布，而是螺旋状的空间立体构象，螺旋体直径为0.6nm。

30. 晶相高序态。因此对应两个玻璃化温度和一个熔点。

31. 聚丙烯腈多采用，其典型凝固浴为的

32. 腈纶湿法纺丝的工艺控制主要包括：含量、凝固浴的温度、凝固浴循环量及初生纤维的卷绕速度。

33. 实验表明，聚丙烯腈纤维后处理工艺中采用热定型效果。

34. 粘胶纤维是以为基本原料，进转化为

再纺制而成的再生纤维素纤维。

35. 各种粘胶纤维基本生产过程包括四个过程：粘胶的制备、粘胶的纺前准备、粘胶的纺丝及纤维的拉伸和粘胶的后处理。

36. 粘胶的后处理主要包括：

37.纤维的吸湿性：一般维。

38. 粘胶纤维原料浆粕的主要成分是，其次是

39. 浆粕中，半纤维素主要包括

40. 碱纤维素的降解主要是。反应类似游离基的连锁反应，包括发，自催化作用和链的终止三个阶段。

41. 粘胶纤维生产工艺中，磺化反应属于放热反应。从反应热力学角度考虑，应降低温度从而提高反应程度；但从反应动力学角度考虑，提高温度有利于提高反应速度。

42. 粘胶是以纤维素磺酸酯为溶质，以为溶剂的高分子溶液；而凝固浴主要成为硫酸、硫酸钠及硫酸锌溶液，其主要为中和反应。

43. 粘胶纤维与其它合成纤维成型的重要区别是。

44．按照塑料的使用范围，通常分为两大类。

45．通用塑料的五大品种：、。

46. 聚乙烯的聚合过程概括起来主要有两种类型：一种是使用引发剂的合；另一种是使用过渡金属催化剂的催化聚合。

47. 目前家装工程中采用最多的一种供水管道PP-R管正式名为管。

48. 商品聚苯乙烯大多是用自由基历程制造的，因而是。

49. 工业上生产聚苯乙烯主要是。

50. ABS树脂是三种单体共同聚合的产物，简称ABS三元共聚物。

51. ABS树脂是非均相体系。以两相结构存在，其中相，橡胶颗粒分散于树脂相中.

52.塑料加工助剂中，稳定剂主要分为。

53. 光稳定剂就是提高塑料和其它高分子材料光稳定性的物质，它能强烈地吸收高能量的紫外线，再以热能形式或无害的较长波长把能量放出。

54. 填充剂按其形状可分为。按化学组成可分为填充剂和无机填充剂。

55. 发泡剂按化学组成不同分为；按发泡过程中气泡产生的方式不同又可分为物理发泡剂和化学发泡剂。

56. 阻燃剂通常分为两大类。

57. 广义混合作用应包括两个基本过程。

58. 混合过程中各组分单元分布非均匀性的减小和组分单元的细化，主要从散、对流、剪切三种作用来理解混合过程。

59. 固体及塑性物料的混合效果 衡量其混合效果需从物料的均匀程度两方面考虑。

60. 宏观上，材料的热胀冷缩行为主要由微观的发生变化引起。

61. 分子量，分子量分布，分子结构规整性的聚合物熔融指数高、表现粘度小。

62. 塑料的流动性主要影响的因素。

63.作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明，无定形料为透明。

64. 挤出法生产的管材有之分，但是工艺流程大致相同。

65. 直角式机头有利于内径定型，多用于对内径要求准确的管材成型。

66. 中空吹塑薄膜按生产方式主要分为：

67. 吹塑薄膜中冷却速率主要通过来判定，其是薄膜界线。

68. 通常在为片材；

69. 新型反应挤出（REX）的加工方式，最主要为直接采用为原料。

70. 完整的注射成型过程包括:

71. 注射过程一般包括几个步骤。

72. 在注射成型过程中，主要工艺因素是

和注射速度。

73. 注射成型中，模具的冷却速度分为缓冷、骤冷和中速冷却。

74. 热固性塑料的成型方法一般有：

75. 热固性塑料压缩模塑成型中成型前物料的准备主要是对物料进行热。

76. 压缩模塑成型主要工艺参数包括：

77. 传递模塑与压缩模塑的主要区别在于二者所用模具结构不同，传递模塑注压时物料的熔融与成型是分别在加料室和成型腔内完成的。

78. 通常压延法生产人造革又可分为两种。

79. 橡胶原料生胶主要包括。

80. 橡胶塑炼按塑炼所使用的设备类型，塑炼可分为三种工艺方法：开炼机塑炼、密炼机塑炼及螺杆机塑炼。

81. 硫化时间对胶料定伸强度的影响过程看，可以将整个硫化过程分为四个阶段:硫化诱导阶段、预硫阶段、正硫阶段及过硫阶段。

二、简答题

1. 塑料按照加工性能可分为哪两类，其加工各有什么特点？

按照加工性能分类：热塑性塑料和热固性塑料。前者可反复受热软化或熔化，可经过多次成型加工；后者经固化成型后，再受热则不能熔化，强热则分解。

2. 按照塑料使用特点分类，可分为哪两类，可有什么特点？

分为通用塑料、工程塑料；通用塑料产量大，用途广，价格相对较低，用于生产日用品和一般工农业用品；工程塑料产量相对较小，但具有优良的机械性能或耐磨、耐热、耐化学腐蚀等特性，用于制造某些性能要求较高的制品。

3. 化学纤维中线密度如何定义，请写出相应的单位？

线密度表征纤维的粗细程度，其法定计量单位为特（tex）或者分特（dtex）。1000m长纤维的重量克数称为“特”；1000m长纤维重量的分克数称为“分特”。

4. 化学纤维的回弹性如何定义，请写出回弹率计算公式？

回弹性是指纤维受拉力而伸长，当外力撤除后伸长的可回复程度。纤维回弹性可用回弹率表征：

回弹率/%

总伸长量－不可回复伸长量100 总伸长量

5. 溶液纺丝主要分为哪两种方法，其工艺有何区别？

溶液纺丝根据纺丝时所使用的凝固介质不同，又分为湿法和干法两种。湿法纺丝的凝固介质是含有凝固剂的溶液（又称凝固浴）；干法纺丝的凝固介质是干气流。

6. 聚酯熔体纺丝过程中，切片中的水分对产品有何印象，干燥有何目的？

切片中水分的不良影响：①在纺丝温度下，水的存在使PET大分子的酯键水解，聚合度下降，纺丝困难，成品丝质量降低；②少量水分气化，往往造成纺丝断头，使生产难以正常进行。其目的主要包括：1）除去水分；2）提高切片含水的均匀性；3）提高结晶度及软化点

7. 聚酯纤纤生产中，长纤维纺丝工艺与短纤维生产相比，其工艺有何特点？

1）原材料含水率低为不大于0.008％，而纺短纤维时切片含水率为0.02％；

2）为保证纺丝的连续性和均一性，要求熔体温度波动不超过1℃，侧风风速差异小于0.1m/s；3）卷绕速度高为1000～6000m/min。

8. 纤维后加工主要有哪些工艺，其又有何作用？

作用：（1）将纤维进行补充拉伸，使纤维中大分子取向、规整排列，提高纤维强度、降低伸长率；（2）将纤维进行热处理，消除拉伸时产生的内应力，降低纤维的收缩率、提高纤维的结晶度；（3）对纤维进行特殊加工，以提高纤维的摩擦系数、弹性、柔软性、蓬松性。相应工艺包括：拉伸、热定形、加捻、变形加工等。

9. 请写出聚酯短纤维拉伸工艺特点，并说明工艺中温度参数的设定？

聚酯短纤维多采用间歇集束两级拉伸工艺。第一级拉伸温度一般控制在Tg以上，但为防止发生流动变形不应过高。纤维经过第一级拉伸后，已经有一定取向度，结晶度和Tg都有所提高，因此需要提高温度。

10. 化学纤维的卷曲主要有哪三种方法，请介绍各自工艺特点？

化学纤维的卷曲可以分为三种类型：化学卷曲、物理卷曲及机械卷曲。化学卷曲是在纺丝中形成卷曲的一种方法，其原理是利用特殊的纺丝成型条件造成纤维截面的不对称性而获得卷曲。物理卷曲：改变分子间的作用力来处理已纺织的纤维而造成卷曲。机械卷曲是施加机械力使已纺制的纤维形成卷曲。

11. 长纤后加工工艺中，假捻变形与空气变形工艺对产品结构、性能有何不同影

响？

空气变形工艺使单丝弯曲形成圈状结构，形成具有高度蓬松度的环圈丝。假捻丝赋予丝条螺旋状的卷曲变形，具有较好的弹性，但其织物不能改变合成纤维特有的闪光、蜡感、透气性差、易起球等特点；空气变形丝具有较高的蓬松性及抗起球性。

12. 聚酰胺合成工艺主要有哪两类，并请说出聚酰胺6合成所用的原料？

合成工艺：一类是由二元胺和二元酸缩聚而得；另一类为ω－氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得。聚酰胺6采用己内酰胺合成。

13. 聚酰胺由于采用高速纺丝，其不同于常规纺丝，请说明其丝条冷却和上油工艺的特征及原因？

高速纺丝，冷却停留时间短，因此需要加大风速和风窗的高度。而上油方式也不同与常规纺丝，其不在卷绕机板面而在纺丝窗下方的甬道入口处。原因：减少丝条与空气的接触表面，较少摩擦阻力和张力，保证高速卷绕。

14. 请写出聚酰胺帘子线生产工艺特点？

聚酰胺帘子线生产特点：1）聚合：由于帘子线的强度要求高于一般长丝，其必须要提高分子量。目前采用加压预缩聚－真空闪蒸－后缩聚工艺；2）纺丝成型：由于粘度高，一般采用高压纺丝法，避免高温，有利于产品质量的提高；

3）复捻和合股：经拉伸加捻后的丝条，捻度较低，还需要进行复捻和合股。

15. 聚丙烯腈为提高性能，一般采用三元共聚，请写出第二种和第三种单体的作用，其两种典型产品？

第二单体的作用是降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感。其多为非离子型单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等；第三单体是引入一定数量的亲染料基团，以增加纤维对染料的亲和力。如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠等。

16. 聚丙烯腈溶液纺丝中二步法纺丝原液制备首先需要溶解聚丙烯腈，其说明其工艺及原理？

一般盐溶液的离子浓度达到相当高时，无机盐可以完全转变成溶剂化分子。因此当加入聚丙烯腈时，聚丙烯腈中的氰基参与溶剂化层的组成，在硫氰酸钠水溶液浓度达到43％～45％时，大分子处于溶剂系统的包围之中，使得固体的聚

丙烯腈转化为大分子溶液。

17. 请写出聚丙烯腈纤维后处理干燥致密化的工艺目的和原理？

目的：由于在凝固浴成型过程中溶剂和沉淀剂之间的相互扩散，是纤维中存在大小不等的空洞及裂隙结构。因此，必须通过干燥去除纤维中的水分，使纤维中的微孔闭合。机理：在适当温度下进行干燥，由于水分逐渐蒸发并从微孔中移出，在微孔中产生一定的负压。大分子链段能比较自由地运动而引起热收缩，使微孔半径相应地发生收缩，最终达到微孔的融合。

18. 请写出粘胶纤维原料浆粕纯度的表征方法？

工业上通常用α-纤维素和半纤维素来表征浆粕的纯度。浆粕浸渍在20℃、17.5％NaOH水溶液中，在45min内不溶解的部分称为α-纤维素，溶解部分为半纤维素。

19. 请写出碱纤维素的制备工艺及其目的？

碱纤维素的制备包括三个工艺过程：浆粕的浸渍（碱化）、碱纤维素的压榨和碱纤维素的粉碎。浸渍的目的是制备碱纤维素，溶出浆粕中的半纤维素和使浆粕膨润以提高其反应性能；碱纤维素的压榨是把经浸渍后的浆粕中多余的碱液压除；碱纤维素的粉碎使碱纤维素粉碎成细小的微粒，增大了比表面积，有利于提高磺化反应的速度和均匀性。

20. 请写出纤维素磺酸酯制备的方法和目的？

碱纤维素在控制的条件下与二硫化碳反应，生成纤维素磺酸酯，这一反应过程称为磺化。 磺化的目的是在纤维大分子上引入磺酸基团，一方面可以增大纤维素大分子间的距离；另一方面，磺酸基团具有去亲水性使原来不能溶于常规碱溶剂中的碱纤维素称为可溶于水或稀碱中的纤维素磺酸酯。

21. 请写出ABS树脂的组成，其各组分的作用？

ABS树脂是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三种单体共同聚合的产物，简称ABS三元共聚物。它兼有聚苯乙烯良好的模塑性(易加工)，聚丁二烯的韧性，聚丙烯腈的化学稳定性和表面硬度。

22. 请写出工程塑料的定义及其主要五大品种？

一般认为，能同时具有下列性能的塑料，都可以叫工程塑料。拉伸强度大于50 MPa；拉伸模量大于2.5 GPa；热变形温度大于100 ℃。工程塑料5种塑料，

即聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯。

23. 请写出增塑剂的定义，根据其增塑机理不同主要分为哪两类？

能降低塑料的熔融温度或熔体粘度，从而改善其成型加工性能，并能增加产品柔韧性、耐寒性的一类物质称为增塑剂。其主要分为外增塑剂和内增塑剂。

24. 请写出润滑剂的分类，及其各自作用机理？

通常把润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂与聚合物有一定的相容性，其作用在于减少聚合物分子间的内摩擦。外润滑剂与聚合物的相容性很小。在成型过程中，易从内部析出而粘附于与设备接触的表面，形成一润滑层，防止塑料熔体对设备的粘附。

25. 请写出挤出成型的基本工艺和设备？

26. 螺杆转速对挤出有何影响？

（1）增大螺杆的转速，可强化物料的剪切作用，提高料温；（2）也有利于物料的充分混合与均匀塑化；（3）对大多数热塑性塑料还可显著降低粘度；（4）螺杆转速的增大，还可增大料筒内物料所承受的压力。

27. 简述中空吹塑薄膜的挤出工艺？

从挤出机挤出的熔融物料经机头呈圆管形挤出，并从机头中心吹入压缩空气，将管坯吹为直径较大的管状薄膜，经牵引后卷取成制品。

28. 中空吹塑薄膜工艺控制中，吹胀比α和牵引比β如何定义，其相互如何计算？

吹胀比α是泡管直径与口模直径之比；牵引比β是指牵引速度与挤出筒坯的线速度之比；设吹胀比α、牵引比β、口模环隙宽度b 薄膜平均厚度δ，则相互关系如下：

29. 请说明注射成型中，模具的作用和基本构成?

模具的作用在于:

在塑料的成型加工过程中，赋予塑料以形状，给予强度和

性能，使它成为有用的型材。注射模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部分所组成。

30. 模具设计中有哪些基本原则？

从缩短成型周期和减少再生料量上考虑，将流道尽量缩短。适当的流道阔度，以最小阻力使充模顺利并驱使型腔内气体排出。多腔模具要遵循的是要让塑料均匀地注入，既要考虑充填时间及压力的均一，又要考虑质量和热量的平衡。

31. 请说明注射成型制件中飞边的主要发生位置及产生原因有哪些？

飞边又称溢边、披锋、毛刺等，大多发生在模具的分合位置上，如动模和静模的分型面、滑块的滑配部位、银件的缝隙、顶杆孔隙等处。产生原因还包括：棋具分型而精度差、模具设计和入料配置不合理和机台真正的锁模力不足

32. 请说明注射制件中熔接缝产生的原因及彻底解决方法？

熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件、孔洞、流速不连贯的区域、充模料流中断的区域而以多股形式汇合时，因不能完全熔合而产生线状的熔接缝。解决方法可采用增加熔合井的方法，将熔体汇合点移出制品外。

33. 请介绍橡胶成型加工的定义和基本工艺？

橡胶制品的成型加工系指以生胶及其配合剂为原料，经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。加工工序主要包括:生胶的塑炼、塑炼胶与各种配合剂的混炼、成型及胶料的硫化

三、问答题

1. 请写出熔体纺丝的前提条件及其基本过程？

熔体纺丝条件：1）成纤高聚物必须是线型高聚物。2）只有其分解温度（Td）高于熔点（Tm）或流动温度（Ts）的线型高聚物才能采用熔体纺丝。

熔体纺丝的基本过程包括：1）熔体的制备;2）熔体自喷丝孔挤出;3）熔体细流的拉长变细同时冷却固化;4）以及纺出丝条的上油和卷绕。

2. 以纺丝速来划分纺丝技术路线类型可分为哪几类，请写出各自纺丝速度和其相应卷绕丝种类及英文简称？

（1）常规纺丝：纺丝速度1000～1500m/min，其卷绕丝为未拉伸丝，通称为UDY；

（2）中速纺丝：纺丝速度1500～300m/min，其卷绕丝为中取向丝，通称为

MOY；

（3）高速纺丝；纺丝速度3000～6000m/min。卷绕丝为预取向丝，通称为POY。

（4）超高速纺丝：纺丝速度为6000～8000m/min。卷绕丝为全取向丝，通称为FOY。

3.请写出湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工的主要工艺及其作用？

湿法成型聚丙烯腈纤维的后加工主要包括：拉伸、水洗、干燥致密化、卷曲、热定型、上油及打包等工序。拉伸：提高材料取向度和性能；水洗：脱除纤维中残留的溶剂；干燥致密化：通过干燥去除纤维中的水分，使纤维中的微孔闭合。卷曲：提高纤维的抱合力；热定型：提高纤维的结构均匀性和形态稳定性。上油：减少纤维表面的摩擦；干燥打包：便于运输和使用。

4. 请写出粘胶纤维纺丝中凝固浴的作用和组成，及各组分的作用？

粘胶纺丝凝固浴的作用是使粘胶细流完成凝固和纤维素磺酸酯的分解过程，主要为硫酸、硫酸钠及硫酸锌的水溶液。硫酸：一是使纤维素磺酸酯分解，纤维素再生并析出；二是中和粘胶中的NaOH，使粘胶凝固；三是使粘胶中的副产物分解。硫酸钠：一是作为强电解质，促使粘胶脱水凝固；二是与硫酸的同离子效应，延缓纤维素磺酸酯的分解。硫酸锌： 一与纤维素磺酸钠作用，生成纤维素磺酸锌，有利于后期拉伸，提高纤维物理性能；二是纤维素磺酸锌作为分散的结晶中心，避免纤维结构生成大块的晶体。

5. 请写出粘胶纤维后处理的工艺及其目的？

（1）水洗：可除去纤维上的硫酸、硫酸盐等；（2）脱硫：纤维上少量的硫黄需要化学法脱除；（3）漂白：为了提高纤维白度，以改善织物外观。（4）酸洗：中和残存在纤维表面的碱性漂白剂或脱硫液；（5）上油：调节纤维的表面摩擦力，即使纤维具有柔软、平滑的手感；（6）干燥：粘胶纤维水分降至标准11％～13％。

6. 分析注射成型中制件不满产生的原因和改进方法？（三种以上）

可能原因:

1．进料缺料造成预塑背压偏小时，可能引起制件不满，改进方法主要是补充加入适当的原料；

2. 多料：造成缓冲垫过大，注射时螺杆或柠塞要消耗额外多的注射压力来压

紧、推动料筒内的超额囤料，大大地降低了进入模腔的塑料的有效射压，造成制件不满。改进方法主要是移出多余原料。

3. 注射压力不足：熔融塑料在偏低的工作温度下粘度较高，流动性差，造成注射压力不足，制件不满。改进方法主要是提高注射压力和延长注射时间。

4. 料温过低，包括前炉、后炉和喷嘴温度过低，模具的冷却作用将令粘度过早地上升到难以流动的状态，妨碍了对远端的充填，造成制件不满。改进方法主要是提高相应加工温度。

5. 模具温度低或温度分布不合理：由于模具局部或整体温度过低，熔料入模后冷却过快，难以充满各个角落。改进方法主要是对模具采用加热棒等进行补充加热。

6. 塑料流动性差：塑料在不同产地、批号、型号的情况下，会有不同的流动性，有时波动还较大。另外，再生碎料往往会反映出粘度增大的倾向。改进方法主要是添加增塑剂等。

7. 塑料熔块堵塞加料通道：塑料在料斗干燥器内局部熔化结块使塑料在进入进料口缩颈位置或螺杆起螺端深槽内过早地熔化。粒料和熔料互相粘结，形成难以下落的料块，部分或全部堵塞进料通道。改进方法只有在凿通通道，排除料块后才得根本解决。

8. 模具设计不合理：主要包括模具过分复杂，转折多，阻块多，进料次序不当，浇口数日不足或形式不当，模腔内排气措施不力等。改进方法主要是重新设计模具。