《聚合物加工原理》复习题
1．聚合物的聚集态结构有哪些特点？
（1）非晶态聚合物在冷却过程中分子链堆砌松散，密度低；
（2）结晶态聚合物一般晶区、非晶区共存，存在“结晶度”概念；
（3）聚合物结晶完善程度强烈依赖于成型工艺冷却条件；
（4）结晶聚合物晶态多样，有伸直链晶体、串晶、柱晶、纤维晶等；
（5）取向态结构是热力学不稳定结构，高温下易解取向。
2．聚合物的结晶过程。
①结晶温度范围：Tg-Tm之间
②结晶过程：晶核生成和晶体生长。
3．成型加工条件对结晶过程经过的影响。
（1）模具温度：
模具温度影响制品的结晶度、结晶速率、晶粒尺寸、数量级分布。
等温冷却：过冷度△T（Tm-TM）很小，晶核少，晶粒粗，力学性能降低。同时生产周期长。 快速冷却：过冷度△T大，对于后制品，内外冷却速度不一致，结晶过程不一致，易产生不稳定结晶结构，使制品在储存、使用过程中发生后结晶，造成制品形状及尺寸不稳定。 中速冷却：过冷度△T大适宜，有利于制品内部在Tg温度以上结晶，使结晶生长、完善和平衡。导致制品的尺寸稳定性。
（2）塑化温度及时间
塑化温度低且时间短，熔体中可能存在残存较多晶核，在再次冷却时会产生异相成核，导致结晶速度快，晶粒尺寸小且均匀，制品的内应力小，耐热性提高。反之则相反。
（3）应力作用
结晶性聚合物在成型加工过程中都要受到应力的作用。不同的成型方法和工艺条件，聚合物受到的应力类型及大小不一样，导致聚合物的晶体结构和形态发生变化。如剪切应力是聚合物易得到伸直链晶体、片晶、串晶或柱晶；应力（拉伸应力和剪切应力）存在会增大聚合物熔体的结晶速率，降低最大结晶速度温度Tmax；剪切或拉伸应力增加，聚合物结晶度增加。
（4）材料其它组分对结晶的影响
一定量和粒度小的的固态填充剂能成为聚合物的成核剂，加速聚合物结晶进程。如炭黑、二氧化硅、氧化钛、滑石粉、稀土氧化物等。如氧化镧对PA6明显提高PA6的结晶度和结晶速率。
聚合物的结晶速度很慢，在结晶后期或使用过程中经常发生二次结晶现象。为加速聚合物二次结晶或后结晶过程，生产上要对制品进行热处理（退火处理），消除制品内应力。
4．单轴拉伸和双轴拉伸取向概念及对制品性能的影响。
单轴取向是指取向单元沿着一个方向做平行排列而形成的取向状态
双轴取向是指取向单元沿着两个互相垂直的方向取向
单轴拉伸和双轴拉伸取向导致制品中在性能上表现出各向异性，以提高制品的力学强度；有的取向会给制品带来不利影响，如易使制品发生翘曲、变形、开裂等现象。
5．成型加工中降解形式及产生的原因。
降解：是指聚合物分子主链断裂引起聚合物聚合物降低或发生分子内链转移反应的现象。 降解原因：光、热、辐射、机械力等（物理因素）；氧、水、醇、酸、碱（化学因素）。
（1）热降解：
形式：无规热降解（如PE、PP等）；链式降解（如PMMA）；消除反应（PVC、聚醋酸乙烯酯等）。
原因：温度高于其分解温度或在分解温度下停留时间过程。PVC、POM是典型的热敏性聚合物。
（2）机械降解
指聚合物受到外力作用（如破碎、塑炼、高速搅拌、塑料、挤出、注射等过程）引起聚合物的降解。
影响机械降解的因素：
聚合物的种类与化学结构、聚合物所处的物理状态状态（如温度）。
机械降解一般规律：
分子量越大，越易降解；同一种聚合物在一定条件下，力降解程度是一定的；不同种类聚合物的力降解程度不同；降低分子间作用了可降低力降解程度（提高温度、添加增塑剂等）；应力越大，聚合物越易发生降解。
（3）氧化降解
聚合物在氧存在下，同时伴随光、热、辐射作用易发生自由基降解，但也可能发生交联。所以聚合物氧化机理比较复杂。一般含有不饱和双键聚合物易发生氧化降解，降解结果使制品变色（发黄、发黑）、发脆。 如PP、ABS制品易发生氧化降解。一般在其成型加工过程中加入抗氧剂提高其抗氧老化性。
（4）水解
对于极性聚合物，由于其吸水性大，其极性基团在高温情况下易发生水解反应，使聚合物。对于此类聚合物（如PC、PA、PBT、POM等）在成型加工前必须干燥处理，使其水分低于0.2-0.5%。否则影响制品外观和性能。如制品内部有气泡、银纹，降解严重时无法生产，或使产物性能劣化，无法使用。
6．假塑性流体的流变性质。
①第一牛顿区 是聚合物低剪切应力或低剪切速率下表现为牛顿型流动区域，即粘度恒定。如压延成型、乳胶刮涂、涂料涂刷等过程。此区所对应粘度为零切粘度η0 ，不同聚合物的η0不同。
②假塑性区 是聚合物流体表现为假塑性流动的区域。由于剪切速率或剪切应力增高，流体中大分子构象、分子束发生改变，导致聚合物原有结构破坏或形成新的结构，导致粘度发生变化。如粘度变化变低，称为“剪切变稀”；如果粘度变化变大，则称为“剪切变稠”。 剪切变稀机理：对聚合物熔体当剪切速率增大时，大分子逐渐从网络结构中解缠和滑移，高弹形变相对减少，分子间作用力减弱，因此流动阻力降低；对聚合物溶液或分散体系，增大剪切速率，迫使低分子物质（溶剂）从原来稳定体系中分离出来，导致体系中的无规线团或粒子尺寸变小，并且使无规线团和粒子分布了更多溶液，使整个体系流动阻力降低。
③第二牛顿区 当剪切速率达到更大时，表观粘度不在随τ和γ增大而变化，保持一个常数。此时的粘度成为极限粘度η0 。产生主要原因：一可能是在很高τ或γ下，聚合物网络结构的破坏和高弹形变已达到极限状态，对熔体的结构不再产生影响，流体的粘度已达到最低值；二可能是在很高剪切时，大分子构象和双重运动的应变来不及适应τ或γ的改变，流体流动性为表现出牛顿型流体特征。
7．影响聚合物流变行为的主要因素。
（1）温度对粘度的影响 温度增高，体积膨胀，大分子间自由体积增大，有利于大分子链变形和流动，熔体表观粘度增大。
（2）压力对剪切粘度的影响 压力增大，聚合物自由空间减少，分子链运动困难，流体剪切粘度增大。不同结构聚合物对眼里的敏感性不同。压力增大，相当于温度降低。
（3）剪切速率或剪切应力对表观粘度的影响 假塑性流体：剪切速率增减，熔体粘度降低，不同聚合物其熔体表观粘度对剪切速率的敏感性不同。
（4）聚合物结构因素的影响
①分子链柔韧性：柔韧性越大，缠结点越多，链的解缠和相对滑移越困难，聚合物流动的非牛顿性越强。链的刚性越大和分子间作用力越大，熔体粘度对温度的敏感性增大.
②长支链：在相同特性粘度[η]下，长支链支化度也大，粘度升高越大，同时对剪切速率的敏感性增大。
③侧基大小：链结构侧基越大，聚合物自由体积越大，熔体粘度对压力和温度的敏感性增加。如PMMA、PS常通过提高加工温度和压力改变体流动性。
④分子量：分子量低，缠结对流动性影响不明显，分子量低于某临界值一下，聚合物熔体表现为牛顿性流体；分子量越高，聚合物熔体的非牛顿性越大。在成型加工过程中，当熔体流动温度过高时，常加入低分子物质（如润滑剂或增塑剂）或降低聚合物分子量以减少聚合物粘度。
⑤分子量分布：在平均分子量相同时，熔体粘度随分子量分布增宽而迅速降低。分子量分布窄的聚合物在较宽的剪切速率范围内流动时，其熔体粘度对温度变化的敏感性比分子量分布宽的聚合物大。
（5）添加剂对剪切粘度的影响：在聚合物成型加工常加入添加剂改变聚合物的物性和加工性能。一般添加无机填充剂、纤维状填充剂会增加聚合物熔体粘度；而润滑剂、增塑剂则会降低熔体粘度。
8．聚合物熔体弹性产生及影响因素。
聚合物弹性形变由链段运动引起的，链段运动的能力有松弛时间τ决定。
（1）分子量及分子量分布 分子量大、分子间作用力强，熔体粘度高，松弛时间长，弹性效应大，熔体容易破碎；分子量宽，高分子量级分松弛时间长，熔体弹性行为强。
（2）温度与剪切速率 温度升高，松弛时间缩短熔体破碎的临界剪切速率提高；剪切速率增大，熔体弹性行为增强。
（3）流道的几何尺寸 管径突变，熔体弹性效应增加；口模长径比（L/D）增加，熔体弹性变形可得到充分松弛，是熔体弹性恢复变小。
9．聚合物流体流动过程中的末端效应。
端末效应是指聚合物流体在管道中进行剪切流动时，流体流经截面变化部位时发生的弹性收敛和膨胀运动。 此效应会使制品发生变形扭曲、尺寸不稳定、内应力过大等问题。此效应可分为入口效应和离模膨胀效应。
（1）入口效应
由于流道截面变小，使流体压力降突然增大的现象。 Le—入口效应区长度
压力降产生原因：当流体收敛时，发生强烈的拉伸流动和剪切流动，使聚合物分子链产生大的拉伸流动和剪切流动，引起分子链构象重排，一部分能量作为弹性应变能储存在聚合
物中，一部分能量消耗于粘性流动中。 入口压力降可用某一“等效长度”压力降相等换算。一般“等效长度”为流道直径D的1-5倍。
（2）离模膨胀效应 是指聚合物流体离开口模后产生体积膨胀的现象。
流体流出流道口流体直径变化情况：低粘度牛顿性流体流体直径变细；粘弹性聚合物熔体，流体直径增大膨胀。
聚合物挤出物挤出口模的胀大程度：长大比（Df/D） Df—自然流动挤出物膨胀最大直径；D—流道直径。
离模膨胀效应机理：由于入口效应产生流体的拉伸弹性应变和剪切弹性应变在离开出口时没有完全松弛，流体流出流道口在无应力约束下，伸展分子链很快回复卷曲构象，使流体产生轴向收缩和显著的景象膨胀。
（3）影响末端效应的因素
①内因：分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物，出口膨胀现象越显著。
②外因：流道长度长、稳定流动时间长、增大流道直径或提高流道长径比（L/D)、提高流体温度，出口膨胀现象降低。
附加：在聚合物成型加工过程中，常通过增加定型或口模平直长度、适当降低加工剪切应力、适当提高加工温度、挤出物的牵引速度或拉伸比降低入口效应和离模膨胀效应。
10．物料混合的分类及混合设备。
（1）简单混合和分散混合
简单混合：其混合过程只是流动单元位置的变化。
分散混合：除包含简单混合外，还能将组分尺寸变小或是不相容的聚合物固体分散尺寸达到
（2）间隙混合和连续混合
间隙混合：是指物料不连续混合过程，此过程可以一次性加料混合，也可以分批加料混合。如采用高速混合机混合过程。
连续混合：是指物料连续不断地混合过程。如采用双螺杆挤出造粒混合过程。
（3）层流剪切混合和固定混合
层流剪切混合 层流剪切混合可分为两个条纹层混合情况。剪切混合结果使混合层变薄，长度变长，有利于不同组分彼此间的混合分散。双辊开炼机、双螺杆挤出机对物料的混合主要是剪切混合为主。
固定混合 是指没有混合器没有运动部件，仅通过其内部几何形状变化是物料得到剪切、均匀化的混合过程。
物料混合设备
1.转鼓式混合机 主要用于非润湿物料的混合，如两种不同树脂的混合。
2.螺带式混合机 由一个圆筒混合室和混合室内的搅拌装置组成。混合室外部带有加热或冷却夹套。此搅拌装置为方向相反的螺带，转速较慢。
3.捏合机 由鞍形底的混合室和一对搅拌器（包括S形和Z形两种）。混合室外带夹套（可加热或冷却）。搅拌器转向相反，可用于润湿与非润湿物料的混合。
4.高速混合机 由一个圆筒形的混合室和一个设在混合室的搅拌装置组成，主要用于润湿物料和非润湿物料的混合（包括粉料）。转速一般分低速（450n/min)和高速900(n/min)两种，也可是无级调速，目前基本取代了捏合机。
5.密炼机 密炼机由一对转子和一个塑炼室组成。塑炼室外母和转子内部设有循环加热或冷却载体的通道，两个转子的转动方向相反，转速略有差异。其剪切能大，在其混合物料过程中，一般将物料混合成半塑化状态（团状）。
6.双辊混炼机 由两个相向转动的辊筒组成，辊筒转速不同，在物料通过辊筒间隙时可同时产生挤压和剪切作用。辊筒可加热或冷却。塑料混炼一般需要加热，橡胶混炼一般需要通冷却水冷却。
7.挤出机 挤出机的混合部件主要由机筒和螺杆组成，根据螺杆数的不同，可分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。随着螺杆的转动，物料在机筒中受到加热、挤压、剪切、对流等作用而得到熔融混合。
11．单螺杆挤出机的基本结构及作用。
①挤出系统：由螺杆和机筒组成，其作用使物料塑化均匀，建立压力，是物料被螺杆连续、定压、定温定量挤出机头。
②传动系统：由电机、调速装置及传动装置组成，其作用是驱动螺杆、保证螺杆在挤出过程所需的扭矩和转速。
③加热冷却系统：由温控（加热圈、冷却水或鼓风设备组成，其作用是通过加热和冷却保证挤出成型在工艺要求的温度下加工成型。
④控制系统：由电器、仪表和执行机构组成，其作用是调节螺杆的转速、机筒温度和机头压力。
12．挤出螺杆的主要功能及各段的主要作用。
挤出螺杆的主要功能:输送固体物料、压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够压力挤出熔融物料。
加料段作用：此段螺槽为等深等距，随着螺杆转动，使物料受压、受热前移。此段物料仍为固体，前段接近粘流温度，有些发粘。
压缩段作用：此段螺杆螺槽容积逐渐变小，随着螺杆转动，物料被进一步剪切搅拌，压实，物料由固体转化为融体，并排除物料中的空气。
均化段作用：使熔体进一步均化，将料流定量定压送入机头，使其在口模中成型。
13．挤出成型的基本过程。
加料→输送→压缩→熔融→混合→排气
（1）加料：物料加入料斗，在自重或强制加料情况下，定量进入螺杆螺槽空隙，在螺棱的推理下挤出向前。
（2）输送：物料在螺杆转动产生的推力下向前输送。
（3）压缩：随着物料不断向前输送，物料被逐渐压实，有利于物料传热塑化、排除物料间的气体、获得密实的制品。物料被压实产生原因一是螺杆槽逐渐变浅，二是螺杆头部有分流板、过滤网、机头等阻力元件，三是螺杆、机筒对物料运动过程产生的摩擦阻力。
（4）熔融：物料在被压实输送过程中，机筒上的加热器通过热传导将热量传递给物料，同时由于螺杆、机筒对物料产生的剪切热，使物料熔化成为熔体。
（5）混合：物料螺杆转动作用下向前输送，在加料段物料呈固体状态，无相对运动，混合作用小，物料在压缩段开始熔化，物料各组分混合作用开始变大，物料在均化段完全融化，物料各组分混合作用最大，混合最均匀。为保证物料混合均匀，螺杆均化段应保证足够长度。
（6）排气：其过程主要排除物料中的挥发份或者是物料间夹杂的空气。物料在螺杆输送过程中不断被压实，气体在排气口被排除。如气体不排除夹杂在制品中会严重影响制品的强度和外观。特别是未干燥的极性物料（如PVC、PA、PET）、含低分子物料需要排气。
14．挤出成型的工艺过程。
粉状或粒状塑料物料→预热或干燥→加料→挤出成型→冷却→牵引→卷取（切割）→后处理 挤出机加热→挤出机启动→挤出制品
（1）原料准备和预处理
对于极性热塑性塑料（如ABS、PVC、PC等），由于其在运输和储存过程中吸收空气中的水分，影响正常挤出成型或影响制品外观、质量。对于此类物料需要进行干燥处理和预热，使其水分含量低于0.5%一下。一般采用烘箱或干燥器，不同原料干燥的温度和时间不同。
（2）挤出成型
挤出机加热至设定温度，启动机器，加料；根据挤出物情况调节工艺参数，如机筒各段
温度、螺杆转速，确保机筒内物料温度和压力分布控制合理范围内。
工艺参数调节要求：使物料挤出均匀、塑化良好、挤出机熔体压力在基础设备规定的范围内。 温度对挤出成型影响：物料温度来源主要是料筒加热、螺杆对物料的剪切作用、物料之间的摩擦热，正常生产后剪切作用和摩擦热更为重要。温度升高，有利于塑化，熔体粘度降低，成型流动性增加；但温度不宜过高，物料容易热降解，变色，制品收缩率增大，出现气泡； 温度过低，物料塑化不良，熔体粘度过大，熔体压力增大，导致无法正常挤出。
螺杆转速对挤出成型的影响：螺杆转速增大，对物料剪切作用增大，有利于物料的塑化和混合，对于绝大多数假塑性塑料，有利于其熔体粘度降低，挤出产量增大；但螺杆转速过大，容易产生熔体破碎现象、产生过高的剪切热，使热敏性物料热分解。
（3）定型与冷却
物料离开机头口模时处于熔融塑化状态，必须及时定型冷却，以获得一定断面形状的制品。不同挤出成型产品，冷却定型方式不同。管材或异型材先定型后冷却，单丝薄膜直接冷却；挤出板材或片材一般通过三辊压光机定型冷却。
（4）制品牵引和卷取（切割）
牵引作用是使挤出物及时离开机头口模，均匀连续引出，保持挤出成型生产连续性；同时调节挤出物界面尺寸和性能。牵引速度与挤出速度相配合，一般牵引速度略大于挤出速度。牵引速度快，制品截面尺寸或厚度变小，纵向强度增加（大分子链发生取向）。各种制品的牵引速度不同。定型冷却后的制品根据要求进行卷取和切割。软质型材卷取在一定长度或重量后切割；硬制品从牵引装置送出达到一定长度后切割。
（5）后处理
挤出成型后的制品有些需要后处理，以提高制品性能。后处理包括热处理和调湿处理。对于大型厚壁制品，由于挤出物内外冷却速率相差较大，易产生内应力，需要透过后处理降低制品内应力。后处理一般在高于制品使用温度10-20℃或低于制品热变形温度10-20 ℃环境下放置一段时间，消除内应力。对于易吸湿的制品，为加快其达到吸湿平衡，一般采用调湿处理，如聚酰胺制品的后处理。
15.熔体在螺杆中的流动形式。
正流：物料沿螺槽向机头方向的流动，是螺杆旋转时螺棱的推力在螺槽z轴方向作用的结果。 逆流：逆流与正流相反，是由机头、口模、过滤网等对物料反压引起的流动，净流是正流和逆流合成的结果。
漏流：由口模、机头、过滤网等对物料的反压引起的，通过螺杆与机筒间隙δ沿螺杆轴线向料斗方向的流动。
横流：物料沿螺纹斜棱相垂直方向的流动。物料沿x轴方向流动到达螺纹侧壁时受阻，而转向y轴方向流动，之后又被机筒阻挡，料流折向与x相反的方向，形成环流。此流动对生产率影响不大，对物料混合、热交换影响很大。
16．PVC管材生产工艺流程。
助剂/
17．聚乙烯单丝生产工艺流程、工艺及控制。
原料→挤出→喷丝板挤出→水冷→加热拉伸→定型热处理→卷取
①温度控制 喷丝机头温度一般比挤出成型其他产品温度高，一般在220-240℃，聚合物分子量分布窄。
②冷却水温 经喷丝板成型的丝坯立刻静茹水箱冷却，主要是为了防止单丝粘连和降低聚乙烯结晶，有利于提高拉伸质量。水温控制在25-35℃，水面距喷丝板距离15-30mm。
③拉伸温度和倍数 拉伸时大分子链取向过程，为了便于快速分子链或链段取向，必须在接近其熔点温度附近进行。HDPE单丝的拉伸温度接近100℃，一般采用热水加热，如高于100℃，
可采用电热板加热。拉伸温度越高，拉伸倍数越大，拉伸速度越快，力学强度越高，反之则相反。拉伸倍数一般在6-10倍。
④热处理 PE单丝拉伸后伸长率较大，受热容易热收缩。为消除这一现象，需要对拉伸薄膜进行热处理。热处理温度比拉伸温度稍高，使部分取向链段得到松弛，而消除内应力。第三牵引辊比第二牵引辊线速度慢1%-1.5%.
18．电线电缆包覆工艺流程。
电缆料线芯→挤出包覆→冷却→卷取→电线电缆
19．注塑机的基本结构。
柱塞式注射机
螺杆式注射机
20．注塑成型周期分析。
注射成型周期：指完成一次注塑所需的时间称为成型周期。包括合模时间、注射时间（冲模）、保压时间、冷却时间（含预塑）、楷模时间、制件顶出时间、安放镶件、涂脱模剂等时间。
a.螺杆空载阶段：指螺杆将塑料熔体快速前移，熔体通过喷嘴、流道和浇口，但尚未进入模腔时的状态。当熔体高速通过喷嘴和浇口时，受到很高阻力，并产生大量剪切热，使熔体温度升高和作用在螺杆上的压力升高。
b.冲模阶段：指熔体通过交口后进入模腔直至熔体达到模腔末端的过程。此过程时间短，模腔压力开始上升。
c.压实阶段：指冲模结束至螺杆前进至最大行程时结束。此过程时间很短，尽管模腔已被充满，但在压力作用下仍能进入模腔以压实模腔内熔体，但此时模腔内熔体压力急剧升高。同时随着模具冷却作用，熔体温度下降，成型制品表面的冻结层，又由于流动仍在发生而产生剪切层，对形成注塑制品内部形态结构产生重要影响。
d.保压阶段：指压实阶段结束开始至螺杆开始后退结束。此阶段螺杆压力恒定，由于模腔内物料冷却产生收缩，因此此时仍有少量熔料进入模腔。
e.倒流阶段：从螺杆开始后退至浇口冻结时结束。螺杆预塑后退时如果浇口处塑料熔体尚未冻结，模腔内熔体压力高，熔体会从模腔内倒流出，影响制品密实度。
f.冷却脱模：浇口冻结后，模腔内熔体尚未完全定型，仍需要通过模具传热继续冷却，当获得足够冷却后，制品已不易变形，开模取出制品。
21．注塑成型的塑化分析。
注塑机塑化效果主要考虑塑化量和热均匀性。
a.塑化量 指单位时间内注塑机熔化塑料的重量。
柱塞式注塑机塑化量（qm)：
A2
qm=KV
A:塑料受热面积；V：塑料受热体积；K：常数
柱塞式注塑机内增加分流梭可以减少塑料受热体积，增加受热面积。
螺杆式注塑机塑化量（qm)：其塑化量与料筒温度、螺杆转速、螺槽宽度和深度有关。由于螺杆转动有混合剪切作用，其塑化量远大于柱塞式注塑机。
b.热均匀性
柱塞式注塑机：物料塑化完全依靠料筒外加热的热传导，由于塑料是不良热导体，在料筒内设置分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。
螺杆式注射机：由于螺杆混合剪切作用，加速料筒热传导并产生摩擦热，物料升温速度很快，且热均匀性好。
热效率(柱塞式注塑机）：
Eη=T2-T1
TW-T1
TW：料筒设定温度；T1：物料进入料筒初始温度；
T2：物料经过喷嘴时平均温度。
22．注塑成型的流动分析。
a.冲模流动：在冲模阶段，塑料熔体迅速充满模腔，高速流动很大程度决定了制品的外观质量和物理性能。熔体在模腔内的冲模形式：取决于浇口位置、模腔形状及结构。
熔体在模腔内的流动状态：熔体在模腔中的流动状态为稳态层流，从浇口向模腔终端逐渐扩展。前端熔体冷却较快，后端熔体熔体冷却较慢，造成熔体交替发生两个过程：一是熔体不能向前运动而转向模壁方向，附着在模壁上被冷却固化形成表层；二是熔体冲破前缘膜，形成新的前缘膜。两个过程交替进行，形成熔体前锋的喷泉效应。喷泉效应对熔体温度分布、聚合物分子取向及残余应力有重要影响。
b.压实与保压阶段的流动：
熔体充满型腔后，熔体快速流动停止，但型腔压力未达到最大值，在喷嘴压力作用下熔体继续进入模腔，但熔体流速很小，温度变化不大，但型腔压力迅速升高，压实熔体使其更加密实，此过程是压力传递过程。保压是弥补熔体温度降低和相变引起的体积收缩，此阶段
熔体流速很低，其压力大小取决于模腔内物料压缩程度。保压压力大，有利于密实制品而提高其强度，但保压时间不宜过长，否则容易产生大分子取向，使制品内应力增大，影响制品性能。
c.流动中的现象
喷射流动：是熔体以较高速度从狭窄的浇口进入较宽、较厚的模腔，熔体不与上下模壁接触而发生喷射现象，如下图所示。此过程蛇样的喷射流叠合多次，形成微观“熔接痕”，影响制品外观和性能。
熔接痕：是由于熔融塑料在模腔内遇到嵌件、孔洞、冲模料流中断的区域而以多股形式汇合时，因不能完全融合而在制品表面产生线状的熔接痕，影响制品质量。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
d.流动诱导多层次结构
由于物料进入模腔过程中冷却速度不均，使注塑制品微观结构中的剪切层结构不同，即聚合物分子、晶片或共混物中的相发生明显的取向变形。
23．热固性塑料注塑成型特点。
①成型温度必须严格控制，即控制塑料的熔化速率及固化速率。
②热固性塑料注射压力大注塑速度快，通常为100-170MPa。其原因是热固性塑料粘度较大且在粘流温度下随时间延长而急剧增加。
③热固性塑料在料筒内停留时间不能过长，温度不能过高，以防物料提前固化。另外，要减少塑化时间，降低塑化压力，降低螺杆转速，螺杆压缩比要小。
④热固性塑料在模腔内发生交联反应时有低分子物产生须及时排除。因此在型腔顶部或分型面要设置足够的排气孔，同时注塑机锁模机构在执行排气操作时能迅速降低锁模力，可采用增压油缸对快速开模和合模的动作进行。控制。
⑤对原料要求：要有良好的流动性，较宽的塑化温度范围，在料筒温度下保持流动状态时间应为10min以上。熔料进入模腔后能迅速固化缩短成型周期。低温时熔体稳定，高温时交联迅速。
24．双色注射成型、夹芯注射成型、发泡注射成型的基本过程。
共注射成型是用两个或两个以上注射单元的成型机，将不同颜色或不同品种的塑料，同时或先后注入模具内的方法。
可将废旧塑料作为芯层材料，将新材料作为壳层材料，解决废旧塑料的回收利用问题；
也可将具有高强度、耐热、耐磨、软接触等特殊表面性能的工程塑料作为壳层材料，通用塑料作为芯层，获得高表面性能的低成本注塑制品。
发泡注射成型的基本过程
①塑化阶段：料斗中加入树脂在料筒内熔融塑化
②气体混合阶段：超临界气体注入、混合和扩散到聚合物中，形成均相聚合物/气体体系 ③注射阶段：将塑料熔体注入模腔，随着模腔内压力的降低，气体从熔体中析出而形成大量均匀气核
④发泡、定型阶段：旗袍在精确的温度和压力下生长、稳定。当气泡大到一定尺寸时，冷却定型。
25．柱塞式注塑机分流梭的作用。
分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。
26．双色注射为什么不适用热稳定性差塑料的生产主要原因。
双色注塑机流道结构复杂，流道长且有拐角，熔体压力损失大，需要采用较高的注塑压力或较高的成型温度。熔体温度较高，流道中停留时间较长，容易分解，因采用热稳定性好的原料。
27．说明注射长试样时熔体在模具型腔中流动取向分布曲线情况。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
1-柱塞；2-料筒；3-喷嘴及浇口；4-冻结的高取向区；5-模具；6-尚未冻结的取向区域；7-熔体中心流速最大区域；8-熔体中低取向区域
影响取向因素：
温度一定时，大分子链伸直取向与剪切应力、取向时间、熔体冷却速度有关。冲模过程中模腔内不同部位取向程度不同。注射长试样取向分布见下图。
28．压制成型的基本原理。
a.加料、预压 b.加热、加压、固化 c.脱模
恒定速度移动活塞压制过程施加活塞压力过程见上图：
0-tf物料受热受压，tf-tc：熔化物料流动充满型腔，tc之后：物料交联反应过程
29．压制成型工艺过程。
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《聚合物加工原理》复习题
1．聚合物的聚集态结构有哪些特点？
（1）非晶态聚合物在冷却过程中分子链堆砌松散，密度低；
（2）结晶态聚合物一般晶区、非晶区共存，存在“结晶度”概念；
（3）聚合物结晶完善程度强烈依赖于成型工艺冷却条件；
（4）结晶聚合物晶态多样，有伸直链晶体、串晶、柱晶、纤维晶等；
（5）取向态结构是热力学不稳定结构，高温下易解取向。
2．聚合物的结晶过程。
①结晶温度范围：Tg-Tm之间
②结晶过程：晶核生成和晶体生长。
3．成型加工条件对结晶过程经过的影响。
（1）模具温度：
模具温度影响制品的结晶度、结晶速率、晶粒尺寸、数量级分布。
等温冷却：过冷度△T（Tm-TM）很小，晶核少，晶粒粗，力学性能降低。同时生产周期长。 快速冷却：过冷度△T大，对于后制品，内外冷却速度不一致，结晶过程不一致，易产生不稳定结晶结构，使制品在储存、使用过程中发生后结晶，造成制品形状及尺寸不稳定。 中速冷却：过冷度△T大适宜，有利于制品内部在Tg温度以上结晶，使结晶生长、完善和平衡。导致制品的尺寸稳定性。
（2）塑化温度及时间
塑化温度低且时间短，熔体中可能存在残存较多晶核，在再次冷却时会产生异相成核，导致结晶速度快，晶粒尺寸小且均匀，制品的内应力小，耐热性提高。反之则相反。
（3）应力作用
结晶性聚合物在成型加工过程中都要受到应力的作用。不同的成型方法和工艺条件，聚合物受到的应力类型及大小不一样，导致聚合物的晶体结构和形态发生变化。如剪切应力是聚合物易得到伸直链晶体、片晶、串晶或柱晶；应力（拉伸应力和剪切应力）存在会增大聚合物熔体的结晶速率，降低最大结晶速度温度Tmax；剪切或拉伸应力增加，聚合物结晶度增加。
（4）材料其它组分对结晶的影响
一定量和粒度小的的固态填充剂能成为聚合物的成核剂，加速聚合物结晶进程。如炭黑、二氧化硅、氧化钛、滑石粉、稀土氧化物等。如氧化镧对PA6明显提高PA6的结晶度和结晶速率。
聚合物的结晶速度很慢，在结晶后期或使用过程中经常发生二次结晶现象。为加速聚合物二次结晶或后结晶过程，生产上要对制品进行热处理（退火处理），消除制品内应力。
4．单轴拉伸和双轴拉伸取向概念及对制品性能的影响。
单轴取向是指取向单元沿着一个方向做平行排列而形成的取向状态
双轴取向是指取向单元沿着两个互相垂直的方向取向
单轴拉伸和双轴拉伸取向导致制品中在性能上表现出各向异性，以提高制品的力学强度；有的取向会给制品带来不利影响，如易使制品发生翘曲、变形、开裂等现象。
5．成型加工中降解形式及产生的原因。
降解：是指聚合物分子主链断裂引起聚合物聚合物降低或发生分子内链转移反应的现象。 降解原因：光、热、辐射、机械力等（物理因素）；氧、水、醇、酸、碱（化学因素）。
（1）热降解：
形式：无规热降解（如PE、PP等）；链式降解（如PMMA）；消除反应（PVC、聚醋酸乙烯酯等）。
原因：温度高于其分解温度或在分解温度下停留时间过程。PVC、POM是典型的热敏性聚合物。
（2）机械降解
指聚合物受到外力作用（如破碎、塑炼、高速搅拌、塑料、挤出、注射等过程）引起聚合物的降解。
影响机械降解的因素：
聚合物的种类与化学结构、聚合物所处的物理状态状态（如温度）。
机械降解一般规律：
分子量越大，越易降解；同一种聚合物在一定条件下，力降解程度是一定的；不同种类聚合物的力降解程度不同；降低分子间作用了可降低力降解程度（提高温度、添加增塑剂等）；应力越大，聚合物越易发生降解。
（3）氧化降解
聚合物在氧存在下，同时伴随光、热、辐射作用易发生自由基降解，但也可能发生交联。所以聚合物氧化机理比较复杂。一般含有不饱和双键聚合物易发生氧化降解，降解结果使制品变色（发黄、发黑）、发脆。 如PP、ABS制品易发生氧化降解。一般在其成型加工过程中加入抗氧剂提高其抗氧老化性。
（4）水解
对于极性聚合物，由于其吸水性大，其极性基团在高温情况下易发生水解反应，使聚合物。对于此类聚合物（如PC、PA、PBT、POM等）在成型加工前必须干燥处理，使其水分低于0.2-0.5%。否则影响制品外观和性能。如制品内部有气泡、银纹，降解严重时无法生产，或使产物性能劣化，无法使用。
6．假塑性流体的流变性质。
①第一牛顿区 是聚合物低剪切应力或低剪切速率下表现为牛顿型流动区域，即粘度恒定。如压延成型、乳胶刮涂、涂料涂刷等过程。此区所对应粘度为零切粘度η0 ，不同聚合物的η0不同。
②假塑性区 是聚合物流体表现为假塑性流动的区域。由于剪切速率或剪切应力增高，流体中大分子构象、分子束发生改变，导致聚合物原有结构破坏或形成新的结构，导致粘度发生变化。如粘度变化变低，称为“剪切变稀”；如果粘度变化变大，则称为“剪切变稠”。 剪切变稀机理：对聚合物熔体当剪切速率增大时，大分子逐渐从网络结构中解缠和滑移，高弹形变相对减少，分子间作用力减弱，因此流动阻力降低；对聚合物溶液或分散体系，增大剪切速率，迫使低分子物质（溶剂）从原来稳定体系中分离出来，导致体系中的无规线团或粒子尺寸变小，并且使无规线团和粒子分布了更多溶液，使整个体系流动阻力降低。
③第二牛顿区 当剪切速率达到更大时，表观粘度不在随τ和γ增大而变化，保持一个常数。此时的粘度成为极限粘度η0 。产生主要原因：一可能是在很高τ或γ下，聚合物网络结构的破坏和高弹形变已达到极限状态，对熔体的结构不再产生影响，流体的粘度已达到最低值；二可能是在很高剪切时，大分子构象和双重运动的应变来不及适应τ或γ的改变，流体流动性为表现出牛顿型流体特征。
7．影响聚合物流变行为的主要因素。
（1）温度对粘度的影响 温度增高，体积膨胀，大分子间自由体积增大，有利于大分子链变形和流动，熔体表观粘度增大。
（2）压力对剪切粘度的影响 压力增大，聚合物自由空间减少，分子链运动困难，流体剪切粘度增大。不同结构聚合物对眼里的敏感性不同。压力增大，相当于温度降低。
（3）剪切速率或剪切应力对表观粘度的影响 假塑性流体：剪切速率增减，熔体粘度降低，不同聚合物其熔体表观粘度对剪切速率的敏感性不同。
（4）聚合物结构因素的影响
①分子链柔韧性：柔韧性越大，缠结点越多，链的解缠和相对滑移越困难，聚合物流动的非牛顿性越强。链的刚性越大和分子间作用力越大，熔体粘度对温度的敏感性增大.
②长支链：在相同特性粘度[η]下，长支链支化度也大，粘度升高越大，同时对剪切速率的敏感性增大。
③侧基大小：链结构侧基越大，聚合物自由体积越大，熔体粘度对压力和温度的敏感性增加。如PMMA、PS常通过提高加工温度和压力改变体流动性。
④分子量：分子量低，缠结对流动性影响不明显，分子量低于某临界值一下，聚合物熔体表现为牛顿性流体；分子量越高，聚合物熔体的非牛顿性越大。在成型加工过程中，当熔体流动温度过高时，常加入低分子物质（如润滑剂或增塑剂）或降低聚合物分子量以减少聚合物粘度。
⑤分子量分布：在平均分子量相同时，熔体粘度随分子量分布增宽而迅速降低。分子量分布窄的聚合物在较宽的剪切速率范围内流动时，其熔体粘度对温度变化的敏感性比分子量分布宽的聚合物大。
（5）添加剂对剪切粘度的影响：在聚合物成型加工常加入添加剂改变聚合物的物性和加工性能。一般添加无机填充剂、纤维状填充剂会增加聚合物熔体粘度；而润滑剂、增塑剂则会降低熔体粘度。
8．聚合物熔体弹性产生及影响因素。
聚合物弹性形变由链段运动引起的，链段运动的能力有松弛时间τ决定。
（1）分子量及分子量分布 分子量大、分子间作用力强，熔体粘度高，松弛时间长，弹性效应大，熔体容易破碎；分子量宽，高分子量级分松弛时间长，熔体弹性行为强。
（2）温度与剪切速率 温度升高，松弛时间缩短熔体破碎的临界剪切速率提高；剪切速率增大，熔体弹性行为增强。
（3）流道的几何尺寸 管径突变，熔体弹性效应增加；口模长径比（L/D）增加，熔体弹性变形可得到充分松弛，是熔体弹性恢复变小。
9．聚合物流体流动过程中的末端效应。
端末效应是指聚合物流体在管道中进行剪切流动时，流体流经截面变化部位时发生的弹性收敛和膨胀运动。 此效应会使制品发生变形扭曲、尺寸不稳定、内应力过大等问题。此效应可分为入口效应和离模膨胀效应。
（1）入口效应
由于流道截面变小，使流体压力降突然增大的现象。 Le—入口效应区长度
压力降产生原因：当流体收敛时，发生强烈的拉伸流动和剪切流动，使聚合物分子链产生大的拉伸流动和剪切流动，引起分子链构象重排，一部分能量作为弹性应变能储存在聚合
物中，一部分能量消耗于粘性流动中。 入口压力降可用某一“等效长度”压力降相等换算。一般“等效长度”为流道直径D的1-5倍。
（2）离模膨胀效应 是指聚合物流体离开口模后产生体积膨胀的现象。
流体流出流道口流体直径变化情况：低粘度牛顿性流体流体直径变细；粘弹性聚合物熔体，流体直径增大膨胀。
聚合物挤出物挤出口模的胀大程度：长大比（Df/D） Df—自然流动挤出物膨胀最大直径；D—流道直径。
离模膨胀效应机理：由于入口效应产生流体的拉伸弹性应变和剪切弹性应变在离开出口时没有完全松弛，流体流出流道口在无应力约束下，伸展分子链很快回复卷曲构象，使流体产生轴向收缩和显著的景象膨胀。
（3）影响末端效应的因素
①内因：分子量高、分子量分布窄和非牛顿性强的聚合物，出口膨胀现象越显著。
②外因：流道长度长、稳定流动时间长、增大流道直径或提高流道长径比（L/D)、提高流体温度，出口膨胀现象降低。
附加：在聚合物成型加工过程中，常通过增加定型或口模平直长度、适当降低加工剪切应力、适当提高加工温度、挤出物的牵引速度或拉伸比降低入口效应和离模膨胀效应。
10．物料混合的分类及混合设备。
（1）简单混合和分散混合
简单混合：其混合过程只是流动单元位置的变化。
分散混合：除包含简单混合外，还能将组分尺寸变小或是不相容的聚合物固体分散尺寸达到
（2）间隙混合和连续混合
间隙混合：是指物料不连续混合过程，此过程可以一次性加料混合，也可以分批加料混合。如采用高速混合机混合过程。
连续混合：是指物料连续不断地混合过程。如采用双螺杆挤出造粒混合过程。
（3）层流剪切混合和固定混合
层流剪切混合 层流剪切混合可分为两个条纹层混合情况。剪切混合结果使混合层变薄，长度变长，有利于不同组分彼此间的混合分散。双辊开炼机、双螺杆挤出机对物料的混合主要是剪切混合为主。
固定混合 是指没有混合器没有运动部件，仅通过其内部几何形状变化是物料得到剪切、均匀化的混合过程。
物料混合设备
1.转鼓式混合机 主要用于非润湿物料的混合，如两种不同树脂的混合。
2.螺带式混合机 由一个圆筒混合室和混合室内的搅拌装置组成。混合室外部带有加热或冷却夹套。此搅拌装置为方向相反的螺带，转速较慢。
3.捏合机 由鞍形底的混合室和一对搅拌器（包括S形和Z形两种）。混合室外带夹套（可加热或冷却）。搅拌器转向相反，可用于润湿与非润湿物料的混合。
4.高速混合机 由一个圆筒形的混合室和一个设在混合室的搅拌装置组成，主要用于润湿物料和非润湿物料的混合（包括粉料）。转速一般分低速（450n/min)和高速900(n/min)两种，也可是无级调速，目前基本取代了捏合机。
5.密炼机 密炼机由一对转子和一个塑炼室组成。塑炼室外母和转子内部设有循环加热或冷却载体的通道，两个转子的转动方向相反，转速略有差异。其剪切能大，在其混合物料过程中，一般将物料混合成半塑化状态（团状）。
6.双辊混炼机 由两个相向转动的辊筒组成，辊筒转速不同，在物料通过辊筒间隙时可同时产生挤压和剪切作用。辊筒可加热或冷却。塑料混炼一般需要加热，橡胶混炼一般需要通冷却水冷却。
7.挤出机 挤出机的混合部件主要由机筒和螺杆组成，根据螺杆数的不同，可分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。随着螺杆的转动，物料在机筒中受到加热、挤压、剪切、对流等作用而得到熔融混合。
11．单螺杆挤出机的基本结构及作用。
①挤出系统：由螺杆和机筒组成，其作用使物料塑化均匀，建立压力，是物料被螺杆连续、定压、定温定量挤出机头。
②传动系统：由电机、调速装置及传动装置组成，其作用是驱动螺杆、保证螺杆在挤出过程所需的扭矩和转速。
③加热冷却系统：由温控（加热圈、冷却水或鼓风设备组成，其作用是通过加热和冷却保证挤出成型在工艺要求的温度下加工成型。
④控制系统：由电器、仪表和执行机构组成，其作用是调节螺杆的转速、机筒温度和机头压力。
12．挤出螺杆的主要功能及各段的主要作用。
挤出螺杆的主要功能:输送固体物料、压紧和熔化固体物料，均化、计量和产生足够压力挤出熔融物料。
加料段作用：此段螺槽为等深等距，随着螺杆转动，使物料受压、受热前移。此段物料仍为固体，前段接近粘流温度，有些发粘。
压缩段作用：此段螺杆螺槽容积逐渐变小，随着螺杆转动，物料被进一步剪切搅拌，压实，物料由固体转化为融体，并排除物料中的空气。
均化段作用：使熔体进一步均化，将料流定量定压送入机头，使其在口模中成型。
13．挤出成型的基本过程。
加料→输送→压缩→熔融→混合→排气
（1）加料：物料加入料斗，在自重或强制加料情况下，定量进入螺杆螺槽空隙，在螺棱的推理下挤出向前。
（2）输送：物料在螺杆转动产生的推力下向前输送。
（3）压缩：随着物料不断向前输送，物料被逐渐压实，有利于物料传热塑化、排除物料间的气体、获得密实的制品。物料被压实产生原因一是螺杆槽逐渐变浅，二是螺杆头部有分流板、过滤网、机头等阻力元件，三是螺杆、机筒对物料运动过程产生的摩擦阻力。
（4）熔融：物料在被压实输送过程中，机筒上的加热器通过热传导将热量传递给物料，同时由于螺杆、机筒对物料产生的剪切热，使物料熔化成为熔体。
（5）混合：物料螺杆转动作用下向前输送，在加料段物料呈固体状态，无相对运动，混合作用小，物料在压缩段开始熔化，物料各组分混合作用开始变大，物料在均化段完全融化，物料各组分混合作用最大，混合最均匀。为保证物料混合均匀，螺杆均化段应保证足够长度。
（6）排气：其过程主要排除物料中的挥发份或者是物料间夹杂的空气。物料在螺杆输送过程中不断被压实，气体在排气口被排除。如气体不排除夹杂在制品中会严重影响制品的强度和外观。特别是未干燥的极性物料（如PVC、PA、PET）、含低分子物料需要排气。
14．挤出成型的工艺过程。
粉状或粒状塑料物料→预热或干燥→加料→挤出成型→冷却→牵引→卷取（切割）→后处理 挤出机加热→挤出机启动→挤出制品
（1）原料准备和预处理
对于极性热塑性塑料（如ABS、PVC、PC等），由于其在运输和储存过程中吸收空气中的水分，影响正常挤出成型或影响制品外观、质量。对于此类物料需要进行干燥处理和预热，使其水分含量低于0.5%一下。一般采用烘箱或干燥器，不同原料干燥的温度和时间不同。
（2）挤出成型
挤出机加热至设定温度，启动机器，加料；根据挤出物情况调节工艺参数，如机筒各段
温度、螺杆转速，确保机筒内物料温度和压力分布控制合理范围内。
工艺参数调节要求：使物料挤出均匀、塑化良好、挤出机熔体压力在基础设备规定的范围内。 温度对挤出成型影响：物料温度来源主要是料筒加热、螺杆对物料的剪切作用、物料之间的摩擦热，正常生产后剪切作用和摩擦热更为重要。温度升高，有利于塑化，熔体粘度降低，成型流动性增加；但温度不宜过高，物料容易热降解，变色，制品收缩率增大，出现气泡； 温度过低，物料塑化不良，熔体粘度过大，熔体压力增大，导致无法正常挤出。
螺杆转速对挤出成型的影响：螺杆转速增大，对物料剪切作用增大，有利于物料的塑化和混合，对于绝大多数假塑性塑料，有利于其熔体粘度降低，挤出产量增大；但螺杆转速过大，容易产生熔体破碎现象、产生过高的剪切热，使热敏性物料热分解。
（3）定型与冷却
物料离开机头口模时处于熔融塑化状态，必须及时定型冷却，以获得一定断面形状的制品。不同挤出成型产品，冷却定型方式不同。管材或异型材先定型后冷却，单丝薄膜直接冷却；挤出板材或片材一般通过三辊压光机定型冷却。
（4）制品牵引和卷取（切割）
牵引作用是使挤出物及时离开机头口模，均匀连续引出，保持挤出成型生产连续性；同时调节挤出物界面尺寸和性能。牵引速度与挤出速度相配合，一般牵引速度略大于挤出速度。牵引速度快，制品截面尺寸或厚度变小，纵向强度增加（大分子链发生取向）。各种制品的牵引速度不同。定型冷却后的制品根据要求进行卷取和切割。软质型材卷取在一定长度或重量后切割；硬制品从牵引装置送出达到一定长度后切割。
（5）后处理
挤出成型后的制品有些需要后处理，以提高制品性能。后处理包括热处理和调湿处理。对于大型厚壁制品，由于挤出物内外冷却速率相差较大，易产生内应力，需要透过后处理降低制品内应力。后处理一般在高于制品使用温度10-20℃或低于制品热变形温度10-20 ℃环境下放置一段时间，消除内应力。对于易吸湿的制品，为加快其达到吸湿平衡，一般采用调湿处理，如聚酰胺制品的后处理。
15.熔体在螺杆中的流动形式。
正流：物料沿螺槽向机头方向的流动，是螺杆旋转时螺棱的推力在螺槽z轴方向作用的结果。 逆流：逆流与正流相反，是由机头、口模、过滤网等对物料反压引起的流动，净流是正流和逆流合成的结果。
漏流：由口模、机头、过滤网等对物料的反压引起的，通过螺杆与机筒间隙δ沿螺杆轴线向料斗方向的流动。
横流：物料沿螺纹斜棱相垂直方向的流动。物料沿x轴方向流动到达螺纹侧壁时受阻，而转向y轴方向流动，之后又被机筒阻挡，料流折向与x相反的方向，形成环流。此流动对生产率影响不大，对物料混合、热交换影响很大。
16．PVC管材生产工艺流程。
助剂/
17．聚乙烯单丝生产工艺流程、工艺及控制。
原料→挤出→喷丝板挤出→水冷→加热拉伸→定型热处理→卷取
①温度控制 喷丝机头温度一般比挤出成型其他产品温度高，一般在220-240℃，聚合物分子量分布窄。
②冷却水温 经喷丝板成型的丝坯立刻静茹水箱冷却，主要是为了防止单丝粘连和降低聚乙烯结晶，有利于提高拉伸质量。水温控制在25-35℃，水面距喷丝板距离15-30mm。
③拉伸温度和倍数 拉伸时大分子链取向过程，为了便于快速分子链或链段取向，必须在接近其熔点温度附近进行。HDPE单丝的拉伸温度接近100℃，一般采用热水加热，如高于100℃，
可采用电热板加热。拉伸温度越高，拉伸倍数越大，拉伸速度越快，力学强度越高，反之则相反。拉伸倍数一般在6-10倍。
④热处理 PE单丝拉伸后伸长率较大，受热容易热收缩。为消除这一现象，需要对拉伸薄膜进行热处理。热处理温度比拉伸温度稍高，使部分取向链段得到松弛，而消除内应力。第三牵引辊比第二牵引辊线速度慢1%-1.5%.
18．电线电缆包覆工艺流程。
电缆料线芯→挤出包覆→冷却→卷取→电线电缆
19．注塑机的基本结构。
柱塞式注射机
螺杆式注射机
20．注塑成型周期分析。
注射成型周期：指完成一次注塑所需的时间称为成型周期。包括合模时间、注射时间（冲模）、保压时间、冷却时间（含预塑）、楷模时间、制件顶出时间、安放镶件、涂脱模剂等时间。
a.螺杆空载阶段：指螺杆将塑料熔体快速前移，熔体通过喷嘴、流道和浇口，但尚未进入模腔时的状态。当熔体高速通过喷嘴和浇口时，受到很高阻力，并产生大量剪切热，使熔体温度升高和作用在螺杆上的压力升高。
b.冲模阶段：指熔体通过交口后进入模腔直至熔体达到模腔末端的过程。此过程时间短，模腔压力开始上升。
c.压实阶段：指冲模结束至螺杆前进至最大行程时结束。此过程时间很短，尽管模腔已被充满，但在压力作用下仍能进入模腔以压实模腔内熔体，但此时模腔内熔体压力急剧升高。同时随着模具冷却作用，熔体温度下降，成型制品表面的冻结层，又由于流动仍在发生而产生剪切层，对形成注塑制品内部形态结构产生重要影响。
d.保压阶段：指压实阶段结束开始至螺杆开始后退结束。此阶段螺杆压力恒定，由于模腔内物料冷却产生收缩，因此此时仍有少量熔料进入模腔。
e.倒流阶段：从螺杆开始后退至浇口冻结时结束。螺杆预塑后退时如果浇口处塑料熔体尚未冻结，模腔内熔体压力高，熔体会从模腔内倒流出，影响制品密实度。
f.冷却脱模：浇口冻结后，模腔内熔体尚未完全定型，仍需要通过模具传热继续冷却，当获得足够冷却后，制品已不易变形，开模取出制品。
21．注塑成型的塑化分析。
注塑机塑化效果主要考虑塑化量和热均匀性。
a.塑化量 指单位时间内注塑机熔化塑料的重量。
柱塞式注塑机塑化量（qm)：
A2
qm=KV
A:塑料受热面积；V：塑料受热体积；K：常数
柱塞式注塑机内增加分流梭可以减少塑料受热体积，增加受热面积。
螺杆式注塑机塑化量（qm)：其塑化量与料筒温度、螺杆转速、螺槽宽度和深度有关。由于螺杆转动有混合剪切作用，其塑化量远大于柱塞式注塑机。
b.热均匀性
柱塞式注塑机：物料塑化完全依靠料筒外加热的热传导，由于塑料是不良热导体，在料筒内设置分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。
螺杆式注射机：由于螺杆混合剪切作用，加速料筒热传导并产生摩擦热，物料升温速度很快，且热均匀性好。
热效率(柱塞式注塑机）：
Eη=T2-T1
TW-T1
TW：料筒设定温度；T1：物料进入料筒初始温度；
T2：物料经过喷嘴时平均温度。
22．注塑成型的流动分析。
a.冲模流动：在冲模阶段，塑料熔体迅速充满模腔，高速流动很大程度决定了制品的外观质量和物理性能。熔体在模腔内的冲模形式：取决于浇口位置、模腔形状及结构。
熔体在模腔内的流动状态：熔体在模腔中的流动状态为稳态层流，从浇口向模腔终端逐渐扩展。前端熔体冷却较快，后端熔体熔体冷却较慢，造成熔体交替发生两个过程：一是熔体不能向前运动而转向模壁方向，附着在模壁上被冷却固化形成表层；二是熔体冲破前缘膜，形成新的前缘膜。两个过程交替进行，形成熔体前锋的喷泉效应。喷泉效应对熔体温度分布、聚合物分子取向及残余应力有重要影响。
b.压实与保压阶段的流动：
熔体充满型腔后，熔体快速流动停止，但型腔压力未达到最大值，在喷嘴压力作用下熔体继续进入模腔，但熔体流速很小，温度变化不大，但型腔压力迅速升高，压实熔体使其更加密实，此过程是压力传递过程。保压是弥补熔体温度降低和相变引起的体积收缩，此阶段
熔体流速很低，其压力大小取决于模腔内物料压缩程度。保压压力大，有利于密实制品而提高其强度，但保压时间不宜过长，否则容易产生大分子取向，使制品内应力增大，影响制品性能。
c.流动中的现象
喷射流动：是熔体以较高速度从狭窄的浇口进入较宽、较厚的模腔，熔体不与上下模壁接触而发生喷射现象，如下图所示。此过程蛇样的喷射流叠合多次，形成微观“熔接痕”，影响制品外观和性能。
熔接痕：是由于熔融塑料在模腔内遇到嵌件、孔洞、冲模料流中断的区域而以多股形式汇合时，因不能完全融合而在制品表面产生线状的熔接痕，影响制品质量。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
d.流动诱导多层次结构
由于物料进入模腔过程中冷却速度不均，使注塑制品微观结构中的剪切层结构不同，即聚合物分子、晶片或共混物中的相发生明显的取向变形。
23．热固性塑料注塑成型特点。
①成型温度必须严格控制，即控制塑料的熔化速率及固化速率。
②热固性塑料注射压力大注塑速度快，通常为100-170MPa。其原因是热固性塑料粘度较大且在粘流温度下随时间延长而急剧增加。
③热固性塑料在料筒内停留时间不能过长，温度不能过高，以防物料提前固化。另外，要减少塑化时间，降低塑化压力，降低螺杆转速，螺杆压缩比要小。
④热固性塑料在模腔内发生交联反应时有低分子物产生须及时排除。因此在型腔顶部或分型面要设置足够的排气孔，同时注塑机锁模机构在执行排气操作时能迅速降低锁模力，可采用增压油缸对快速开模和合模的动作进行。控制。
⑤对原料要求：要有良好的流动性，较宽的塑化温度范围，在料筒温度下保持流动状态时间应为10min以上。熔料进入模腔后能迅速固化缩短成型周期。低温时熔体稳定，高温时交联迅速。
24．双色注射成型、夹芯注射成型、发泡注射成型的基本过程。
共注射成型是用两个或两个以上注射单元的成型机，将不同颜色或不同品种的塑料，同时或先后注入模具内的方法。
可将废旧塑料作为芯层材料，将新材料作为壳层材料，解决废旧塑料的回收利用问题；
也可将具有高强度、耐热、耐磨、软接触等特殊表面性能的工程塑料作为壳层材料，通用塑料作为芯层，获得高表面性能的低成本注塑制品。
发泡注射成型的基本过程
①塑化阶段：料斗中加入树脂在料筒内熔融塑化
②气体混合阶段：超临界气体注入、混合和扩散到聚合物中，形成均相聚合物/气体体系 ③注射阶段：将塑料熔体注入模腔，随着模腔内压力的降低，气体从熔体中析出而形成大量均匀气核
④发泡、定型阶段：旗袍在精确的温度和压力下生长、稳定。当气泡大到一定尺寸时，冷却定型。
25．柱塞式注塑机分流梭的作用。
分流梭可以增大传热面积，减少物料流动层厚度，提高传热效率和热均匀性。
26．双色注射为什么不适用热稳定性差塑料的生产主要原因。
双色注塑机流道结构复杂，流道长且有拐角，熔体压力损失大，需要采用较高的注塑压力或较高的成型温度。熔体温度较高，流道中停留时间较长，容易分解，因采用热稳定性好的原料。
27．说明注射长试样时熔体在模具型腔中流动取向分布曲线情况。
取向：聚合物大分子在冲模过程的流动取向见下图。聚合物熔体总是以层流方式进入型腔，由于速度梯度作用，卷取大长链大分子会逐渐沿流动方向伸直、取向。
1-柱塞；2-料筒；3-喷嘴及浇口；4-冻结的高取向区；5-模具；6-尚未冻结的取向区域；7-熔体中心流速最大区域；8-熔体中低取向区域
影响取向因素：
温度一定时，大分子链伸直取向与剪切应力、取向时间、熔体冷却速度有关。冲模过程中模腔内不同部位取向程度不同。注射长试样取向分布见下图。
28．压制成型的基本原理。
a.加料、预压 b.加热、加压、固化 c.脱模
恒定速度移动活塞压制过程施加活塞压力过程见上图：
0-tf物料受热受压，tf-tc：熔化物料流动充满型腔，tc之后：物料交联反应过程
29．压制成型工艺过程。
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