《高分子材料成型加工》课后习题参考答案
第五章习题与思考题
3．为什么在评定固体物料的混合状态时不仅要比较取样中各组分的比率与总体比率的差异大小而且还要考察混合料的分散程度？
答：衡量混合效果需从物料的均匀程度和组分的分散程度两方面来考虑。均匀程度指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。但就是相同比率的混合情况也是十分复杂的。在取样分析组成时，若一次抽取的试样的量足够多，或者，一次取样量虽不多，但取样的次数足够多，虽然每次抽取的试样分析结果有所出入，但（取多个试样分析结果的平均值时，） 仍可得出混合情况相同的结论。然而从混合料中各组分的分散程度来看，则可能相差甚远。因此，在判定物料的混合状态时，还必须考虑各组分的分散程度。
4．温度对生胶塑炼有何影响？为什么天然橡胶在115℃时塑炼效果最差？
5．天然橡胶的低温机械塑炼的目的及其原理与聚氯乙烯塑料中添加邻苯二甲酸二丁酯的目 的及其原理有何异同？
6．何谓橡胶的混炼？用开炼机和密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有哪些？有何影响？
答：混炼就是将各种配合剂与可塑度合乎要求的生胶或塑炼胶在机械作用下混合均匀，制成混炼胶的过程。
开炼机混炼时应控制的工艺条件有（1）装胶容量（2 ）辊距（3）混炼温度（4 ）混炼时间（5）辊速和速比（6）加料顺序；
密炼机分别进行混炼时应控制的工艺条件有 （1）装胶容量（2 ）上顶栓压力（3）转子转速和混炼时间（4 ）混炼温度（5）加料顺序
7．何谓胶料混炼过程中产生的结合橡胶（炭黑凝胶）？
答：橡胶与炭黑混炼时，由于炭黑表面具有一定的活性，因而与混炼时产生的R?生成一定数量的化学形式和物理形式的结合体，形成一种不溶于橡胶溶剂的产物，称结合橡胶（炭黑凝胶）。
8．成型用的塑料形态有哪几种？各种形态的塑料有什么不同的特点？它们的应用情况如 何？
9．什么叫塑料的混合和塑化，其主要区别在哪里？
答：塑料的混合：这是物料的初混合，是一种简单混合，在低于流动温度和较为缓和的剪切速率下进行的一种混合。混合后，物料各组份的物理和化学性质无变化。只是增加各组份颗粒的无规则排列程度，没有改变颗粒的尺寸。设备：捏合机、高速混合机。
塑料的塑化：再混合，是高一级的混合，在高于流动温度（Tf或Tm）和较强烈的剪切速率 下进行。混合后，物料各组份的物理和化学性质有所变化。塑化的目的是使物料在一
定温度 和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。设备：密炼机、开炼机、挤出机。
11．塑料的塑化与橡胶的塑炼二者的目的和原理有何异同？
答：塑化：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf 或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。
塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。（目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性；混炼时配合剂易 于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。）
12．什么是“生胶的塑炼”，什么是“塑料的塑炼”，为什么要分别对生胶和塑料进行塑炼？ 两者分别可采取哪些措施，提高塑炼效果？
答：生胶的塑炼：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。 （目的是降低弹性，增加可塑性，获得流动性；混炼时配合剂易于分散均匀，便于操作；使生胶分子量分布变窄，胶料质量均匀一致。）
塑料的塑炼：再混合，是高一级的混合。在高于流动温度（Tf 或Tm）和较强烈的剪切速率下进行。混合后，塑料各组份的物理和化学性质有所变化。其目的是使物料在一定温度和剪切力下熔融，驱出其中的水份和挥发物。使各组份的分散更趋均匀，得到具有一定可塑性的均匀物料。
16．橡胶塑炼的目的，比较低温塑炼和高温塑炼。
答：使生胶由强韧的弹性转变为柔软的便于加工的塑性状态的过程。目的是使生胶获得一定的可塑性，使之适合于混炼、压延、压出、成型等工艺操作；使生胶的可塑性均匀化，以便得到质量均匀的胶料。
低温塑炼——开炼机塑炼
薄通塑炼?包辊塑炼 ?一次塑炼?分段塑炼 高温塑炼——密炼机塑炼
称量→投料→放下上顶栓加压塑炼→打开下顶栓排胶→压片机捣合→压片→冷却下片→存放
高温连续塑炼——螺杆塑炼机塑炼
第六章习题与思考题
1．何谓热固性塑料的固化速度？试述其影响因素。
答：这是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能，它是衡量热固性塑料成型时化学反应的速度。它是以热固性塑料在一定的温度和压力下，压制标准试样时，使制品的物理机械性能达到最佳值所需的时间与试件的厚度的比值(s／mm 厚度)来表示，此值愈小，固化速率愈大。
固化速率主要由热固性塑料的交联反应性质决定，并受成型前的预压、预热条件以及成 型工艺条件如温度和压力等多种因素的影响。
2．简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。
答：热固性塑料模压成型工艺过程通常由成型物料的准备、成型和制品后处理三个阶段组成，工艺步骤如下：
1、计量；2、预压；3、预热；4、嵌件安放；5、加料；6、闭模；7、排气；8、保压固 化；9、脱模冷却；10制品后处理
3．试分析模温的高低对模压成型工艺的影响。
答：模压温度是指成型时所规定的模具温度，对塑料的熔融、流动和树脂的交联反应速度有决定性的影响。
在一定的温度范围内，模温升高、物料流动性提高，充模顺利，交联固化速度增加，模 压周期缩短，生产效率高。但过高的模压温度会使塑料的交联反应过早开始和固化速度太快 而使塑料的熔融黏度增加，流动性下降，造成充模不全。另外一方面，由于塑料是热的不良 导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化 时交联反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂和翘曲变形，而且内层 固化完成时，制品表面可能已过热，引起树脂和有机填料等分解，会降低制品的机械性能。 因此模压形状复杂、壁薄、深度大的制品，不宜选用高模温，但经过预热的塑料进行模压时， 由于内外层温度较均匀，流动性好，可选用较高模温。
模压温度过低时，不仅物料流动性差，而且固化速度慢，交联反应难以充分进行，会造 成制品强度低，无光泽，甚至制品表面出现肿胀，这是由于低温下固化不完全的表层承受不 住内部低分子物挥发而产生的压力的缘故。
4．在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是升高模压压力才对模压成型工艺
有利？为什么？
答：在热固性塑料模压成型中，提高模温一般应相应地升高模压压力才对模压成型工艺有利。
在一定范围内模温提高能增加塑料的流动性，模压压力可降低；但模温提高也会使塑料 的交联反应速度加速，从而导致熔融物料的粘度迅速增高，因而需更高的模压压力。综合以 上因素，提高模温一般应相应地提高模压压力。
5．热固性塑料模压成型中物料的预热温度对模压压力有何影响？为什么？
答：进行预热可以使物料熔化速度加快，黏度下降，流动性提高，模压压力降低；但如果预热温度过高会使塑料在预热过程中有部分固化，会抵消预热增大流动性效果，模压时需更高的压力来保证物料充满型腔。在预热时软化倾向>交联倾向，一般经过预热的物料可使用较低的模压压力。
6．在高分子材料成型加工中，哪些地方要求交联？交联能赋予高聚物制品哪些性能？
答：未硫化的橡胶Tg 在室温以下，常温下发黏，强度很低，基本无使用价值。通过硫化(交联)，才能使用。 酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯等是具有活性官能团的低分子量的齐聚物， 也只有通过交联，才能充分发挥它们的特性。
在聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等泡沫塑料生产中，交联也是极为重要的工艺技术，交联 有助于提高泡孔壁的强度。
交联后的性能取决于交联密度。交联密度高，相邻交联点之间相对分子质量小，链段活 动性受到限制，Tg 随之增高。交联改善了高分子材料的力学性能、耐热性能、化学稳定性 能和使用性能。
7．试述天然橡胶以硫磺硫化后的制品大分子结构特征。
答：硫化后，橡胶大分子结构中各部位已程度不同地形成了网状结构，大分子链之间有主价键力的作用，使大分子链的相对运动受到一定的限制，在外力作用下，不易发生较大的位移，变形减小，强度增大，失去可溶性，只能有限溶胀。
8．试述橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。
答：天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但若继续硫化，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。
这些现象都是线形大分子转变为网状结构的特征。
9．生胶和硫化胶在分子结构及性能上有何不同？
答：硫化前：
结构：线性大分子，分子与分子之间无价键力； 性能：可塑性大，伸长率高，具可溶性。 硫化后：
结构：1）化学键；2）交联键的位置；3）交联程度；4）交联 性能：1）力学性能（定伸强度、硬度、拉伸强度、伸长率、弹性）； 2）物理性能；3）化学稳定性
10．橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？
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