苏州大学高分子材料加工工艺学x

时间:2022-12-14 17:59:59  热度:0°C
纤维合成纤维:以合成高聚物为原料纺制的纤维化学纤维(非):以天然或合成高聚物为原料纺制的纤维,包括再生纤维、合成纤维和无机纤维。再生纤维:用天然高聚物为原料,经化学处理和机械加工而制得的纤维。高技术纤维:包括高性能纤维、功能纤维和差别化纤维高性能纤维:主要指高强度、高模量和耐高温纤维。碳纤维,芳纶,高强高模量PE多组分纤维:由两种或两种以上高聚物组成的纤维。复合纤维:复合纤维是指由两种或两种以上组分纺制而成的纤维,每一根纤维中的两组分有明显的界面。共混纤维(Blend fiber):是指通过两种或多种聚合物共混后纺成的化学纤维混纤差别化纤维:指有别于普通常规性能的化学纤维,即通过采用化学或物理等手段后,其结构、形态等特性发生改变,从而具有了某种或多种特殊功能的化学纤维。凝胶纺丝: 将超高分子量聚乙烯溶解于特定的溶剂中,制成半稀溶液,经喷丝孔喷出后经过空气层,在低温凝固浴中成型为带有大量溶剂的凝胶状丝条,所以形象地称为凝胶纺丝法。干湿法纺丝:是干法与湿法相结合,将纺丝液从喷丝头压出,先经过一段空间,然后进入凝固浴槽,从凝固浴槽导出初生纤维。反应纺丝法:也称化学纺丝法,是将预聚物通过喷丝孔挤入纺丝浴中,使预聚物细流在进行聚合反应的同时,凝固成初生纤维的纺丝方法。弹性模量:材料在弹性形变范围内应力与应变的比值,包括杨氏模量、剪切模量和体积模量。初始模量:指纤维受拉力作用使其伸长达原长1%时所需的负荷。单位cN/tex或cN/dtex断裂强度:指在标准状态下纤维受恒速增加的拉伸负荷直至断裂时的负荷值,常用单位CN/dtex或MPa。断裂伸长:指在标准状态下纤维受恒速增加的拉伸负荷直至断裂时长度的增加值(mm)。线密度/用于表征纤维的粗细程度,法定计量单位为特(tex)或分特(dtex)。回潮率:表示纺织材料吸湿程度的指标。以材料中所含水分重量占干燥材料重量的百分数表示。耐疲劳性:反映纤维对多次变形的作用的稳定程度,通常以耐双折挠次数表示。(塑料的)硬度:材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。回弹性:回弹性则是用来描述弹性大小的量值。以在规定条件对物体施加作用力后,物体恢复原来形状的时间,或者反弹力的大小表示。(塑料)硬度:材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。?拉伸比:聚酯纤维:大分子链中各链节通过酯基相连的成纤高聚物纺制而成的纤维。POY:预取向丝或部分取向丝,是在纺丝速度3000-4000m/min条件下获得的有较高取向度的预取向丝。FDY:在POY高速纺丝过程中引入有效拉伸,可获得具有高取向度和中等结晶结构的全拉伸卷绕丝。FOY/ 在纺丝速度6000-8000m/min条件下获得的高取向度和中等结晶结构的全取向丝。UDY/纺丝速度为1000-1500m/min的未拉伸丝。DTY:Draw texturing yarn拉伸变形丝,预取向丝在拉伸变形机上经拉伸,假捻和变形连续进行制得的成品丝。甲醇对苯二甲酸(TPA) 对苯二甲酸二甲酯(DMT)聚合过程: 酯交换 直接酯化对苯二甲酸双羟乙二酯(BHET)(DMT)乙二醇(EG) PET 什么叫酯交换、酯化?并写出他们的反应式。酯交换:在PET合成中指对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应生成对苯二甲酸双羟乙二酯(BHET)和甲醇的反应。酯化:在PET合成中指对苯二甲酸(TPA)与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯(DMT)以及对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)反应生成BHET的反应。聚酯缩聚反应后期分子量难以提高的原因是什么?应采取什么措施提高?原因:(1)聚酯缩聚反应后期Mn增大,熔体粘度提高,EG气泡难以形成和排除 (2)缩聚反应是可逆反应,EG阻碍反应正向进行措施:(1)提高真空度(2)立式反应器改为卧式反应器,增大体系挥发面积解释恒速干燥和降速干燥过程。1) 切片干燥前期为恒速干燥阶段,目的是除去切片中的非结合水,切片含水率随干燥时间线性下降。温度越高,干燥速度越快;2) 切片干燥后期为降速干燥阶段,水与大分子间的氢键作用被破坏,结合水慢慢向切片表面扩散并被除去,直至达到某干燥条件下的平衡水分。温度越高,切片达平衡水分的时间越短,切片中平衡水含量越低。切片干燥的目的。1) 除去水分,因水分对纺丝不利,可导致PET水解,纺丝断头,纤维质量下降;2) 提高切片含水的均匀性,从而使纤维质量均匀;3) 提高结晶度和软化点,使熔体质量均匀,不易发生环结阻料。试从干燥机理角度解释切片干燥只能干燥到平衡含水率。真空转鼓干燥(间歇)(温度:温度太高,聚合物发生分解;真空度:受设备等条件***)热风干燥(连续)(温度:温度太高,聚合物发生分解;湿度:干空气湿度有***,无法做到完全无水。)整个干燥过程是一个传质和传热同时进行的过程,当切片表面随着干燥进行,结晶度增大形成致密氧化层使水分扩散阻力加大,干燥速率加大,含水率减小幅度减小,干燥水分最终基本恒定,即平衡含水率。纺丝一步法和两步法聚酯常规纺丝(UDY)与高速纺丝(POY)工艺上有哪些主要区别叙述物料在螺槽中的熔融过程(1) 熔融过程是在压缩段完成的。当固体物料进入压缩段时,受到越来越大的挤压成为固体***。固体***在前进过程中受到料筒外加热 和内摩擦的同时作用逐渐融化。(2) 首先在靠近料筒表面处留下熔膜层,当熔膜层厚度超过料筒与螺棱的间隙时,就会被旋转的螺棱刮下并汇集于螺纹推力面的前方,形成熔池,而在螺棱后侧为固体***,随着螺杆的传动,来自料筒的外加热和熔膜的剪切热不断传至未熔融的固体***,使与熔膜接触的固体粒子熔融。这样,在沿螺槽向前移动的过程中,固体***的宽度逐渐减小,直至全部消失,即完成熔化过程。计量泵熔体分配泵供量/计量泵单位时间内传送熔体的重量/单位g/min。基本参数 含水率: 密度: 熔点/PET 1/38-1/40 267PP 0/03%PA 3% 1/14 210-215PE例题:(1)PET湿切片含水率为0/4%-0/5%,干燥后下降至0/01%(常规纺)或0/003%-0/005%(高速纺)。(2)纯PET熔点为267,工业生产的PET熔点略低,一般为255-264,这主要是由于在酯交换(酯化)或缩聚反应过程中副反应产生DEG,致使PET分子中含有醚键,破坏了分子结构的规整性,并增加了大分子柔性的缘故。(3)PET属于结晶性聚合物,其Tm温度低于Td/因此常采用熔体纺丝方法。螺杆挤出机参数(P333)螺杆挤出机的组成和各部分作用。螺杆挤出机由螺杆、套筒、传动部分、加料装置、加热和冷切装置构成螺杆:进料段输送预热切片,经压缩段压实排气并熔化,在计量段进一步混合塑化,到达一定温度后以一定压力定量输送至计量泵进行纺丝。套筒:压力容器和加热室传动部分:保证整个螺杆机连续运转,并调节加工速度。加料装置:加入聚酯切片的容器和管道。加热和冷切装置:控制和稳定螺杆不同区域的温度,保证进料、压缩、熔化和计量输出的连续进行。FDY和POY在设备上有何不同?FD Y纺丝机是在POY纺丝设备中配置一对拉伸辊,增加拉伸作用FD Y纺丝在拉伸辊后装有空气网络喷嘴,使丝束各单丝抱合缠结熔体纺丝、湿法纺丝、干法纺丝凝固过程有何区别?熔体纺丝:吹风***固化成型。湿法纺丝:从凝固浴的喷丝板小孔喷出,通过双扩散作用成型干法纺丝:热氮气与喷丝板喷出的原液细流并流下行,丝束中溶剂不断挥发而逐渐成型。(非)熔体纺丝与溶液纺丝的区别?适用条件?熔体纺丝就是将聚合物熔融后并定量从喷丝孔挤出形成细流,经空气或水***固化,以一定的速度卷绕成纤维的纺丝方法。溶液纺丝是将将高聚物浓溶液定量从喷丝孔挤出,溶液细流经凝固浴或热空气或热惰性气体固化成纤维的方法。一般只要TmTd/均可熔体纺丝,分解温度低于粘流温度,聚乙烯醇,不能熔体纺丝。但如果粘流温度太高如聚丙烯晴,加工不划算,而且聚丙烯晴是极性聚合物,即使熔融粘度也很大,不利于加工。溶液纺丝的话,能找到合适的溶剂的都能溶液纺丝 ,一般来讲非极性结晶高聚物不太适用于溶液纺丝,因为其熔融需要加热到熔点,很难找到这么高沸点的溶剂且还要接近的溶度参数。 拉伸的作用:使纤维中大分子取向,并规整排列,提高纤维强度,降低伸长率。加捻的目的:纤维条成纱线的必要手段 加捻前:散纤维要凝聚成纤维条 加捻后:外层纤维向内层挤压产生向心压力/ 使须条沿纤维长度方向获得摩擦力,具有一定的外观结构和物理性能聚酯纤维的性能:结构致密,没有极性基团,吸湿性差;染色性差;抗静电性差维纶缩醛化的定义及其方式所谓缩醛化,就是用醛处理乙烯醇纤维,使大分子链上的羟基与醛分子发生缩醛化反应,羟基部分地被封闭,并在PVA分子内和分子间形成交联点,从而进一步提高纤维对热水的稳定性。分子内缩合分子间缩合聚酰胺例题:1、聚酰胺纤维是耐磨性最好的纤维写出PA6、PA66、对位、间位芳香族聚酰胺分子式。尼龙6:w-氨基酸为单体尼龙66:二元酸和二元胺为单体聚对苯二甲酰对苯二胺金***聚间苯二甲酰间苯二胺白色水在PA6聚合中的作用。1) 开环剂,使己内酰胺水解成氨基乙酸,使聚合反应成功完成链引发过程。(将己内酰胺水解成氨基乙酸,相当于引发剂;)2) 尼龙6聚合是可逆反应,排除水以提高分子量。(在平衡阶段有水解作用,调节PA6的分子量和分子量分布,水过多会降低分子量,使分子量分布变宽。)丙纶纺丝为何免干燥?聚丙烯大分子链不含极性基团,吸水性差,含水率极低,且水分对聚丙烯热氧化降解影响不大,故不必干燥。聚***纤维作为碳纤维的原丝主要有纤维素纤维,聚***纤维、沥青纤维。解释聚***吸收紫外光强的原因。聚***分子中含有***基,***基以三键连接(一个键,两个键)这种结构可吸收能量较多的光子,并能转化成热能,从而保护了主键,抑制降解。为什么聚***有两个玻璃化温度?聚***具有三种不同的***态,即非晶相低序态、非晶相中序态、准晶相高序态。Tg是表征大分子链段热运动的转变点,因此Tg必然与链段所处的***状态有关。聚***三种不同***态必然有三个与之相对应的转变温度。这种转变温度对非晶相是玻璃化温度,对晶相则是熔点,故聚***有两个玻璃化转变温度。粘胶纤维从浆粕到粘胶溶液的制备过程,了解每个主要环节。浸渍:浆粕浸在一定浓度、一定温度的碱液中,生成碱纤维素压榨:浆粕浸渍后把多余的碱液压出***:将碱纤维素撕碎的过程老成:***后的碱纤维素在一定的温度下保持一定时间,在空气中氧化降解,聚合度下降至工艺要求。黄化:纤维素与CS2反应生成碱纤维素黄原酸酯溶解:把纤维素黄原酸酯柔性链高聚物制备高性能纤维最成功的是超高分子量聚乙烯纤维,工业上一般通过聚乙烯凝胶纺丝超倍拉伸方法制备得到。(UHMWPE)高强高模量PE的制备过程?将超高分子量聚乙烯溶解于特定的溶剂中制成半稀溶液,将缠结点密度控制在适当程度,纺丝原液由喷丝孔喷出,依次通过空气层,凝固浴得到凝胶丝,凝胶丝经萃取处理后进行超倍拉伸即可得到高性能的纤维。 塑料塑料由哪两种成分构成,分别说明其作用?合成树脂和添加剂合成树脂的作用:合成树脂是塑料的主要成分,是决定制品特性最重要的因素添加剂作用:改善塑料成型加工性能和制品使用性能,还可以降低成本。增塑剂:能降低树脂的熔融温度或熔体黏度,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。(硬质PVC:增塑剂少软质PVC/增塑剂多)填充剂:为了提高塑料制品的物理力学性能或赋予制品某些特殊性能,同时也提高加工性能,减少树脂单耗或降低成本而加入的物质。通用塑料:产量大、用途广、价格低、日用品和一般工农业品:聚乙烯、聚丙烯、聚***乙烯、聚苯乙烯、酚醛工程塑料:具有很强耐热性、机械强度、和耐磨损性的塑料。产量小,性能高,用于制造轴承、齿轮、替代金属和陶瓷等:聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS、聚四***乙烯、聚砜、聚酰亚胺、高密度聚乙烯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮塑料按其受热行为分为哪两类,说明各自的结构特点?塑料按其受热行为分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,加热时软化流动***后可成型。如果再次加热又可熔化成型为另一形状。上述过程一般只有物理变化。塑料中树脂具有体型网络结构,一般在成型前是预聚体,大分子呈线型结构,具有热可塑性,加热成型后转变为网络结构,树脂变得不熔不溶。此后,再次加热时,不再具有可塑性。上述过程既有物理变化,又有化学变化,具有不可逆性。热塑性塑料,热固性塑料都可注射成型,它们有什么区别?热固性塑料和热塑性塑料注射成型的主要不同之处:预塑化的熔体温度低,流动性不高;充模的流动过程也是熔体经受进一步塑化的过程;熔体取得模腔形状的进一步定型是依靠高温下的固化反应完成。塑料原料的混合是通过哪几种方式如何混合均匀的?塑料、橡胶、纤维的挤出成型的相同点和区别塑性塑料、热固性塑料、橡胶都可以注射成型,他们有什么区别橡胶生胶按来源可分为天然橡胶、合成橡胶(和再生橡胶)。天然橡胶的结构和主要性能和用途,合成橡胶根据性能和用途分哪两类,举例。(1)天然橡胶是以异戊二烯为单元链节,以共价键结合而成的长链分子,其化学结构式为:天然橡胶在空间的排列位置有顺反两种异构体,顺式在室温下具有弹性和柔软性;反式在室温下无弹性,可作塑料使用。(2)主要性能:a密度0/910/93g/cm3/b能溶于苯和汽油中,耐油耐溶剂性差 c天然橡胶的生胶及交联度不高的硫化胶具有高弹性 d天然橡胶的生胶、混炼胶和硫化胶的强度都比较高e天然橡胶为极性大分子,具有优良的介电性能f含有不饱和双键,易氧化加成,故耐老化性能不佳。(3)用途:天然橡胶是最好的通用橡胶,用途广泛,是制造轮胎等工农业橡胶制品的主要原料,也是制造电器用品等高级橡胶制品的重要原料。(4)合成橡胶按性能和用途分为通用合成橡胶和特种合成橡胶 举例:通用合成橡胶:丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等 特种合成橡胶:丁基橡胶、***橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶等硫化:在加热和加压条件下,胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应,使橡胶由线型结构的大分子交联成为立体网络结构的大分子,使胶料的物理力学性能及其他性能有明显的改善,这个过程称为硫化。概念的发展:线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程。硫化的目的:同上橡胶的组成:生胶和配合剂配合剂:为便于加工、改善产品的使用性能和降***品成本,加入的各种化学辅助原料。如硫化剂,硫化促进剂,防老剂,填充剂等。混炼:将各种配合剂混入生胶中,制得质量均匀的混炼胶的工艺过程。混炼的目的:为了提高橡胶制品的使用性能,改进橡胶加工性能和降低成本合成橡胶分类 喷丝头拉伸比 合成橡胶用途分类 涂料:涂料是一种涂覆在物体表面同时能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料。胶黏剂:通过界面的黏附和内聚等作用,能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质。(涂料和胶黏剂组成【1】涂料:涂料是由基料或成膜物质,溶剂,颜料和助剂等成分组成的基料:是构成涂料的基础。它决定了涂料的基本特性,能使涂料牢固附着于被涂物表面上形成连续薄膜,俗称涂膜颜料//使涂膜呈现色彩/增加厚度/提高涂膜机械强度/耐磨性/咐着力个耐腐蚀性等/溶剂/是为降低成膜物质的粘调度/助剂/是为改善涂膜或涂料的各种性能/【2】胶黏剂:基料(粘料),固化剂和固化促进剂,稀释剂,溶剂,增塑剂和增韧剂。基料:是使两个被粘物结合在一起时其主要作用的组分,他决定着胶黏剂的基本性能。溶剂:能够降低某些固体或者液体分子间力,从而使被溶物质分散为分子或离子的液体溶剂能够降低某些固体或者液体分子间力,从而使被溶

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