聚合物成型加工实验指导书.doc

高分子材料与加工实验指导书高分子材料与加工实验指导书合肥工业大学高分子科学与工程系合肥工业大学高分子科学与工程系校级精品课程建设组校级精品课程建设组2014 年年 5 月月目①①录实验一 混①①合......................................................................................1实验二①填充聚合物的制备.....................................................................4实验三①热固性粉末的加工工艺实验.....................................................8实验四①注射成型...................................................................................15实验五①性能测试实验...........................................................................20实验六①塑①炼........................................................................................32实验七①压缩模塑...................................................................................35实验八①聚合物加工性能实验...............................................................38参考文献..................................................................................................45实验室安全知识......................................................................................46- 1 -实验实验一一 混混 合合一、一、实验实验目的目的1①掌握物料混合的方法；2①认识配方中各组分的作用；3①学会使用高速混合机。

二、二、实验实验原理原理混合过程是使多相不均态的各组分转变为多相均态的混合料，常用的混合设备有 Z 型捏合机和高速混合机：高速混合器是密闭的高强力、非熔融的立式混合设备，由圆筒型混合室和设在混合室底部的高速转动的叶轮组成，在固定的圆筒型容器内，由于搅拌叶的高速旋转而促使物料混合均匀，除了使物料混合均匀外，还有可能使塑料预塑化在圆筒型混合室内，设有挡板，由于- 2 -挡板的作用使物料呈流化状，有利于物料的分散均匀，在混合时，物料沿容器壁急剧散开，造成旋涡状运动，由于粒子的相互碰撞和摩擦，导致物料温度上升，水分逃逸，增塑剂被吸收，物料与各组分助剂分散均匀为提高生产效率，混合过程一般需要加热，并按需要顺序加料三、三、实验实验原料及原料及仪仪器器设备设备高速混合机 SHR-10 型 最大容积 10L，功率：3.3/4KW，转速720～1440 r/min四、四、实验实验步步骤骤1.配料 按照性能要求设计的配方称量树脂及各种助剂，要求配料总量3000g 左右2.混合（1）准备 将混合器清扫干净后关闭釜盖和出料阀，在出料口上接上接料用接料袋2）调速 开机空转，在转动时将转速调至 700r/min。

3）加料及混合 将已称量好的树脂及辅料倒入混合器中，盖上釜盖，将时间继电器调到 5min，按启动按钮4）出料 到达所要求的混合时间后，马达停止转动，打开出料阀，点动按钮出料5）清理 待大部分物料已排出后，静止 5min，打开釜盖，将混合器内的余料全部扫入袋内待用 - 3 -五、五、实验记录实验记录序号实验原料名称原料牌号生产厂家质量（g）质量百分数（%）12345678910五、注意事五、注意事项项1①配料时称量必须准确；2①高速混合器必须在转动情况下调整六、思考六、思考题题1.物料混合的机理是什么？2.聚合物成型加工用物料的主体是什么？有何作用？3.粉料粒度大小对混合有何影响？- 4 -实验实验二二 填充聚合物的制填充聚合物的制备备一、一、实验实验目的目的i 了解填充改性聚丙烯的挤出造粒原理，挤出机的工作特性，以及挤出成型工艺对粒子制品质量的影响．ii 掌握挤出造粒的操作过程．二、二、实验实验原理原理① 将聚丙烯（PP）以及各种无机填料（CaCO3或 CaSO4）按照一定比例加入到双螺杆挤出机中，经过加热，剪切，混合以及排气作用，PP以及填料塑化成均匀熔体，在两个螺杆的挤压下熔体通过口模，水槽冷却定型，鼓风机冷却排水，切粒机切割造粒，最终成为聚丙烯填充改性料。

①挤出机螺杆和料筒结构直接影响塑料原料的塑化效果，熔体质量和生产效率．和单螺杆相比，其塑化能力，混合作用，和生产效率相对较高．主要用于高速挤出，高效塑化，大量挤出造粒．挤出工艺控制参数包括挤出温度（料筒各段，机头，口模），挤出速率，口模压力，冷却速率，牵引速率，拉伸比，真空度等．对于双螺杆挤出机而言，物料熔融所需要的热量主要来自于料筒外部加热，挤出温度应在塑料的熔点（Tm）或粘流温度（Tf）至热分解温度范围之间，温度设置一般从加料口至机头呈逐渐升高，最高温度较塑料热分解温度 Td低 15℃以上．各段温度设置变化不超过 60℃挤出温度高，熔体塑化质量较高，材料微观结构均匀，制品外观较好，但挤出产率低，能- 5 -源消耗大，所以挤出温度在满足制品要求的情况下应该尽可能的低．挤出速率同时对塑化质量和挤出产率起决定性的作用，对给定的设备和制品性能来说，挤出速率可调的范围则已定，过高的增加挤出速率，追求高产率，只会以牺牲制品的质量为代价挤出过程中，需冷却的部位包括料斗，螺杆料斗的下方应通冷却水，防止 PP 过早的熔化粘结搭桥另外牵引速率与挤出速率相应匹配，以达到所造的塑料粒子均匀为准三三 原材料与基本原材料与基本设备设备（1）原材料 ①聚丙烯（PP）、活性碳酸钙（CaCO3）、 硫酸钙（CaSO4）、润滑剂等。

2）主要设备双螺杆挤出机组（螺杆直径①30mm，长径比①36：1，螺杆总长①1085mm）①①①①①南京橡胶机械厂①1 台冷却水槽①①①1 台冷风机①①①①1 台自动切粒机①①1 台手套①①①①①每人一副- 6 -四、四、实验实验操作步操作步骤骤及及说说明明（1）①挤出机预热升温：依次接通挤出机总电源和各加热段电源，调节加热各段温度仪表以及其他控制仪表设定值致操作值（见表①一）．当预热温度升至设定值后，恒温 30－60min温度控制分为 7 段①①①①①①①①①①①表一①挤出机主要参数设定值表温度（℃）一区二区三区四区五区六区机头熔体压力，MPa熔体温度，℃设定值 15018619520021021018012.00215（2）检查冷却水系统是否漏水，真空系统是否漏气：拧开水阀3）启动油泵电动机：在启动之前，用手将螺杆后的园盘搬动一圈后，将主电机调速旋钮调至零位，然后启动主电机调速要缓慢，均匀，转速逐步升高，要注意主电机电流的变化，一般在较低的转速下运转几秒，待有熔融的物料从机头挤出后，再继续提高转速4）启动喂料系统以及螺杆清洗：首先将喂料机速度调至零位，启动料斗下的冷凝水把清洗用的纯 PP 到入料斗，启动喂料电动机，清洗螺杆，待挤出的熔体颜色变为 PP 的本色即可视为清洗完毕。

接着将混合好的料倒入喂料斗，调整其转速，在调整的过程中密切注意电动机的电流的变化，要适当控制喂料量，以避免挤出机的负荷太大5）将挤出的线状熔体通过冷却水槽，引上牵引切割机6）启动真空系统，调节真空度7）启动牵引以及切割等辅助装置，观察线状熔体的直径，光泽度等并以此来调节各项速率 7 -（8）更换不同配方重复以上实验五五 实验结实验结果与果与记录记录①记录挤出工艺条件（温度，螺杆转速，加料速度，真空度，牵引速度）②观察挤出过程中的不稳定现象，记录工艺参数变化后，线性熔体的变化温度（℃）一区二区三区四区五区六区机头熔体温度, ℃熔体压力，MPa设定值实际值喂料①转速主机转速切粒机转速油泵压力真空度实验主物料①①①①①① 实验现象（正常或异常请记录）：实验人员①实验日期六、思考六、思考题题1.①填料的加入对聚合物的加工性能有何影响？2. 改变牵引和挤出速率对线性熔体的直径和光泽度等特征有什么影响？- 8 -实验实验三三 热热固性粉末的加工工固性粉末的加工工艺实验艺实验一、一、实验实验目的目的i、初步了解热固性粉末中原料的配比，以及各种助剂的使用，掌握成型加工用物料的配方设计原理 ii、掌握热固性粉末的简单混合、塑化混合操作，了解粉末涂料制备和基材表处理等工艺流程，掌握塑化工艺设计及控制原理与方法。

iii、学会使用静电喷涂设备，以及成品的各项性能检测例如，表面有无缩孔，火山坑等二、二、实验实验原理原理本本实验项实验项目目为设计为设计性性实验实验，以性能要求－，以性能要求－设计设计材料配方－材料配方－设计设计加加工工工工艺艺－性能－性能检测检测－－结结果分析果分析讨论为讨论为主主线线 要求学生在要求学生在查阅查阅文献的文献的基基础础上，根据上，根据实验实验任任务务及目的，自己及目的，自己设计设计成型用物料的配方，物料的成型用物料的配方，物料的加工工加工工艺艺及及检测检测方法粉末涂料和涂装技术是二十世纪中期开发的一项新技术，新工艺，具有节省能源，减少污染，工艺简单，易于实现工业化，涂层性能优异等特点半个多世纪以来，伴随其制造工艺的和涂装技术的改进和发展，这项工业技术发展到现在年平均增长速度高达 8%以上，长期以来得到了各国的重视尤其是进入了二十一世纪以来，人类对环境的保护更加重视，对挥发性有机物（VOC）向大气排放量的限制日益严格，对有限资源如何节省等问题日益关注，致使涂料与涂装界对粉末涂料和- 9 -涂装技术更加重视① 粉末涂料的品种很多，配方各异，但其基本组成通常包括树脂，固化剂，各种助剂和颜填料。

一个典型的粉末涂料的配方应含有：（1）50~60%的基料（包括树脂和固化剂）（2）30~50%的颜填料（3）2~5%的流平剂和其他助剂通常，树脂是具有较高分子量和较低官能度的高聚物，有热塑性和热固性之分例如，本试验用的聚酯树脂和环氧树脂均属此类固化剂为具有相对较低分子量和较高的官能度的低聚物或化合物，本试验中环氧和聚酯互为对方的固化剂，即环氧中环氧基团和聚酯中羧基发生酯化反应粉末涂料中所使用的颜填料基本相同，例如，钛白粉，群青，中铬黄等助剂包括固化促进剂，流平剂，增光剂，花纹剂等粉末涂料分为热固性和热塑性两种，热塑性树脂系热塑性粉末涂料的成膜物质，它的特点是可随温度的升高而变软，冷却后变硬主要有聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，尼龙，氯化聚醚，聚氟乙烯热固性的粉末涂料的基材是热固性树脂，它们是一些较低聚合度的预聚体树脂，其特点是可利用自身的活性官能团，在一定的温度下，或加入固化交联剂固化成不溶不熔的，质地坚硬的三维网状结构的最终产物主要有环氧树脂，聚酯树脂，丙烯酸树脂1、热固性粉末涂料的生产热固性粉末涂料的生产主要是熔融挤出混合法，首先将配方中的树脂，固化剂，颜填料及各种助剂计量称重，继而加入预混合器中进- 10 -行混合，接着将混合好的物料经加料器送入挤出机，并在高温，高剪切力的作用下使得各组分充分混合。

继而通过压片冷却机压成薄片，接着将冷却后的薄片物料破碎成较。