高分子试验讲义.docx
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高分子试验讲义
高分子材料科
学与工程专业
实验讲义
（塑料方向）
材料学院
高分子材料教研室
2004.11.11
实验一捏合、挤出造粒实验
一、实验目的
1.掌握捏合的基本原理；
2.掌握挤出造粒的基本原理；
3.熟悉高速混合机、双螺杆挤出机的基本构造及工作原理；
4.学会正确使用高速混合机、双螺杆挤出机。
二、实验原理
在塑料制品的生产中，只有少数聚合物（树脂）可单独使用，而大部分的聚合物（树脂）必需与其它物料混合，进行配料后才能应用于成型加工。
混合的过程一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。
其目的就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料按照可以接受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组成均匀的混合物。
1.捏合实验
捏合是塑料配制中常用的混合过程。
所谓捏合是指液体和粉状（纤维状）固体物料的浸渍与混合。
通常是在低于聚合物的流动温度和较缓和的剪切速率下进行的，捏合后的物料各组分本质基本上没有什么变化。
高速捏合机的原理主要就是采用高速搅拌，利用剪切、塑化、摩擦生热达到对材料塑化、混合和分散的作用。
2.双螺杆挤出造粒实验
双螺杆挤出造粒的原理主要就是借助螺杆的挤压、搅拌，利用剪切、塑化、摩擦生热达到对材料塑化、混合和分散的作用的，通过机头挤出、冷却、造粒。
三、设备的基本构造、操作步骤及注意事项
1.高速混合机
（1）基本构造
1.回转容器盖
2.回转容器
3.挡板
4.快速叶轮
5.放料口
6.电动机
7.机座
图1高速混合机
（2）操作步骤
a.开机前首先检查设备的完好和个润滑点的润滑。
b.根据不同的材料确定加工工艺温度。
c.首先开低速，再开高速。
d.卸出物料，卸出物料的时候要用低速。
（3）安全注意事项
a.严格按照操作规程确定操作顺序。
b.开车的时候严禁打开盖。
d.折流板的位置必须摆正。
e.捏合过程一定要保证被分散物料混合均匀。
2..双螺杆挤出机组
（1）基本构造
TSE-35A/400-11-32同向双螺杆挤出造粒机组包括机械和电气控制两部分组成。
机械部分如图2所示。
1-交流电机2-主喂料机3-侧喂料机4-料筒（内有螺杆）5-水槽6-切粒机
图2双螺杆挤出机组示意图
主要包括：
传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模等部分。
（2）操作步骤
第一步：
预热升温准备
合上控制柜内总电源开关，然后主机电源开关，根据所用物料设定控制温度。
第二步：
开车
当各段加热温度达到设定值并保温30分钟，按正常手动盘车，盘动应轻快灵活，无异常现象后，按下列步骤进行操作：
A．辅机启动。
打开切粒机调速器的开关，旋转旋钮使切粒机处于低速旋转状态。
B．主机启动。
在确保主机给定为0时，依次按下模拟板上的油泵、主机触摸开关，然后通过旋转主机给定旋钮，缓慢提高主机转速。
（空转时螺杆转速一般在50r/min左右，时间不超过2分钟。
喂料启动后在提高主机螺杆转速。
）
C．喂料启动。
在主机空转无异常后，按下模拟板上的喂料触摸开关，根据主机转数和出料情况适当调整喂料速度。
在加料的过程中，要逐渐增加喂料量，不能突变和超过主机螺杆的承受能力，主机电流不能超过额定值。
第三步：
拉条切粒
当熔体从模板喷出形成料条后，先通过水槽使料条在水槽中冷却，然后牵引料条送入切粒机料条入口，调节切粒机转速使粒料达到要求。
注：
切粒前应准备如剪刀、铲刀等工具。
注意：
防止烫伤！
第四步：
调整
待机组运转正常后，根据工艺要求，调节喂料和主机的转数，使二者相互匹配。
随时密切注意主机和喂料电流指示和整个机组的运转情况。
第五步：
停机
正常停机顺序：
A：
关闭真空系统
B：
停喂料机
C：
逐渐降低主螺杆转速，尽量排尽筒内残存物料（对于受热易分解的热敏性料，停机前应用聚烯烃料对主机清洗）。
D：
停辅机。
E：
按下面板油泵按钮，关闭油泵。
F：
关闭主机电源和各个电机的电源，切断总电源开关。
H：
清扫设备。
紧急停车
遇到紧急情况需停主机时，可迅速直接按下控制柜上的紧急停车按钮，并随即将主机、喂料调回零位。
寻找故障原因。
（3）安全注意事项
a.设备高温，注意严禁手触，避免烫伤。
b.经常注意电机的电流指示，避免因为阻力过大造成对设备的损坏。
四、结果与讨论
捏合、挤出造粒杆实验主要是要求学生掌握由物料到混合料的捏合工艺和双螺杆造粒实施方法，简单地了解实验原理和设备操作规程。
通过实验现象的观察可以看到实验的最终结果。
主要讨论以下几个问题：
1.捏合与混合、塑炼这两种混合手段有和异同点？
2.如何评价混合效果？
3.理论上，按照物料在螺杆中的状态，可以将螺杆分成哪几部分，物料状态如何？
4.试讨论如何设定合适的工艺条件，达到良好的共混效果。
5.试讨论挤出造粒过程中存在哪些因素影响物料的共混效果。
实验二注射成型实验
一、实验目的
1、熟悉螺杆式注射机的结构及工作原理。
2、掌握螺杆式注射机的基本操作。
3、了解聚丙烯注射成型的工艺，注射成型标准试样。
二、实验原理
注射成型就是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热熔化，当成流动状态时，在柱塞或螺杆（本实验为螺杆）加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。
注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：
定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。
取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。
三、螺杆式注射机的基本结构
注塑机主要由注射系统、锁模系统、模具三部分组成。
如下图所示：
1、注射系统
注射系统是注塑机的主要部分，其作用是使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推进注射入模。
包括加料装置、料筒、螺杆（柱塞和分流梭）、喷嘴六部分。
其中螺杆是本系统的主要部件，它的作用是送料、压实、塑化、传压。
2、锁模系统
锁模系统的主要作用是在注射过程中能锁紧模具，而在取出制件时能打开模具。
3、模具系统
模具是利用本身特定形状，使塑料（或聚合物）成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具。
其作用在于：
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，完成成型设备所不能完成的工作，使它成为有用的型材（或制品）。
四、注射工艺
1.温度
注射必须在熔融状态下进行，注射温度必须高于熔融温度。
2.压力
锁模压力，预塑化压力，注射压力对注射成型的影响。
注射压力的设定根据塑料的品种与牌号，每种不同牌号的熔融指数也不同，一般PP的注射压力为80～100MPa。
3.时间
注射时间，保压时间，冷却时间对注射成型的影响。
保压时间和冷却时间根据材料的品种制品的形状尺寸等因素来设定。
五、实验步骤
1、开机准备
（1）预热升温准备
合上控制柜总电源开关，根据物料设定合理的工艺温度、压力、时间。
打开冷却水阀门。
（2）注射
当各段温度加热到设定值后，保温5-10分钟，依次进行如下操作：
1.启动油泵
2.将物料到入料斗
3.选择手动模式
1预塑化，关上拉门，合模，注射机座进，一级注射，二级注射，三级注射，预塑化，注射机座退，开模，拉开拉门，取出样件。
2合模，注射机座进，一级注射，二级注射，三级注射，预塑化，注射机座退，开模，拉开拉门，取出样件。
4.选择半自动模式
在手动模式调节好以后，选择半自动模式，关上拉门，合模，设备会自动完成以下过程（注射机座进，一级注射，二级注射，三级注射，预塑化，注射机座退，开模），拉开拉门，取出样件。
2、注射机各段加热温度的调整
根据物料熔体粘度调整机筒温度
3、锁模压力，预塑化压力，注射压力的调整
根据塑料充模情况，调整锁模压力，注射压力，注射时间
4、保压时间，冷却时间的调整
根据试样的冷却情况调整保压时间，冷却时间
5、清理螺杆
六、安全注意事项
1.设备高温，注意避免烫伤。
2.手伸入模具内时，要确保无闭模动作。
若长时间在模具里工作，需将马达关掉。
3.锁模时，监视面板的压力一定变为0，模具才被锁紧。
4.塑胶后，将喷嘴的物料清净后，在座进，防止物料赌注模具入口。
七、思考题
1、注射机的螺杆与挤出机的螺杆在结构和形式上有何异同点。
2、讨论注射成型工艺的影响因素。
实验三塑料熔融指数测定专业实验
一.试验目的：
1.掌握塑料熔融指数（MI）值的测定方法。
2.掌握熔融指数仪的操作方法。
二.实验原理：
熔融指数是评价热塑性塑料流动性的一种标志。
它是在一定的温度和负荷下，测试热塑性塑料熔体在一定温度、压力下，每10min通过标准口模的质量来表示的（g/10min）。
虽然熔融指数不能测定塑料的粘度，但可以比较同种聚合物的分子量大小，能方便的表示其流动性的高低。
因此，在塑料成型加工中，对于材料选择和成型工艺的确定，具有实际意义。
本机主要用于测试熔融粘度较低（流动速率0.15~50g/10min）的热塑性塑料。
二.实验试样：
（1）试样形状：
颗粒、粉料、小块、薄片等均可。
（2）试样干燥处理：
吸湿性试样，实验前必须按产品标准规定进行干燥处理。
三.实验条件：
标准实验条件见表1，有关塑料实验条件选用序号如下：
聚乙烯1，2，3，4，6
聚丙烯12，14
聚苯乙烯5，7，11，13
ABS7，9
PA10，15
PC16
POM3
聚丙烯酸酯8，11，13
纤维素酯2，3
共聚、共混和改性等类型塑料可参照上述分类实验条件。
表1测试融体流动速率的标准实验条件
序号
标准口模内径
（mm）
实验温度
（℃）
口模系数
（g*mm2）
负荷
（kg）
1
1.180
190
46.6
2.160
2
2.095
190
70
0.325
3
2.095
190
464
2.160
4
2.095
190
1073
5.000
5
2.095
190
2146
10.000.
6
2.095
190
4635
21.600
7
2.095
200
1073
5.000
8
2.095
200
2146
10.000
9
2.095
220
2146
10.000
10
2.095
230
70
0.325
11
2.095
230
258
1.200
12
2.095
230
464
2.160
13
2.095
230
815
3.800
14
2.095
230
1073
5.000
15
2.095
275
70
0.325
16
2.095
300
258
1.200
四．实验步骤
（1）将试料出口控制柄打至拆模位置，此时试料出口呈开启状态。
（2）用细孔模测定规住细孔模膜，并将其放入试料出口处管内（或将细孔模从进料口放入，然后用棒将细孔模捣如试料出口处管内）将细口模留至管内，可用观察镜观察看安装是否妥当，并将试料控制柄打至挡料位置。
（3）按下“POWER”键，启动机器。
（4）温度控制器和记时器设定测试所须温度和时间。
（5）待到达设定温度后，将电木进料漏斗放置于圆柱筒上方，将试料从电木漏斗小心放入。
（6）用捣料棒插入园柱筒内上下移动,直到试料完全捣入园筒内为止。
（7）然后用加压砝码棒插入园柱筒内。
（8）依据实验规定要求选用适当砝码。
（9）将选用砝码置于加压砝码棒上，数分钟后
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