高分子加工与成型实验讲稿.doc

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讲稿

高分子加工与成型实验

陈泳

理学院

热固性树脂复合材料的手糊成型

（1）

一、基本原理

手糊成型工艺又称接触成型，是树脂基复合材料生产中最早使用和应用最普遍的一种成型方法。

手糊成型工艺是以加有固化剂的树脂混合液为基体，以玻璃纤维及其织物为增强材料，在涂有脱模剂的模具上以手工铺放结合，使二者粘接在一起，制造玻璃钢制品的一种工艺方法。

基体树脂通常采用不饱和聚酯树脂或环氧树脂，增强材料通常采用无碱或中碱玻璃纤维及其织物。

在手糊成型工艺中，机械设备使用较少，它适于多品种、小批量制品的生产，而且不受制品种类和形状的限制。

二、实验步骤

不饱和树脂配方实验

塑料小杯①：

100克不饱和树脂

塑料小杯②：

红配方，钴盐，0.8~2.0克

塑料小杯③：

白配方，过氧化物，0.8~2.0克

将②和③倒入①中，搅拌均匀，放入温度计，测量温度变化，画出曲线。

2分钟测一个点。

温度变化快时可缩短测量时间，温度变化缓慢时可增大测量间隔。

注意：

需将②和③缓缓加入到①中，②和③不能直接混合，否则容易燃烧或爆炸。

复合材料的制备

需准备的材料：

塑料盆、搅拌棒、米拉薄膜、玻纤布、压辊、钢锯条、不饱和聚酯树脂、红配方、白配方、玻璃板、铲刀、胶带、毛刷等。

1.取玻璃板（300mm×300mm）2块，用铲刀铲净其表面；

2.裁剪米拉薄膜2张，规格300mm×300mm；

3.裁剪玻纤布5张，规格250mm×250mm；

4.将一块玻璃板放置在平台上，铺放1张米拉薄膜，并用胶带固定；

5.将所裁剪的5张玻纤布称重，记为W；

6.称取1.5W重量（根据经验，实际称量约350克左右）的不饱和聚酯树脂，放置于塑料盆中；

7.按树脂重量的1.5~2.0％称取红配方，加入到树脂中，搅匀；

8.按树脂重量的l.5~2.0％称取白配方，加入到树脂中，搅匀；

9.用毛刷蘸上不饱和聚酯树脂，均匀涂刷在已固定好的米拉薄膜上，不得漏涂；

10.铺上一层玻纤布，并用压辊压实，确保玻纤布上浸透树脂；

11.用毛刷再蘸取少量树脂，涂刷在玻纤布上；

12.铺放第二层玻纤布，并用压辊压实，赶出气泡；

13.依次类推，直至5层玻纤们全部铺放完毕为止；

14.在第5层玻纤布上在涂刷少量树脂；

15.另取一张米拉薄膜，覆盖在玻纤布上，用锯条平边刮米拉薄膜，让表面树脂分布均匀，并消除可能存在的气泡；

16.在米拉薄膜上贴上写有自己班级学号、姓名的纸条。

盖上另一张玻璃板，放置好，等待固化；

17.用热水清洗压辊、塑料盆及毛刷等工具，清理完毕，上交工具。

三、注意事项

1.红配方与白配方不可直接混合接触，容易燃烧或爆炸。

2.不饱和聚酯树脂气味较大，注意实验室通风。

3.搬动玻璃板时注意安全。

4.复合材料手糊成型时，不要有缺胶，不要有气泡。

5.注意实验室卫生，树脂不要弄在地上或实验台上。

压辊、塑料盆及毛刷等工具使用后，热水清洗干净。

热固性树脂复合材料的手糊成型

（2）

一、基本原理

同

（1）

二、实验步骤

1.取一块上次成型的复合材料板，裁边后将其锯成150mm×100mm，作为座椅面板；

2.取另一块上次成型的复合材料板，裁边后将其锯成100mm×50mm的矩形板2块，作为座椅腿；

3.取一玻璃板，上铺米拉薄膜，作操作平台使用；

4.将复合材料座椅面板放置在操作平台上；

5.在距离面板长度方向两端各30mm处画一直线，利用砂纸将直线两侧各10mm范围内拉毛；

6.利用砂纸将复合材料座腿椅沿任一长度边两侧各10mm范围内拉毛；

7.裁剪100mm×20mm玻纤布12块，并称重W；

8.按1.5W称重不饱和聚酯树脂；

9.按1.5W×1.5%称重红配方，加入到树脂中，搅匀；

10.按1.5W×1.5%称重白配方，加入到树脂中，搅匀；

11.将复合材料座腿椅立放在复合材料面板上，保持拉毛部位居中接触；

12.用毛刷蘸取少量树脂，涂覆在拉毛部位，覆盖一层玻纤布，赶气泡后，补涂树脂，再覆盖玻纤布…，直至3层玻纤布铺放完毕后，再其表面再补涂树脂后，覆盖米拉薄膜。

三、注意事项

1.注意锯条锯齿的方向，不要装反了。

2.粘结前，相应部位要用砂纸打磨。

塑料注射成型

一、基本原理

注射成型，是热塑性塑料成型制品的一种重要方法。

除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此法成型。

用注射成型可成型各种形状，满足各种要求的模制品，注射成型制品约占塑料制品总量的20～30％。

注射成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称注塑成型。

通用注射方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注射机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用，使物料进行均化和熔融，这一过程又称塑化。

然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力，则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中，再经过冷却定型就可开启模具，顶出制品，得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。

二、实验步骤

1．模具的安装和调试

2．注射机检查调整

3．开机

（1）开启总电源

（2）预热熔胶筒：

设定熔胶筒各段温度

（3）开启泵浦电机：

在熔胶筒温度到达设定温度时，即可按“马达启动键”。

4．手动注射操作

加料→注射座前进→合模→注射→冷却10秒→开模→顶出制品

三、注意事项

1．切勿使金属或其他硬件渗入料筒。

2．喷嘴阻塞时应取下清理，切忌用增加注射压力的方法清理。

3．机器操作时切勿将身体的任何部分或任何物品放置在机器活动的部件上或活动的部件间。

参考温度

1段

2段

3段

4段

5段

上下限±20℃

220℃

210℃

190℃

180℃

170℃

保温25℃

塑料模压成型

一、基本原理

塑料按受热行为不同，可以分为热塑性和热固性两种。

在成型过程中，两者根本区别在于“形状固定”的方式不同。

热塑性塑料的分子构造通常是线型高分子，随温度升高，分子间力被破坏，黏度逐渐下降，因而树脂充满型腔后，需将模具冷却使熔融塑料变为具有一定强度的固体才能脱模成为制品。

这种变化只是物理变化过程（分子结构没有发生改变），具有可逆性，可反复多次加工。

热固性塑料在加工前通常其分子的支链（或侧基）带有可继续反应的基团的线型或支链型高分子结构。

当加热至一定温度后，树脂开始熔融成为黏流态，并在压力作用下粘裹着纤维一起流动充满整个行腔，并发生树脂分子间交联反应，形成网状的体型结构，使分子量增加，黏度迅速增大，随即失去流动性，形成坚硬的整体，即固化成型，最后脱模成为制品，这种变化过程是不可逆的。

由此看来，热固性塑料模压成型制品过程中，不但塑料的外观发生了变化，而且其结构和性能也发生了本质性的改变。

二、实验步骤

1．实验前准备

（1）检查

（2）空载试车

2．负载试车

3．电加热系统试车

4．复合材料成型

（1）压制前的准备

模具安装→装料量的估算→涂脱模剂→模塑料准备→物料预热

（2）压制

安装嵌件→加料→闭模、排气→保温、保压、固化→脱模→清理模具

三、注意事项

1.操作前要确保紧急制动按钮可以正常工作。

2.防止触电、防止烫伤。

3.实验结束后，清洁设备。

聚丙烯塑料的挤出成型

一、基本原理

挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。

是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。

物料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。

二、实验步骤

1．开车前准备

检查风机、切粒机、水槽、水箱、喂料机、真空泵、料斗等各个部分是否正常。

准备开机后必须要使用的工具和物品，如剪刀、铲刀、通模孔的钢丝、包装袋等。

2．开车操作

（1）预热升温。

按工艺要求对各加热区温控仪表进行参数设定。

各段加热温度达到设定值后，继续恒温30min。

（2）启动润滑油泵，再次检查系统油有无泄漏，打开润滑冷却器冷却水开关。

（3）用手盘动电机联轴器，保证螺杆正常方向至少转动3转。

将主机调速旋钮设置在零位，启动主电机，逐渐升高主螺杆转速，在不加料的情况下空转转速不高于20r/min，时间不大于1min，检查主机空载电流是否稳定。

主机转动若无异常，低速启动主机主喂料电机，开始加料。

待机头有物料排出后再缓慢地升高主螺杆转速和主喂料螺杆转速，升速时应先升主机速度，待电流回平稳无异常后再升速加料。

并使喂料机和主机转动相匹配，每次主螺杆升速不大于50转是合理的，若喂料机升速按工艺要求逐渐加量，主电源上升过快，应适当降低加料量，升速直至达到工艺要求的工作状态。

（4）启动水槽冷却水循环，开启风机及切粒机，拉条正常，调整切粒机转速与主机出条相匹配；切粒机转速随主机产量大小而升降。

（5）启动筒体冷却系统及润滑油系统的冷却器冷却水循环。

（6）对于排气操作一般应在主机进入稳定运转状态后，先打开真空泵进水阀，调节控制适当的工作水量，再启动真空泵。

从排气口观察螺槽中物料塑化完全，并不冒料时，即可打开调节真空管路阀门，并闭排气室上盖，将真空度控制在要求的范围内。

3．停车操作

（1）正常停车：

①停止喂料机。

对于多路进料系统，同时停止各辅助喂料机。

②关闭真空管路阀门，打开真空室上盖。

③逐渐降低螺杆转速，尽量排尽筒体内残存物料，对于受热易分解的热敏性料，停车前应用聚烯烃料对主机中残留物料进行置换，物料基本排完后停双螺杆主机。

即，转速调至零位，按下主电机停止按钮。

④依次停止主电机冷却风机、油泵、真空泵、水泵。

断开电仪控制柜上各段加热器电源开关。

⑤停切粒机等辅助设备。

⑥关闭各外接水管阀门，包括加料段筒体冷却水、油润滑系统冷却水、真空泵和水槽冷却水等（主机筒体各软水冷却管路节流阀门不动）。

（2）紧急停车：

遇有紧急情况需要停主机时，可迅速按下电仪柜红色紧急停车钮。

并将主机及各喂料调速旋钮旋回零位，然后将总电源开关切断。

消除故障后，才能再次按正常开车顺序重新开车。

三、注意事项

1.物料内不允许有杂物，严禁金属和砂石等硬物料进入料斗。

禁止用金属工具在料斗内手动搅拌物料。

2.螺杆只允许在低速下启动，空转时间不超过1min，及时喂料后才能逐渐提高螺杆转速。

3.每次作业完毕，及时清扫主机、辅机工作环境。

对于残存在模头内粘性物料，有必要清理干净。

橡胶的混炼与硫化曲线测定

一、基本原理

橡胶加工是指由生胶及其配合剂，经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。

主要包括生胶的塑炼，塑炼胶与各种配合剂的混炼、成型及胶料的硫化等几个加工工序。

混炼的目的是通过机械的作用，使各种配合剂均匀地分散在胶料中。

从而提高橡胶产品使用性能、改进橡胶工艺性能或降低成本。

配合剂主要包括硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、补强剂、填充剂、着色剂等。

橡胶硫化剂是使橡胶由线型结构转变为体型结构，使之成为弹性体的物质。

硫化促进剂是为了缩短硫化时间，添加使硫化剂活化的物质。

炭黑是最常用的补强剂（活性填充剂），它能提高橡胶力学性能。

填充剂主要起增容作用以降低成本，常用的有碳酸钙、硫酸钡等。

混炼时各种配合剂的加料顺序是有要求的，一般按如下顺序加入：

塑炼胶→小料（促进剂、活性剂、防老剂）→液体软化