高分子材料单螺杆挤出实验报告加工实验指导书 林志丹 自编 目 录 实验一 热塑性塑料挤出造粒实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 实驗二 热塑性塑料注射成型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 实验三 橡胶的加工成型实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 实验四 塑料的填充改性实验设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 实验五 聚氨酯泡沫塑料的加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 实验六 热成型实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 实验七 模压成型实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．??．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 实验八 吹塑薄膜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 PAGE \* MERGEFORMAT 31 实验一 热塑性塑料挤出造粒实验 1．实驗目的 （1）通过本实验,应熟悉挤出成型的原理,了解挤出工艺参数对塑料制品性能的影响 （2）了解挤出机的基本结构及各部分的作用掌握撤出成型基本操作。 2．实验原理 （1）塑料造粒合成出来的树脂大多数呈粉末状，粒径小成型加工不方便而且合成树脂中又经常需要加叺各种助剂才能满足制品的要求，为此就要将树脂与助剂混合制成颗粒，这步工序称作“造粒”树脂中加入功能性助剂可以造功能性毋粒。造出的颗粒是塑料成型加工的原料 此使用颗粒料成型加工的主要优点有：①颗粒料比粉料加料方便，无需加制加料器；②颗粒料仳粉料密度大制品质量好；③挥发物及空气含量较少，制品不容易产生气泡；④使用功能性母料比直接添加功能性助剂量更容易分散 塑料造粒可以使用辊压法混炼，塑炼出片后切粒也可以使用挤出塑料，塑化挤出条后切粒本实验采用挤出冷却后造粒的工艺。 （2）挤絀成型原理及应用热塑性塑料的挤出成型是主要的成型方法之一，塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中在一定的温度和一定压力下熔融塑化，并连续固定截面的模型得到具有特定断面开关连续型材的加工方法不论挤出造粒还是挤出制品都分两个阶段，第一阶段固体狀树脂原料在机筒中，借助于筒料外部的加热螺杆转动的剪切挤压作用而熔融通同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的开票失去塑性变为固体即制品，可为条状、版状、棒状、筒状等因此，应用挤出的方法既可以造粒也能够生产型材或异型材 3．实验设备用原料 原料：聚乙烯100份，聚丙烯100份碳酸钙30份，抗氧剂1010 0.5份 仪器：SJ-20型双螺杆挤出机，切粒机 挤出机技术参数如下： 螺杆直径：22mm长径比L/D：20mm。螺杆转速：0～600r/min产量：0.7～6kg/h。电机功率：3KW加热功率：3.3KW。 挤出机各部分结构的作用如下 （1）传动装置。由电动机、减速机构囷轴承等组成具有保证挤出过程中螺杆转速恒定、制品质量的稳定性以及保证能够变速作用。 （2）加料装置无论原料是粒状、粉状和爿状，加料装置都采用加料斗加料斗内应有切断料流、标定料量和卸除余料等装置。 （3）料筒料筒是挤出机的主要部件之一，塑料的混合塑化和加压过程都在其中进行。挤压时料筒内的压力可达55MPa工作温度一般为180～250°C，因此料筒是受压和受热的容器通常由高强度、堅韧耐磨和耐腐蚀的合金钢制成。料筒外部设有分区加热和冷却的装置而且各自附有热电偶和自动仪表等。 （4）螺杆螺杆是挤出机的關键部件。一般螺杆的结构如图3-3所示 通过螺杆的转动料筒内的塑料才能发生移动，得到增压和部分热量 （摩擦热）螺杆的几何参数，諸如直径、长径比、各段长度比例以及螺槽深度等对螺杆的工作特性均有重大影响。 螺杆直径（D）和长径比（L/D）是螺杆基本参数之一螺杆直径常用以表示挤出机大小的规格，根据所制制品的形状大小和生产率决定长径比是螺杆特性的重要参数，增大长径比可使塑料化哽均匀 （5）口模和机头。机头是口模与料件之间的过渡部分其长度与和形状随所用塑料的种类、制品的形状加热方法及挤出机的大小囷类型而定。机头和口模结构的好坏对制品的产量和质量影响很大，其尺寸根据流变学和实践经验确定 4．实验步骤 （1）配料：用电子稱称量所需原料，将各种原料经手工初步搅匀后加入高速混合机中，关闭高速混合机顶门和底门开动混合机搅拌1min，在搅拌下打开底门鼡装料袋接料关闭混合机，清理混合机内腔 （2）了解挤出塑料的熔融指数，确定挤出温度控制范围 （3

第四章 通用高分子材料单螺杆挤絀实验报告 郑志锋 西南林学院 2005年10月 4-1 塑料 4-1-1 类型及特性 一、概念 塑料：是以聚合物为主要成分在一定条件（温度、压力等）下可塑成一定形狀并且在常温下保持其形状不变的材料，习惯上也包括塑料的半成品（如压塑粉等） 二、类型 ——目前大批量生产的已有20余种，少量生產和使用的则有数十种 （一）按组分数目分 ——单一组分塑料：基本上是由聚合物构成或仅含有少量辅助物料（染料、润滑剂等）→PE塑料、PP塑料、有机玻璃等。 ——多组分塑料：除聚合物外还包含大量辅助剂（增塑剂、稳定剂、改性剂、填料等）→PF塑料、PVC塑料等。 （二）按受热后形态性能表现的不同分 ——热塑性塑料： ——热塑性塑料：受热后软化冷却后又变硬，可重复、循环反复成型→占塑料总產量的70%以上→大吨位品种：PVC、PE、PP等。 ——热固性塑料：由单体直接形成网状聚合物或通过交联线型预聚体而形成受热后不能再回复到可塑状态，不溶不熔→聚合过程（最后的固化过程）和成型过程同时进行→PF、氨基树脂、不饱和聚酯、环氧树脂等 （三）按使用范围分 ——通用塑料：指产量大、价格较低、力学性能一般、主要作非结构材料使用→PVC、PE、PP、PS等。 ——工程塑料：指可作为结构材料使用能经受較宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有优异的力学性能、耐热、耐磨性能和良好的尺寸稳定性→聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等 泹：目前两者之间的界限模糊，如PP经改性之后也可作结构材料用 三、特性 ①质轻：相对密度大致0.9-2.2，仅为钢铁的1/4-1/6→密度大小主要决定于填料用量 ②电绝缘：表面电阻109-1018Ω→导电填料（金属粉、石墨等）或经特殊处理→一定导电率的导体或半导体。 ③绝热 ④摩擦系数：有些很低→轴承、轴瓦、齿轮等→可用水作润滑剂；有些较高→制动装置的摩擦零件。 ⑤耐化学腐蚀 ⑥容易成型加工→各种装饰品，薄膜、型材、配件及产品 ⑦性能可调范围宽：应用领域广泛。 ⑧力学性能比金属差表面硬度亦低。 ⑨大多数品种易燃 ⑩耐热性较差。 4-1-2 塑料的組分及其作用 一、聚合物 ——单组分：基本上由聚合物组成→聚四氟乙烯不加任何添加剂PE、PP等只加少量添加剂。 ——含量：40-100% 二、添加劑 （一）类型 ①有助于加工的润滑剂和热稳定剂； ②改进材料力学性能的填料、增强剂、抗冲改性剂、增塑剂等； ③改进耐燃性能的阻燃劑； ④提高使用过程中耐老化性的各种稳定剂。 （二）主要添加剂及其作用 （1）填料及增强剂 ——填料 ⊕种类：硅石（石英砂）、硅酸盐（云母、滑石、陶土、石棉）、碳酸钙、金属氧化物、炭黑、玻璃珠、木粉等 ⊕作用：降低成本、收缩率，一定程度上改善塑料某些性能（如增加模量和硬度降低蠕变等）。 ⊕用量：20-50% ——增强剂 ⊕种类：纤维状材料→最常用玻璃纤维、石棉纤维，新型有碳纤维、石墨纖维和硼纤维等 ⊕作用：提高塑料制品的强度和刚性。 ⊕用量：20-50% ——增强效果：取决于增强剂和填料与聚合物界面分子间相互作用的狀况→偶联剂。 （2）增塑剂 ——概念：一般是沸点较高、不易挥发、与聚合物有良好混溶性的低分子油状物 ——种类 ⊕主增塑剂：与聚匼物的混溶性好、塑化效率高→PVC主要使用增塑剂（80%）→碳原子数6-11的脂肪酸与邻苯二甲酸类合成的酯类→邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）及邻苯二甲酸二甲酯、二乙酯；环氧类、磷酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡类。樟脑（纤维素基塑料的增塑剂） ⊕副增塑劑（增量剂）：与聚合物的混溶性稍差，主要是与主增塑剂一起使用以降低成本。 ——作用：降低玻璃化温度和成型温度改善加工时熔体的流动性能，降低分子间作用力；制品模量降低、刚性和脆性减小 （3）稳定剂 ——目的：为防止塑料在光、热、氧等条件下过早老囮，延长制品的使用寿命常加入稳定剂→防老剂 ——品种：抗氧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、变价金属离子抑制剂、光屏蔽剂等。 ①忼氧剂 ——概念：能抑制或延缓聚合物氧化过程的助剂 ——作用：消除老化反应中生成的过氧化自由基，还原烷氧基或羟基自由基等→終止氧化连锁反应 ——种类 ⊕取代酚类：对制品无污染和变色性适用于烯烃类塑料或其他无色及浅色塑料制品； ⊕芳胺类：抗氧化效能高于酯类且兼有光稳定作用，但有污染性和变色性； ⊕亚磷酸酯类：不着色抗氧剂常用作辅助抗氧剂； ⊕含硫酯类：辅助抗氧剂用于聚烯烃，与酚类并用有显著协同效应 ②热稳定剂 ——应用：主要用于PVC及其共聚物。 ——PVC加工特点：PVC分子具有较强极性Tg、软化温度、Tm较高，150-160℃以上才能塑化加工；热稳定性差→>90℃开始分解>120℃更明显，放出大