塑膠混煉及其機械性質(zhì)測定

1、105 學年實驗五塑膠混煉與熱壓試片的製作實驗六耐衝擊與拉力機試驗一、實驗?zāi)康?. 學習如何以熔融混煉方法將兩種聚合物混合。2. 學習使用熱壓機製作試片。3. 學習以拉力試驗機測試高分子機械性質(zhì)。4. 學習以耐衝擊試驗機測試高分子材料之耐衝擊性。二、實驗原理聚摻合物是指將二種以上的聚合物經(jīng)由融熔或加入溶劑的方式 一般而言，聚摻合物的機械或物理性質(zhì)，決定於相形態(tài) (morphology)、連續(xù)相與分散相間的作用力以及組成百分比等諸多因素。而其微觀相形態(tài)又深受混煉加工技術(shù)與條件之影響。於實際應(yīng)用上，聚摻合物大多利用物理摻混的熔融加工技術(shù)，將 (extruder)、混煉機 (compounder)、

2、混合機 (internal mixter)、捏合機 (kneader)、塑譜儀(brabender)和滾筒機 (roll miller)等等。此方法不需使用溶劑，只要小心控制操作溫度及適當?shù)牟僮鲿r間，即可得分散性良好的摻合物，不過需注意避免不同成份在熔融態(tài)，因高剪切力及高溫可能造成裂解。拉力試驗簡介抗張強度 (tensile strength)最常用以表示材料的機械性質(zhì)，涵意為需要多大的拉伸應(yīng)力，才足以破壞材料分子的凝聚力。測試時，是將1105 學年材料裁成一定形狀後，在拉力試驗機中，以一定的速度延伸，直到拉斷為止。其試片形狀通常為啞鈴型。將材料所受的應(yīng)力 (stress)和應(yīng)變 (strai

3、n)作圖，即可得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從此圖中可以取得下述之參數(shù)。(1) Fp：表示材料合乎虎克定律的上限應(yīng)力，當材料受力低於 Fp 時，外力去除後材料本身可以恢復原狀而不會產(chǎn)生形變，故此區(qū)域亦可稱為彈性區(qū)域。(2) 彈性區(qū)域內(nèi)曲線的斜率稱為彈性係數(shù) (elastic modulus)。(3) Fy 表示降伏強度 (yield strength)，其與 Fp 十分相近，有時很難明顯區(qū)分，當材料受力超過降伏點時，即產(chǎn)生永久變形。(4) Ft 表示斷裂強度 (ultimate strength)，當材料受力超過降伏點後，材料不需額外的應(yīng)力即可延伸，即為塑性區(qū)域。最後材料再受外力而延伸造成斷裂 ，此時的

4、強度即為斷裂強度。(5) 斷裂伸長量 (elongation at break)材料斷裂時的伸長量。(6) 韌性 (toughness)即每單位體積斷裂時所需的能量，而應(yīng)力 - 應(yīng)變圖中區(qū)線下所圍的面積，即可用來表示韌性的大小。2105 學年三、實驗設(shè)備1. 塑譜儀廠商： Brabender Co.型號： Plasti-corder PL2000用途：使塑膠粒升溫至熔融態(tài)，並以高剪切力加以混煉。2. 粉碎機用途：將高分子材料粉碎至1mm 大小顆粒，以利後續(xù)之熱壓成型 。3. 熱壓成型機廠商：瓏昌機械工業(yè)有限公司型號： FC-60 TON用途：將高分子材料加熱熔融，壓成模型測試片。4. 萬能拉力

5、機廠商： SHIMADZU型號： AGS-J用途：將啞鈴形測試片 (ASTM D-638 規(guī)格 )置入拉力機之測試夾具中，進行實驗。最終可獲得抗張強度與斷裂拉伸率。抗張強度的計算：斷裂拉伸率的計算：FALL0其中：抗張強度 (Tensile Strength)F ： Deformation forceA ：cross-sectional area of the gage regionL ：the change in sample gage length(L-L0)L0 ：initial length3105 學年5. 耐衝擊試驗機機型：弘達， HT-8041B用途：測定塑膠材料之耐衝擊性。衝擊

6、值計算方法：EWR (coscos )其中 E：衝擊試驗機所吸收之能量W：擺錘重量 (0.78Kg)R：擺錘之迴轉(zhuǎn)中心至其重心間的距離(20.83cm)：落下的角度 (150 °)：擊斷試片後擺錘之上升角度衝擊值 E / A (Kg-m/cm2)，A：試片斷面積四、實驗步驟塑譜儀操作1. 開啟右側(cè)的開關(guān)，向左轉(zhuǎn)至水平處。2. 開啟溫度顯示器左側(cè)的開關(guān)，向左轉(zhuǎn)至水平處。3. 設(shè)定加工溫度 (180，或改變混煉溫度 )，轉(zhuǎn)速固定 50rpm。4. 將外加熱板螺栓固定，再裝上壓料桿。5. 開始入料 (PP、 PE 不同比例混合 40：60，總重量 45g)。6. 開關(guān)轉(zhuǎn)至 intern。7

7、. 混煉 10 分鐘後取出塑料。8. 清理料倉。9. 將取出料放入粉碎機粉碎後，準備進行熱壓試片。4105 學年熱壓機操作1. Power on，手動。2. 設(shè)定加工溫度 (200)，壓力 (100Kgf/cm 2)。3. 開模。4. 將模具置於下鋼板上加入塑膠粉碎粒，再放上上鋼板。5. 關(guān)模，開始熱壓 15 分鐘後取出。萬能拉力機操作1. 氣壓機插電，將氣壓機紅色按鈕拉起。2. 開啟拉力機左後方黑色電源。3. 電腦開機後，選第一項 (Man-Yi) 。4. 點選桌面：大學部拉力試驗、混煉。5. 點選桌面： TRAPEZIUM2 輸入帳號及密碼： user6. 將 NEW 選單拉下，選 TES

8、T，NEXT ，TEST1，NEXT 。Batch size(Sample種類 3)、SubBatch size (每種類測試次數(shù)3)，輸入完畢右邊點空白處即會出現(xiàn)相關(guān)條件。7. 輸入 sample 厚度 3mm、寬度 6mm 、長度 63mm(總長 11.3cm，兩端夾具分別夾住試片各約 2.5cm)，再按兩次 NEXT ，F(xiàn)inish，進入操作頁面。8. 拉力機部份先試夾夾具大約高度後，再將下極限固定以防夾具碰撞，將拉力機後面延伸計向後轉(zhuǎn)。9. 力量歸零 (按 ZERO 鍵)。右手邊氣閥控制上夾具 ，先夾住試片上端 ，試片位置需置中且正。10. 夾住後，力量數(shù)值會變動，按面板上、下箭頭歸零

9、 。歸零後 Extension5105 學年歸零。11. Begin test(start)待數(shù)值及圖形出現(xiàn)後，按下 Save 儲存。12. 開 File 後，按 Print Preview，選 PDF 存檔，輸入檔名 (組別 )再存入隨身碟。13. 圖形數(shù)據(jù)以同種類試片為一組每組測試三次，共存三個數(shù)據(jù)及圖形。耐衝擊試驗1. 調(diào)整試驗機指針，對準分度盤之零點。2. 裝上試片 (ASTM D-256 規(guī)格，試片之缺口須面對擺錘之打擊口)。3. 轉(zhuǎn)動擺錘升降之把手，調(diào)高擺錘至規(guī)定高度，指針分度盤轉(zhuǎn)至分度盤上之固定點即可，其角度 150°。4. 壓下固定點使擺錘自由擺下衝擊試片。5. 緩慢

10、拉緊煞車板停止擺錘之擺動。6. 讀取擺錘剩餘能量所提昇之角度 ( )及試片缺口部之斷面積。7. 計算試片破斷時所吸收之能量，以試片缺口部之斷面積除之即為擊值。8. 檢視衝斷後之試片角度及斷口狀況，以判斷是韌性或脆性材料。五、注意事項1. 保持實驗室周圍環(huán)境整潔，尤應(yīng)防止地面之油漬，以防不慎滑倒或著火。2. 注意切勿彎曲到熱電偶線。3. 實驗完必須將塑譜儀確實清理乾淨以防污染，並在停止狀態(tài)下進行。4. 拉力機務(wù)必將下極限固定以防夾具碰撞。6105 學年六、實驗結(jié)果1.萬能拉力機操作列印出測試後的數(shù)據(jù)及圖形（同種類試片為一組，每組測試三次，共三個數(shù)據(jù)及圖形）。2.耐衝擊試驗紀錄衝擊試驗角度 ( ) 及斷口面積，算出衝擊值並檢視衝斷後之試片斷口狀況以判斷是韌性或脆性材料。