塑料的綜合性試驗(yàn)二

1、塑料的綜合性實(shí)驗(yàn)二一.前言(1)聚丙烯(PP)作為通用樹脂之一，和其它通用樹脂相比，具有較好的綜合機(jī)械性能，并且相對(duì)密度較小，透明性及表面光澤好，耐熱性能高，其維卡軟化溫度高于HDPE和ABS,可在120c下連續(xù)使用。其加工方式可采用擠出、注射等成型方法，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、家用電器、化學(xué)建材等行業(yè)。但是，盡管聚丙烯具有如此優(yōu)良的性能，在許多實(shí)際應(yīng)用中，由于是使用目的不同，對(duì)某些性能的側(cè)重要求也不相同，因此，許多改性專用料就相應(yīng)而生。利用納米無(wú)機(jī)材料來改性PP就是一種。綜合性實(shí)驗(yàn)一中，大部分都是手工進(jìn)行生產(chǎn)，包括煉塑、銃床等都是人工操作，在科技進(jìn)步的今天，這些機(jī)器和技術(shù)與現(xiàn)代相比都顯得比較落后

2、而且沒有任何的生產(chǎn)力可比性。所以有必要對(duì)比較先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線有一些了解，這個(gè)就是實(shí)驗(yàn)二的目的。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，將會(huì)利用具有較高自動(dòng)化的雙螺桿擠出機(jī)制備聚合物基納米復(fù)合材料，掌握一種新的制備復(fù)合材料的方法，這對(duì)拓展聚合物的種類、改善其性能具有重要的科學(xué)意義。本實(shí)驗(yàn)通過CTE-35型雙螺桿擠出機(jī)達(dá)到用納米材料改性聚丙烯的目的。(2)CTE-35雙螺桿擠出機(jī)工作原理CTE-35雙螺桿擠出機(jī)主要用于熱塑性聚合體的填充和增強(qiáng)。聚合體和添加劑預(yù)混合后，通過合適的計(jì)量喂料裝置連續(xù)地加入雙螺桿混煉機(jī)的第一節(jié)筒體。擠出機(jī)的第一節(jié)筒體通過水冷卻方式不斷地進(jìn)行冷卻，這是它與其他筒體不同的地方。其它筒體在生產(chǎn)過程中根

3、據(jù)生產(chǎn)工藝的需要和各區(qū)的溫度調(diào)節(jié)，通過電加熱或冷卻。在最后一節(jié)筒體中，設(shè)備通過足夠的壓力，將物料從機(jī)頭中擠出。通過裝在擠出部分上的熔體溫度表和熔體壓力表，可以檢測(cè)物料是否穩(wěn)定，可否再加工。螺桿元件是用來喂入并傳送物料的。CT舔列擠出機(jī)可以喂入粉末、顆粒、片狀、熔融狀、糊狀物等。兩根螺桿同向旋轉(zhuǎn)、緊密嚙合，這使得物料崛起、傳送并壓縮。然后，物料開始熔融。物料的熔融主要是通過捏合元件來實(shí)現(xiàn)的。在熔融的過程中，將添加劑和穩(wěn)定劑均勻地加入高聚物的熔體中。調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使得加工過程可選擇適當(dāng)?shù)穆輻U轉(zhuǎn)速(最大可達(dá)到600rpm)可以通過側(cè)向喂料機(jī)加入添加劑和礦物質(zhì)，側(cè)向加料機(jī)有一個(gè)或多個(gè)計(jì)量系統(tǒng)。通過液體加

4、注口，可以將液體添加物加入擠出機(jī)。開口筒體上的自然排氣口可以將熔體中的氣體和濕氣排出去。物料中的揮發(fā)物通過排氣室排放，排氣室是連續(xù)在排氣筒體的開口上的，排氣口和真空泵相連。二.實(shí)驗(yàn)部分(一)雙螺桿擠出機(jī)制備聚合物基納米復(fù)合材料(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ち私怆p螺桿擠出機(jī)制備納米復(fù)合材料的方法。(2)實(shí)驗(yàn)原理聚丙烯(PP)作為通用樹脂之一，和其它通用樹脂相比，具有較好的綜合機(jī)械性能，并且相對(duì)密度較小，透明性及表面光澤好，耐熱性能高，其維卡軟化溫度高于HDPE和ABS,可在120c下連續(xù)使用。其加工方式可采用擠出、注射等成型方法，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、家用電器、化學(xué)建材等行業(yè)。但是，盡管聚丙烯具有如此優(yōu)良的

5、性能，在許多實(shí)際應(yīng)用中，由于是使用目的不同，對(duì)某些性能的側(cè)重要求也不相同，因此，許多改性專用料就相應(yīng)而生。利用納米無(wú)機(jī)材料來改性PP就是一種。本實(shí)驗(yàn)通過CTE-35型雙螺桿擠出機(jī)達(dá)到用納米材料改性聚丙烯的目的。儀器介紹我看到的主要構(gòu)造就是加料槽、加熱裝置、冷卻槽以及造粒機(jī)，控制臺(tái)那邊可以看到每一個(gè)部位的溫度，便于控制。冷卻槽就是一個(gè)水槽，其中有幾根柱子用來分開出來的兩束絲。造粒機(jī)里面就是用齒輪將已經(jīng)變硬的絲碾碎。設(shè)備和材料雙螺桿擠出機(jī)；SZY-YY-6陛料注射成型機(jī)；注射模具（力學(xué)性能試樣模具）；ZT630型注塑機(jī)；XCJ25理簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，溫度tf、秒表等。聚丙烯，PP（注塑級(jí)）；馬來酸

6、酎；引發(fā)劑過氧化二苯甲酰；有機(jī)蒙脫土OMMT,鈉基蒙脫土（Na-MMT）;十六烷基三甲基澳化?。–TAB）,分析純；聚丙烯，045。（3）實(shí)驗(yàn)步驟材料制備本次實(shí)驗(yàn)是用母料法制備納米復(fù)合材料，目的是讓各種物料的混合能夠更加均勻。第一步：蒙脫土的有機(jī)化（這一步老師已經(jīng)完成了）稱取6g十六烷基三甲基澳化錢并配成一定濃度的水溶液。稱取20g蒙脫土分散到600mL的蒸儲(chǔ)水中攪拌并加熱至80C,滴加十六烷基三甲基澳化錢溶液，升溫至90c并恒溫2h,然后抽濾，并用蒸儲(chǔ)水洗滌，再靜置12h后抽濾，洗滌，重復(fù)多次，直至用硝酸銀鑒定無(wú)澳離子后，放入干燥箱中于140c下干燥至恒重，研磨成300目的粉末，得有機(jī)蒙脫土

7、（Org-MMT）。第二步：聚丙烯的改性（制作母料）本次實(shí)驗(yàn)我們所用的母料配方是一樣的，如下所示聚丙烯（PP,g）改性劑（馬來酸酎，g）引發(fā)劑（過氧化一苯甲酰，g）1003.20.6第三步：聚丙烯/蒙脫土復(fù)合材料的制備配方如下：根據(jù)配方先將粉料混合起來，這次沒有用機(jī)器，完全用手工混合的，混合好之后從進(jìn)料口加料，從造粒機(jī)后面收料就可以了。（二）聚丙烯塑料及其納米復(fù)合材料的注塑成型1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ち私庾⑺艹尚凸に嚨牧鞒虒?shí)驗(yàn)原理：注射成型適用于熱塑性塑料和熱固性塑料，是高聚物的一種重要的成型工藝。注射成型的設(shè)備是注塑機(jī)和注射模具。它是使固體塑料在注塑機(jī)的料筒內(nèi)通過外部加熱、機(jī)械剪切力和磨擦熱等作用

8、，熔化成流動(dòng)狀態(tài)，后經(jīng)柱塞或移動(dòng)螺桿以很高的壓力和較快的速度，通過噴嘴注入到閉合的模具中，經(jīng)過一定的時(shí)間保壓固化后，脫膜取出制品。注射成型機(jī)主要有柱塞式和螺桿式兩種，以后者為常用。不同類型的注射機(jī)的動(dòng)作程序可能不完全相同，但成型的原理及過程是相同的。熱塑性塑料注射時(shí)，其模具溫度要比注射料溫高，制品要在一定的溫度下發(fā)生交聯(lián)固化而定型的。本實(shí)驗(yàn)是以聚丙烯為例，采用移動(dòng)螺桿式注射機(jī)注射成型。下面是熱塑性塑料的注射成型工藝原理。2、機(jī)器設(shè)備與原料主要設(shè)備：（1）SZY-YY-60ffi料預(yù)塑注射成型機(jī)。（2）注射模具（力學(xué)性能試樣模具）。（3）溫度計(jì)、秒表等。3、實(shí)驗(yàn)步驟本次實(shí)驗(yàn)機(jī)器屬于半自動(dòng)，我們需

9、要做的是第一：加料；第二：開模具取出產(chǎn)品，關(guān)模具。將產(chǎn)品從機(jī)器里面拿出來之后，用剪刀將各個(gè)部分剪下來再用刀片刮掉毛刺就可以進(jìn)行性能測(cè)試了。三.試樣測(cè)試（1）拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)用廣州試驗(yàn)儀器廠XL2100A測(cè)試，測(cè)試溫度為25C,相對(duì)濕度為65%,拉伸速度為100mm91堂理力二口171上郭口4口00.0。磅伸：ODOO.DOMPaH堂的長(zhǎng)率=010079IM.0Q婕餐OOOO.OOMPennrj口。碇Mooro.gnMPA最大通力=S51f71HPd最大通力伸做二帆19.3”試彈I-3E-ODD97rwnJ7«IMIHntamlKIOHU選作，MM(IflHPa函教勘0171.mMpa

10、000.00#-OOOO.OOMPa漸圣伸隹軍D100.B3uuu.Liti特儺:onnn.ooMFdnnn口口味伸-nnMPa®A8Jj-0249-462HPa最大韓J語(yǔ)依孫&7依記祥1：&non方1m即04onnrrwiDninm川宏和oninnimMPn西呼力:0162.4611叩口口口際伸-DOOO.OOHPdBi駕外化軍-0099.763Jnmon碇仲-nnmnnMPa加口加法伸二0000.OOHPa最大強(qiáng)力5ffSMPfl最大強(qiáng)力伸長(zhǎng)-皿】目鋁M試樣r貨.ninoq曲!?-。4(innmnnnnn燒作ngndUPnffSWtl-01G2.£75H

11、paODO.。曜舒R-OtNO.OOMPdfi裂程長(zhǎng)舉-01MLmi口(10叫MimidiinniiFomoos宏梅-口圜O.QUMP占最大強(qiáng)力-13745345MPa最大強(qiáng)力物長(zhǎng)7口1943sD組的四組拉伸實(shí)驗(yàn)斷裂最大強(qiáng)力為250兆帕左右，斷裂伸長(zhǎng)率為80虬右。顯示出試樣較好的剛性和一定的韌性。(2)沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)沖擊強(qiáng)度用河北承德試驗(yàn)儀器廠產(chǎn)的XCJ25理簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。測(cè)試溫度為25C,相對(duì)濕度為65%。實(shí)驗(yàn)并未記錄數(shù)據(jù)。四.性能測(cè)試結(jié)果四個(gè)小組綜合討論以上兩圖是拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率隨MMT含量的變化?？梢钥闯鲭S著MMT含量的增加，二者均有一個(gè)下降的趨勢(shì)?？梢钥闯鲭m然蒙脫土改善了PV

12、C樹脂的熱性能，但是其力學(xué)性能會(huì)有一個(gè)下降，可能是因?yàn)橄嗳菪缘膯栴}，導(dǎo)致力學(xué)性能下降。五.思考題1 .聚丙烯塑料注射成型工藝性能有何特點(diǎn)？塑料主要性能質(zhì)輕，可浮于水中，高結(jié)晶度，耐磨性好，優(yōu)于HIPS,高溫沖擊性好，硬度低于ABS,HIPS,具有突出的延伸性和抗疲勞性能。注塑工藝要點(diǎn)；加工前一般不需要干燥，染色性較差，色粉在料中擴(kuò)散不夠均勻，一般需要加入擴(kuò)散油，成型收縮率大，尺寸不穩(wěn)定，膠件易變形縮水，采用提高注射壓力及注射速度，減少層間剪切力使成型收縮率降低。a.流動(dòng)性很好，注射壓力大時(shí)易出現(xiàn)披峰且有方向性強(qiáng)的缺陷，注射壓力一般為50-80Mpa,太小壓力會(huì)縮水明顯)，保壓壓力取注射壓力的8

13、0%£右，宜取較長(zhǎng)的保壓時(shí)間補(bǔ)縮及較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間保證樣品尺寸變形程度。b.PP冷卻速度快，宜快速注射，適當(dāng)加深排氣槽來改善排氣不良。c.料溫控制，成型溫度料溫較寬，因P*結(jié)晶，所以料溫需要較高，前料筒200-240C,中料筒170-220C,后料筒160-1900C,實(shí)際上為減少披鋒，縮水等缺陷，往往取偏下限料溫。d.模溫：一般40-60C,模溫太低，小于40C,產(chǎn)品表面光澤差，甚至無(wú)光澤，模溫太高大于90C,易發(fā)生翹曲變形縮水等。e.高結(jié)晶的P*分子在熔點(diǎn)附近其容積會(huì)發(fā)生很大變化，冷卻時(shí)收縮及結(jié)晶化導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，甚至局部空心，這會(huì)影響制品機(jī)械強(qiáng)度，所以調(diào)節(jié)啤塑參數(shù)要有利于補(bǔ)

14、縮。f.低溫下表現(xiàn)脆性，對(duì)缺口敏感，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)避免尖角，壁厚件所需模溫較薄壁件低。2 .注射成型聚丙烯厚壁制品容易出現(xiàn)哪些缺陷？怎樣從工藝上給予改善？低溫下表現(xiàn)脆性，對(duì)缺口敏感，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)避免尖角，壁厚件所需模溫較薄壁件低。PFPlE塑制品常出現(xiàn)各種缺陷，如填充不足、熔接縫、翹曲變形等。a.模具排氣不良使空氣或塑料降解時(shí)產(chǎn)生的氣體無(wú)法排出，致使型腔末端壓力過高，料流無(wú)法充滿型腔。對(duì)策是在熔體最后充模處開設(shè)排氣槽。b.模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，如澆口位置不合理，澆口尺寸，流道尺寸過小，使熔體流動(dòng)不暢，都會(huì)造成料流不能充滿型腔。對(duì)策是改善流道及澆口設(shè)計(jì)，擴(kuò)大澆口及流道尺寸。c.注射行程過短，無(wú)法滿足產(chǎn)品對(duì)注射量的要求，造成供料不足。對(duì)策是調(diào)整注射行程，并檢查顆粒架橋的供料口或調(diào)整噴嘴逆流閥。d.噴嘴與?？赗直不一致，熔體有效量及有效壓力下降，造成填充不足。對(duì)策是保證噴嘴與模口R直一致。e.模具澆筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，如澆口位置設(shè)計(jì)不當(dāng)，流道，澆口尺寸太小，這會(huì)導(dǎo)致無(wú)法完成保壓補(bǔ)料過程，使制品表面出現(xiàn)凹痕與縮痕。對(duì)策是改善澆口設(shè)計(jì)，把澆口位置設(shè)