擠出高分子聚合物成型加工實驗報告

聚合物加工實驗報告試驗一三元乙丙橡膠/聚丙烯共混改性及其擠出造粒姓名：張涵學號：1514171034班級：2班年級：2023級專業(yè)：高分子材料與工程試驗時間：202353日聚合物加工試驗報告名目、試驗目的..........................聚合物加工試驗報告名目、試驗目的..........................第一局部 聚丙烯及EPDM 4.〔一〕 聚丙烯 4.聚丙烯的品種 4聚丙烯的性能 4〔二〕 EPDM 5.EPDM的定義 5EPDM的特性 5EPDM的改進品種 7〔三〕 聚丙烯與EPDM的共混增韌 8其次局部 聚合物共混物的界面層 8〔一〕 界面層的形成 8.〔二〕 界面層的構造和性質(zhì) 10第三局部擠出機構造 1.1傳動局部 122聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告加料局部 12(3) 機筒 13(4) 螺桿 13機頭和?？?13排氣裝置及其機理 13\l“_TOC_250004“三、 原料及主要設備 13\l“_TOC_250003“四、 留意事項 15\l“_TOC_250002“五、 試驗步驟、現(xiàn)象及分析 15(一) 試驗前預備工作 1.5(二) 試驗過程 16(三) 停機 18\l“_TOC_250001“六、 試驗結果及分析 19\l“_TOC_250000“七、 思考題 21345試驗目的聚烯烴改性的根本原理和方法；生疏EPDM對聚丙烯的增韌改性；理解雙螺桿擠出機的根本工作原理，學習擠出機的操作方法;了解聚烯烴擠出的根本程序和參數(shù)設置原理。試驗原理EPDM試驗原理聚丙烯〔—聚丙烯的品種〕以丙烯聚合而得到的聚合物稱為聚丙烯.聚丙烯顆粒外觀為白色蠟狀物透亮性也較好。它易燃，燃燒時熔融滴落并發(fā)出石油氣味。比聚乙烯更輕。大多數(shù)工業(yè)聚丙烯是僅由丙烯一種單體聚合而得到的、即為均聚聚丙烯。有時為了滿足各種性能需要，在聚丙烯合成過程中，常引入少量乙烯單體 〔或丁烯一1、己烯一1等〕進展共聚，得到共聚聚丙烯。共聚聚丙烯中最重要的是乙烯與丙烯的共聚物。聚丙烯的性能工業(yè)聚丙烯結晶性好，其結晶度一般為50%-70%、有時可達80%。結晶性越好，密度越大。聚丙烯的密度一般為0.90—0.918g/cm3。工業(yè)聚丙烯的熔點為164一170C，與聚乙烯相比，有較好的耐熱性，其制品能耐100C以上的溫度，耐寒性較差，脆化溫度高。低溫使用溫度極限一般為一 20C到一15C0C四周，聚丙烯就顯得有點發(fā)脆。聚丙烯的拉伸強度、屈服強度、剛性、硬度都較聚乙烯高。聚丙烯的電氣性能與聚乙烯相像。有優(yōu)良的電絕緣性。100C解作用。聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚丙烯對氧很敏感，易發(fā)生熱氧老化和光氧老化，老化速度比聚乙烯快得多。銅離子對聚丙烯的老化有猛烈的催化作用。聚丙烯的加工溫度一般為 210一250ro過高的溫度或過長的受熱時間?會由于熱降解而使分子量明顯下降，而引起性能變劣。聚丙烯急待抑制的缺點為：成型收縮串較大，低溫易脆裂，酌磨性缺乏，熱變形溫度不高，耐光性差，不易染色等。通過共混對聚丙烯改性獲得顯著成效，例如聚丙烯與乙一丙共聚物、聚異丁烯、聚丁二烯等共混均可改善其低溫脆裂性，提高抗沖強度；與尼龍共混不僅增加韌性而且使耐磨性、耐熱性、染色性獲得改善，與乙烯一醋酸乙烯共聚物共混在提高抗沖強度的同時， 改進了加工性、印刷性、耐應力開裂性。聚丙烯的共混改性普遍承受機械共混法，近年來，聚丙烯用嵌段共聚一制品，并有取代機械共混法的趨勢。(二)EPDMEPDM的定義乙烯〔質(zhì)量百分數(shù)45%~70%〕、丙烯〔質(zhì)量百分數(shù)30%~40%〕和雙烯第三單體〔質(zhì)量百分數(shù)1%~3%〕形成的無規(guī)共聚物。第三單體通常為雙環(huán)戊二烯、 1,4-己2-亞乙基降冰片烯。1963年開頭商業(yè)化生產(chǎn)。每年全世界的消費量是80萬噸。EPDM最主要的特性就是其優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的力量。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴家族，它具有極好的硫化特性。在全部橡膠當中，EPDM具有最低的比重。它能吸取EPDM的特性低密度高填充性：0.87。加之可大量充油和參加填充劑，橡膠來說，高填充后物理機械能降低幅度不大。耐老化性:乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、電性能、120C150-200C下可短暫或間歇使用。參加適宜防老劑可提高其使用溫度。以過氧化物交聯(lián)的三元乙丙橡膠可在苛刻的條件下使用。三元乙丙橡膠在臭氧濃度50pphm30%150h以上不龜裂。耐腐蝕性:由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對各種極性化學品如醇、酸、堿、氧化劑、〔如汽油、苯等〕及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長期作用下性能也要下降。在ISO/TO7620中集合了400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學品對各種橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了1-4級表示其作用程度，：/%硬度降低值對性能影響：耐水蒸汽性能：

1<10<10:210-20<20:330-60<30:4>60>30:

較小中等嚴峻乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并估優(yōu)于其耐熱性。在 230r過熱蒸汽中,100h同樣條件下，經(jīng)受較短時間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。耐過熱水性能：TMTD125C15個月后，力學性能變化甚小，體0.3%。電性能：乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性,氯磺電性能優(yōu)于或接近于丁苯橡膠、化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。彈性：柔順性，僅次于自然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。粘接性：性很差。EPDM的改進品種三元乙丙和三元乙丙橡膠從20世紀50年月末，60年月初開發(fā)成功以來，世界上又消滅了多種改性乙丙橡膠和熱塑性乙丙橡膠 〔如EPDM/PE〕，從而為乙氯化、磺化、順酐化、馬來酸酐化、有機硅改性、尼龍改性等。乙丙橡膠還有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年來，承受共混、共聚、填充、接枝、增加和分子復合等手段，獲得了很多綜合性能好的高分子材料。乙丙橡膠通過改性，也在性能方面獲得很大的改善，從而擴大了乙丙橡膠應用范圍。溴化乙丙橡膠是在開煉機上以經(jīng)溴化劑處理而成。溴化后乙丙橡膠可提高其硫化速度和粘合性能，但機械強度下降，因而溴化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠與其他橡膠粘合的中介層。氯化乙丙橡膠是將氯氣通過三元乙丙橡膠溶液中而制成。 提高硫化速度以及與不飽和商榷的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也所改善。磺化乙丙橡膠是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑膠中和劑處理而成。磺化乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的體質(zhì)和良好的粘著性能， 在膠粘劑、涂覆織物、建筑防水瘦肉、防腐襯里等方面將得到廣泛的應用。丙烯腈接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑，過氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在使丙烯腈80C 接枝于乙丙橡膠。丙烯腈改性乙丙橡膠不但保存了乙丙橡膠耐腐蝕性，而且獲得了相當于丁腈-26的耐油性，具有較好的物理機械性能和加工性能。熱塑性乙丙橡膠〔EPDM/PP〕是以三元乙丙橡膠為主體與聚丙烯進展混煉。同時使乙聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告109丙橡膠到達預期交聯(lián)程度的產(chǎn)物?；坏谛阅苌先员４嬉冶鹉z所固有的特性，而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、性能。

擠出、吹塑及壓延成型的工藝〔三〕 聚丙烯與EPDM的共混增韌沖擊力量是很差的，也就是說它是非韌性材料，而在不同的工程應用中韌性是影響聚合物工作狀況的關鍵因素。因此，聚丙烯無法作為工程塑料來使用。但是，假設聚丙烯經(jīng)過增韌改性以后，其增韌會得到顯著的增加，完全可以作為適用于各行各業(yè)的工程塑料使用，針對聚丙烯沖擊韌性差的缺點，主要是在聚丙烯中參加玻璃化溫度低，分子鏈柔順的彈性體。對于其次局部 聚合物共混物的界面層層。界面層亦稱為過渡區(qū)，在此區(qū)域發(fā)生兩相的粘合和兩種聚合物鏈段之間的相互擴做。界面層的構造，特別是兩種聚合物之間的粘合強度常對共混物的性質(zhì)，特別是力學性能有打算性的影響。〔一〕界面層的形成聚合物共混物界面層的形成可分為兩個步驟。第一步是分別由兩種聚合物組分所構成的兩個相之間的接觸；其次步是兩種聚合物大分子鏈段之間的相互集中。增加兩相之間的接觸面積無疑有利于兩種大分子鏈段之間的相互集中、增加兩相之間的粘合力。因此，在共混過程中，保證兩相之間的高度分散、適當?shù)販p小相疇的尺寸是格外重要的。兩種大分子鏈段之間的相互集中的程度主要打算于兩種聚合物之間的混溶性。當兩種聚合物相互接觸時，在相界面處兩種聚合物大分子鏈段之間有明顯的相互集中。=相界面一聚合物〔I〕—=相界面一聚合物〔I〕—集中的結果，使得兩種聚合物在相界面兩邊產(chǎn)生了明顯的濃度梯度，如圖所示。相界面相界面以及相界面兩邊具有明顯的濃度梯度的區(qū)域構成了兩相之間的界面層，或稱為過渡區(qū)。兩種聚合物相互集中的深度，即界面層的厚度主要打算于兩種聚合物的混溶性。完全不失。？的比例。例如，當分散相為1ym20%。在界面層，聚合物的也不同?！捕?界面層的構造和性質(zhì)所謂界面層的構造，主要指的是在界面層兩種聚合物之間粘合力的性質(zhì)、 界面層的組成、界面層的厚度。所謂界面層的性質(zhì)，主要是指界面層的穩(wěn)定性。就兩相之間粘物、嵌段共聚物等。其次類是兩相之間無化學鍵，例如一般的機械共混物、互貫聚合物網(wǎng)絡〔1PN〕等。對于兩相之間無化學鍵的共混體系，例如機械共混物，同樣適用上述原則。兩組分之間的混溶性越大，則界面層厚度越大，界面越彌散。此外尚需考慮兩相之間的粘合強度。要使兩相之間有足夠大的粘合作用，首先必需兩相之間有良好的接觸和相互之間的潤濕作用，聚合物之間還必需有肯定的混溶性以實現(xiàn)兩種聚合物鏈段間的相互集中。

其次兩種好，兩種鏈段之間越簡潔相互集中，兩相之間的粘合強度也越大。一般而言，兩種聚合物之間大那是不混溶的。這原來并不成問題，由于我們所需要的多半正是兩相構造的共混物。問題是，這往往導致界面張力過大和兩相之間的粘合強度過低。由于界面張力大，加之聚合物熔體的高粘度，這就往往難于實現(xiàn)所要求的分散程度，并且會在加工和使用過程中消滅分層現(xiàn)象。粘合強度缺乏，會使共混物的性能特別是力學性能大幅度下降， 由于兩相之間結合力小時之間的界面張力，提高兩相的粘合力，所謂相容劑〔增容劑、增混劑、共混劑〕就是與兩種聚合物組分都有較好相容性，可增加兩相之間粘合力的物質(zhì)，其作用與膠體化學中的乳化劑相當。就增加兩相之間的粘合強度和提高產(chǎn)品而言，增混劑很類似于復合聚合物材科中的偶聯(lián)劑。最有效的增混劑是與兩種聚合物組分都有較大混溶性的嵌段或接枝共聚物，例如AB型聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告1211嵌段共聚物就是聚合物A與聚合物B共混的有效增混劑。增混劑可在共混過程中就地生成，例如按枝共聚一共混過程的狀況；也可單獨參加到共混體系中，例如在聚乙烯和聚氯乙烯共混時參加氯化聚乙烯。分存在濃度梯度。此外，在共混體系中假設有其它添加劑，那么這些添加劑在兩種聚合物組分面層的力學強度下降。在界面層，聚合物大分子的形態(tài)和聚合物的超分子構造都有不同程度的轉變。第三局部 擠出機構造增韌、阻燃性能的改性塑料生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法是用開煉機和密煉機，但是效率低下，不能滿足生產(chǎn)提高的需要，隨后便產(chǎn)生了單螺桿擠出機，繼而進展了雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出機具有塑化力量強，擠出效率高，耗能低，混煉效果好，自清潔力量等吸引了塑料行業(yè)的留意并取得了快速進展。 另外擠出機也是塑料生產(chǎn)應用最廣泛的機器，使用不同的機頭可以擠出不同的產(chǎn)品，如型材、片材、管材和擠出吹膜等。因而擠出機在塑料加工行業(yè)有其它機器無法替代的重要性。本試驗使用雙螺桿擠出機擠出物料切粒，是生產(chǎn)色母料的工藝過程，假設在側喂料口或可用于生產(chǎn)各種相應產(chǎn)品。同向旋轉雙螺桿擠出機組的構造如下圖，與其它擠出設備一樣，包括傳動局部、擠壓局部、加熱冷卻系統(tǒng)、電氣與掌握系統(tǒng)及機架等。由于雙螺桿擠出機物料輸送原理和單螺桿擠出機不同，通常還有定量加料裝置。鑒于同向雙螺桿擠出機在塑料的填充、增加和共混改性方面的應用，為適應所加物料的特點及操作的需要，通常在料筒上都設有排氣口及一個以上的側加料口，同時把螺桿上擔當輸送、塑化、混合和混煉功能的螺紋制成可依據(jù)需要任意組合的塊狀元件， 像糖葫蘆一樣套裝在芯軸上，稱為積木組合式螺桿，其整機也稱為同向旋轉積木組合式雙螺桿擠出機。擠出機的構造包括以下幾個局部：傳動局部傳動局部就是帶動螺桿轉動的局部，它通常由電動機、減速箱和軸承等組成，在擠出過加料局部加料局部一般由傳動局部、料斗、料筒、螺桿等組成。料斗底部有截斷裝置，以便調(diào)整機筒由于塑料在機筒內(nèi)經(jīng)受高溫高壓，因此機筒的功用為一承壓加熱室，機筒外部附有加熱設備和溫度自控裝置及冷卻系統(tǒng)(如風冷)。螺桿螺桿是擠出機的核心部件，通過螺桿的轉動產(chǎn)生對塑料的擠壓作用，塑料在機筒內(nèi)能產(chǎn)生移動、增壓和從摩擦中取得局部熱量、塑料在移動中得到混合和塑化，粘流態(tài)的塑料熔體在被壓實而流經(jīng)?？跁r，取得所需的外形而定型。雙螺桿擠出機的種類很多，從不同角度可分為同向旋轉和異向旋轉雙螺桿擠出機； 嚙合D通常為30-200mm，螺桿直徑增大，加工性提高，所以擠出機的生產(chǎn)率與螺桿直徑的平方成正比。長徑比L/D機頭和?？谕ǔC頭和?？谑且徽w設備，機頭的作用是將處于旋轉運動的塑料熔體變?yōu)橄蚰？诜较虻钠叫兄本€運動，并將熔體均勻平穩(wěn)地導向?？?。模口為具有肯定截面外形的通道，塑料熔排氣裝置及其機理排氣局部由排料口和抽真空系統(tǒng)組成。三、原料及主要設備主要設備：SHJ-30型同向雙螺桿擠出機1.主要技術參數(shù)螺桿直徑(D)

0.5mm聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告14三元乙丙橡膠/聚丙烯〔EPDM/PP〕改性配方聚丙烯98三元乙丙橡膠三元乙丙橡膠/聚丙烯〔EPDM/PP〕改性配方聚丙烯98三元乙丙橡膠21.機座；2.動力局部；3.加料裝置；4.機筒；5.排氣口；6.機頭；7.冷卻裝置；8.切粒裝置

3060-600r/min

HUAQI^OLrXIVEfESIlT配方設計：利用EPDM改善聚丙烯的韌性，在實際生產(chǎn)中已廣泛使用，為了進一步提高改性效果，設計改性配方如下：2.改性配方表表3.螺桿各段溫度掌握螺桿〔C〕前段〔加料段〕中斷〔熔融段〕后段〔均化段〕機頭150-170180-190190-200180-190四、留意事項開啟主電機前要保證潤滑電機啟動。 被加工的原料必需干凈，嚴禁金屬、砂子等雜質(zhì)進入料斗，以防損傷機筒和螺桿；另外，未到達規(guī)定的工藝溫度及預熱時間確定制止開機！在任何狀況下都不得將肢體的任何部位伸入擠出機喂料口，

并在主機加熱后，不能用手觸碰筒體以防燙傷！停機時要將主電機和喂料電機調(diào)速環(huán)降低到零位。如有特別可緊急停機，然后查明故障緣由。在運轉時覺察不正常的現(xiàn)象，應馬上停機，進展分析、檢查和檢修，在故障未能有效排解的前提下，不得再次強行開機工作。切粒機運行過程中，嚴禁將刀箱的艙門翻開。假設料條卡住，其正確的操作程序應是：先將切刀的轉速歸零，然后切斷切粒機的驅(qū)動電源后，方可翻開艙門——假設多人操作，必需要制定專人看護切粒機的驅(qū)動開關。五、試驗步驟、現(xiàn)象及分析〔一〕 試驗前預備工作15依照相關資料了解所使用材料PP的熔點和流淌特性設定擠出溫度。15聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告162.混合物料將所加工材料用電熱枯燥，依據(jù)比例預混合EPDM,PP粒料：按比例稱量兩種物料，裝入袋中，振蕩，本試驗中PP:EPDM=98:2。二者均為透亮顆粒，但EPDM韌性明顯強于PP?！?〕檢查料斗確認無異物。檢查冷凝水連接是否正常檢查潤滑油是否足量?！捕?試驗過程開啟總電源，依據(jù)工藝要求設定各加熱段溫度，啟動水泵。開啟油泵開關，潤滑電機啟動。主屏幕上水泵、油泵對應的圓圈由黑色變?yōu)榧t色，調(diào)整各截止閥開度現(xiàn)象：水泵開啟，有水流聲?！矐猈2C〕后，保溫20~30min，往料斗中參加PP、EPDM共混物?！?〕現(xiàn)象：各溫區(qū)逐步到達設定值。17聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告18183倒入物料用手旋轉連軸器看螺桿是否轉動敏捷。往冷卻水槽通水。開啟切粒裝置及及風干機。啟動主電機，在電腦主屏上設定主機調(diào)速器運行頻率值或轉速值。開啟喂料電機，依據(jù)調(diào)速器的轉速或頻率設定喂料量。聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告8.求，調(diào)整切粒裝置轉速，等物料從機頭擠出長條后〔圖

按工藝要,牽引使之通過冷卻水槽〔5〕，然后引至風干系統(tǒng)風干〔6〕后切?！矆D7〕7.切粒機切粒6.風干機風干19聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告22現(xiàn)象：物料從擠出機口模內(nèi)漸漸擠出，口模處有擠出脹大現(xiàn)象，擠出的熔體質(zhì)地變硬，經(jīng)風干機吹干后PP/EPDM共混物顆粒?！踩惩C將加料電機轉速降為0,然后關閉加料電機。1-2min，待熔體壓力降至I.OMpa以下，停主電機停油泵。停真空泵。停切粒裝置及風干機。停水泵〔等主機料筒溫度降下來后再停頓冷卻〕。斷開總電源開關。六、試驗結果及分析8.所得產(chǎn)物照片試驗最終得到乳白色PP/EPDM共混物顆粒，質(zhì)地堅硬，外表有光澤,無異味。產(chǎn)物有少量黑色雜質(zhì)，可能是水槽中雜質(zhì)引入，應保持冷卻水槽中水質(zhì)的純潔以免影響產(chǎn)物質(zhì)量。產(chǎn)物顆粒大小分布不均，可能是送條速度不均所導致，另外在水槽中的熔體拉伸21聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告聚合物加工試驗報告2225一速度協(xié)同運作，便可得到大小均一的顆粒。剛切出的顆粒溫熱而潮濕，應是風干不完全，可考慮加大風速或延長吹風時間，另外要盡量使料條分散開以便充分散熱。溫的注塑環(huán)境中，液態(tài)水易變?yōu)樗魵?，會引入氣泡等缺陷，對成品質(zhì)量造成影響。七、思考題聚合物在螺桿中熔融的具體機理是什么？過程，即由固相漸漸轉交為液相，消滅粘度變化。塑料的整個熔化過程是在螺桿熔融區(qū)內(nèi)進展的。了已熔化的塑料，而在螺桿中間大局部區(qū)段中，固體粒子和熔融物共存，塑料的熔化就是在此螺桿區(qū)段中完成的，因此稱此段為熔融段。成一層薄膜，稱為熔膜〔1〕，這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對運動的作用下，不斷向螺紋推動面集合，從而形成旋渦狀的流淌區(qū)，稱為熔池〔2〕〔〕在熔池的前邊布滿著受熱軟化和半熔融后粘結在一起的固體粒子〔4〕，尚未完全熔結和溫度較低的固體粒子〔5〕。⑷和⑸統(tǒng)稱為固體床〔簡稱固相〕〔3〕由固相轉變?yōu)橐合嗟倪^渡區(qū)域〔圖過程漸漸進展。

9〕。隨塑料往機頭方向