工程实训报告

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1、合聡摩茂工程实训报告题目姓名：专业：学号：导师：一、实验目的和要求1. 了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。2. 熟悉转矩流变仪法测定聚合物流变性能的方法，包括混合、挤出加工（造粒）过程。3. 掌握颗粒/聚合物复合材料的密炼、成型工艺过程。4. 掌握复合材料力学性能测试过程。二、实验仪器与原料XSS-300 转矩流变仪；平板硫化仪；造粒机；万能仪；低密度聚乙烯（LDPE）、（LDPE:熔点132-135oC； LDPE:熔点小于112C；分解温度：大 于 380oC）无机粉体（颗粒）:碳酸钙等；三、实验内容1. 转矩流变仪混合加工实验（1）实验原理高分子材料的成型过程，如塑料的压制

2、、压延、挤出、注塑等工艺，化纤纺丝，橡胶加 工等过程，都是利用高分子材料熔体的塑化特性进行的。熔体受力作用，表现有流动和变形， 而且这种流动和变形行为强烈地依赖材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变 行为（即流变性）。测定高分子材料熔体流变性质的仪器很多，转矩流变仪是其中的一种。它由微机控制、 混合装置（挤出机、混合器）等组成。测量时，被测试物料放入混合装置中，动力系统对混 合装置外部进行加热并驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条 件给予给定值，保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。物料受混合元件的混炼、剪切作用 以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学

3、变化。在不同的变化状态下，测试出 物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。微处理机再将物料的时间、转矩、 熔体温度、熔体压力、转速等测量数据进行处理，得出图形式的实验结果。利用转矩流变仪可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状 态下的塑化曲线，如转矩时间曲线、温度时间曲线以及转矩转速曲线，以此了解成型 加工过程中的流变行为及其规律。还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料 与成型工艺、设备间的影响关系。所以，测量塑料熔体的塑化曲线，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获 得优质、高效、低耗的制品以及制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都具有

4、重要的意 义。（2）实验设备及实验条件本实验采用XSS 300转矩流变仪测量塑料熔体的塑化曲线,其测试装置是LH60橡胶塑 料混合装置。实验条件控制与材料性质、实验目的有关。实验条件包括加料量、温度、转速 和时间。1、加料量实验开始自混合器上部的加料口加入混合后的物料，不但受到上顶加压装置施加的5kg压力 的作用,而且还承受转子外表面与混合室壁间的剪切、搅拌、挤压作用,转子间的捏合、撕 拉作用,转子轴向间的翻捣、混炼等作用。这些作用使物料以连续变化的速度梯度和转子对 物料产生的轴向力的形式,实现物料的混炼、塑化。显然,混合室内的物料量不足,转子难 以充分接触物料,达不到混炼塑化的最佳效果。反之

5、,加入的物料过量,部分物料集中在加 料口不能进入混合室,混炼塑化不均匀,或出现超额的阻力转矩,使仪器安全装置发生作用, 停止运转,中断实验。若实验过程中,去除上顶加压装置的作用,仪器转矩变化不突出时, 说明加料量基本合适。2、温度和转速混合器加热温度一般取物料的熔融温度或成型温度。如果选择的温度过低,就会出现超 额的阻力转矩,造成安全装置发生作用,使仪器停止运转,实验中断。若温度过高时,高分 子的链段活动能力增加,体积膨胀,分子间相互作用减小,流动性增大,粘度随温度而降低, 物料在混炼塑化过程中的微小变化不易显示出来，由此影响测试的准确性。对于PS、PVC、 PC 等高聚物,因为粘流活化能很大

6、,熔体粘度对温度十分敏感,增高温度可以大大降低熔 体的粘度，应注意温度的控制和调节，使测试结果准确可靠。但温度过高，会引起热降解和 交联反应。转子转速高低主要影响塑化速度和物料的混合质量。转速高，剪切速率高，塑化速度快，物 料混合均匀所需时间短。反之，剪切速率低，塑化速度慢，混合均匀所需时间长。3、时间混炼时间应根据高分子材料的耐热性、实验观察现象出现的时间区域等因素确定。一般来讲，使用XSS 300转矩流变仪实验材料的加工流动性时，实验时间设定为15分钟作用即 可。3）实验步骤1. 启动转矩流变仪的微机及动力系统，设置各段加热区的温度为140C，并点击“开 始加热”按钮开始加热。2. 当各段

7、加热区都已达到所设定的温度后，保温30 分钟，以保证混合器内部温度均 匀和稳定。3. 加料 先顺时针转动操纵手轮，直至压料杆被锁定在加料装置上方的锁定位置上后， 放开手轮（此时压料块不会自行下落），把定量的试样放入加料盒内。接着将加料盒斜插在 加料器左上方，并且插稳固定，这时试样将沿着加料盒光滑低面全部进入加料器内（若有少 量粉状物料留在加料盒内时，可用小刷子将其全部刷入加料器内）。然后用右手握住操纵手 轮，左手拔出锁紧销手球，再逆时针方向转动操纵手轮，使压料块稳速下落，当压料块到达 加料器底部并以物料接触时，可放开操纵手轮。最后将加料盒拆除下来。4. 开启传动装置 三分钟后，开启传动装置，并

8、将转速由零逐渐调至60rpm，同时启 动记录，开始试验。5. 拆卸、清理混合器 15min 后试验结束，停止加热，停止传动。打开混合器前板紧 固螺母，取下前板并把其挂在固定架上，趁热取出混合室内的物料，用专用工具及干净棉质 布料把混合室壁、前板和转子清理干净。6. 装上前板，进行下一个试验或中止试验。（4）实验内容1. 在相同的实验条件下（温度、转速）用不同的实验配方进行实验；2. 实验过程中，注意观察扭矩、温度、压力等工艺参数的变化，并进行记录。表 1 实验原料序号实验原料名称原料牌号生产厂家1低密度聚乙烯（LDPE）2碳酸钙表 2 实验配方样品编号原料配比实验条件LDEPEVAAl(0H)

9、3CaC03温度转速1100%0140 C60rpm290%10%140 C60rpm380%20%140 C60rpm470%30%140 C60rpm560%40%140 C60rpm(5)实验结果初始条件：温度、转速设置设备已连接0上海科创流变仪第1区-加热中j测量值 160.0C测量值测量值设定值设定值III设定值|第5第6区-未加热14鬼|第4区-未加热|测童值 断偶13N|第2区-加热中测量值 158.9C 设宦值 160|停止加热| u设定值I设定值u开贻加热i19鬼|第3区-加热中f测量值 4592C 设定値 160u设定值|II停止加热I2007-01-03 20:39:55

10、背景实验编号:麗上海科创报告制作软件- 01030006翎文件）视窗 工具d）帮助_ (5 XD|e| ta| 电I s sjm cIRed HIP Vj clftctiveCapt耳01030006403938373635343332313029282726当温度、扭炬达到平衡时，表示 样品在密炼器内C混合均匀。：250245?240；235?230立25?220215210：205?200?195?190?185?180?175?170165?160Temper3urerfumntuol2. 模压成型（1）实验原理模压成型（又称压制成型或压缩成型）是先将粉状、粒状或纤维状的塑料放入成型温度

11、下 的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业。模压成型可兼用于热固性塑料，热 塑性塑料和橡胶材料。（2）实验步骤（1）按顺序摆放好模具、压板和聚酯膜；（2）在模具中加入适量物料，合上压板后放入模板间，合模至上下模板较为接近，预 热原料；（3）合模加工，其间开模放气2-3 次；（4）保压反应完后开模，取出压板，冷却，脱模取样；（5）用制样机制备标准样条待测。（3）实验结果压制成为长为80mm，外宽10mm，内宽65mm，厚度1mm的薄片。3. 性能测试实验（1）实验原理拉伸测试： 将试样夹持在专业夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器， 形变测量装置及处理，测绘出试样在变形过程中

12、的拉伸-应变曲线，计算出曲线上的特征点， 如拉伸强度，拉伸断裂应力，拉伸屈服应力和断裂伸长率。（2）实验试样与实验设备实验设备：万能试验机（3）实验步骤a. 分别测量试样的初始直径d,和初始标距长度l：在试样标距段的两端和中间三处测量试样直径，每处直径取两个相互垂直方向的平均值，做好记录。三处直径的最小值取作试样的初始直径d0。用扎规和钢板尺测量低碳钢试样的初始标距长度10b. 熟悉电子万能试验机的操作方法,运行测试应用程序,并开启控制器电源。c. 在试验机上装卡低碳钢试样：先用上夹头卡紧试样一端,然后提升试验机活动横梁,使试样下端缓慢插入下夹头的V型卡板中，锁紧下夹头。d. 在微型电子机算机

13、测试应用程序界面中执行以下操作：（i）设置实验条件，主要有试验形式（如拉伸）载荷、变形量程、加载速度、试样编号、尺寸、材料等。设置完毕，可自定义文件名并确定工作目录后存盘；（ii）单击界面左侧“试验”按钮，开始试验；e. 继续实验，注意观察试样的变形情况和“颈缩”现象，试样断裂后立即单击应用程序界面左侧“结束实验”按钮。f. 然后取下试样，测量端面最小直径4,断后标距长度乂。g. 在实验教师指导下读取实验数据，打印曲线。h. 经实验指导教师检查实验结果后，结束实验并整理实验现场。（4）实验结果（1）拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈服应力bt式中 ：bt 抗拉伸强度或拉伸强度或拉伸断裂应力或拉伸屈

14、服应力， MPa；tP 最大负荷或断裂负荷或屈服负荷， N；b试样宽度，mm;d 试样厚度， mm.(2) 断裂伸长率tG0 试样原始标距， mmG 试样断裂时标线间的距离， mm.xioo%(3) 计算结果以算术平均值表示，O取3位有效数字，取2位有效tt数字。试样编 号试样厚度(mm)试样宽度(mm)取大负荷(N)试样伸长(mm)拉伸强度(MPa)断裂伸长率(%)拉伸强度均值(MPa)断裂伸长率均值()12345四、思考题1、塑化曲线上的各拐点、极值点和平台代表什么意义？ 答：拐点：随料温升高逐渐接近混炼预设温度，树脂软化； 极值点：由于热和剪切作用，树脂颗粒破碎，颗粒内的物料从表面开始塑化，物料粘度逐渐增加，转矩迅速升高到；平台：随着塑化后物料内部残留空气排除，物料中各处温度趋于一体，熔体结构逐渐均 匀，转矩逐渐降低达到相对稳定值的平衡转矩。2、填料的加入对聚合物的加工性能有何影响？ 答：使物料在以剪切、搅拌、挤压作用，转子间的捏合、撕拉作用，转子轴向