《添加成核剂二苯亚甲基山梨醇的PP制品模具温度和冷却时间的》由会员分享，可在线阅读，更多相关《添加成核剂二苯亚甲基山梨醇的PP制品模具温度和冷却时间的（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）题 目 添加成核剂二(苯亚甲基)山梨醇的PP制品模具温度和冷却时间的工艺研究学生姓名： 谢守金 系 别： 材料工程系 专 业： 材料科学与工程 学 号： 20080330632 班 级： T833-6 指导老师： 任 伊 锦 摘要本课题主要研究了成核剂二(苯亚甲基)山梨醇改性聚丙烯（PP）的模具温度和冷却时间对PP制品性能的影响。由于加工过程中模具温度和冷却时间这两个工艺参数对PP制品的力学性能影响比较大，我们改变成型过程中的模具温度（180、190、200）和冷却时间（1h、2h、3h），制得一系列经过不同加工工艺处理的PP制品，然后通过万能试验机对制得的PP制品进行拉伸强度
2、、弯曲强度、冲击性能等力学性能的测试，利用DSC测试PP的结晶度以及采用偏光显微镜观察PP球晶的尺寸大小，最后结合高分子结晶学理论对材料力学性能的影响对实验结果进行解释说明，从而得出PP成型过程中最优的模具温度和冷却时间。力学性能测试结果表明模具温度为180和冷却时间1h的PP制品综合性能比较好！关键词：聚丙烯；模压温度；冷却时间；力学性能；球晶形态ABSTRACTThis paper mainly studied the effects of the mold temperature and cooling time on the properties of nucleating agent
3、 two-benzylidene sorbitol modified polypropylene (PP) products. Since the two parameters of mold temperature and cooling time have the greater effects on the mechanical properties of PP products in the cource of processing, we changed the forming mold temperature (180, 190, 200) and the cooling time
4、 (1h, 2h, 3h ), prepared several PP products with different mold temperatures and cooling times, and then used the universal testing machine to test the mechanical properties of PP products for the tensile strength, bending strength and impact strength, used DSC to test PPs crystallinity and used th
5、e polarizing microscope to observe the PPs spherulite size, finally, combined the influence of the macromolecular crystallization theory on the mechanical properties of the polymer material to explain the experimental results, and obtained the optimal mold temperature and cooling time for the PP pro
6、cess. Mechanical performance test results showed that the PP products with the mold temperature of 180 and the cooling time of 1h had a better performance.Keywords：polypropylene；molding temperature；cooling time；mechanical properties；spherulite morphology 目 录第1章 概论11.1课题背景及意义11.2本课题及相关领域的国内外现状及发展21.2
7、.1聚丙烯的的成型工艺特性21.2.2聚丙烯成型缺陷及控制措施41.2.3聚丙烯成型工艺的发展前景41.3课题主要研究内容4第2章 实验材料及实验方案52.1实验材料及仪器设备52.1.1实验材料52.1.2仪器设备52.2 实验方案52.2.1制取PP样条52.2.2力学性能测试72.2.2.1拉伸强度测试72.2.2.2弯曲强度测试72.2.2.3冲击强度测试82.2.3 DSC实验仪器与制备DSC试样82.2.4利用偏光显微镜观察结晶形态与测量晶体尺寸9第3章 实验结果与分析103.1 PP力学性能测试结果与分析103.1.1研究模具温度参数的力学性能103.1.2研究冷却时间的力学性能
8、123.2利用DSC仪器进行结晶度分析153.2.1不同的模具温度对PP/成核剂结晶性能的影响153.2.2不同的冷却时间对PP/成核剂结晶性能的影响173.3利用晶体图像进行分析19结论22致谢23参考文献24第1章 概论1.1课题背景及意义 随着市场及应用领域的不断开拓，全球PP的工业生产一直保持着较高的增长率，社会的发展和人们生活水平的提高对高质量、低成本PP产品的需求更为迫切。成核剂的添加能改变PP的结晶性能，从而改善PP的成型加工性，提高材料的透明性、刚性、热变形温度，实现了通用塑料的高性能化1。成核剂已成为PP加工改性不可缺少的助剂，我国PP的生产能力不断增加，为成核剂的应用提供了
9、良好的机遇，但国内的成核剂在质量、品种等方面均不能满足市场需求，为了改变这种局面，除加强基础理论研究外，开发具有自主知识产权的新型高效成核剂以及能提高PP制品综合性的成核剂将是这方面的重要研究课题2。目前，透明PP产品越来越受到人们的关注。山梨醇类成核剂可以显著改善PP制品的透明性，同时可提高PP制品的力学性能，且价格低于有机磷类成核剂，在市场上呈现产销两旺的势头，产品开发和应用技术研究亦很活跃3。国内研究开发的山梨醇类成核剂产品价格远低于国外产品，但在品种开发及质量稳定性方面还有待提高和完善。例如国内用于制造微波炉器皿、医用注射品等制品的透明PP专用料还主要依赖进口。因此，应加大山梨醇类成核
10、剂的生产开发力度，在提高质量、增加品种的同时，力争尽快形成较大的生产能力，以满足国内快速增长的市场需求4。对于模具温度和冷却时间工艺参数对PP制品力学性能的影响，可以等效于温度与冷却速率对PP的结晶度、晶体结构等的影响，从而导致PP制品力学性能的变化。例如同等温度下以不同的冷却时间冷却，冷却速率大的PP制品晶体小；从而使PP的拉伸强度增加、冲击韧性提高。总之，不同的微观结构反应在宏观上表现为力学性能不同5。课题添加成核剂二(苯亚甲基)山梨醇的PP制品模具温度和冷却时间的工艺研究来源于湖北汽车工业学院材料工程系的PP制品工艺研究，本课题拟对制备添加成核剂二(苯亚甲基)山梨醇的PP制品过程中的模具
11、温度和冷却时间这两个工艺参数进行研究，以期找到最佳的模具温度和冷却时间，使PP制品的性能达到最好。 聚丙烯(PP)为线性结构，其分子式为：它无毒、无味、密度小、强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化。PP作为用量较大的通用塑料之一，因其廉价的价格及良好的加工性能而受到青睐。PP适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具6。聚丙烯的一般性能如表1.1所示。表1.1 聚丙烯的一般性能性能数据性能数据相对密度0.890.91热变形温度(1.82MPa)/1
12、02吸水率/%0.01脆化温度/-88成型收缩率/%12.5线膨胀系数/105K-1610拉伸强度/MPa29热导率/W/(mK)0.24断裂伸长率/%200700体积电阻率/cm1019弯曲强度/MPa5058.8介电常数(106Hz)2.15压缩强度/MPa45介电损耗角正切(106Hz)0.0008缺口冲击强度/(kJ/m2)0.510介电强度/(kV/mm)24.6洛氏硬度(R)80110耐电弧/s185摩擦系数0.51氧指数/%18磨痕宽度/mm10.4熔点/160170作为应用广泛的热塑性塑料，PP综合力学性能较好。但是由于PP的结晶速度较慢，低温冲击性能较差，成型收缩率较大等方面
13、的缺点，限制了其使用范围的扩展。这主要是由于PP是典型的结晶性高聚物，球晶结构为大球晶，球晶之间有明显的界面，在界面处易产生应力集中，因此 PP 球晶尺寸的微细化，则可以在很大程度上克服这些缺点。因为异相成核剂能够提供更多的晶核，在球晶生长速度不变的情况下加快结晶速度，降低球晶尺寸，提高制品的力学性能7。成核剂可使结晶性聚丙烯的结晶构造进一步微细化即提高结晶度、降低球晶的直径和控制一定的形态。因此可提高聚丙烯的刚性、改进透明性和光泽性、降低成型的加工温度、缩短成型周期，使PP性能明显提高。研究成果发现成核剂的添加导致聚丙烯结晶形态变化有下列几个方面：(1)加快结晶化速度，提高树脂的结晶度；(2
14、)形态比较均一的结晶构造；(3)形成小球晶；(4)球晶的尺寸微细化；但是在材料的加工与成型过程中，加工工艺（例如本课题研究的PP制品成型过程中的模具温度和冷却时间工艺参数）对高分子聚合物的使用性能有很重要的影响，本课题就是研究这些工艺参数对PP制品的影响规律，以确定最佳工艺参数。1.2本课题及相关领域的国内外现状及发展1.2.1聚丙烯的的成型工艺特性聚丙烯由于合成方法简单，且原料来源丰富，价格低廉，具有良好的综合性能，从而成为产量增长最快的品种之一，其产量在五大通用塑料中仅次于聚乙烯占第二位，所以被广泛应用于日常用品、包装材料、办公用品、电器及汽车零部件等方面。但是由于聚丙烯是半结晶性聚合物，
15、内部存在着很大的球晶，造成聚丙烯的抗冲击强度很低、制品的后收缩现象严重，在使用中并不具有足够的刚性、尺寸稳定性或透明性等，这严重地影响了聚丙烯树脂的使用性能。因此，众多国内外的研究者从聚合技术、成型技术、复合材料技术等方面对聚丙烯进行改性，以提高其使用性能。其中，通过加入成核剂，改善成型过程的结晶速度，细化晶粒，以提高制品的抗冲击性能、透明性及光泽度，是实现聚丙烯高性能化最常用的方法 8。良好的成核剂应具备以下特性：可被聚合物润湿或吸附；与PP相容性好；熔点应高于相应的聚合物；应能以细微的方式 (110m)均匀分散于聚合物熔体中；在PP的成核温度下成为微晶核，可成为PP的外加晶核，其晶面吸附PP链段的能力极强。PP成核剂从对结晶形态的影响上可分为晶型和晶型两种成核剂，从化学结构上可分为无机类和有机类9。有机成核剂包括有机磷酸盐、羧酸金属盐、山梨醇衍生物、松香类、高
