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1、高分子加工实验报告班级：学号：学生：组别： 实验一PP/PE挤出造粒实验二PP/PE/EPDM密炼及开炼实验三PP/PE与PP/PE/EPDM注射成型工艺实验四PP/PE与PP/PE/EPDM性能测定实验五聚乙烯吹塑薄膜成型前言关于聚合物成型加工试验中的一次成型工艺中国聚丙烯的工业生产始于20世纪70年代，经过30多年的发展，已经基本上形成了溶剂法、液相本体-气相法、间歇式液相本体法、气相法等多种生产工艺并举，大中小型生产规模共存的生产格局。现在中国的大型聚丙烯生产装置以引进技术为主，中型和小型聚丙烯生产装置以国产化技术为主。 中国聚丙烯在将来的几年里产量会有较大的增长，但生产仍然供不足需，中
2、国已经成为全球最大的聚丙烯净进口国。但由于国内产量很快增长，进口依存度总体上呈下降趋势。中国聚丙烯未来几年内，表观消费量依然会保持较高增速，进口量将会增大，聚丙烯产业在中国的前景广阔。聚丙烯制品强度大，但韧性小、脆性大，在实际生产生活应用中，由于其脆性大，而导致了其应用的局限性。因此人们常通过在配方中加入增韧剂等方法来降低其脆性。本实验在做一个对照组：其一，在配方中加入少量聚乙烯；其二在配方中加入少量聚乙烯及少量三元乙丙橡胶。通过加工工艺制成样条，测试其性能，并加之比较。在加工成型制成原料过程中所用到的挤出、密炼、开炼、注塑等成型工艺均为实际生产生活中应用极为广泛的一次成型工艺。关于聚合物成型
3、加工试验中的一次成型工艺吹塑，也称中空吹塑，一种发展迅速的塑料加工方法。吹塑工艺在第二次世界大战期间，开始用于生产低密度聚乙烯小瓶。50年代后期，随着高密度聚乙烯的诞生和吹塑成型机的发展，吹塑技术得到了广泛应用。中空容器的体积可达数千升，有的生产已采用了计算机控制。适用于吹塑的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等，所得之中空容器广泛用作工业包装容器。 根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有多层吹塑和拉伸吹塑。为了让学生了解这一应用广泛的二次成型工艺。实验一 PP/PE双螺杆挤出实验目的1. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。2. 了解聚烯烃挤出的基
4、本程序和参数设置原理。实验原理在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。比如色母料的生产、填料的加入和增强、增韧、阻燃性能的改性塑料生产。传统方法是用开炼机和密炼机，但是效率低下，不能满足生产提高的需要，随后便产生了单螺杆挤出机，继而发展了双螺杆挤出机。双螺杆挤出机具有塑化能力强，挤出效率高，耗能低，混炼效果好，自清洁能力等吸引了塑料行业的注意并取得了迅速发展。另外挤出机也是塑料生产应用最广泛的机器，使用不同的机头可以挤出不同的产品，如型材、片材、管材和挤出吹膜等。因而挤出机在塑料加工行业有其它机器无法替代的重要性。本实
5、验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。图1 同向双螺杆挤出机组的结构示意图机座；2.动力部分；3.加料装置；4.机筒；5.排气口；6.机头；7.冷却装置；8.切粒装置同向旋转双螺杆挤出机组的结构如图所示，与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。由于双螺杆挤出机物料输送原理和单螺杆挤出机不同，通常还有定量加料装置。鉴于同向双螺杆挤出机在塑料的填充、增强和共混改性方面的应用，为适应所加物料的特点及操作的需要，通常在料筒上都
6、设有排气口及一个以上的侧加料口，同时把螺杆上承担输送、塑化、混合和混炼功能的螺纹制成可根据需要任意组合的块状元件，像糖葫芦一样套装在芯轴上，称为积木组合式螺杆，其整机也称为同向旋转积木组合式双螺杆挤出机。挤出机的结构包括以下几个部分：(1)传动部分传动部分就是带动螺杆转动的部分，它通常由电动机、减速箱和轴承等组成，在挤出过程中，要求螺杆在一定的转速他围内运转，转速稳定，不随螺秆负荷的变化而变化，以保证制品的质量均匀一致。为此。传动部分一般采用交流整流电动机、直流电动机等装置。(2)加料部分加料部分一般由传动部分、料斗、料筒、螺杆等组成。料斗底部有截断装置，以便调整和切断料流，电机的转速由专门的
7、仪表来控制，可通过控制电机的转速来实现定量供料。(3)机筒由于塑料在机筒内经受高温高压，因此机筒的功用为一承压加热室，机筒外部附有加热设备和温度自控装置及冷却系统（如风冷）。(4)螺杆螺杆是挤出机的核心部件，通过螺杆的转动产生对塑料的挤压作用，塑料在机筒内能产生移动、增压和从摩擦中取得部分热量、塑料在移动中得到混合和塑化，粘流态的塑料熔体在被压实而流经模口时，取得所需的形状而定型。双螺杆挤出机的种类很多，从不同角度可分为同向旋转和异向旋转双螺杆挤出机；啮合型与非啮合型双螺杆挤出机等。挤出机的规格通常用螺杆直径表示，螺杆的直径D通常为30200 mm，螺杆直径增大，加工性提高，所以挤出机的生产率
8、与螺杆直径的平方成正比。长径比LD大能改善物料的温度分配，有利于塑料的混合和塑化。(5)机头和模口通常机头和模口是一整体设备，机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体变为向模口方向的平行直线运动，并将熔体均匀平稳地导向模口。模口为具有定截面形状的通道，塑料熔体在模口中流动时取得所需形状并被模口外的定型装置和冷却系统冷却固化而成型。(6)排气装置及其机理排气部分由排料口和抽真空系统组成。原料及主要设备低密度聚乙烯颗粒料聚丙烯粒料TE34型双螺杆挤出机实验步骤（一）实验前准备工作依照相关资料了解所使用材料（PP）的熔点和流动特性设定挤出温度。将所加工材料用电热干燥。检查料斗确认无异物。检查冷凝水连接是
9、否正常。检查润滑油是否足量。（二）实验过程开启总电源，按照工艺要求设定各加热段温度。等温度达到设定温度并恒温20min后，往料斗中加入PP。用手旋转连轴器看螺杆是否转动灵活。往冷却水槽通水。开启润滑电机开关，润滑电机启动。开启切粒装置及风刀。启动主电机，将变频调速器开关转至“on”位置，按向上箭头调节主电机转速到设定速度。开启喂料电机，并调整至合适转速。等LDPE物料从机头挤出长条后，牵引使之通过冷却水槽，然后引至风干系统风干后切粒。（三）停机将加料电机转速降为0，然后关闭加料电机。主机空转1-2min，熔体压力较低后，停主电机。停止润滑后关闭切粒装置和总电源。注意事项：开启主电机前要保证润滑
10、电机启动。停机时要将主电机和喂料电机调速环降低到零位。如有异常可紧急停机，然后查明故障原因。实验分析及讨论1 简述螺杆的具体结构参数，及其对生产率的影响？表征螺杆结构特征的最基本的参数如下：直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆和料筒的间隙等。螺杆的结构参数最常见的螺杆外径D为45150毫米。螺杆直径增大、加工能力提高，挤出机的生产率与螺杆直径D的平方成正比。长径比长径比（螺杆工作部分有效长度与直径之比，表示为LD）通常为1825。 LD大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流。提高挤出机的生产能力，LD大的螺杆适应性较强，能用于多种塑料的挤出。但LD过大
11、时，会使塑科受热时间增长而降解，同时因螺杆自重增加，自由端挠曲下垂，容易引起料简与螺杆间擦伤，并使制造加工困难；增大了挤出机的功率消耗。过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。压缩比压缩比是螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比，表示塑料通过螺杆全长范围时被压缩的倍数。压缩比愈大塑料受到的挤压作用愈大。螺槽深度螺槽浅时，能对塑料产生较高的剪切速率，有利于料筒壁和物料间的传热，物料混合和俗话的效率提高，但生产率则降低；反之，螺槽深时，则情况刚好相反。因此热敏性塑料（如聚氯乙烯）宜用神螺槽螺杆；而熔体黏度低和热稳定性较高的塑料（如聚酰胺等），宜用浅螺槽螺杆。螺旋角螺旋角是螺纹与螺杆横断
12、面的夹角，随螺旋角增大，挤出机的生产能力提高，但对塑料产生的剪切作用和挤压力减小，通常螺旋角介于1030间隙料筒内径与螺杆直径差的一半称间隙，它能影响挤出机的生产能力，随的增大，生产率降低。通常控制在o1一o6毫米左右为宜。 小，物料受到的剪切作用较大，有利于塑化。但过小，强烈的剪切作用容易引起物料出现热机械降解，同时易使螺杆被抱住或与料筒壁摩擦，而且， 太小时，物料的漏琉和逆流几乎没有，在一定程度上影响熔体的混合。2 转速对挤出产品性能的影响？转速大有利于物料的混合。本实验使用纯料聚丙烯和低密度聚乙烯，而纯料流动性非常好，因此转速不用太大也能达到物料充分混合的目的。转速不宜过大，因为转速过大
13、时，对塑料产生的剪切作用和挤压力较大，容易导致物料在螺杆中大量降解。本实验使用纯料聚丙烯和低密度聚乙烯，而纯料流动性非常好，因此转速不用太大也能达到物料充分混合的目的。3 简述螺杆不同区段中，物料的运动特点？物料沿螺杆前移时，经历着温度、压力、粘度等的变化，这种变化在螺杆全长范围内是不相同的，根据物料的变化特征可将螺杆分为加(送)料段、压缩段和均化段。加料段的作用是将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一般保持固体状态，由于受热而部分熔化。加料段的长度随塑料种类不同，可从料斗不远处起至螺杯总长75止。大体说，挤出结晶聚合物最长，硬性无定形聚合物次之，软性无定形聚合物最短。由于加料段不一定要
14、产生压缩作用，故其螺槽容积可以保持不变，螺旋角的大小对本段送科能力影响较大，实际影响着挤出机的生产率。通常粉状物料的螺旋角为30度左右，时生产率最高，方块状物料螺旋角宜选择15度左右，因球形物料宜选选择17度左右。压缩段(迁移段)的作用是压实物料，使物料由固体转化为熔融体，并排除物料中的空气；为适应将物料中气体推回至加料段、压实物料和物料熔化时体积减小的特点，本段螺杆应对塑料产生较大的剪切作用和压缩。为此，通常是使螺槽容积逐渐缩减，缩减的程度由塑料的压缩率(制品的比重塑料的表观比重)决定。压缩比除与塑料的压缩率有关外还与塑料的形态有关，粉料比重小，夹带的空气多，需较大的压缩比(可达45)，而粒
15、料仅253。压缩段的长度主要和塑料的熔点等性能有关。熔化温度范围宽的塑料，如聚氯乙烯150以上开始熔化，压缩段最长，可达螺杆全长100(渐变型)，熔化温度范围窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105120，高密度聚乙烯125135)等，压缩段为螺杆全长的4550；熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等，压缩段甚至只有一个螺距的长度。均化段（计量段）的作用是将熔融物料，定容(定量)定压地送入机头使其在口模中成型。均化段的螺槽容积与加料段一样恒定不变。为避免物料因滞留在螺杆头端面死角处，引起分解，螺杆头部常设计成锥形或半圆形；有些螺汗的均化段是一表面完全平滑的杆体称为鱼雷头，但也有刻上凹槽或铣刻成花纹的。鱼雷头具有搅拌和节制物料、消除流动时脉动(脉冲)现象的作用，并随增大物料的压力，降低料层厚度，改善加热状况，且能进一步提高螺杆塑化效率。本段可为螺杆全长20一25。4 不同区段料筒温度应该如何控制？为什么机头的温度要稍低于料筒的温度？聚丙烯是结晶高聚物，熔点在170左右，但因熔化潜热大，故熔融温度比熔点高，大致在200一210。生产聚丙烯管材必须注意使挤出机温度达到足够
