塑料材料与配方设计实验指导书

《塑料材料与配方设计》

实验指导书

雷彩红 董智贤

广东工业大学 材料与能源 学院

二0一0年2月印刷

1、 高分子材料的定性鉴别与分析 2、 不同无机填料改性聚丙烯的研究 3、 不同稳定剂对PVC稳定加工性能的影响 4、 聚丙烯热老化行为研究 5、 工程塑料注射成型实验 6、 不同加工条件对PP加工性能的影响 7、 硬聚氯乙烯的成型加工实验

实验指导书（ 普通实验）

实验项目名称：高分子材料的定性鉴别与分析 实验项目性质：普通

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：2

一、 实验目的：

1. 了解各种通用塑料和工程塑料的外观特点。 2. 掌握各种通用和工程塑料的燃烧特点。 3. 采用燃烧方法鉴别各种通用塑料和工程塑料。

4. 锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

二、 实验内容和要求 实验内容：

各种通用和工程塑料各有不同的外观，有些塑料如PP、PE是结晶性塑料，外观不透明；有些塑料如PC、PMMA、PS为无定

形塑料，外观透明；有些塑料如PE、PP、PS、ABS等为粒料；有些塑料如PVC为粉末形状。此外，各种塑料也呈现出不同的燃烧特点，有些塑料如PVC、PTFE难燃；有些塑料如PE、PP易燃。燃烧过程中有些塑料出现熔融、滴落现象。本实验欲以各种通用和工程塑料为例，使学生掌握从外观以及燃烧特性角度出发来辨别各种塑料，将在《塑料材料与配方设计》这门课程中所学的知识进行融会贯通。

实验要求：

学生实验和教师讲座相结合，教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合。要求学生熟练掌握各种塑料的外观和燃烧特性，了解实验注意事项，分实验小组协作完成整个实验，包括观察各种塑料的外观和点燃各种塑料，观察、记录实验现象，学习对实验结果进行合理分析。 三、 实验主要仪器设备和材料 实验仪器设备： 仪器：酒精灯，镊子

材料：常用高分子材料如PP、PE、PS、ABS、PET、PA6、PVC、POM、PMMA、PC

四、 实验方法、步骤及结果测试

1、 将各种塑料原料备齐，观察外观并比较 2、点燃各种塑料原料，观察记录燃烧现象 五、 实验报告要求 1. 实验目的 2. 实验内容 3. 实验仪器、材料 4. 实验方案 5. 实验现象记录 6. 实验结果分析 7. 总结 六、 思考题

1、PS、PVC、PC均属于无定形塑料，如何从外观以及燃烧现象上区分？

2、PE、PA、PET、POM均属于结晶型塑料，如何从外观以及燃烧现象上区分？

实验指导书（综合实验）

实验项目名称：不同无机填料改性聚丙烯的研究 实验项目性质：综合

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：4

一、实验目的：

1. 了解塑料材料的特点，掌握常用助剂的功用，学习塑料材料配方设计的方法，提高学生对《塑料材料与配方设计》课程中所学知识灵活运用的能力。

2. 掌握塑料材料混炼和压制成型设备的基本原理、混炼和压制成型的方法及工艺。

3. 掌握塑料材料的拉伸强度、冲击强度和硬度等力学性能测试方法。

4. 学习使用双辊开炼机、平板硫化机等成型设备和拉力实验机、冲击实验机和洛氏硬度计等性能测试设备。

5. 锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实

验结果的能力，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

二、 实验内容和要求 实验内容：

聚丙烯为最常用的通用热塑性塑料材料之一，价格便宜，用途广泛，具有优良的化学稳定性、电绝缘性和耐弯折性，但低温下冲击强度很低，耐热氧化性较差。在聚丙烯中加入无机填料可增加容量，降低材料成本，同时也可改进材料的某些性能。本实验欲以碳酸钙、滑石粉和玻璃纤维三种无机填料为例，使学生掌握塑料材料配方设计的目的、方法以及结果评价的整个过程，将在《塑料材料与配方设计》这门课程中所学的知识进行融会贯通。

实验要求：

学生实验和教师讲座相结合，教师讲解与自学相结合、全班讲授与个别辅导相结合。要求学生熟练掌握实验原理、方法、仪器设备的性能及操作要点，了解实验注意事项，分实验小组协作完成整个实验，包括设计实验方案，混炼和压制成型，按标准制样以及试样力学性能测试，观察、记录实验现象，正确读取实验数据，学习实验数据的处理及对实验结果进行合理分析解释。

三、 实验主要仪器设备和材料

实验仪器设备：

天平 烘箱 模具 GRH-10型高速加热混合机 SK-160B型开放式塑炼机 量程为400℃的表面温度计 QLB-D400×400型平板压机 HY-W型万能制样机 XL-250A型拉力实验机 XCJ-4型简支梁冲击实验机 XHR-150型塑料洛氏硬度计 实验材料：

聚丙烯粒料、抗氧化剂1010等常用助剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、碳酸钙、滑石粉、陶土 四、 实验方法、步骤及结果测试

1、设计实验方案 2、聚丙烯板的压制成型

具体步骤为：无机填料预处理→烘干→配料→混合→塑炼→压制→制样

（1）无机填料预处理：将碳酸钙、滑石粉和陶土分别进行预处理。

（2）烘干：将聚丙烯和填料分别平铺于瓷盘中，臵于烘箱内加热干燥，物料层厚度不超过2.5cm时，可不翻动，物

料层较厚时则应翻动多遍。烘箱温度为70±2℃，干燥时间为24h左右。

（3）配料：按配方用天平准确称量树脂及助剂、填料。 （4）混合：可用高速加热混合机。清扫容器并盖好盖，从加料口加料，树脂和抗氧剂先加，开始混合搅拌2min左右，再加入填料和其它助剂继续搅拌，若需加热则同时按加热开关进行加热。物料混合好后倒出，将混合机清理干净。 （5）塑炼： 打开升温系统，将双辊开炼机加热，控制辊温在165±5℃，调节辊距，将混合料投入两辊缝隙间进行翻炼，出片宽度应小于模腔最大宽度，并趁热剪开，长度也应小于模腔最大宽度（200mm）。

（6）压制：将平板机加热到170±5℃，并将模具预热约10min，工作压力为8-10Mpa。将塑炼好的试样放入热模中，热压10min左右。迅速卸压，将热模迅速移至平板冷压机上保压冷却10min左右。卸压，取下模具，开模取出制品。（压制出来的板材表面应平整，厚度均匀，无气泡，否则需重作）

（7）制样：按照相关标准用万能制样机制样。 3、力学性能测试

在拉力实验机、冲击实验仪上分别测试试样的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能，对测试结果进行数据处理，分析比较，得出结论并予以合理解释。

五、 实验报告要求 a) 实验目的 b) 实验内容 c) 实验仪器、材料 d) 实验方案

e) 实验数据记录与处理 f) 实验结果测试与分析 g) 总结 六、 思考题

1、聚丙烯树脂的缺点有哪些？如何通过共混进行改性？

2、拉伸强度测试实验中，拉伸速度和温度对分别于测试结果有何影响？

3、冲击强度测试实验中，试样尺寸和飞出功分别对于测试结果有何影响？

实验指导书（普通实验）

实验项目名称：不同稳定剂对PVC稳定加工性能的影响 实验项目性质：普通

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：2

一、实验目的：

1. 了解PVC材料的特点，掌握PVC中各种常用助剂的功用，使用塑料材料配方设计的方法，给出PVC典型的加工配方。 2. 掌握各种不同稳定剂结构、特点、常用含量范围及对PVC加工稳定性能及外观等方面的影响。

3. 锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。 二、 实验内容和要求

PVC为常用的热塑性塑料材料之一，价格便宜，用途广泛，具有优良的化学稳定性和电绝缘性，但由于PVC的熔融温度高于其

分解温度，这给成型加工带来了很大的困难，因此在PVC塑料中，无不加有不同的热稳定剂，其目的在于防止在成型过程中出现显著损害材料性能的热分解现象。

PVC中常用的稳定剂种类有铅盐类、金属皂类、有机锡化合物类以及一些辅助稳定剂，它们各有不同的特点。铅盐类稳定剂热稳定性好、电绝缘性好、但不透明且有毒；金属皂类热稳定性较好、透明性还可以，但不单独使用；有机锡化合物类稳定性好、透明性好且无毒。每个大类中又有不同的稳定剂材料，因此如何选择一种适合的稳定剂、如何确定适合的稳定剂含量就显得至关重要，而且所加入的稳定剂对制品性能影响要小。

能够很好的模拟实际加工条件的设备当属转矩流变仪，通过测试加工温度和一定转速下不同材料的扭矩随时间变化曲线，可以得到材料是否混合均匀、材料是否发生降解或交联、材料在发生降解或交联之前的稳定加工时间等信息。

本实验欲采用转矩流变仪观察不同稳定剂种类及不同稳定剂含量下PVC稳定加工性能，使学生掌握转矩流变仪基本原理、操作流程、应用领域；掌握塑料材料配方设计的目的、方法以及结果评价的整个过程，将在《聚合物加工流变学》和《塑料材料与配方设计》两门课程中的所学的知识进行融会贯通。

三、 实验主要仪器设备和材料 仪器：转矩流变仪 天平

材料：PVC、各种不同性能特点的稳定剂、增塑剂、润滑剂 四、 实验方法、步骤及结果测试 1. 设计实验方案

2．转矩流变仪观察不同种类稳定剂作用下PVC加工稳定性能 具体步骤为：开启转矩流变仪-配料→混合→下料→观察

（1）开机：接通电源，开启转矩流变仪，设定温度、转速及实验时间。

（2）配料：按配方用天平准确称量树脂及各种助剂。 （3）混合：可用混合机。清扫容器并盖好盖，从加料口加料，搅拌。物料混合好后倒出，将混合机清理干净。 （4）下料： 待转矩流变仪温度到设定温度后，校正仪器，开动仪器，从下料口加料，观察设定时间内转矩是否达到稳定及稳定的时间长短。到达实验时间后，停止仪器转动，将物料取出。并剪成颗粒状。

3．转矩流变仪观察稳定剂用量不同对PVC加工稳定性能影响 过程同2

五、 实验报告要求

a) 实验目的 b) 实验内容 c) 实验仪器、材料 d) 实验方案

e) 实验数据记录与处理 f) 实验结果测试与分析 g) 总结 六、 思考题

1. PVC加工中为什么一定要加稳定剂？

2、PVC常用的稳定剂有哪些种类，各自特性如何？对PVC稳定加工性能各有什么影响？

3、转矩流变仪测试原理及典型的PVC加工扭矩时间曲线？

实验指导书：综合实验

实验项目名称：聚丙烯热老化行为研究 实验项目性质：综合性

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：4

一、实验目的

1、 了解注塑机的结构和工作原理，学会正确操作注塑机；

2、 掌握聚丙烯加工特性，正确选择注塑工艺参数；掌握塑料材料的老化机理；

3、 掌握不同抗氧剂对聚丙烯老化后外观和物理机械性能的影响。 二、实验内容和要求

塑料材料在加工成型、储存、运输和使用过程中都不可避免地要在空气环境中受到热与氧的作用，导致发生热氧老化，材料性能降低，以致完全丧失使用价值。热空气暴露实验是用来评定

材料耐热老化性能的一种简便的人工模拟加速环境实验方法，目的是在短时间内评定材料对高温的适应性以及材料高温适应性的相互比较。聚丙烯为最常用的通用热塑性塑料材料之一，价格便宜，用途广泛，具有优良的化学稳定性、电绝缘性和耐弯折性，但由于结构上叔碳原子的存在，耐热氧化性差。通常，为了改善聚丙烯的热氧老化行为，常在聚丙烯中加入抗氧剂。抗氧剂品种以及添加量影响PP老化后的外观以及物理机械性能。本实验在聚丙烯中加入不同用量以及不同配比的抗氧剂复合体系，采用热空气暴露实验方法探讨跟踪老化过程PP的物理机械性能演变过程。通过本实验的展开，使学生掌握塑料材料配方设计的目的、方法以及结果评价的整个过程，将在《塑料材料与配方设计》这门课程中所学的知识进行融会贯通。 三、实验主要仪器设备和材料

1、原材料

聚丙烯、抗氧剂以及复配体系。 2、实验设备

高速混合机、注塑机、热空气老化试验箱、温度计、控温仪、熔体流动速率仪、拉伸试验机、硬度计、冲击仪、热变形温度测试仪、天平、秒表。

四、实验方法、步骤及结构测试 1、设计配方和配料

抗氧剂有主抗氧剂和辅助抗氧剂，前者包括胺类和酚类抗氧剂，后者有亚磷酸类等。单纯抗氧剂以及复配抗氧剂对于材料抗老化行为影响不同，为此，实验中将采用单纯酚类抗氧剂、酚类抗氧剂与亚磷酸类不同配比复配好的抗氧剂以不同含量加到PP中，探讨PP的老化行为。按所设计的配方称量树脂及各种助剂。 2、混料

混合过程是使多相不均态的各组分转变为多相均态的混合料，常用混合设备有高速混合器。

（1） 加料及混合；将混合器清扫干净，将已称量好的树脂

及助剂倒入混合器中，盖上釜盖，按启动按钮。 （2） 出料；到达所要求的混合时间，马达停止转动，打开

出料阀，点动按钮出料。

3、挤出

（1） 开车前准备工作。

① 安装机头、口模、过滤网、多孔板、机头法兰； ② 按规定加注润滑油；

③ 检查水、电、气，连接情况； ④ 检查整个系统的中心线，间隙调整；

⑤ 启动各运转设备，检查运转是否正常，有无异常声音； ⑥ 开启各部分加热电源，恒温30-60分钟。 （2） 开车。

① 低速开车，空转，检查电动机、压力表等； ② 逐渐加料，待物料挤出口模后再大量投料；

③ 开动辅助设备，将挤出物引上冷却、牵引设备，调整各参数到操作状态正常；

④ 开动切粒装臵，得到挤出粒料。 （3） 停车。

① 停止加料，将挤出机内的物料挤光，关闭料筒和机头口模的加热电源；

② 关闭主机和辅机电源；打开机头连接法兰，清理滤网、多孔板和机头口模，清理时用铜刷等； ③ 螺杆和料筒的清洗； ④ 关闭总电源和水流阀门。 4、注塑标准测试样条

（1）注射机开车前的准备工作

① 检查电源电压是否与电器设备的额定电压相符，否则应调整，使两者相同。

② 检查各按钮、电器线路、操作手柄等有无损坏或失灵现象，各开关手柄应在“断”的位臵。

③ 检查安全门在轨道上滑动是否灵活，开关能否触动限位开关。

④ 通水检查各冷却水管接头是否可靠，杜绝渗漏现象。 ⑤ 检查料斗有没异物，并对机筒进行预热，达到塑料塑化温度后，恒温30分钟，使各点温度均匀一致。 ⑥ 检查喷嘴是否堵塞，并调整喷嘴模具位臵。 ⑦ 模具用螺栓固定好，进行开合模具的实验。 （2）注射机开车

① 接通电源，启动电机，油泵开始工作。

② 油泵进行短时间空车运转，待正常后关闭安全门，采用手动闭模，打开压力表，检查压力是否上升。

③ 空车时，手动操作机器，空负荷运转，检查安全门运行是否正常。

④ 检查并调整时间继电器和限位开关，使其动作灵敏、正常。

⑤ 进行半自动操作试车，空车运转几次。 ⑥ 进行自动操作试车，检查是否运转正常。 （3）注射机的动作程序控制

普通螺杆式注射机动作的程序如下：

合模→注射→保压→冷却→开模→顶出制品→合模 ① 加料方式

由注射座是否移动，出现三种加料方式：固定加料、前加料和后加料。 ② 操作方式

根据实际使用的情况，注射机常用的操作方式有调整、半自动和自动三种。 （4）注射成型制品

在一定熔体温度、模温和注射压力下模制制品。 5、老化箱中跟踪老化，并观察样条外观变化

（1）调节试验箱：根据有关标准调节试验温度、均匀性、平均风速及换气率参数；

（2）放臵试样：将试样挂臵于试样箱的网板或试样架上，试样间距不小于10mm。 （3）升温计时

（4）周期取样并测试性能：分别跟踪样条1天、3天、6天、10天、15天、21天、28天后外观以及物理机械性能。 6、性能测试

测定熔融流动指数：

（1） 用天平称取约4-5克上述老化前和老化后料；开启熔

融指数仪电源，升温至设定的温度，向料腔插入压料杆，恒温15分钟。

（2） 取出压料杆，迅速用漏斗将备好的物料装入，随即再

装上压料杆，轻轻将料压紧，预热5分钟后，在压料顶部加上砝码（本实验选用2.160千克），在压料杆两环形记号间取样，切去料头，每10秒切取一个料段，连续切割五段（含气泡者丢弃）。

（3） 实验完毕，挤出余料，并趁热将料筒、压料杆、毛细

管用软布擦拭清理干净。 （4） 清理后切断加热电源。

（5） 称重，计算。用天平分别称取冷却的料段，取算术平

均值，然后按下式计算其熔融指数。

MI=600m / t

式中：

MI——熔融指数，g/10min； m——料段质量（算术平均值），g； t——切割料段所需时间，秒。

测定物理机械性能。

利用拉伸试验机和硬度计测量其拉伸强度、断裂伸长率和硬度。

拉伸强度：δ拉=P/（b×d）（MPa）

式中：P——最大破坏载荷；

b——试样宽度，MPa； d——试样厚度，MPa。

断裂伸长率：ε断=（L—L0）/ L0×100%

式中：L0——试样标线间距离，mm；

L——试样断裂时标线间距离，mm。

五、实验报告要求

实验报告应包括下列内容

1、 实验名称、目的和实验内容；简述实验操作步骤。 2、 原材料名称和牌号；实验设备型号、生产厂家。 3、 记录实验原始数据，塑料配方，挤出、注塑、老

化工艺条件； 4、 计算公式及其结果。

5、 根据实验结果进行讨论分析，图表说明。 6、 解答思考题。

六、思考题

1、简述引起塑料材料老化的原因。 2、简述抗氧剂工作机理以及种类。

3、实验中，如何选择热空气老化实验的实验温度？

实验指导书：普通

实验项目名称：工程塑料注射成型实验 实验项目性质：普通

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：2

一、实验目的

1、了解注射成型过程和成型工艺条件；

2、掌握注射成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响；

3、掌握注射机模具的结构、正确操作注射机，掌握制作标准测试样条的方法；

4、掌握几种工程塑料的注塑成型工艺。 二、实验内容和要求

热塑性塑料具有受热软化和在外力作用下流动的特点，当冷却后又能转变为固态，而塑料的原有性能不发生本质变化，

注射成型正是利用塑料的这一特性，是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注射料筒中经外加热、螺杆对物料和物料之间的摩擦生热使塑料熔化呈流动状后，在螺杆的高压、高速作用推动下，塑料熔体通过喷嘴注入温度较低的封闭模具型腔中，经冷却定型成为所需的制品。

1、 注射成型工艺过程

注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制件的后处理等。

成型前的准备主要有原料的检验、着色、干燥，料筒的清洗，脱模剂的选用等。注射过程主要包括各种工艺条件的确定和调整、塑料熔体的充模和冷却过程。制件的后处理为对成型塑件进行机械加工、抛光、涂饰、退火或调湿处理。注射成型的各个环节对塑件的性能有很大的影响。

注射成型工艺条件包括注射成型温度、注射压力、注射速度和时间。要想得到满意的注射制品，涉及的生产因素有注射机的性能、制品的结构设计和模具设计、原材料的选择和注射工艺条件。以上几个因素相互关联，缺一不可。当注射机和原料已确定，模具已安装在注射机上，工艺条件的选择和控制就成为至关重要的因素。直接影响塑料的流动行为，塑料的塑化

合模→注射→保压→冷却→开模→顶出制品→合模 （1） 加料方式

由注射座是否移动，出现三种加料方式：固定加料、前加料和后加料。 （2） 操作方式

根据实际使用的情况，注射机常用的操作方式有调整、半自动和自动三种。 4、注射成型制品

在不同熔体温度、模温和注射压力下模制制品。 （1） 在固定注射压力、模温等其他条件下，改变熔体温

度模制制品。

（2） 在固定熔体温度，模温等其他条件下，改变注射压

力模制制品。

（3）在固定熔体温度，注射压力等其他条件下，改变模温模制制品。 五、实验报告要求

实验报告应包括下列内容

1、实验名称、目的和实验内容；简述实验操作步骤。 2、原材料名称和牌号；实验设备型号、生产厂家。

3、记录实验原始数据，塑料注塑工艺条件。

料筒（或熔体温度） ℃； ℃； ℃。 喷嘴温度 ℃；模温 ℃。 注射压力 MPa。

注射时间 s；保压时间 s；冷却时间 s。 螺杆前进速度 mm/s。 加料量 g。

4、根据实验结果进行讨论分析，图表说明。

六、思考题

1、 注射成型工艺条件如何确定？

2、 对于PBT和PET而言，两者注塑成型工艺有什么区别？

实验指导书（普通）

实验项目名称：不同加工条件对PP加工性能的影响 实验项目性质：普通

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：2

一、实验目的：

1．了解转矩流变仪基本结构，掌握转矩流变仪基本原理和使用程序，熟悉转矩流变仪应用领域，提高学生对《聚合物加工流变学》课程中所学知识灵活运用的能力。

2．了解PP材料的特点和加工性能，掌握PP中各种常用助剂的功用，使用塑料材料配方设计的方法，给出PP典型的加工配方。

3．锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。 二、实验内容和要求

PP为常用的热塑性塑料材料之一，价格便宜，用途广泛，具有优良的力学性能、化学稳定性和电绝缘性等。但是在某些应用领域，PP的强度、刚性和韧性难以满足，因此针对该材料可以通过加入不同的助剂来达到刚性和韧性的改善。但是，加入这些助剂难免对材料的加工流动性能带来一定的影响，因此掌握加工条件下PP材料的加工流动性能对于实际的加工来说至关重要。 能够很好的模拟实际加工条件的设备当属转矩流变仪，通过测试加工温度和一定转速下不同材料的扭矩随时间变化曲线，可以得到材料是否混合均匀、材料是否发生降解或交联、材料的黏度流动性能等信息。

本实验欲采用转矩流变仪观察不同转速、不同温度及不同填料含量下PP加工流动性能，使学生掌握转矩流变仪基本原理、操作流程、应用领域；掌握塑料材料配方设计的目的、方法以及结果评价的整个过程，将在《聚合物加工流变学》和《塑料材料与配方设计》两门课程中的所学的知识进行融会贯通。 三、实验主要仪器设备和材料 仪器：转矩流变仪 天平 材料：PP、滑石粉、碳酸钙 四、实验方法、步骤及结果测试

1.设计实验方案

2、转矩流变仪观察不同温度下PP加工流动性能 具体步骤为：开启转矩流变仪-配料→混合→下料→观察

（1）开机：接通电源，开启转矩流变仪，设定温度、转速及实验时间。

（2）配料：按配方用天平准确称量树脂。

（3）混合：可用混合机。清扫容器并盖好盖，从加料口加料，搅拌。物料混合好后倒出，将混合机清理干净。 （4）下料： 待转矩流变仪温度到设定温度后，校正仪器，开动仪器，从下料口加料，观察设定时间内转矩是否达到稳定及稳定的时间长短。到达实验时间后，停止仪器转动，将物料取出，记录稳定转矩数据。

3、转矩流变仪观察不同转速对PP加工流动性能影响，过程同2。

4、转矩流变仪观察一定温度和转速下，不同填料含量对PP加工流动性能影响，过程同2。 五、实验报告要求 1．实验目的 2．实验内容

3．实验仪器、材料 4. 实验方案

5. 实验数据记录与处理 6. 实验结果测试与分析 7. 总结 六、思考题

1、 简述在聚合物中，填料引入对材料粘弹性的影

响？

2、 PP属于剪切敏感流体，而PC属于温度敏感流体，

为什么？

实验指导书（普通）

实验项目名称：硬聚氯乙烯的成型加工实验 实验项目性质：普通

所属课程名称：塑料材料与配方设计 实验计划学时：2

一、实验目的：

1．掌握聚氯乙烯配方设计的基本知识；

2．掌握硬聚氯乙烯成型加工各个环节及其与制品质量的关系；

3．了解聚氯乙烯成型加工常用设备的基本结构原理，学会加工设备的操作方法；

4．掌握塑料抗冲试样的制备和性能测试技术，对本实验结果进行分析讨论。

5．锻炼学生观察现象、正确记录数据和处理数据、分析实验结果的能力，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风。

二、实验内容和要求

纯PVC树脂是不能单独成为塑料的，这是因为： ? PVC树脂具热敏性，加工成型时在高温下很容易分解， ? 熔融粘度大、流动性差

因此在PVC中都需要加入适当的配合剂，通过一定的加工程序制成均匀的复合物，才能成型得到制品。

相比其他几种通用热塑性塑料而言，PVC配方最复杂。这是因为其软化温度高于分解温度，因此在PVC中一定要加入热稳定剂以及降低PVC软化温度的增塑剂，而又由于PVC抗冲击性能差，在具体使用时要加入冲击性能改善剂。为了改善PVC的抗老化行为，配方中通常都要加一定含量的抗氧剂，以及为了改善PVC加工性能，通常也要加入一定的润滑剂。当然，还有一些赋予PVC其它性能的一些助剂，导致PVC配方复杂。因此，要针对PVC具体使用要求，进行相应的配方设计，在设计时，要注意各种助剂之间的对抗或协同性、各种助剂对制品外观以及使用性能的影响以及各种助剂的卫生安全性。

根据增塑剂含量的不同，PVC有硬质和软质之分，对于硬质PVC而言，由于增塑剂含量少，加工性能差。为了弥补这一缺陷，在配方中一定要加入润滑剂，以改善PVC的加工性能。在PVC中

涉及的助剂种类较多。针对硬质PVC进行配方设计，并掌握它的成型加工性能，将有助于学生对《塑料材料与配方设计》中通用塑料以及助剂内容的全面掌握。

本实验欲采用开炼机在PVC中混合不同助剂基础上，采用压机制取PVC硬片，从而使学生掌握简单的PVC配方设计原理，各种助剂对PVC加工以及外观影响；掌握塑料材料配方设计的目的、方法以及结果评价的整个过程，将在《塑料材料与配方设计》课程中所学知识进行融会贯通。 三、实验主要仪器设备和材料

仪器：开炼机、平板硫化仪、高速混合机、天平、冲击仪 材料：PVC、增塑剂、冲击改性剂、热稳定剂、抗氧剂、填料 四、实验方法、步骤及结果测试 1. 设计实验方案，确定实验配方

? PVC树脂（SW－1000） 100 ? 邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 5 ? 三盐基性硫酸铅 3 ? 二盐基亚磷酸铅 2 ? 硬酯酸钡 1.5 ? 硬酯酸钙 1.0

? 石蜡 0.5 ? 轻质碳酸钙 0～15 ? CPE或ACR 0～10 ? 着色剂 适量 PVC树脂是配方的主体 ，PVC树脂通常是白色粉状固体，本实验选用聚合度为700～1000的悬浮法疏松型树脂，它有较好的加工性能，又能满足硬PVC的要求。DOP(邻苯二甲酸二辛酯)用作增塑剂，其极性较大，与PVC有良好的相容性，增塑效率高，少量加入可以大大改善加工性能而又不致于过多降低材料的硬性。

三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅是热稳定剂，由于PVC树脂受热易分解，在加工过程中容易分解放出HCl，碱性的热稳定剂使HCI中和，因此必须加入否则树脂的降解现象会愈加剧烈。此外，又因PVC在受热情况下还有其他复杂的化学变化，为此在配方中还加入硬酯酸盐类化合物，同样起热稳定作用。几种稳定剂同时应用，各种组分独特效能和它们之间的协同效应，将会使材料在高温等条件下不至于破坏。

石蜡是润滑剂，起到降低熔体粘度，利于加工，成型时易脱模等作用。 在PVC塑料中添加碳酸钙等填充剂，可大大降低产

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