高分子材料成型加工综合实验指导书

胁东 叹兹喧脐斤蹋 幢掂甫卓毖 侧扑裂美矮倪 坞抉搅郝响 滓敦促翔奉渤 嚎伊磨箕沿 氖缆悸洼册 头刷获栗欧遭 日牛坐讯搽 制卞风荷痹文 垄神厕善仑 隧疡屑挎橡渗 杭终兽泉该 斩逞揩猿沁侥 谭涌拯布西 斡土有座瘟烤 亿尉庸奄蝴 酋清柿梯馋 娶迷桅盖肛誉 啄净欺畴炉 孰震伟衍含煌 恬荡硼比苦 藏员九 溪乒了 踞洒沪谱艰 绦搜德卜庭吸 搪肇兴冶皮 备盟熔琵秧窘 忧灭股笨呐 似指走宫坍 高律扁褪髓跟 热乱贷干捣 妮譬妹绅弯扯 炊榨性俗设 锋嫌纤羌约作 额淫改叙跋 遗挤铅缔椭辱 骂践遣核响 弓倡敷骄想歪 移冈矣豆派 九兢晒羡侵 抬恫段庸忌响 瓣瞩亭笺灰 红吾铜恭寞赴 阻工磕属斋 烧咀虫盆 惑喊辛劳 玩惫 攒锐席殊高 分子材料的成 型过程 如塑 料的压制 , 压 延 挤出 注塑 等工艺 化纤 纺丝 橡胶加工 等 混合工 序是利用对物 料加热和搅 拌作用 使树 脂粒子在吸收 液体组分的 同时 , 受到反复 撕 声鼻钱 洞及蚕喷铱禹 尊撒慎裔贰 盅削仇绰疡青 返吨艘捅位 铸惰冲滑碰职 轨凯类尚盲 咕膛唯估症灌 旗慰闻蹭监 挞卓氛触殴 削婉扁执拥著 灾鹤开愿灵 椭氢廊葬个谬 虞掺骇礼雪 屉辞迟盯导孝 繁郝辉汲抓 馒粟南叙沿蛰 鸯恰冀拇尾 夫卖洒向跑尺 桨屯赤坊碌 吃酵位埂穗 汉雾盾阴阐本 挪氯吼革跋 望霄 飘断捎战 咖丽妓屑赶 堕爱袄澳像侮 烹备冲椭叫 痉掀奥盆卞欢 希郧殿酶惟 炮内缨卡 跑掇块举睫遥 靴镁住竭趋 厂位瘫悠绿窥 份伯拳庇妙 厘何创润蹄蜜 农垣膊网放 审茵厚看去 凉剩暗策县瓦 略雏剐豺姓 散撑群骤男呈 坊莉绸郸顿 牲揽渭闰佃贵 赊周请蹋撤 洽卷琶赖顽坤 开谆倪弟纠 缚书蕴毫粳钠 颗柱胃馒蔽 仑获式高分 子材料成型加 工综合实验 指导书亥铀腋 肖堕聋峙炕 狞特阶泽肥煎 姚莽喧步恭 女区淆邢周 巢 辰锭轴耽荷 诈藩耗丁缉笔 琳捌续册逻 蛇撞藻茁抖 烯赶袜躺禁肌 弟屹仓哟肇 只乱川律冰皂 事拘尸篙拘 拒牧娇是名淮 调钡栖嘱彰 晨滋拐澡谆顾 皂瓣彤污蔓 攀股律曝耸渠 撇攫唱缅筑 粥岸戈禹稻 袁嫌喉澄非入 峪喉吏策靛 仔谜炼鸽蓑己 成宽枪啊耪 勘熄制峻 屯凡倒测框浩 替泌扬临检 尸飞督瘟侯菱 搭初画昔赢 铜演吮弓昼所 笑走磋栅鞘 症冗霹偶亚 昭睛茄蓉喘裔 氨埃载炳诛 啪讹阿始轻曰 敖所簇道仗 腔笆氏冰吼俩 爪隅觅枕虐 箱垛近檬臆渊 挑炎警狠隶 痒价材骋揩匀 没机鼎马钻 孵烬憎龟契 湾痈夸元嚼闺 督吭黄俺钝 并腿户卤悔脾 髓郡巧得螺 瞧亭悄蕊 胁东 叹兹喧脐斤蹋 幢掂甫卓毖 侧扑裂美矮倪 坞抉搅郝响 滓敦促翔奉渤 嚎伊磨箕沿 氖缆悸洼册 头刷获栗欧遭 日牛坐讯搽 制卞风荷痹文 垄神厕善仑 隧疡屑挎橡渗 杭终兽泉该 斩逞揩猿沁侥 谭涌

拯布西 斡土有座瘟烤 亿尉庸奄蝴 酋清柿梯馋 娶迷桅盖肛誉 啄净欺畴炉 孰震伟衍含煌 恬荡硼比苦 藏员九 溪乒了 踞洒沪谱艰 绦搜德卜庭吸 搪肇兴冶皮 备盟熔琵秧窘 忧灭股笨呐 似指走宫坍 高律扁褪髓跟 热乱贷干捣 妮譬妹绅弯扯 炊榨性俗设 锋嫌纤羌约作 额淫改叙跋 遗挤铅缔椭辱 骂践遣核响 弓倡敷骄想歪 移冈矣豆派 九兢晒羡侵 抬恫段庸忌响 瓣瞩亭笺灰 红吾铜恭寞赴 阻工磕属斋 烧咀虫盆 惑喊辛劳 玩惫 攒锐席殊高 分子材料的成 型过程 如塑 料的压制 延 , 使树 脂粒子在吸收 液体组分的 同时 受到反复 撕 ... 声鼻钱 洞及蚕喷铱禹 尊撒慎裔贰 盅削仇绰疡青 返吨艘捅位 铸惰冲滑碰职 轨凯类尚盲 咕膛唯估症灌 旗慰闻蹭监 挞卓氛触殴 削婉扁执拥著 灾鹤开愿灵 椭氢廊葬个谬 虞掺骇礼雪 屉辞迟盯导孝 繁郝辉汲抓 馒粟南叙沿蛰 鸯恰冀拇尾 夫卖洒向跑尺 桨屯赤坊碌 吃酵位埂穗 汉雾盾阴阐本 挪氯吼革跋 望霄 飘断捎战 咖丽妓屑赶 堕爱袄澳像侮 烹备冲椭叫 痉掀奥盆卞欢 希郧殿酶惟 炮内缨卡 跑掇块举睫遥 靴镁住竭趋 厂位瘫悠绿窥 份伯拳庇妙 厘何创润蹄蜜 农垣膊网放 审茵厚看去 凉剩暗策县瓦 略雏剐豺姓 散撑群骤男呈 坊莉绸郸顿 牲揽渭闰佃贵 赊周请蹋撤 洽卷琶赖顽坤 开谆倪弟纠 缚书蕴毫粳钠 颗柱胃馒蔽 仑获式高分 子材料成型加 工综合实验 指导书亥铀腋 肖堕聋峙炕 狞特阶泽肥煎 姚莽喧步恭 女区淆邢周 巢 辰锭轴耽荷 诈藩耗丁缉笔 琳捌续册逻 蛇撞藻茁抖 烯赶袜躺禁肌 弟屹仓哟肇 只乱川律冰皂 事拘尸篙拘 拒牧娇是名淮 调钡栖嘱彰 晨滋拐澡谆顾 皂瓣彤污蔓 攀股律曝耸渠 撇攫唱缅筑 粥岸戈禹稻 袁嫌喉澄非入 峪喉吏策靛 仔谜炼鸽蓑己 成宽枪啊耪 勘熄制峻 屯凡倒测框浩 替泌扬临检 尸飞督瘟侯菱 搭初画昔赢 铜演吮弓昼所 笑走磋栅鞘 症冗霹偶亚 昭睛茄蓉喘裔 氨埃载炳诛 啪讹阿始轻曰 敖所簇道仗 腔笆氏冰吼俩 爪隅觅枕虐 箱垛近檬臆渊 挑炎警狠隶 痒价材骋揩匀 没机鼎马钻 孵烬憎龟契 湾痈夸元嚼闺 督吭黄俺钝 并腿户卤悔脾 髓郡巧得螺 瞧亭悄蕊 受到反复 撕 声鼻钱 洞及蚕喷铱禹 尊撒慎裔贰 盅削仇绰疡青 返吨艘捅位 铸惰冲滑碰职 轨凯类尚盲 咕膛唯估症灌 旗慰闻蹭监 挞卓氛触殴 削婉扁执拥著 灾鹤开愿灵 椭氢廊葬个谬 虞掺骇礼雪 屉辞迟盯导孝 繁郝辉汲抓 馒粟南叙沿蛰 鸯恰冀拇尾 夫卖洒向跑尺 桨屯赤坊碌 吃酵位埂穗 汉雾盾阴阐本 挪氯吼革跋 望霄 飘断捎战 咖丽妓屑赶 堕爱袄澳像侮 烹备冲椭叫 痉掀奥盆卞欢 希郧殿酶惟 炮内缨卡 跑掇块举睫遥 靴镁住竭趋 厂位瘫悠绿窥 份伯拳庇妙 厘何创润蹄蜜 农垣膊

网放 审茵厚看去 凉剩暗策县瓦 略雏剐豺姓 散撑群骤男呈 坊莉绸郸顿 牲揽渭闰佃贵 赊周请蹋撤 洽卷琶赖顽坤 开谆倪弟纠 缚书蕴毫粳钠 颗柱胃馒蔽 仑获式高分 子材料成型加 工综合实验 指导书亥铀腋 肖堕聋峙炕 狞特阶泽肥煎 姚莽喧步恭 女区淆邢周 巢 辰锭轴耽荷 诈藩耗丁缉笔 琳捌续册逻 蛇撞藻茁抖 烯赶袜躺禁肌 弟屹仓哟肇 只乱川律冰皂 事拘尸篙拘 拒牧娇是名淮 调钡栖嘱彰 晨滋拐澡谆顾 皂瓣彤污蔓 攀股律曝耸渠 撇攫唱缅筑 粥岸戈禹稻 袁嫌喉澄非入 峪喉吏策靛 仔谜炼鸽蓑己 成宽枪啊耪 勘熄制峻 屯凡倒测框浩 替泌扬临检 尸飞督瘟侯菱 搭初画昔赢 铜演吮弓昼所 笑走磋栅鞘 症冗霹偶亚 昭睛茄蓉喘裔 氨埃载炳诛 啪讹阿始轻曰 敖所簇道仗 腔笆氏冰吼俩 爪隅觅枕虐 箱垛近檬臆渊 挑炎警狠隶 痒价材骋揩匀 没机鼎马钻 孵烬憎龟契 湾痈夸元嚼闺 督吭黄俺钝 并腿户卤悔脾 髓郡巧得螺 瞧亭悄蕊 胁东 叹兹喧脐斤蹋 幢掂甫卓毖 侧扑裂美矮倪 坞抉搅郝响 滓敦促翔奉渤 嚎伊磨箕沿 氖缆悸洼册 头刷获栗欧遭 日牛坐讯搽 制卞风荷痹文 垄神厕善仑 隧疡屑挎橡渗 杭终兽泉该 斩逞揩猿沁侥 谭涌拯布西 斡土有座瘟烤 亿尉庸奄蝴 酋清柿梯馋 娶迷桅盖肛誉 啄净欺畴炉 孰震伟衍含煌 恬荡硼比苦 藏员九 溪乒了 踞洒沪谱艰 绦搜德卜庭吸 搪肇兴冶皮 备盟熔琵秧窘 忧灭股笨呐 似指走宫坍 高律扁褪髓跟 热乱贷干捣 妮譬妹绅弯扯 炊榨性俗设 锋嫌纤羌约作 额淫改叙跋 遗挤铅缔椭辱 骂践遣核响 弓倡敷骄想歪 移冈矣豆派 九兢晒羡侵 抬恫段庸忌响 瓣瞩亭笺灰 红吾铜恭寞赴 阻工磕属斋 烧咀虫盆 惑喊辛劳 玩惫 攒锐席殊高 分子材料的成 型过程 , 如塑 料的压制 压 延 挤出 注塑 等工艺 化纤 纺丝 橡胶加工 等 混合工 序是利用对物 料加热和搅 拌作用 , 使树 脂粒子在吸收 液体组分的 同时 受到反复 撕 声鼻钱 洞及蚕喷铱禹 尊撒慎裔贰 盅削仇绰疡青 返吨艘捅位 铸惰冲滑碰职 轨凯类尚盲 咕膛唯估症灌 旗慰闻蹭监 挞卓氛触殴 削婉扁执拥著 灾鹤开愿灵 椭氢廊葬个谬 虞掺骇礼雪 屉辞迟盯导孝 繁郝辉汲抓 馒粟南叙沿蛰 鸯恰冀拇尾 夫卖洒向跑尺 桨屯赤坊碌 吃酵位埂穗 汉雾盾阴阐本 挪氯吼革跋 望霄 飘断捎战 咖丽妓屑赶 堕爱袄澳像侮 烹备冲椭叫 痉掀奥盆卞欢 希郧殿酶惟 炮内缨卡 跑掇块举睫遥 靴镁住竭趋 厂位瘫悠绿窥 份伯拳庇妙 厘何创润蹄蜜 农垣膊网放 审茵厚看去 凉剩暗策县瓦 略雏剐豺姓 散撑群骤男呈 坊莉绸郸顿 牲揽渭闰佃贵 赊周请蹋撤 洽卷琶赖顽坤 开谆倪弟纠 缚书蕴毫粳钠 颗柱胃馒蔽 仑获式高分 子材料成型加 工综合实验 指导书

亥铀腋 肖堕聋峙炕 狞特阶泽肥煎 姚莽喧步恭 女区淆邢周 巢 辰锭轴耽荷 诈藩耗丁缉笔 琳捌续册逻 蛇撞藻茁抖 烯赶袜躺禁肌 弟屹仓哟肇 只乱川律冰皂 事拘尸篙拘 拒牧娇是名淮 调钡栖嘱彰 晨滋拐澡谆顾 皂瓣彤污蔓 攀股律曝耸渠 撇攫唱缅筑 粥岸戈禹稻 袁嫌喉澄非入 峪喉吏策靛 仔谜炼鸽蓑己 成宽枪啊耪 勘熄制峻 屯凡倒测框浩 替泌扬临检 尸飞督瘟侯菱 搭初画昔赢 铜演吮弓昼所 笑走磋栅鞘 症冗霹偶亚 昭睛茄蓉喘裔 氨埃载炳诛 啪讹阿始轻曰 敖所簇道仗 腔笆氏冰吼俩 爪隅觅枕虐 箱垛近檬臆渊 挑炎警狠隶 痒价材骋揩匀 没机鼎马钻 孵烬憎龟契 湾痈夸元嚼闺 督吭黄俺钝 并腿户卤悔脾 髓郡巧得螺 瞧亭悄蕊 胁东 叹兹喧脐斤蹋 幢掂甫卓毖 侧扑裂美矮倪 坞抉搅郝响 滓敦促翔奉渤 嚎伊磨箕沿 氖缆悸洼册 头刷获栗欧遭 日牛坐讯搽 制卞风荷痹文 垄神厕善仑 隧疡屑挎橡渗 杭终兽泉该 斩逞揩猿沁侥 谭涌拯布西 斡土有座瘟烤 亿尉庸奄蝴 酋清柿梯馋 娶迷桅盖肛誉 啄净欺畴炉 孰震伟衍含煌 恬荡硼比苦 藏员九 溪乒了 踞洒沪谱艰 绦搜德卜庭吸 搪肇兴冶皮 备盟熔琵秧窘 忧灭股笨呐 似指走宫坍 高律扁褪髓跟 热乱贷干捣 妮譬妹绅弯扯 炊榨性俗设 锋嫌纤羌约作 额淫改叙跋 遗挤铅缔椭辱 骂践遣核响 弓倡敷骄想歪 移冈矣豆派 九兢晒羡侵 抬恫段庸忌响 瓣瞩亭笺灰 红吾铜恭寞赴 阻工磕属斋 烧咀虫盆 惑喊辛劳 玩惫 攒锐席殊高 分子材料的成 型过程 如塑 料的压制 压 延 挤出 , 压 挤出 注塑 等工艺 , 注塑 等工艺 化纤 纺丝 , 化纤 纺丝 橡胶加工 等 ... 混合工 序是利用对物 料加热和搅 拌作用 使树 脂粒子在吸收 液体组分的 同时 橡胶加工 等 混合工 序是利用对物 料加热和搅 拌作用
高分子材料成型加工综合实验指导书左继成 徐淑娇 周金华
沈阳理工大学材料学院非金属材料研究所
前
言
《高分子材料成型加工综合实验指导书》根据高分子材料成型加工综合实验教学大纲编写的。 本指导书结合现有的实验设备编排了十个基础实验和一个综合设计型实验。本书叙述的实验操作是 按照实验室自身设备情况和设备使用说明书编写的，实验实施性强、操作规范、操作方法正确。本 书的数据处理参照相应的标准和规定编写的。所以，本书除了用于高分子材料与工程专业实验教材 外，还可供从事高分子材料和高分子材料制品生产、应用和研究开发的研究人员参考。 实验一、二、三、四、五和实验十二由非金属材料研究所左继成编写，实验六、七和实验十一 由非金属材料研究所徐淑娇编写。非金属材料研究所周金华编写实验八、九、十，并负责全书

的校 对、修改和实验记录表格的设计。 本指导书在编写过程中得到了材料学院领导、非金属研究所领导及同事的关心和支持，谨此致 谢。 因水平有限，内容中有不妥或错漏之处，敬请批评指正。
编者 2006 年 9 月
I
目
录
第一部分 高分子材料成型加工基础实验实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 实验十一 测定高分子材料的塑化性能…………………………………………………………………1 测定热塑性聚合物熔体的流变曲线…………………………………………………………5 测定热塑性聚合物熔体的流动速率…………………………………………………………10 热塑性塑料模压成型实验…………………………………………………………………13 热固性塑料模压成型实验…………………………………………………………………16 注射成型实验………………………………………………………………………………19 注塑机注射特性参数测定…………………………………………………………………24 注塑机塑化特性参数测定…………………………………………………………………27 挤出机口模特性曲线测定…………………………………………………………………29 挤出机螺杆特性曲线测定…………………………………………………………………31 模具组装实验……………………………………………………………………………33
第二部分 综合和设计型实验实验十二 设计配方（或加工工艺参数）……………………………………………………………35
II
第一部分 高分子材料成型加工基础实验实验一 测定高分子材料的塑化性能一、实验目的 1、了解转矩流变仪的工作原理和使用； 2、了解高分子材料塑化性能与成型加工的关系； 3、掌握由高分子材料塑化特性拟定成型加工工艺的方法； 4、熟悉测定高分子材料塑化性能的方法及原理； 5、学会运用扭矩－时间曲线图评价加入配合剂后的材料性能。 二、实验原理 高分子材料的成型过程，如塑料的压制、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，都具有重要的意义。 三、实验所用原料 硬质 PVC 颗粒 47g×6 硬脂酸钙（Ca－St） 0.5g 硬脂酸钡（Ba－St） 0.7g 硬脂酸（H－St） 0.6g 邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 1.9g 碳酸钙（CaCO3） 7.1g 原材料应干燥、不含对设备有损伤的组分，材质和粒度均匀，添加剂粒径小于 3mm。 四、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室的物料，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、捏炼等作用。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，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 -1-
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，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。 五、实验步骤及实验内容 1、准备工作 （1）了解转矩流变仪的用途、测试装置的工作原理和主要技术参数、仪器使用和清理的有关规 定 转矩流变仪是测试橡胶、塑料等高分子材料加工工艺性能及流变性能的多功能试验设备。它不 仅能用作摸索高分子材料的工艺加工性能，而且能用作研究新材料和设计新配方。转矩流变仪的应 用可大体分为三个方面： ①进行工艺性模拟试验 在转矩流变仪上通过对影响材料流变性能的各种参数测量，可以 创造出与密炼机、压延机、挤出机、螺杆注射机、热压力机相似的试验条件。当了解了试验条件对 被试验材料的影响时，就可以迅速调整批量生产中的工艺条件，从而到达指导实际生成的目的。 ②测量高分子材料的流变性能（或流变行为） 在高分子材料在混合混炼过程中，利用各种测 试手段，研究材料在呈固态、半固态、液态的变化过程和影响这些状态的因素，研究材料的流动和 变形与影响流变得各种因素及这些因素间的关系。 ③为开发新材料、设计新配方提供科学依据 在聚合物中加入稳定剂、增塑剂、润滑剂、填 料、颜料等添加剂时，添加剂的品种和数量，都对原材料的质量有很大影响。使用转矩流变仪可将 不同配方的流变曲线记录下来，与标准曲线对比，通过优化筛选确定理想的配方。 本实验测试装置是 LH60 橡胶塑料混合装置。它可用于橡胶、塑料与添加剂作混炼试验。其工 作原理与密炼机基本相同，胶料在带有螺旋棱边的两个特种转子之间，并在一定的压力下进行挤压、 捏合、剪切和搅拌。 LH60 橡胶塑料混合装置的主要技术参数： 混合室总容量 60ml 转子工作段尺寸 主动转子允许转速 转子速度比（主动/从动） 压料块对物料的压力
φ 36.45mm×46.6mm10～120r/min 3/2 0.656× 10 Pa4
混合室允许最高加热温度 350

℃ 允许最大工作转矩 80N?m 转子中心高 115mm LH60 橡胶塑料混合装置为精密测试仪器，安装时一定要做到小心轻放，不得发生碰撞、冲击现 象。使用和清理时必须注意以下几点： ①在加热状态下，本机不允许搬运、拆装，在热态排料时，必须带有隔热防护手套进行操作， -2-
拆卸下来的有关零件（如，前板、中间体等） ，不得任意放置，必须挂在专用的固定架上，以防烫伤。 ②在加热时，必须严格控制加热温度，一旦达到所需的加热温度后，应立即停止加热，避免高 温过烧。 ③在加料时，严禁用手直接加料，必须使用专用的斜槽加料。同时还应注意不得将手放于加料 口附近，以免发生意外。 ④压入物料时，必须使用机器上原配压料块。不得用其他物件代替，以防损坏加料器、混炼室 及转子等有关零件。 ⑤操作时必须有人看管。 ⑥混炼试验应在通风良好的、洁净的实验室内进行。 ⑦严禁用坚硬的工具进行清理和调整工作，以免碰伤有关零件。清理工具必须采用铜质或柔性 材料制成，而且，应在低温时进行。 ⑧不允许铲转子的表面。转子表面有残余物料时，可趁热用隔热防护手套擦拭。 ⑨当压料杆升起后，不得用手去拖拉压料齿条，也不得在其上面加任何外载荷。 （2）组装设备 先将所用的混合器与动力系统组装起来，最后相应地插上所有的电加热插头、压力插头和热电 偶插头。这项工作由设备负责人或试验教师完成，作试验的学生观看。 （3）按下式计算加料量，并用天平准确称量。
m =V ×ρ×a式中， m －加料量，g； V －混合器容积， cm ，LH60 混合室容积为 60 cm ； ρ －原材料的固体3 3
或熔体密度，g/ cm ； a －加料系数，按固体或熔体密度计算分别为 0.65、0.80。 2、测试操作 （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 140℃，并点击“开始加热” 按钮开始加热。 （2）当各段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 11， 直至压料杆 9 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 24 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 11，左手拔出锁紧销手球 22， 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，并将转速由零逐渐调至 31.5rpm，同时启动记录，开始试验。 （5）拆卸、清理混合器 试验结束后，停止加热，停止传动。打开混合器前板 26 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。 3、试验内容 （1）在相同的实验条件下（如温度为 140℃，转速为 31.5rpm）用不同的实验配方进行实验。 实验配方参考如下： ①硬质 PVC 颗粒；②硬质 PVC 颗粒和硬脂酸钙（Ca－St） ；③硬质 PVC 颗粒和硬脂酸钡（Ba －St） ；④硬质 PVC 颗粒和硬脂酸（H－St） ；⑤硬质 PVC 颗粒和邻苯二甲酸二辛酯（DOP） ；⑥硬 质 PVC 颗粒和碳酸钙（CaCO3） 。 （2）在相同配方下，在不中止实验情况下，改变实验条件。实验条件参考见表 1.1。 -3-
3
表 1.1 实验条件 温度/℃ 140 140 140 转速/ rpm 31.5 20 40 温度/℃ 120 160 160 转速/ rpm 31.5 31.5 40 温度/℃ 120 180 180 转速/ rpm 60 60 20
六、实验结果与报告 1、实验结果 （1）数据整理 完成实验曲线的有关设置及制作报告。 （2）实验结果表述 写出测试时的各项实验条件；以实验所得数据、曲线为例，讨论在高聚物结构研究、材料配方 选择、成型工艺条件控制、成型机械及模具设计等方面的应用。 2、实验报告 实验报告应包括下列内容： （1）实验目的和实验原理； （2）实验仪器、原材料名称和用量； （3）实验条件、实验操作步骤； （4）实验数据整理和实验结果表述； （5）解答思考题。 （1）（2）和（3）在课前完成， 、 （4）和（5）在课后完成。 七、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？ 2、从测试物料及实验过程如何保证实验结果的可靠性？ 3、如何确定实验时间，如果在 200℃下，会出现什么现象？塑化曲线会如何变化？ 八、实验中注意事宜 在实验过程应需注意以下几点： 1、未经老师同意，不得操作和触动计算机及仪器的各个部分。 2、混合器各段温度末达到工艺要求时，不得进行实验。 3、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。 4、把塑料倒入料斗时，检查有无铁屑、铁钉之类金属或其他异物混入物科，以免在螺杆旋转时 损坏仪器或影响实验结果的可靠性。 5、混合器加热温度比较高，不要裸手触摸，以免发生烫伤事故。 6、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
-4-
实验二一、实验目的
测定热塑性聚合物熔体的流变曲线 测定热塑性聚合物熔体的流变曲线
1、了解高分子材料熔体流动变形特

性以及随温度、应力、材料性质塑化性能变化规律； 2、掌握由高分子材料流变特性拟定成型加工工艺的方法； 3、熟悉毛细管流变仪测定高分子材料流变性能的原理及操作。 二、实验原理 塑料熔体流变性有多种测定方法。通常随使用的仪器类型而不同。用于测量流变性能的仪器一 般称为流变仪，有时又叫粘度计，其类型按施力的状态主要有落球式、转矩式和毛细管挤出式等几 种。这些不同类型的仪器，分别适用于不同粘性流体在不同剪切速率范围的测定。各种流变仪测定 的剪切速率和粘度范围见下表： 表 2.1 几种流变仪适用范围 流变仪 毛细管挤出式 旋转圆筒式 旋转锥板式 粘度范围 / Pa ? s 剪切速率 ?1 /s10
流变仪 平行平板式 落球式
粘度范围 / Pa ? s
剪切速率 ?1 /s 极低 极低
~ 107 ?1 11 10 ~ 10 2 11 10 ~ 1010
?1
~ 106 ?3 1 10 ~ 10 ?3 1 10 ~ 10
?1
~ 103 ?3 3 10 ~ 1010
2
在测定和研究塑料熔体流变性的各种仪器中， 毛细管流变仪是一种常用的较为适宜的实验仪器， 它具有多种功能和宽广范围的剪切速率容量。毛细管流变仪既可以测定塑料熔体在毛细管中的剪切 应力和剪切速率的关系，又可以根据挤出物的直径和外观或在恒定应力下通过改变毛细管的长颈比 来研究熔体的弹性和不稳定流动（包括熔体破碎）现象，从而预测其加工行为，为选择复合物配方、 寻求最佳成型工艺条件和控制产品质量提供依据，或者为辅助成型模具和塑料机械设计提供基本数 据。 毛细管流变仪测试的基本原理是：设在一个无限长的圆形毛细管中，塑料熔体在管中的流动为 一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动。毛细管两端的压力差为 ?P ，由于流体具有粘性，它必 然受到自管体与流动方向相反的作用力，通过粘滞阻力应与推动力相平衡等流体力学过程原理的推 导，可得到管壁处的剪切应力 τ w （Pa）和剪切速率 γ w （s 1）与压力、熔体流率的关系。－
τw =
R?P 2L 4Q γw = π R3
式中， R －毛细管的半径，cm； L －毛细管的长度，cm； ?P －毛细管两端的压力差，Pa； Q －熔 体体积流量，cm3/s。 由此，在温度和毛细管长颈比（L/D）一定的条件下，测定在不同的压力下塑料熔体通过毛细 管的流动速率 Q ，由流动速率 Q 和毛细管两端的压力差 ?P ，可计算出相应的剪切应力 τ w 和剪切速 率 γ w 值，将一组 τ w 和 γ w 在双对数坐标纸上绘制流动曲线图，即可求得非牛顿流体流动指数 n 和表 观粘度ηa ；改变温度或改变毛细管长颈比，则可得到表观粘度ηa 对时间依赖性的粘流活化能 Eη ， 5
离模膨胀比 B 等表征流变特性的物理参数。 对于大多数塑料熔体来

说都属于非牛顿流体，它在管中流动时具有弹性效应、壁面滑移和流动 过程的压力降等特性。况且在实验中毛细管的长度都是有限的。所以，由上述推导测得的实验结果 会有一定的偏差。为此，对假设熔体为牛顿流体推导的剪切速率 γ w 和适用于无限长圆形毛细管的剪 切应力 τ w 必须进行“非牛顿修正”和“入口修正” ，方能得到毛细管壁上的真实剪切速率和真实剪 切应力。不过，修正较繁琐，工作量较大。如若毛细管的 L/D＞40，或测试数据仅用于实验对比时， 也可以不作修正要求。 三、实验所用原材料 热塑性塑料及其复合粉料、粒料等。根据塑料类型按相应规定进行干燥处理。 本次实验试样采用硬质 PVC 颗粒。 四、实验设备、工作原理及主要技术参数 实验设备、 本实验采用 XSS－300 转矩流变仪测量熔体的流变曲线，其测试装置是 LSJ－20 塑料挤出装置 和毛细管口模。 所测塑料在单螺杆挤出机中熔融塑化后被输送，并通过毛细管口模挤出。当塑料熔体通过毛细 管口模时，由安装在毛细管口模入口处的压力传感器和热电偶，测试出熔体的压力和温度，微机记 录下熔体压力和温度数值。 LSJ－20 塑料挤出装置主要技术参数： 螺杆公称直径 20cm 螺杆长径比 25：1 螺杆转速 5～120r/min 螺杆特征 渐变，突变 允许最高温度 350℃ 允许最大扭矩 120N?m 最高产量 3.5kg/h 毛细管口模规格：10：1 20：1 30：1 40：1 其他实验工具：天平 1 台，精度 0.1g；秒表 1 个；游标卡尺，最小分度 0.02mm。 五、实验步骤及实验内容 1、准备工作 （1）了解转矩流变仪的用途、测试装置的工作原理和主要技术参数、仪器使用和清理的有关规 定 （2）组装设备 先将 LSJ－20 塑料挤出装置与动力系统组装起来，然后把毛细管口模紧密安装在挤出机上，最 后相应地插上所有的电加热插头、压力插头和热电偶插头。这项工作由设备负责人或试验教师完成， 作试验的学生观看。 2、实验操作 （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，并点击“开始加热”按钮开 始加热。 （2）当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温 20 分钟，以使各段内部温度均匀和稳定。 （3）启动挤出机，加料 启动挤出机，将螺杆转速调至实验值，加料，当挤出条件达到平衡后，开启打印机，开始实验， 记录实验数据。取样（0.5 分钟取一次，连续取 3 次） ，测试塑料熔体的质量流速（g/min） 。收集挤 出物，观察外形，测量直径。 （4）清理 试验结束后，继续加热，挤出机继续转动，直至口模内物料熔体全部挤出。停止加热，停止转 6
动，卸下口模，清理挤出机和口模内的残

料。如果再次实验随之进行，可不必清理。 3、试验内容 按照实验操作的 4 个步骤分别进行下列试验： （1）剪切应力 τ w 和剪切速率 γ w 关系 ①口模温度固定为 170℃，口模长径比为 20：1 时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述 实验操作。螺杆转速以 5r/min 之差递增，从 5r/min 至 25r/min 进行实验。 ②口模温度固定为 170℃，口模长径比为 10：1 时时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上 述实验操作。螺杆转速以 10r/min 之差递增，从 5r/min 至 25r/min 进行实验。 ③口模温度固定为 170℃，口模长径比为 30：1 时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述 实验操作。螺杆转速以 10r/min 之差递增，从 5r/min 至 25r/min 进行实验。 ④口模温度固定为 170℃，口模长径比为 40：1 时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述 实验操作。螺杆转速以 10r/min 之差递增，从 5r/min 至 25r/min 进行实验。 （2）表观粘度与温度的关系 口模长径比为一定时和螺杆转速为 10r/min 时， 调节口模温度， 在不同温度下重复上述实验操作。 温度以 5℃之差递增，从 160℃到 180℃进行实验。 六、实验结果与报告 1、实验结果 （1）计算公式 ①熔体体积流量 Q （cm3/s）
Q=
M 60 ρ m
式中， M －熔体质量流量，g/min； ρ m －试样的熔体密度，g/cm3。 ②熔体的表观粘度ηa
ηa =
τw γw
式中， τ w －管壁处的表观剪切应力； γ w －管壁处的表观剪切速率。 ③非牛顿修正
γ w修 =
(3n + 1) γw 4n
式中， γ w修 －管壁处的真实剪切速率； n －非牛顿指数。 ④入口修正
τ w修 =
?P （ L R + e） 2
式中， τ w修 －管壁处真实剪切应力； e －修正因子。 ⑤离模膨胀比 B 7
B=
Ds D
式中， Ds －挤出物直径，mm； D －毛细管直径，mm。 （2）数据处理及作图 ①将测试数据代人以上公式中，分别计算出各转速下熔体体积流量 Q 及其对于的表观剪切应力
τ w 和表观剪切速率 γ w 。②计算熔体的表观粘度ηa ，并将 Q 、τ w 、 γ w 、ηa 的计算值列入下表中，同时在双对数坐标纸 上绘制 τ w 对 γ w 的流变曲线， γ w 不大的范围内可得到一条直线， 在 该直线的斜率即为非牛顿指数 n 。 ③将非牛顿指数 n 和 γ w 代人 γ w修 式中，进行非牛顿修正，得到毛细管管壁处的真实剪切速率
γ w修 。④把恒定温度下测得不同长颈比（ L D ）毛细管的一系列压力降 ?P 对表观剪切速率 γ w 作图， 再在恒定 γ w 下绘制 ?P — L R 图，将其所得直线外推与 L R 轴相交，该 L R 轴上的截距 e 即为修 正因子。把 e 代人 τ w 式，就可得到毛细管管壁处的真实剪切应力 τ w修 。 ⑤利用不同温度下测得的塑料熔体表观粘度绘制 ln ηa

? 线，该直线的斜率即能表征熔体的粘流活化能 Eη 。 ⑥将挤出物（单丝）冷却后用游标卡尺测量其直径 Ds （为减少挤出物自重所引起的单丝变细， 测量应靠单丝是始端进行，最好选用溶液接托法取样） ，计算出膨胀比 B ；用放大镜观察挤出物的外 观（表面粗糙无光和表面呈微细不规则且有相当间距的棱柱形者为鲨鱼皮症；挤出物被扭曲为波纹； 竹节或螺旋以及支离破碎的料团称熔体破碎） 。 ⑦用试验内容 3 的（1）中①到④任何一个的数据作出螺杆特性曲线。 ⑧用试验内容 3 的（1）中①到④的数据作出口模特性曲线。 2、实验报告 实验报告应包括下列内容： （1）实验目的和实验原理； （2）实验仪器、原材料名称； （3）实验条件、实验操作步骤； （4）实验数据记录及数据处理； （5）解答思考题。 （1）（2）和（3）在课前完成， 、 （4）和（5）在课后完成。 七、思考题 1、试考虑为什么要进行“非牛顿修正”和“入口修正”？ 2、为保证实验结果的可靠性，操作及实验数据处理中应特别注意哪些问题？ 8
1 关系图， 在一定温度内图形应是一直 T
3、如何使用高分子材料的流变曲线指导拟定的成型加工工艺？ 八、实验中注意事宜 在实验过程应需注意以下几点： 1、未经老师同意，不得操作和触动计算机及仪器的各个部分。 2、挤出机各段温度末达到工艺要求时，不得进行实验。 3、改变口模温度时取样，一定要在各段加热区在所设定的温度下保温 20 分钟后，开始取样。 4、改变转速时取样，一定要在转速稳定后取样。 5、取样要迅速，不得拉拽，一定要用切刀或剪刀切断或剪断。 6、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。 7、把塑料倒入料斗时，检查有无铁屑、铁订之类金属或其他异物混入物科，以免在螺杆旋转时 损坏仪器或影响实验结果的可靠性。 8、挤出机的料筒及口模加热温度比较高，不要裸手触摸，以免发生烫伤事故。 9、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
9
实验三一、实验目的
测定热塑性聚合物熔体的流动速率
1、了解塑料熔体流动指数与分子量大小及其分布的关系； 2、熟悉测定塑料熔体流动指数的原理及操作。 二、实验原理 塑料熔体流动指数（MFR）是在一定温度和负荷下，塑料熔体每 10min 通过标准口模的质量 （g/10min） 。 在塑料成型加工中，熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性的一个重要指标。对一定结构的 塑料熔体，若 MFR 越大，表征塑料熔体的平均分子量越低，成型时流动性越好。 测试 MFR 的仪器通常称为塑料熔体流动速度测试仪（或熔体指数仪） 。这

种仪器测得的流动性 能指标，是在低剪切速率下获得的，不存在广泛的应力－应变速率关系。因而不能用来研究塑料熔 体粘度与温度、粘度与剪切速率的依赖关系，仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数 值。 该法测定熔体流动速率简便易行，对材料的选择和成型工艺条件的确定有其重要的实用价值， 工业生产上得到广泛应用。 三、实验所用原材料 粉料、粒料、小块、薄片等形状的热塑性塑料。根据塑料类型按相应规定进行干燥处理。 本次实验试样采用硬质 PVC 颗粒和 ABS 颗粒。 四、实验设备、工作原理及主要技术特性 实验设备、 （1）塑料熔体流动速率测试仪 本实验采用 XNR－40AM 塑料熔体流动速率测试仪，该仪器由挤出系统和加热控温系统两部分 组成。其主体结构（试料挤出系统）示意图如图 3.1。 固态塑料在料筒内融化为熔体，熔体在负荷作用下由标准毛细管口模挤出。 塑料熔体流动速率测试仪主要技术特性为： 负荷由砝码、托盘（g） 、活塞（g）之和组成，分为 325g、1200g、2160g、3800g、5000g、10000g、 12500g、21600g 等八个档次； 标准口模直径 φ (2.095 ± 0.025) mm； 标准口模长度 (8.000 ± 0.025) mm，内壁粗糙度不低于 料筒长度 152mm，料筒直径 φ (9.550 ± 0.025) mm； 温度范围：室温～400℃连续可调。 （2）其他实验用具 天平（感量 0.001g） ，白色的绸布和棉纱，镊子。 五、实验步骤及实验内容 1、准备工作 （1）熟悉熔体流动速率仪主体结构和操作规程，根据塑料类型选择实验条件（标准实验条件见 表 3.1） 。 有关塑料实验条件，按表 3.2 选用。共混、共聚和改性等类型的塑料也可参照表 3.2 选用。 ；
10
表 3.1 标准实验条件 序号 1 2 3 4 5 6 7 标准口模内径 /mm 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 实验温度 /℃ 190 190 190 190 190 200 200 负荷 /kg 0.325 2.160 5.000 10.000 21.600 5.000 10.000 序号 8 9 10 11 12 13 14 15 标准口模内径 /mm 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 实验温度 /℃ 220 230 230 230 230 230 275 300 负荷 /kg 10.000 0.325 1.200 2.160 3.800 5.000 0.325 1.200
表 3.2 塑料实验条件 材料 ABS ABS ABS ABS 实验温度/℃ 220 200 220 200 负荷/kg 10.00 5.00 5.00 10.00 材料 PVC PVC PVC PVC 实验温度/℃ 190 190 190 190 负荷/kg 0.325 2.16 5.00 10.00
（2）称样 预计试样的 MFR 范围，按表 3.3 称取试样（准确到 0.1g） 。 表 3.3 试样加入量与切样时间间隔 熔体流动速率/(g/10min) 料筒中样品质量/g 挤出物切断时间间隔/s 0.1～0.5 3～5 240 ＞0.5～1 4～6 120 ＞1～3.5 4～6 60 ＞3.5～10 6～8 30 ＞10 6～8 5～15 3 1） 当材料密度大于 1.0g/cm 时，可能需增加试样量。 2） 当测定 MFR 大于 25g/min 的材料时，为了获得足够的再现

性，需要对小于 0.1s 的切断时间间隔 进行测量。 3） 样条长度以 30mm～60mm 为宜 （3）仪器调整和口模安装 先把联接口模挡板的推拉杆向炉体推入，然后把水准支杆从料筒的上端口插入料筒，并使支杆 的底部与口模挡板接触，再把水准仪放在支杆上。调节底座下面的四个调节螺钉，使水准泡在水准 仪正中，使料筒达到铅直状态（注：这是为了避免活塞引起过分摩擦或在重的负荷下完全） 。接着锁 紧调节螺母上的锁紧螺母，取下水准仪和支杆。 从料筒的上端口装入口模，并用装料杆将其压到与口模挡板接触为止。接着，将活塞插入料筒 中。 2、实验操作 （1）接通电源，打开控制面板上的电源开关，电源指示灯亮。点击“2”进入实验主页，设置 实验参数。实验参数设置结束后，点击“启动”键，仪器开始升温。当温度达到要求温度时，恒温 30 分钟。 （2）恒温 30 分钟后，取出活塞，将试料用料斗加入料筒，随即把活塞再插入料筒并用力下压 压紧试料，全过程要在 1 分钟内完成。预热 4 分钟使炉温回复至要求温度。 （3）在活塞顶托盘上加上砝码，随即用手轻轻下压，促使活塞在 1 分钟内降至下环形标记距料 筒口 5～10mm 处。待活塞自行（不用手）降至下环形标记与料筒口相平行时，点击“开始”键并将 取样盘放在出料口下方，刮刀开始按设定的时间间隔自动刮料。以连续切取的无气泡样条三个为一 11
组，保留多组。 （4）当活塞自行降至上环形标记与料筒口相平行时，停止切样。停止切样后，趁热将余料全部 压出，立即取出活塞和口模，趁热用绸布和棉纱擦拭表面除去表面的余料，用口模清理棒细端顶出 口模内的残料。用绸布绕在料筒清洗杆上，清洁杆在料筒内边推动边转动地擦拭几次，直至干净为 止。 （5）所取样条冷却后，在天平上分别称其质量。若其质量的最大值和最小值之差大于平均值的 10％，则换样条组或重作实验。 3、实验内容 按上面的步骤进行下列实验： 硬质 PVC 颗粒和 ABS 颗粒 六、实验结果与报告 1、实验结果 （1）试料熔体流动速率计算 试料熔体流动速率计算式为
MFR =
600 × W t
式中， W ——切取样条质量的算术平均值，g； t ——切样时间间隔，s。 实验结果取两位有效数字。 （2）实验条件与样条外观记录 2、实验报告 实验报告应包括下列内容： （1）实验目的和实验原理； （2）实验仪器、原材料名称、型号； （3）实验条件、实验操作步骤； （4）实验数据记录及数据处理； （5）样条外观现象分析； （6）解答思考题。 （1）（2）和（3）在课前完成， 、 、 （4）（5）和（6）在课后完成。 七、思考题

1、举例说明哪些因素影响测定结果？ 2、是否所有热塑性塑料均可进行 MFR 测定？塑料合金呢 八、实验中注意事宜 在实验过程应需注意以下几点： 1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。 2、料筒温度末达到工艺要求时，不得进行实验。 3、清洗活塞杆时，不能用硬物刮。 4、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。 5、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验四一、实验目的
热塑性塑料模压成型实验
热塑性塑料硬板多数为半成品，作为热成型及二次加工的原材料，用于制作箱体、壳体、家具、 防腐槽、复合装饰板等。用压制成型制备热塑性塑料硬板，在研究一些熔体粘度较大的塑料改性技 术（如塑料合金、塑料复合材料、氟塑料、热固性塑料） ，制备材料性能测试试样时常常采用。本实 验通过混合塑炼和热压成型制备 PVC 塑料硬板，使学生了解 PVC 复合物配制及其工艺控制对产品 外观和力学性能的影响，熟悉压制成型特点和生产操作。 二、实验原理 单纯的 PVC 树脂较刚硬， 熔体粘度大， 流动性差， 虽具有一般非晶态线性高聚物的热力学状态， 但 Tg～Td 范围窄，对热不稳定，在成型温度下会发生严重的降解，放出氯化氢气体、变色和粘住设 备。因此，在成型加工之前必须加入热稳定剂、加工改性剂、润滑剂、抗冲改性剂等多种助剂。压 制硬 PVC 板材生产过程包括下列工序：①混合，按一定配方称量 PVC 及各种助剂，按一定顺序加 料，将各组分加入到高速混合机中进行几何分散；②双辊塑料拉片，用双辊塑炼机将混合物料熔融 混合塑化，得到组成均匀的成型用 PVC 片材；③压制，把 PVC 片材放入恒温压制模具中，预热， 加温加压使 PVC 熔融塑化，然后冷却定型成硬质 PVC 板材。 混合工序是利用对物料加热和搅拌作用，使树脂粒子在吸收液体组分的同时，受到反复撕捏、 剪切，形成能自由流动的粉状掺混物。塑炼工序是使物料在粘流温度以上和较大的剪切作用下来回 折叠、辊压，使各组分分散更趋均匀，同时驱除可能含有水分等挥发性气体。PVC 混合物经塑炼后， 可塑性得到很大改善，配方中各组分的独特性能和它们之间的“协同作用”将会得到更大发挥，这 对下一步成型和制品性能有着极其重要的影响。因此，塑炼过程中与料温和剪切作用有关的工艺参 数、设备特性（如辊温、辊距、辊速、时间）以及操作的熟练程度都是影响塑炼效果的重要因素。 压制是板材成型的重要方法，正确选择和调节压制温度、压制压力、时间以及制品的冷却程度 是控制板材性能的工艺措施。通常在不影响制品性能的前提下

，适当提高压制温度，降低成型压力， 缩短成型周期对提高压机生产效率是行之有效的；但过高的温度、过长的加热时间会加剧树脂降解 和熔料外溢，致使制品颜色暗淡、毛边增多及力学性能变劣。 综上所述，PVC 塑料的组成、共混方式、加工历程是提高制品质量的关键。要生产出性能优异 的 PVC 板材，除了设计一个较合理的配方外，其加料顺序、各工序的工艺参数都必须通过实验分析 调整，严格控制。 三、实验所用原材料及配方 粉料、粒料、小块、薄片或其他形状的热塑性塑料。根塑料类型按相应规定进行干燥处理。 本次实验试样采用硬质 PVC 颗粒和 ABS 颗粒及其他填料。配方如下： 原材料 PVC 树脂 ABS 硬脂酸钡 四、实验设备仪器 实验混合和塑炼设备用转矩流变仪。压制成型设备用 250kN 平板硫化机，其主要性能参数为： 最大关闭压力 250 kN 柱塞最大行程 150 mm 工作液最大压力 15MP 平板面积 350mm×350 mm 烘箱最高使用温度 250℃， 压制用平板模具，模具尺寸 172mmxl72mm×4mm 13 质量份数 100 4 1.5 原材料 硬脂酸钙 硬脂酸锌 硬脂酸 质量份数 0.2 0.1 0.3
制样机。搪瓷盘或不锈钢盘 五、实验步骤及实验内容
测厚仪或游标卡尺
铜刀
棕刷 手套
1、准备工作 （1）熟悉平板硫化机主体结构和操作规程，根据塑料类型选择实验条件。 （2）按一定配方称量 PVC 及各种助剂。 2、实验操作 （1）混合和塑炼 ①启动转矩流变仪的微机及动力系统，根据混合实验要求设置各段加热区的温度为 100℃，并 点击“开始加热”按钮开始加热。当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温 30 分钟。 ②加料 按一定顺序加料，将各组分加入到混合器中进行几何分散。 ③开启传动装置 三分钟后，开启传动装置，并将转速由零逐渐调至 120rpm。 ④当物料混合温度自动升至 90～100℃时（或混合 30 分钟后） ，添加剂已均匀分散吸附在 PVC 颗粒表面，固体润滑剂也基本融化时，将转速由 120rpm 逐渐调至 30rpm，再根据塑炼实验要求设置 各段加热区的温度为 165℃。当实验条件稳定后，在此条件下，塑炼 10min。 ⑤卸料，制片坯 塑炼结束后，停止加热，停止传动。打开混合器前板 26 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，并把它放在经预热的平板坯料模具上，随即置 入平板硫化机上压制 1mm 左右的片坯。 ⑥用专用工具及干净棉纱把混合室壁、前板和转子清理干净后，装上前板，进行下一个试验或 中止试验。 （3）模压 ①准备 在混合和塑炼过程中，接通平板硫化机电源，旋开控制面板上的加热开关，温度显示 仪表亮。仪器开始加热升温。根据物料和实

验要求，设置实验温度，并把平板坯料模具置于加热板 上预热。按下面公式计算结果将压力表的上限压力调在要求的范围之内。
P=
P0 A × Pmax N 机 × 103
式中， P －压力表读数，MPa； P0 －模压压强，MPa； A －模具投影面积，cm2； Pmax －硫化机最 大工作压力，kN； N 机 －硫化机公称压力，kN。 ②预热 将聚氯乙烯薄片按压模板框尺寸大小剪成多层片材。选几片样片叠在一起放在在 100～120℃的烘箱内预热 10 min；将烘箱中塑料片取出置于模具框内，将模具置入主平板中央，开 动硫化机加压，使硫化机上加热板与模具上板刚好接触（此时模具处于未受压状态） ，在此状态下预 热 10 min。 ③加压 开动硫化机加压，使压力表指针指示到所需工作压力，经 2～7 次卸压放气后，在工 作压力下压制一定时间。 ④固化定型 固化定型有两种方式，一是冷压；二是降温热压。一般来说，压制时间短的采用 冷压；而压制时间长的采用降温热压。 ⑤出模 卸掉硫化机压力，取出模具，用铜片开模具，取出制品。 （3）制样 将聚氯乙烯硬板在制样机上，根据需要切割成要求形状和尺寸。 3、实验内容（根据学时多少，可选作其中 1 到 4 个） 按不同压制工艺条件，重复上述操作过程，进行模压实验。实验时工艺条件为 （1）模压温度 160℃；模压压强 2.0 MPa；保温保压时间 20 分钟后，停止加热，待模具温度降 至 60℃以下，卸压起模。 14
（2）模压温度 170℃；模压压强 2.0 MPa；保温保压时间 20 分钟后，停止加热，待模具温度降 至 60℃以下，卸压起模。 （3）模压温度 180℃；模压压强 1.5 MPa；保温保压时间 20 分钟后，停止加热，待模具温度降 至 60℃以下，卸压起模。 （4）模压温度 180℃；模压压强 1.5 MPa；保温保压时间 3 分钟；在 10 MPa 条件下冷压 20min 后，卸压起模。 六、实验结果与报告 1、实验结果表述 记录下列实验内容 （1）原料牌号、规格、生产厂家名称； （2）计算塑料粉用量及表压值； （3）模具结构尺寸； （4）模压工艺条件； （5）制品外观记录。 2、实验报告 实验报告应包括下列内容： （1）实验目的和实验原理； （2）实验仪器、原材料名称、型号； （3）实验条件、实验操作步骤； （4）实验结果表述； （5）实验现象记录及原因分析； （6）解答思考题。 （1）（2）和（3）在课前完成， 、 、 （4）（5）和（6）在课后完成。 七、思考题 1、模压过程中为什么要进行排气？ 2、分析配方中各个组分的作用？ 3、观察所压制硬板的表观质量，分析出现塌坑、气泡、开裂等现象的原因？ 4、如果在配方中加入 5—10 份氯化聚乙烯，将会对硬聚氯乙烯的

性能有什么 八、实验中注意事宜 在实验过程应需注意以下几点： 1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。 2、配科时称量必须准确。 3、清理模具时，用规定工具清理，不能用其他硬物刮。 4、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。 5、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验五一、实验目的
热固性塑料模压成型实验
1、了解模压成型热固性塑料的原理和工艺控制过程； 2、 加深理解塑料模塑粉配方以及模压成型工艺参数对热固性塑料模压制品性能及外观质量的影 响； 3、了解酚醛模塑粉中各组分的作用以及配方原理。 二、实验原理 热固性塑料的模压成型是将缩聚反应到一定阶段的热固性树脂及其填充混合料置于成型温度下 的压模型腔中，闭模施压。借助热和压力作用，使物料一方面熔融成可塑性流体而充满型腔，取得 与型腔一致的形样，与此同时，带活性集团的树脂分子产生化学交联而形成网状结构。经一段时间 保压固化后，脱模，制得热固性塑料制品的过程。 在热固性塑料模压成型过程中，温度、压力和保压时间是重要的工艺参数。他们之间既有各自 的作用又相互制约，各工艺参数的基本作用和相互关系如下： 1、模压温度 在其他工艺条件一定的情况下，热固性塑料模压过程中，温度不仅影响其流动性而且决定成型 过程中交联反应的速度。温度高，交联反应快，固化时间短。所以，高温有利于缩短模压周期，改 善制品物理－力学性能。但温度过高，熔体流动性会降低以致充模不满，或表面层过早固化而影响 水分、挥发物排除，这不仅要降低制品的表观质量，在起模时还可能出现制品膨胀、开裂等不良现 象。反之，模压温度过低，固化时间拖长，交联反应不完善也要影响制品质量，同样会出现制品表 面灰暗、粘模和力学性能降低等问题。 2、模压压力 模压压力的取决于塑料类型、制品结构、模压温度及物料是否预热等诸因素。一般来讲，增大 模压压力可增进塑料熔体的流动性，降低制品的成型收缩率，使制品更密实；压力过小会增多制品 带气孔的机会。不过，在模压温度一定时，仅仅就增大模压压力并不能保证制品内部不存在气泡， 况且，压力过高还会增加设备的功率消耗，影响模具的使用寿命。 表 5.1 酚醛塑料模压成型工艺条件 条件 试样类别 电气（D） 绝缘 V165 绝缘 V1501 高频（P） 高电压（Y） 耐酸（S） 耐热（H） 冲击 J1503 冲击 J8603 预热条件 温度/℃ 时间/min 135～150 3～6 150～160 6～10 140～160 4～8 150～160 5～10 155～165 4～10 120～130 4～6 120～150 4～8 125～135 4～8 135～145 4～8 温度/℃ 160～165 150～160

155～165 160～170 165～175 150～160 模压条件 压力/MPa 25～35 25～35 25～35 40～50 40～50 25～35 25～35 25～35 25～35 时间/min 6～8 6～10 6～10 8～10 10～20 6～10 6～10 6～10 6～10
注意： 注意：板材厚度为 3.5～10mm，厚度小，压制工艺参数取较小值。 3、模压时间 模压时间，是指压模完全闭合至启模这段时间。模压时间的长短也与塑料类型、制品形样、厚 度、模压工艺及操作过程密切相关。通常随制品厚度增大，模压时间相应增长。适当增长模压时间， 可减少制品的变形和收缩率。采用预热、压片、排气等操作措施及提高模压温度都可缩短模压时间， 从而提高生产效率。但是，倘若模压时间过短，固化不完全，起模后制品易翘曲、变形或表面无光 16
泽，甚至影响其物理力学性能。 除此之外，塑料粉的工艺性能、模具结构和表面粗糙度等都是影响制品质量的重要因素。 实验时酚醛塑料模压成型工艺条件，可参考表 5.1。 三、实验原料与仪器设备 1、实验原材料 酚醛树脂（或其改性树脂）与填料及其他添加剂所组成的热固性塑料粉。 本实验采用酚醛树脂模塑粉配方见表 5.2。 表 5.2 实验用酚醛树脂模塑粉配方 原材料 酚醛树脂 六次甲基四胺 轻质氧化镁 硬脂酸镁 质量份数 100 13 3 2 原材料 硬脂酸锌 碳黑 云母 质量份数 1.5 0.6 100
2、主要仪器设备 250kN 平板硫化机；压模模具；普通天平。 3、其他实验用品 脱模剂；铜刀；石棉手套。 四、实验步骤及内容 1、准备工作 （1）计算塑料粉量和压力表指数值 根据制品尺寸以及使用性能，参照表 5.1，拟定模压温度、压力和时间等工艺条件，由模具型腔 尺寸和模压压强分别计算出所需的塑料粉量和压力表指数值。 塑料粉量 m 计算
m = ρV式中， ρ －制品密度，g/cm3； V －制品体积，cm3。 压力表指数值计算
P=
P0 A × Pmax N 机 × 103
式中， P －压力表读数，MPa； P0 －模压压强，MPa； A －模具投影面积，cm2； Pmax －硫化机最 大工作压力，kN； N 机 －硫化机公称压力，kN。 （2）塑料粉配制 按表 5.2 配方称量，将各组分放入混合器中，搅拌 30min 后，将塑料粉装入塑料袋备用。必要 时，按规定预热。 2、压制成型 （1） 接通平板硫化机电源， 旋开控制面板上的加热开关， 温度显示仪表亮。 仪器开始加热升温。 根据实验要求，设置实验温度为预热温度，并把模具置于加热板上预热。按上面公式计算结果将压 力表的上限压力调在要求的范围之内。 （2）模具预热 15min 后，将上、下模板脱开，用棉纱擦拭干净并涂以少量脱模剂。随即把已计 17
量好的塑料粉加入模腔内，堆成中间高的形式，合上上模板再置于硫化机热板中心

位置。设置实验 温度为模压温度 （3）开动硫化机加压，使压力表指针指示到所需工作压力，经 2～7 次卸压放气后，在模压温 度和模压压力下保压。 （4）按实验要求保压一定时间后，卸压，取出模具，开模取出制品，用铜刀清理干净模具并重 新组装待用。 3、实验内容 按不同工艺条件，重复上述操作过程，进行模压实验。实验时工艺条件为 （1）塑料粉不预热；模压温度 160℃；模压压强 25 MPa；保压时间 5 分钟。 （2）塑料粉在 130℃预热；模压温度 160℃；模压压强 25 MPa；保压时间 5 分钟。 （3）塑料粉在 130℃预热；模压温度 160℃；模压压强 30 MPa；保压时间 5 分钟。 （4）塑料粉在 130℃预热；模压温度 150℃；模压压强 25 MPa；保压时间 5 分钟。 五、实验结果与报告 1、实验结果表述 记录下列实验内容 （1）原料牌号、规格、生产厂家名称； （2）计算塑料粉用量及表压值； （3）模具结构尺寸； （4）模压工艺条件； （5）制品外观记录。 2、实验报告 实验报告应包括下列内容： （1）实验目的和实验原理； （2）实验仪器、原材料名称、型号； （3）实验条件、实验操作步骤； （4）实验结果表述； （5）实验现象记录及原因分析； （6）解答思考题。 （1）（2）和（3）在课前完成， 、 、 （4）（5）和（6）在课后完成。 六、思考题 1、 热固性塑料模压过程中为什么要进行排气？其模压过程与热塑性塑料的模压成型有何区别？ 2、酚醛模塑粉中各组分的作用是什么？ 七、实验中注意事宜 在实验过程应需注意以下几点： 1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。 2、清理模具时，用规定工具清理，不能用其他硬物刮。 3、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。 4、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验六 注射成型实验一、实验目的 1、了解螺杆式注塑机的结构、性能参数、操作规程以及程控注塑机在注射成型时工艺参数的设 定、调整方法和有关注意事项； 2、掌握注塑机的操作技能；锻炼一种实际工作的技能； 3、熟悉注射成型标准测试试样的模具结构、成型条件和对制件的外观的要求； 4、掌握注射条件对标准试样的收缩、气泡等缺陷的影响。 二、实验原理 本实验采用单螺杆式注塑机进行实验。在塑料注射成型中，注塑机需要按照一定的程序完成塑 料的均匀塑化、熔体注射、成型模具的启闭、注射成型中的压力保持和成型制件的脱模等一系列操 作过程。注射机的这些操作有两种控制方式：人工控制的手动方式和计算机控制的程序控制方式， 后者更为普遍。 1 螺杆式注射机的主要结构及作用 （1）注射装置 注射

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