聚丙烯的挤出造粒实验

实验一聚丙烯的挤出造粒实验

一、实验目的

1.通过实验，了解双螺杆挤出机的结构和其基本工作机理，并熟悉其基本的使用操作。

2.理解聚丙烯的特性及其加工特性。

二、实验原理

聚丙烯，是由丙烯聚合而值得的一种热塑性树脂。无毒无味，密度大概为0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。其强度、刚度、硬度和耐热心均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。

聚丙烯的结晶度高，一般的工业聚丙烯的结晶度在50%-70%，有时可达到80%。而且聚丙烯的结构规整，因而具有优良的力学性能，其拉伸强度可以达到30MPa或稍高的水平。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定。而且，聚丙烯有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。

但是，聚丙烯也有缺点：①脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，低温冲击强度低，其耐寒性不如聚乙烯②制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化③聚丙烯着色性不好④易燃烧⑤韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。所以，我们需要通过共混对聚丙

烯改性。

本实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1-1 同向双螺杆挤出机组的结构示意图

1.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。挤出机的结构包括以下几个部分：

(1)传动部分

(2)加料部分

(3)机筒

(4)螺杆

(5)机头和模口

(6)排气装置及其机理

三、主要设备及技术参数和原料

主要设备：SHJ-30型同向双螺杆挤出机

主要技术参数：

螺杆直径（D）：30.5mm

螺杆长径比（L/D）：30

螺杆转速（n）：60-600r/min

原料：PP

四、实验步骤

（一）实验前准备工作

1. 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。

2.将所加工材料用电热干燥，按照比例预混合EPDM,PP粒料：按比例称量两种物料，装入袋中，振荡。

3. 检查料斗确认无异物。

4. 检查冷凝水连接是否正常。

5. 检查润滑油是否足量。

（二）实验过程

1. 开启总电源（右上角红色按钮，顺时针旋转），按照工艺要求设定各加热段温度，启动水泵。开启油泵开关，润滑电机启动。（主屏幕上水泵、油泵对应的圆圈由黑色变为红色），调节各截止阀开度。

2. 通电后，各区进入加热、升温过程，待各区温度达到设定値后，（控制偏差正常应≤2℃）后，保温20~30 min，往料斗中加入PP、EPDM共混物。

3. 用手旋转连轴器看螺杆是否转动灵活。

4. 往冷却水槽通水。

5. 开启切粒装置及及风干机。

6. 启动主电机，在电脑主屏上设定主机调速器运行频率值或转速值。

7. 开启喂料电机，根据调速器的转速或频率设定喂料量。

8. 按工艺要求，调节切粒装置转速，等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

1. 将加料电机转速降为0，然后关闭加料电机。

2. 主机空转1-2min，待熔体压力降至1.0Mpa以下，停主电机。

3. 停油泵。

4. 停真空泵。

5. 停切粒装置及风干机。

6. 停水泵（等主机料筒温度降下来后再停止冷却）。

7. 断开总电源开关。

五、实验注意事项

1. 开启主电机前要保证润滑电机启动。

2. 被加工的原料必须干净，严禁金属、砂子等杂质进入料斗，以防损伤机筒和螺杆；

3. 在任何情况下都不得将肢体的任何部位伸入挤出机喂料口，并在主机加热后不得用手触碰筒体以防烫伤！

4. 停机时要将主电机和喂料电机调速环降低到零位。

5. 如有异常可紧急停机，然后查明故障原因，在故障未能有效排除的前提下，不得再次强行开机工作。

7. 切粒机运行过程中，严禁将刀箱的仓门打开。如果料条卡住，其

正确的操作程序应是：先将切刀的转速归零，然后切断切粒机的驱动电源后，方可打开仓门——若多人操作，必须要制定专人看护切粒机的驱动开关。

六、实验数据处理

（1）聚合物在螺杆中熔融的具体机理是什么？

答：聚合物在螺杆中熔融的具体机理是塑料靠本身的自重从料斗进入螺槽，刚开始由于塑料的温度还比较低，虽然料筒的温度比较高使塑料部分受热，但是在加料段还是保持固体的状态。当塑料进入到压缩段时，与料筒表面接触的固体粒子，由于料筒的传导热和摩擦热的作用，首先熔化，并形成一层薄膜，称为熔膜，这些不断熔融的物料，在螺杆杆与料筒的相对运动的作用下，不断向螺纹推进面汇集，从而形成旋涡状的流动区，即熔池(简称液相)，熔池的作用就是以环流的方式传热和传质。而在熔融区固相和液相的界面称为迁移面，大多数的熔化均发生在此分界面上。随着塑料往机头的方向输送，熔融过程逐渐进行。

（2）在造粒过程中，为什么要过水浴，优点和缺点各有哪些？

答：在造粒过程中，过水浴的优点是利用水的低温，使得刚挤出的熔体迅速降温，且使得挤出的几条物料不会相互黏结在一起，而是在水中分开牵引，提高效率。其缺点是由于物料的迅速降温，使得其没有足够的时间冷却，会产生较大的内应力，且使制品的的力学性能和尺寸稳定性下降。