填充母料的制备教学设计.
填充母料的制备.
塑料配混技术
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（1）加高锅体，可提高粉体的工作空间，满足超细粉体 的干燥、活化等工艺要求
（2）改进锅盖密封形式，两层台阶封闭，提高物料密封 效果，改善生产环境
塑料配混技术
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预塑化后的物料：粉状、 粉团状、团块状或黏糊状
（3）采用油浴式电加热系统、 自动控温系统
（4）三层直型搅拌桨，搅拌 桨叶距离锅底部和锅周边的 间隙要小
（5）可上下调节高度、导流 方向可适当转动的立式斧头 形状的导流板
（6）加大放料口，300L的高 混机可采用500L的放料口， 有效地解决物料预塑化后的 呈黏团形状不易放出的问题
塑料配混技术
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2.同向平行双螺杆挤出机
改性母料使用的双螺杆挤出机： 螺杆长径比一般在 32：1～40：1 采用适当的螺纹元件排列方式 挤出过程多混炼 、少剪切 、快输送 可降低载体树脂的热降解， 保持树脂和助剂的物理性能，改善改性母料外观 应具有排气装置，高填充量的填料对加工设备的磨损严
风机，可明显改善黏连现象
塑料配混技术
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（2）拉条冷却切粒
水冷却拉条造粒： 避免物料热氧化、冷却效果好 需干燥、粒条易断影响生产
塑料配混技术
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不锈钢网带输送造粒： 模头中挤出的物料条在传动的钢丝网上边冷却边输送，配置
簸箕口切粒机 可有效解决由于产量高、易碎断条、不宜接触水分的高填充
母料的生产造粒
断条可随网带传动速度的调整和输送网上的收边装置，从而 全部送入切粒机，不会形成积条现象
风机产生的负压风道中 颗粒随着冷却风道输送到旋风分离料仓中，继续风冷后，
再经过二级风送冷却至振动筛进行筛分
填充母料制备-模块概要.
项目4 填充母料制备一、教学单元单元4-1填充改性原理单元4-2填料种类与特性单元4-3填料的表面处理单元4-4填充母料的结构模型与配方制定单元4-5填充母料的制备单元4-6填充母料配混质量分析单元4-7功能性填充改性塑料单元4-8功能母料单元4-9纳米材料单元4-10纳米无机物/塑料复合材料讨论：填充母料的质量影响因素分析实操：制备PE管材用填充母料（1）熟悉塑料实训教学工厂的相关设备（2）选择填料与表面处理剂，制定表面处理工艺条件（3）完成填料表面处理操作，记录工艺条件与现象（4）制定填充母料配方与配混方案（5）完成填料表面处理操作，记录工艺条件与现象（6）测试填充母料性能（7）分析、总结二、学习目标通过课堂学习、资料查询、小组讨论、实操等环节，了解塑料填充改性、纳米复合改性、功能母料的概况与进展，掌握填充改性、纳米复合改性的基本概念与理论，了解常见原料的性质与用途，能够制定填充母料制备工艺，能够规范操作高速混合机、挤出机进行填充母料生产，注射制备试样、测试性能，并能够按照基础知识与理论指导解决生产中出现的故障和产品质量问题；了解功能性填充改性塑料、功能母料、纳米复合材料的原料、用途、生产设备与生产工艺。
在项目为导向的小组学习过程中不断实践，学会采用“资讯→计划→决策→实施→检查→评估”六步法学习，培养自身的资料检索能力、逻辑思维能力、协同创新能力，同时在小组工作中锻炼自身的社会能力，生产实践不断提升自身解决实际问题的能力。
三、模块导学本模块我们将围绕填充母料项目进行10个教学单元的引导总结性教学，学生针对每个学习单元具体的技术问题细节开展小组报告、小组讨论及头脑风暴等多种方式开展自主学习，结合实训环节学习，逐步学习掌握填充改性、塑料母料、纳米材料、纳米复合材料的基本概念与基础理论，了解行业发展，培养自己的自主学习能力、独立思考能力。
针对填充母料制备实操项目，教师现场讲解、学生按照任务工单要求开展实训，学生通过实操，熟悉填充母料生产从原料配方制定到产品质量分析的全过程，并延伸到其它塑料功能母料、纳米复合材料，同时培养规范的实操习惯。
无纺布用碳酸钙填充母料的制造与应用
新材料、新工艺、新技术
填充母料-溶解-分散-稳定
谢谢！
ywq518@
新材料、新工艺、新技术
�总结 �碳酸钙填充母料生产中特别注意的问 题。 �填充母料生产环境必须洁净、卫生， 防止大颗粒杂质带进母料颗粒中造成 无纺布生产中堵网。 �大容积搅拌机，搅拌无死角，高温到 低温传导快均匀。 �双螺杆挤出造粒机选择大长径比，螺 纹元件、捏合块排列适合超细碳酸钙 填充母料的生产。 �过滤网要选择双粗一细。过滤板面积 最好是直径160-180mm
新材料、新工艺、新技术
�无纺布填充母料技术指标： 1. 外观：片状形或园柱形 2. 颗粒(个/10g)：200-600个 3. 熔体指数：15－30g/min 4. 白度：≥60 5. 水分及挥发物≤0.05 6. 密度: ≤1.3~2
新材料、新工艺、新技术
� 碳酸钙填充母料在纺粘无纺布中的应 用实例； � 聚丙烯原料（型号PPH-YD-300、 Z30S）30-70份；碳酸钙填充母料7030份； � 搅拌均匀生产PP纺粘无纺布70g/m2。 喷丝板出丝正常，没有出现丝口泄料、 渗料、积垢。生产12小时中机头压力 爬升平稳，复合生产工艺，开箱一次。 � 在高温熔融中溶解度基本一致，无堵 网现象，喷丝速度均匀，无断丝。无 纺布的物理指标符合用户要求。
新材料、新工艺、新技术
� 偶联剂；钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、 低分子增韧偶联分散剂。 偶联剂是一种增加无机物与有机聚合物 之间的亲和力，而且具有两性结构的物质。 偶联剂在无机物和聚合物之间通过物理的 缠绕或进行某种化学反应，形成牢固的化 学链，从而使两种性质不相同的材料紧密 结合起来。 偶联剂对无机填料的表面浸润性，可促进 两者的相容性。如果无机填料被完全浸 润，则树脂在两相界面上的物理吸附所产 生的粘结强度，比树脂本身内聚能还要大。 反之，如无机材料浸润不良，则相容性差。
塑料填充母料配方设计
塑料填充母料配⽅设计填充母粒是开发最早的⼀种，也是⽬前使⽤最⼴泛的母料品种。
⼀、填充母粒的组成填充母料主要由填料层、载体层、偶联层、及分散层四部分组成。
1.填料的选择填料是填充母料的核⼼，即母料核。
常⽤的填料品种有碳酸钙、滑⽯粉、⾼岭⼟、硅灰⽯、粉煤灰及红泥等。
对填料的要求是成本低，来源⼴，并能适当改善塑料制品的某些性能。
填料常常为⼯业废渣，如发电⼚的粉煤灰及铝⼚的红泥等。
填料的本⾝含⽔量往往都⽐较⼤，因此在制造母料前要充分⼲燥，使含⽔量降⾄0.5%以下。
填料的粒度对填充体系影响很⼤，⼀般情况下，填料的粒度越细，分散性越好；但填料粒度太细，容易产⽣凝聚，反⽽不利于分散。
所以填料的粒度要适当，⼀般碳酸钙粒径以3-6um，⽽滑⽯粉粒径以3-20um最理想。
填料的加⼊量往往都很⼤，⼀般可占母料质量的70%-85%。
2.载体的选择可⽤于填充母料的载体很多种，常⽤的载体主要有APP、LDPE、LLDPE、HDPE、PP、HIPS、CPE、EVA、PVC以及这些塑料的废旧料，如废PE、PP等。
废塑料的分⼦量低，流动性好，成本低。
载体既可以单独使⽤，也可以两种或两种以上混合使⽤，如LDPE/LLDPE及LLDPE/HDPE等。
复合载体同EVA和CPE等相同，与⼤多数树脂的相容性好，因⽽其母料适应性⼴。
单⼀载体从理论上讲应与被填充的基体树脂相同，这样相容性最好。
但实际上不可能制成太多种类母料，因⽽载体树脂与被填充树脂相近即可。
如PO⽤母料，常选LDPE或APP为载体；PS、ABS⽤母料，常选⽤HIPS为载体；PVC⽤母料，可选⽤CPE为载体。
载体的加⼊量⼀般为母料15%-30%左右，有时为了降低母料的成本，也有只⽤5%左右的。
3.偶联剂的选择由于填料与载体的相容性往往都很差，因此必须加⼊偶联层，以提⾼其与载体的相容性。
偶联剂的原理及品种，在具体选⽤时，主要根据填料的品种。
硅烷类偶联剂适⽤填料为黏⼟、云母、滑⽯粉、氢氧化铝及硅灰⽯等；适⽤树脂为PVC、PP及PU等。
塑料填充母料的制备—填充母料与功能母料
过2500目 32.3/31.7
350/410
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不同PP试样的拉伸强度
纯PP PP+40％ PP+40％ CaCO3 滑石粉
33.99 19.0
29.44
PP+30％ PP+40％云母 PP+40％云母
玻纤
未经表面处理 已经表面处理
43.71
27.92
42.68
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选择裁体树脂的原则： ①载体树脂与基体树脂相容性好； ②载体树脂的熔体流动速率大于基体树脂熔体流动速率； ③载体树脂最好要与填料其他组分有某种相互作用。
（2）阴离子型 ④硫酸酯及其盐： ROSO3H，ROSO3Na ⑤磷酸酯及其盐：
⑥烷基水杨酸盐
（3）两性离子型 ⑦季铵内盐
（4）非离子型 ⑧多元醇及其酯
• 抗静电母料配方举例
➢ 功能性塑料： 就是指塑料本身受物理或化学的外部刺激，或与 其它物质发生作用后，产生质和量的变化，从而 派生出具有特定功能的塑料。
• 色母料的生产工艺
色母的制造方法有四种：油墨法、冲洗法、捏合法和金属皂法。
（1）油墨法
油墨法是在色母生产中采用油墨色浆的生产方法，即采用PE蜡、白ห้องสมุดไป่ตู้油、液体石蜡，通过三辊研磨，在颜料表面包覆一层低分子保护层，其 流程如下：
颜料 分散剂
搅拌机 粗色浆
三辊 研磨机
细色浆
色母
挤出机
二辊 塑练机
载体 树脂
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什么是透明填充母料
是填充母料是透明的？ 还是填充后不影响制品的透光率？ 又或者是填充母料可以使制品变透明？
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成核剂
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶 塑料，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、 增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短 成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强 度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等 物理机械性能的新功能助剂。
任务填充母料制备方案制定与实施
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塑料挤出成型
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工作任务
任务4-1: 填充母料配方制定 任务4-2: 填充母料制备工艺制定与实施 任务4-3: 填充母料配混质量分析 任务4-4：拓展训练－纳米无机物/塑料复
合材料
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塑料挤出成型
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本次任务
任务4-2： 填充母料制备工艺制定与实施
拟实现的能力目标：
4.遵守安全及防护规定，按所定的配混 操作规程完成操作，记录数据与现象。
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塑料挤出成型
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拓展与提高：
填料表面处理的新技术 功能性填充改性塑料研究进
展
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塑料挤出成型
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干燥常在高速加热混合机中进行，干燥温度和时 间视填料种类而定。
填料的吸水量一般控制在0.5％以下，个别制品 要求严格的，可控制在0.1％以下
填料 碳酸钙 滑石粉 高岭土 硅酸钙
温 度 /℃ 110 110 110 110
时 间 /min 10～15 10～12 15～20 10～15
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塑料挤出成型
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填料表面湿法处理机理有表面吸附法、化学反应和聚合法。
表面吸附法属于物理过程；
化学反应法是指采用那些能与填料表面游离基团发生化学 反应的处理剂，在湿法处理过程中通过反应以化学键与填 料相结合。
聚合法与干法中表面聚合相似，直接采用可聚合的单体， 在引发剂的作用下，在填料表面生成一层高分子膜。所不 同的是前者在干粉中后者是在水的悬浮液中反应。
塑料母料配混工艺方案的制定能力； 配混基本操作技能； 配混工艺过程常见质量问题的处理能力； 主要配混设备日常维护与保养的能力； 团队合作与沟通能力； 自主学习的能力。
实验讲义-彩色填充聚合物材料的设计和制备
彩色填充聚合物材料的设计和制备实验讲义(初稿)设计型8学时化学与环境工程学院杨晓鸿目录1．前言1.1目的意义1.2简介2.实验部分2.1 设计思路配方设计选材配合比设计2.2原料及实验仪器（1）原材料（2）主要设备2.3 实验方案基本要领实验操作步骤及说明实验结果与记录3. 思考题4. 实验报告附录1：安全知识附录2：SJSZ-7微型双螺杆挤出机使用说明书1前言1.1目的意义：培养学生进行填充聚合物材料配方设计、优化、制备等的基本应用技能，了解填充改性聚丙烯的挤出原理，挤出机的工作特性，以及挤出成型工艺对制品质量的影响，掌握挤出的操作过程。
1.2简介填充聚合物是非聚合物材料对聚合物的填充复合体，比如在树脂中填充混入其他非树脂物质而形成的复合体系，是聚合物料配方的基本形态。
通过填充可以极大地改变和延伸聚合物的性能，制备改良或新的品种，目前已成为聚合物材料研究与开发的重要领域。
填充的目的、方法和品种繁多，比如，添加填料来控制聚合物对固体表面的粘结强度；在系统中添加两种不同化学性质及宏观结构的填料来直接改变聚合物链间的相互作用，这些填料也就是纤维增强填料及精细的分散填料；用化学吸附长链脂肪族化合物分子得到的带有亲水或疏水表面特性的矿物性填料；颗粒填充改变聚合物(包括聚合物纳米复合材料)熔体的模量、频率依赖性、屈服行为等流变行为；等等。
这些内容表明，填充聚合物是近年来材料科学领域中的有效技术方法，具有极大的发展前景。
挤出机按作用类型可分为连续挤出和非连续挤出，是塑料机械的一种。
挤出机的主机由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成(见图1)。
挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。
挤出机按其螺杆数量可以分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。
目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜于一般材料的挤出加工。
双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长,混合均匀。
功能母料教学设计.
3.理解抗菌母料、抗静电母料。
总结报告
教学
重点
功能母料定义、组成及配方设计原则
训练 任务 或
案例
抗菌母料、抗静电母料的原理、组成和制备方法
教学
准备
引导课文，粘贴板，学生分组
课后
作业
写总结报告，小组内协调分工，查找、汇总资料每人负责一部分，允许少量重叠
教学
性问题
学生自己完成
课后
归纳
资料检索能力； 逻辑思维能力； 方法能力； 社会能力；
问题引导
学生自己完成归 纳
课后
拓展
其他已有功能母料
启发性问题
课后
总结
评价学生的工作
问题引导
+点评 黑板
学生纪录+互动
5分钟
布置
作业
布置学生查询资料，写总结 报告
黑板
听讲
5分钟
《塑料配混技术
项 目
填充母料制备 单 元
功能母料
授课教师：王玫瑰等
授课班级：高分子材料
加工技术专业
学时数：3节
授课日期：
教学场所要求：图书馆；
工程中心仿真室
教 学 目 标
能力目标
知识目标
考核结果
1.资料检索能力；
2.逻辑思维能力；
3.方法能力；
4.社会能力；
1.掌握功能母料定义、组成及配方设计原则；
主要 步骤
教学内容
教师活动
学生活动
时间 分配
认知（教 学目的、 内容）
功能母料定义、组成及配方 设计原则，色母料的组成及 生产方法
总体介绍；
引导课文方法；
幻灯片简介
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5分钟
《塑料配混技术》电子教案——教学设计
项目
填充母料制备
单元
填充母料的制备
授课教师：王玫瑰等
授课班级：高分子材料加工技术专业
学时数：6节
授课日期：
教学场所要求：图书馆；
工程中心仿真室
塑料实训车间
教
学
目
标
能力目标
知识目标
考核结果
1.资料检索能力；
2.逻辑思维能力；
3.方法能力；
4.社会能力；
5.填充母料制备实操能力
教学
体会
教学过程设计
主要
步骤
教学内容
教师活动
学生活动
时间
分配
认知（教学目的、内容）
填充母料制备的工艺流程
填充母料生产设备
活化包覆与预塑化
挤出造粒
总体介；
引导课文方法；
幻灯片简介
听讲
25分钟
实施（任务驱动）
制备填充母料，混合填充母料与基体树脂，注射试样
指导、咨询
分组，制定填充母料塑料造粒工艺路线、工艺条件；定出配混操作规程、安全及防护规定，完成实操
1.理解填充母料混合造粒工艺路线
2.理解混合设备要求
3.掌握造粒工艺参数制定
总结报告
教学
重点
填料表面活化工艺，混合与造粒
训练
任务
或
案例
混合与造粒工艺路线与参数制定；制备填充母料；混合填充母料与基体树脂，注射试样
教学
准备
引导课文，粘贴板，学生分组
课后
作业
写总结报告，小组内协调分工，查找、汇总资料每人负责一部分，允许少量重叠
200分钟
深化
滑石粉填充母料与碳酸钙填充母料在生产工艺方面有何差异
启发性问题
学生自己完成
课后
归纳
资料检索能力；
逻辑思维能力；
方法能力；
社会能力；
问题引导
学生自己完成归纳
课后
拓展
填充母料的应用
启发性问题
课后
总结
评价学生的工作
问题引导
+点评
黑板
学生纪录+互动
5分钟
布置
作业
布置学生查询资料，写总结报告
黑板