热塑性塑料加工与力学性能综合实验讲义
实验二十二 硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试
实验二十二硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试（～20学时）一、实验目的1．了解聚合物加工成型的基本原理和过程2．掌握硬质和软质PVC材料制造的基本配方及配料方法3．掌握聚合物材料的力学性能测试方法4．了解塑料挤出机的构造和使用方法二、实验原理[1-4]PVC（聚氯乙稀）是由氯乙烯单体经过加成聚合反应而合成的热塑性树脂。
PVC塑料在1966年以前曾是塑料产量中最大的一种。
目前仍是五大通用树脂之一。
PVC树脂的应用非常广泛，用它可以制成薄膜，硬管，纤维，人造革，电线电缆的绝缘层，设备衬里以及包装涂层等。
另外PVC是塑料建材的主要原料树脂，PVC塑料建材已占塑料建材的半壁江山。
如，PVC墙板、地板、天花板、硬质泡沫、软质隔音泡沫以及塑钢门窗等，在建筑行业中有着广泛而重要的应用。
PVC分子极性较强，分子间的作用力较大，玻璃化转变温度为80～82℃。
PVC可以看成是无定形聚合物，对热敏感，极易在热的作用下脱去HCl而引起降解和交联。
PVC的热分解温度高于粘流温度，在加工成型时配料中必须加入热稳定剂。
PVC树脂可以被制成硬质或软质制品。
制品的“软”或“硬”，很大程度上决定于成型配方中增塑剂的含量。
通过调整增塑剂的用量，可以得到具有不同柔软度的PVC材料和制品。
PVC树脂价格低廉，不易燃，综合性能优异，其软硬制品在人们的生活和生产中均有广泛的应用，占有很重要的地位。
聚合物制品的获得，必须经过加工成型过程。
所谓的聚合物加工成型，即将树脂转变为有用并能保持原有性能的制品的过程。
塑料加工成型的方法包括压制成型，注射模塑，压延成型，片材的热成型及挤出成型等。
挤出成型，又称挤出模塑，它在热塑性塑料加工领域中占有非常重要的地位。
由挤出方法制成的产品都是连续的型材，如管，棒，丝，板和薄膜等。
挤出加工所用的设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两类。
前者又有单螺杆挤出机和多螺杆挤出机之分。
使用较多的是单螺杆挤出机，其基本结构主要包括传动装置，加料装置，料筒，螺杆，机头和口模等五个部分。
实验二十二 硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试
实验二十二硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试（～20学时）一、实验目的1．了解聚合物加工成型的基本原理和过程2．掌握硬质和软质PVC材料制造的基本配方及配料方法3．掌握聚合物材料的力学性能测试方法4．了解塑料挤出机的构造和使用方法二、实验原理[1-4]PVC（聚氯乙稀）是由氯乙烯单体经过加成聚合反应而合成的热塑性树脂。
PVC塑料在1966年以前曾是塑料产量中最大的一种。
目前仍是五大通用树脂之一。
PVC树脂的应用非常广泛，用它可以制成薄膜，硬管，纤维，人造革，电线电缆的绝缘层，设备衬里以及包装涂层等。
另外PVC是塑料建材的主要原料树脂，PVC塑料建材已占塑料建材的半壁江山。
如，PVC墙板、地板、天花板、硬质泡沫、软质隔音泡沫以及塑钢门窗等，在建筑行业中有着广泛而重要的应用。
PVC分子极性较强，分子间的作用力较大，玻璃化转变温度为80～82℃。
PVC可以看成是无定形聚合物，对热敏感，极易在热的作用下脱去HCl而引起降解和交联。
PVC的热分解温度高于粘流温度，在加工成型时配料中必须加入热稳定剂。
PVC树脂可以被制成硬质或软质制品。
制品的“软”或“硬”，很大程度上决定于成型配方中增塑剂的含量。
通过调整增塑剂的用量，可以得到具有不同柔软度的PVC材料和制品。
PVC树脂价格低廉，不易燃，综合性能优异，其软硬制品在人们的生活和生产中均有广泛的应用，占有很重要的地位。
聚合物制品的获得，必须经过加工成型过程。
所谓的聚合物加工成型，即将树脂转变为有用并能保持原有性能的制品的过程。
塑料加工成型的方法包括压制成型，注射模塑，压延成型，片材的热成型及挤出成型等。
挤出成型，又称挤出模塑，它在热塑性塑料加工领域中占有非常重要的地位。
由挤出方法制成的产品都是连续的型材，如管，棒，丝，板和薄膜等。
挤出加工所用的设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两类。
前者又有单螺杆挤出机和多螺杆挤出机之分。
使用较多的是单螺杆挤出机，其基本结构主要包括传动装置，加料装置，料筒，螺杆，机头和口模等五个部分。
2.高分子加工与力学性能实验指导书.
高分子加工与力学性能测试综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课—专业实验的内容之一，要求学生针对高分子材料的加工特性进行自我设计加工工艺和加工条件，完成加工成型的全过程，并对成型产品的力学性能进行表征和分析。
让学生掌握高分子材料加工设备的基本原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力，并初步了解塑料配方的基本设计过程，为其毕业设计打下良好的基础。
（一）热塑性塑料挤出造粒实验1.实验目的：（1）通过本实验，应熟悉挤出成型的原理，了解挤出工艺参数对塑料制品性能的影响。
（2）了解挤出机的基本结构及各部分的作用，掌握挤出成型基本操作。
（3）初步掌握塑料增韧配方设计方法及其增韧机理。
2.实验原理（1）塑料造粒：合成出来的树脂大多数呈粉末状，粒径小成型加工不方便，而且合成树脂中又经常需要加入各种助剂才能满足制品的要求，为此就要将树脂与助剂混合，制成颗粒，这步工序称作“造粒”。
树脂中加入功能性助剂可以造功能性母粒。
造出来的颗粒是塑料成型加工的原料。
使用颗粒料成型加工的主要优点有：①颗粒料比粉料加料方便，无需强制加料器；②颗粒料比粉料密度大，制品质量好；③挥发物及空气含量少，制品不易产生气泡；④使用功能性母料比直接添加功能性助剂更容易分散。
塑料造粒可以使用辊压法混炼，塑炼出片后切粒，也可以使用挤出塑炼，塑化挤出后切粒。
本实验采用挤出冷却后造粒的工艺。
（2）挤出成型原料及应用热塑性塑料的挤出成型是主要的成型方法之一，塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中，在一定的温度和一定的压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定截面形状连续型材的加工方法。
不论挤出造粒还是挤出制品，都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切转动的剪切挤压作用而熔融，同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可以分条状、片状、棒状、筒状等。
热塑性塑料注射成型实验
热塑性塑料注射成型实验[摘要] 本文主要讨论如何用注塑成型方法制备热塑型塑料PP、PE及其共混，以及对不同组成的直条塑料进行力学性能测试。
通过实验发现PP的抗拉强度比PE好，但弹性模量比PE差。
共混可以改变PP的抗拉强度和弹性模量，使其性能趋向于PE。
[关键词] 注塑成型；共混；力学性能Thermoplastic injection molding experiments[abstract] This article focuses on how to use the preparation of thermoplastic injection molding method type plastic PP, PE and its blending, and the mechanical properties of different plastic to test. It was found that the tensile strength of PP is better than PE, but the elastic modulus poor than PE. Blending can change PP tensile strength and modulus of elasticity, make it tend to PE.[key words] molding ；blend ；mechanics performance1 引言塑料注射成型源于机械制造业中的金属压铸比。
自从二十年代中期美国制造出第一台塑料注射成型机和欧洲发明了适合于注射成型用的酷酸纤维模塑粉以来，历经半个世纪的变迁，注射成型现已发展成为塑料三大加工方法之一。
早在1969年统计，注射成型的制品占所有制品的23.9%,仅次于挤出成型占第二位。
目前，美国、日本、西德、意大利四个主要资本主义国家每年各自生产四千至六干台注射机。
热塑性塑料加工与力学性能综合试验
专业实验（2）六：热塑性塑料加工与力学性能综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课——专业实验（2）的内容之一，要求学生针对高分子材料的性能特征进行自我设计加工工艺和加工条件，完成工艺的全过程，并对产品的力学性能进行表征和分析。
让学生掌握高分子材料加工原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力。
一、实验目的1. 掌握塑料增韧配方设计方法。
2.了解双螺杆挤出机基本构造、使用、注意事项和挤出共混的基本方法。
3.了解注塑机的基本构造和注塑成型的基本原理、操作方法及注意事项，并利用注塑机制备拉伸和冲击试样样条。
4. 掌握注塑成型工艺条件对注塑制品质量的影响，学会注塑工艺条件设定的基本方法。
5.了解拉伸和冲击样条的规格，以及试样规格对拉伸和冲击性能的影响6.了解塑料韧性的简单判断方法。
7.解高分子材料的拉伸强度及断裂伸长率的意义及其测试方法，通过应力－应变曲线的测定，判断不同高分子材料的性能特征8.掌握用悬臂冲击实验机测试高分子材料冲击性能的方法、操作及其实验结果处理；了解测试条件对测试结果的影响二、实验要求1. 掌握挤出机和注塑机的基本构造和操作方法2. 掌握热塑性塑料挤出造粒的基本原理3. 了解注塑机注塑成型的基本原理4. 掌握高分子材料拉伸和冲击强度常用的测试方法三、实验设备和原料1 实验原料：主体树脂：HIPS，增韧剂：SBS、LDPE、POE、EVA；抗氧化剂：1010，润滑剂：ZnSt，PE蜡2 实验设备：双螺杆挤出机及切粒机组一台；注塑机一台；悬臂梁冲击试验机一台；万能拉伸试验机及夹具一台游标卡尺、直尺、千分尺、记号笔各5套天平（精确到0.1g,量程 5kg） 2台四、实验原理刚性聚氯乙烯（PVC ）、聚苯乙烯（PS ）、苯乙烯 - 丙烯腈共聚物（SAN ）等非改性聚合物在环境温度下易于碎裂。
聚酰胺、聚烯烃等其他非改性聚合物在在低温下易于碎裂。
聚碳酸酯（PC ）等聚合物缺口冲击耐性较差。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt课件
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第一节 概述
塑料是一种高聚物材料。高聚物材料是所有已知材料中 力学性能变化范围最宽的材料，包括从液体（熔体）、高 弹体到刚硬的玻璃体，不同状态下其力学行为差别很大。
如聚苯乙烯制品往往很脆，一敲就碎；尼龙制品则很坚 韧，不易变形也不宜破碎；而聚乙烯塑料薄膜则非常柔软。 高聚物力学性能的这种多样性，为其不同场合的应用提供 了广阔的选择余地。然而，与金属材料相比，高聚物是典 型的粘弹性材料，即同时具有粘性液体和弹性固体的双重 力学性能，其力学行为对温度和时间的依赖性很强。高聚 物的粘弹性使高聚物的力学性能变化复杂，并对高聚物制 品的加工和使用产生重要影响。
性质，表征它们力学性能的材料常数远不止上述 几项。如单轴取向的材料，有5个独立的弹性模量， 包括纵向杨氏模量、横向杨氏模量、纵向剪切模
量、横向剪切模量和体积模量。此外还有纵向泊 松比和横向泊松比。
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第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。
特
向相反，作用在同 向相反的两个力。 一直线上的两个力。
点
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应变 应力
张应变：
l l0 l0
真应变：
l dl i
l l0 i
张应力：
F
真应力： A 0
F A
切应变：
压缩应变：
高分子材料成型加工及力学性能检测实验指导书
团的聚合物，在加工成型过程中能够继续发生化学反应，最终固化为制品。
热固性塑料也可以通过多种的成型方法和工艺，加工成型为各式各样的塑料制品。不同
类型的热固性塑料的成型工艺有所不同，其中以酚醛塑料的压制成型最为重要。压制成型又
(2)挤出成型原理及应用。热塑性塑料的挤出成型是主要的成型方法之一，塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中，在一定的温度和一定压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定断面形状连续型材的加工方法。不论挤出造粒还是挤出制品，都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切挤压作用而熔融，同时熔休在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可为条状、片状、棒状、筒状等。因此，应用挤出的方法既可以造粒也能够生产型材或异型材。
分为模压和层压，模压又叫压缩模塑。本节仅就酚醛压塑粉模压实验为例，讨论热固性塑料
的加工成型。
酚醛树脂是酚类化合物和甲醛缩聚反应的聚合物，其聚合方法又分为酸法和碱法，碱法
树脂多为层压用料，酸法多为模压料。纯粹的酚醛树脂通常是不直接加工和应用的，大多数
情况下，酚醛树脂都是与填料和其他配合剂通过一定的加工程序而成为热固性物料。用得最
八、实验报告
1).实验报告应按专用实验报告格式书写；
2).实验报告应包含实验目的、要求、实验原理；
3).实验结束后应将报告交与指导教师签字认可；
九、注意事项
1).实验过程中高温，小心烫伤！！
实验（二）热塑性塑料挤出造粒
实验学时：6
实验类型：验证
实验要求：必修
一、实验目的
熟悉挤出成型的原理，了解挤出工艺参数对塑料制品性能的影响。了解挤出机的基本结构及各部分的作用，掌握挤出成型基本操作。
实验十四塑料力学性能实验(拉伸实验、弯曲实验)
实验十四塑料力学性能实验(拉伸实验、弯曲实验)一、实验目的了解塑料的拉伸强度、弯曲强度的意义；掌握塑料拉伸强度、断裂伸长率以及弯曲强度、弯曲模量的测试方法，掌握实验数据的处理方法二、实验原理拉伸强度是指在拉伸实验中，试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力。
拉伸强度的数值反映的是以试样单位截面积上所能承受的载荷大小(MPa)；断裂伸长率是指在拉力作用下，试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比，数值以%表示。
塑料在静态拉伸载荷下所测得的拉伸强度、断裂伸长率及弹性模量的高低取决于分子的结构、分子间的作用力及其材料的填充物等外加助剂的影响。
塑料试样在静态情况下承受静态弯曲力矩，以测定其弯曲性能。
也就是把试样支撑成横梁(简支梁)，使其在跨度中心以恒定速度弯曲，直至试样断裂或变形达到预定值，测量该过程中对试样施加的压力。
弯曲强度是指试样在弯曲过程中承受的最大的弯曲应力，弯曲弹性模量或弯曲模量是指应力差与对应的应变差之比。
三、实验仪器设备及流程(一)拉伸强度1、适用标准及适用范围适用标准为GB/T1040，本标准规定了对试样施加静态拉伸负荷，以测定拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、断裂伸长率的实验方法。
适用范围为热塑性塑料和热固性塑料，其中包括经填充和纤维增强的塑料，以及这些塑料制成的制品。
而不适用于泡沫塑料及厚度小于1mm的塑料薄片和薄膜。
2、实验设备CMT4254型微机控制电子万能实验机0~25000N 一台游标卡尺 0~150mm 一把 CJ80M3V 型精密注射成型机 一台 3、试样类型和尺寸(mm)I 型试样符号 名称尺寸公差符号名称尺寸公差L 总长(最小) 150 — W 端部宽度 20 ±0.2H夹具间距离 115 ±5.0d厚度见“4试样选择”—C 中间平行部分长度 60 ±0.5 b 中间平行部分宽度 10 ±0.2G 0标距(或有效部分) 50 ±0.5R半径(最小) 60 —Ⅱ型试样符号 名称 尺寸公差符号名称尺寸公差L总长(最小) 115 — d 厚度见“4试样选择”—H 夹具间距离 80 ±5.0 b 中间平行部分宽度 6 ±0.4C 中间平行部分长度 33 ±2.0 R 0小半径 14 ±1.0 G 0标距(或有效部分) 25 ±1.0R 1大半径 25 ±2.0W端部宽度 25 ±1.0Ⅲ型试样符号名称尺寸符号名称尺寸中间平行部分宽度 25bL 总长 110C 中间平行部分长度 9.5 R0端部半径 6.5d0中间平行部分厚度 3.2 R1表面半径 75R2侧面半径 75 d1端部厚度 6.5W 端部宽度 45Ⅳ型试样符号名称尺寸公差符号名称尺寸公差L 总长(最小) 250—L1加强片间长度 150 +0.2H 夹具间距离 170+5.0 d0厚度 2~10—G0标距(或有效部分) 100 +0.5 d1加强片厚度 3~10+0.2 W 宽度 25或50+0.5 θ加强片角度50~300L2加强片最小长度 50 —d2加强片—4、试样选择试样材料试样类型试样制备方法试样最佳厚度，mm 试验速度硬质热塑性塑料热塑性增强塑料注塑成型压制成型4 B、C、D、E、F硬质热塑性塑料板热固性塑料板(包括层压板) I型机械加工 4A、B、C、D、E、F、G软质热塑性塑料软质热塑性塑料板II型注塑成型压制成型板材机械加工板材冲切加工2 F、G、H、I热固性塑料包括经填充和纤维增强的塑料III型注塑成型压制成型— C热固性增强塑料板 IV型机械加工 — B、C、D 注：III型试样仅用于测定拉伸强度。
实验13热塑性塑料注塑成型实验
实验13 热塑性塑料注塑成型实验一、实验目的1．了解注塑成型过程和成型工艺条件；2．掌握注塑成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响；3．掌握注塑机模具的结构、正确操作注塑机，4．掌握聚乙烯盖注塑成型的方法。
原理聚乙烯是热塑性塑料，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，注塑成型正是利用塑料的这一特性。
注塑成型是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注塑机料筒中经外部加热及螺杆对物料和物料之间的摩擦升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制品。
采用注塑成型，可以成型各种不同塑料，得到质量、尺寸、形状大小不同的各种各样的塑料制品，本实验是通过注射机生产聚乙烯盖的过程，使学生对注塑成型有初步的了解和掌握塑料注塑成型的工艺条件。
注塑成型聚乙烯盖的工艺过程注塑成型过程按先后顺序包括成型前的准备，注塑过程，制品的后处理等。
注塑前的准备工作主要有原料的检验、计量、着色、料筒的清洗等。
注塑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。
注塑成型工艺条件包括注塑成型温度、注射压力、注射速度、与之有关的时间。
要想得到满意的注塑制品，涉及的生产因素有注塑机的性能、制品的结构设计和模具设计、原材料已经确定，模具已经安装在注塑机上时，工艺条件选择和控制就成为至关重要的因素。
直接影响塑料熔体的流动行为，塑料的塑化状态和分解行为，都影响塑料制品的外观和性能，如果塑料成型工艺条件选择不当，不但制品性能下降，甚至不能成型一个完整的制品。
工艺条件及其对成型的影响（1）温度注塑成型要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。
前两种温度主要影响塑料的塑化性能和流动性能，而后一种温度主要影响塑料熔体在模腔的流动和冷却。
料筒温度温度是保证塑料塑化质量的关键工艺参数之一，料筒热量是通过加热圈对料筒加热获得，温度的高低由温度控制仪表对加热圈进行调节和控制，为了便于对料筒进行温度控制，注塑机的料筒由3个温度控制仪表分段对料筒加以控制。
热塑性塑料(注塑成型)的工艺性能、 热固性塑塑料工艺性能-课件
5.热敏性水敏性
热敏性 —— 对热较为敏感，在高温下受热
时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时， 料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。 这种性能称为热敏性。
水敏性 —— 有的塑料（如聚碳酸酯）即使
含有少量水分，在高温、高压下也会发生分 解，这种性能称为水敏性。
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（8）取向（分子定向）的概念 取向（分子定向）
聚合物大多分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在 应力作用下形成的有序排列叫做取向结构。 有序排列叫做取向结构 应力作用下形成的有序排列叫做取向结构。 简单说：在应力作用下， （简单说：在应力作用下，聚合物分子链或纤维填料顺着 应力方向作平行排列的现象， 平行排列的现象 应力方向作平行排列的现象，即高分子物料中的分子排 列从多向性改变成单向性。） 列从多向性改变成单向性。）
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2.2热塑性塑料的工艺性能 2.2热塑性塑料的工艺性能
一、热塑性塑料的工艺性能
2.流动性 影响流动性的主要因素：
温度
料温高则流动性增大，但不同塑料也 各有差异。
压力
注塑压力增大则熔融料受剪切作用大， 融体粘度降低，流动性也增大。
模具结构
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凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力 的则流动性就降低。
一、热塑性塑料的工艺性能
1.收缩性 （1）概念：塑件从塑模中取出冷却到室温后， 塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所 缩小，这种性能称为收缩性。
（2）成型收缩的形式：
1） 塑件的线尺寸收缩 2）收缩方向性 3） 后收缩
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4） 后处理收缩
2.2热塑性塑料的工艺性能 2.2热塑性塑料的工艺性能
实验一 热塑性塑料模压成型
实验一热塑性塑料模压成型实验1-1 PVC/NBR共混样品的制备一. 实验目的了解开放式炼胶（塑）机和平板硫化机的工作原理并掌握基本操作。
二. 实验原理纯的聚氯乙烯（PVC）树脂属于一类强极性聚合物，其分子间作用力较大，从而导致了PVC软化温度和熔融温度较高，一般需要160～210℃才能加工。
另外PVC分子内含有的取代氯基容易导致PVC树脂脱氯化氢反应，从而引起PVC的降解反应，所以PVC对热极不稳定，温度升高会大大促进PVC脱HCl反应，纯PVC在120℃时就开始脱HCl反应，从而导致了PVC降解。
鉴于上述两个方面的缺陷， PVC在加工中需要加入助剂，以便能够制得各种满足人们需要的软、硬、透明、电绝缘良好、发泡等制品。
增塑剂的加入，可以降低PVC分子链间的作用力，使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低，提高树脂的可塑性。
热稳定剂的加入能防止PVC的分解.NBR是由丁二烯和丙烯腈经自由基乳液聚合法共聚而成的大分子弹性体，NBR分子链上带有极性的腈基基团，因而赋予其优异的耐油、耐烃类溶剂及耐热老化性能等，但NBR的耐臭氧老化性能较差。
由于PVC与NBR的溶解度参数相近，二者具有良好的热力学相容性。
NBR增韧改性PVC就是通过用一定品种、一定用量的NBR与PVC共混，以提高PVC的冲击强度。
NBR改性PVC所得共混物因具有优异的韧性、弹性、耐油性及加工成型性而倍受青睐，在PVC改性中占据着非常重要的地位。
三. 实验设备和原料（1）实验设备名称型号产地开放式炼胶（塑）机X（S）K—160 无锡市第一橡胶机械厂平板硫化仪QLB--P 上海橡胶机械厂表面温度计WREA—891M 上海自动化仪表三厂（2）实验原料PVC（聚氯乙烯）工业级； NBR（丁腈橡胶）工业级；三盐基硫酸铅（热稳定剂）化学纯；硬脂酸（脱膜剂）分析纯；DOP（邻苯二甲酸二辛酯，增塑剂）化学纯（3）实验配方PVC/g NBR/g DOP/ml 三盐基硫硬脂酸/g酸铅/g一组100 0 20 2 2二组90 10 20 2 2三组80 20 20 2 2四组70 30 20 2 2五组60 40 20 2 2六组50 50 20 2 2（4）实验工艺流程图橡胶（NBR）脱模剂增塑剂稳定剂平板硫化仪中压片(预热到170OC双辊混炼(前辊160OC后辊165OC混合均匀塑料（PVC）四. 实验操作步骤(1 将开放式炼胶（塑）机和平板硫化机进行预热,升温到指定温度；(2 按配方称量原料，将原料混合均匀；(3 放入开放式炼胶（塑）机内进行混炼,注意调整辊间距,混炼五分钟；(4 将混炼好的物质放在铺好锡纸并擦好油的模具内,放入平板硫化机上压片成型。
热塑性塑料加工与力学性能综合实验
专业实验（2）六：热塑性塑料加工与力学性能综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课——专业实验（2）的内容之一，要求学生针对高分子材料的性能特征进行自我设计加工工艺和加工条件，完成工艺的全过程，并对产品的力学性能进行表征和分析。
让学生掌握高分子材料加工原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力。
一、实验目的1. 掌握塑料增韧配方设计方法。
2.了解双螺杆挤出机基本构造、使用、注意事项和挤出共混的基本方法。
3.了解注塑机的基本构造和注塑成型的基本原理、操作方法及注意事项，并利用注塑机制备拉伸和冲击试样样条。
4. 掌握注塑成型工艺条件对注塑制品质量的影响，学会注塑工艺条件设定的基本方法。
5.了解拉伸和冲击样条的规格，以及试样规格对拉伸和冲击性能的影响6.了解塑料韧性的简单判断方法。
7.解高分子材料的拉伸强度及断裂伸长率的意义及其测试方法，通过应力－应变曲线的测定，判断不同高分子材料的性能特征8.掌握用悬臂冲击实验机测试高分子材料冲击性能的方法、操作及其实验结果处理；了解测试条件对测试结果的影响二、实验要求1. 掌握挤出机和注塑机的基本构造和操作方法2. 掌握热塑性塑料挤出造粒的基本原理3. 了解注塑机注塑成型的基本原理4. 掌握高分子材料拉伸和冲击强度常用的测试方法三、实验设备和原料1 实验原料：主体树脂：HIPS，增韧剂：SBS、LDPE、POE、EVA；抗氧化剂：1010，润滑剂：ZnSt，PE蜡2 实验设备：双螺杆挤出机及切粒机组一台；注塑机一台；悬臂梁冲击试验机一台；万能拉伸试验机及夹具一台游标卡尺、直尺、千分尺、记号笔各5套天平（精确到0.1g,量程 5kg） 2台四、实验原理刚性聚氯乙烯（PVC ）、聚苯乙烯（PS ）、苯乙烯 - 丙烯腈共聚物（SAN ）等非改性聚合物在环境温度下易于碎裂。
聚酰胺、聚烯烃等其他非改性聚合物在在低温下易于碎裂。
聚碳酸酯（PC ）等聚合物缺口冲击耐性较差。
第三章 塑料的力学性能-课.ppt
ε ε3 ε2 ε1 ε1 ε2 ε3 蠕变及蠕变回复曲线
t
1 2 3
E1
E2
(1 e
t
) t 3
讨论：如果τ很长，分子间内摩擦阻力很大： 如果τ很短，分子间内摩擦阻力很小： 由蠕变曲线得到材料的本体粘度 蠕变的影响因素
如果在一定时间后去除外载，高聚物会逐渐回复到它原来的 状态，其蠕变回复过程可以看作是如下两个应力的叠加作用：
第2节 塑料力学性能对时间的依赖性
凡有时间依赖性的性质称为松弛特性，也称为弛 豫特性。高聚物力学行为的特性之一就是具有强 烈的时间依赖性，也就是说，高聚物的力学性能 随外力作用的时间而发生改变。时间t是评价高聚 物力学行为中不可或缺的重要参数。与时间有关 的材料的力学行为主要有蠕变及其回复、应力松 弛。 为了评价高聚物力学行为的时间依赖性，可以选 一定大小的应力作用于试样，观察它在不同时刻 应变的响应；或者给试样施加一应变，观察不同 时刻维持该应变所需的应力。
讨论：
对塑料蠕变现象的研究，将帮助我们合理地选用 材料。从上图可以看出，含有芳杂环的刚链高聚 物，具有较好的抗蠕变性能，是广泛应用的工程 塑料，可以用来替代金属材料制造机械零件。对 于蠕变比较严重的材料，使用时需采取必要的预 防措施。如硬聚氯乙烯有良好的耐腐蚀性能，可 以用于化工管道、容器等，但它容易蠕变，使用 时必须增加支架以防止蠕变。聚四氟乙烯是塑料 中摩擦系数最小的，因而有很好的自润滑性能， 但由于其蠕变现象严重，不能做机械零件，但是 很好的密封材料。
1 d 0 E dt
分离变量：
d
E
dt
当t=0 ，σ=σ0 时积分： (t ) d
塑料试样的加工与力学性能实验
塑料试样的加工与力学性能实验一、实验目的1. 了解塑料拉伸和冲击性能的测试试样的加工方法；2. 掌握塑料拉伸和冲击性能的测试方法，及测试结果的分析。
二、实验原理1.拉伸性能塑料的拉伸性能指标的对确定其使用场合有很大意义。
由拉伸实验测出的应力、应变值，可以绘制出应力-应变曲线，从曲线上可以得到材料的各项拉伸性能数据。
应力-应变曲线一般分为弹性变形区和塑性变形区。
在弹性变形区，材料发生可完全恢复的弹性变形，应力和应变呈正比例关系。
曲线中直线部分的斜率即是拉伸弹性模量值，它代表材料的刚性，弹性模量越大，刚性越好。
在塑性变形区，应力和应变不再呈正比例关系，如图1所示。
由应力-应变曲线可获得的主要力学性能指标：（1）拉伸应力：在拉伸实验中，试样直到断裂为止，所承受的最大拉伸应力。
（2）应变：材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比。
（3）屈服点：在拉伸应力－应变曲线上，应力不随应变增加的初始点。
（4）拉伸断裂应力：在拉伸应力－应变曲线上，断裂时的应力。
（5）拉伸屈服应力：在拉伸应力－应变曲线上，屈服点处的应力。
（6）拉伸强度：试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。
（7）断裂伸长率：在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离增加量与初始标距之比的百分率。
（8）弹性模量：在比例极限内，材料所受应力与产生的相应应变之比。
2. 冲击性能冲击实验是测定塑料材料和制品在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力，这一实验对研究材料在经受冲击载荷时的力学行为有一定的实际意义。
塑料制件在使用过程中，招致毁损的最普遍原因之一是受到外力的冲击，所以塑料除进行静力实验外，还须进行动力实验。
通常把材料抗御外力冲击毁损的能力称为"韧度"。
而冲击强度则是测定韧度的主要指标。
它可以理解为试样受冲击破坏时单位面积上所消耗的能量。
材料的冲击强度值在很大程度上决定于它的实验温度、加荷的速度，试样缺口的有无以及能引起局部应力的其它因素。
实验十九 热塑性塑料注塑成型实验 ppt课件
品构造外形的影响； 3、掌握注塑机模具的构造、正确操作注塑机，
掌握制造规范测试样条的方法。
实验原理
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实量变化，注塑成型正是 利用塑料的这一特性，尤其是热塑性塑料。注 塑成型是热塑性塑料成型制品的一种重要方法， 塑料在注塑机料筒中经外部加热及螺杆对物料 和物料之间的摩擦升热使塑料熔化呈流动状后， 在螺杆的高压、高速作用推进下，塑料熔体经 过喷嘴注入温度较低的封锁模具型腔中，经冷 却定型成为所需制品。
(3)在固定熔体温度，注射压力等其他条件下， 改动模温模制制品。
5、测定制品收缩率。
实验记录与处置
1、原料规格及产地 2、注塑机模制制品的条件 (1)料筒(或熔体温度) ℃； ℃； ℃。 (2)注射压力 MPa； (3)模温 ℃； (4)注射时间 s；保压时间 s；冷却时间 s； (5)螺杆前进速度 mm／s； (6)加料量 g。 3、所用注塑机型号，螺杆，喷嘴和模具型式。 4、测定收缩率；
工艺条件及其对成型的影响：
(1)温度 注塑成型要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度 和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化 和流动，而后一种温度主要影响塑料熔体在模 腔的流动和冷却。
(2)压力 注射过程中的压力包括塑化压力和注射
压力，它们直接影响塑料的塑化和制品的质量。
(3)时间(成型周期) 包括以下几段时间。 注射时间： 充模时间——螺杆前进的时间。 保压时间——螺杆停留在前进位置的时间。 闭模冷却时间： 螺杆转动后退的时间。 其他时间： 指开模、顶出制品、涂饰脱模剂、安放嵌件和闭模时 间。
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热塑性塑料加工与力学性能综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课——专业实验（2）的内容之一，要求学生针对高分子材料的加工性能特征进行自我设计加工工艺和加工条件，完成工艺的全过程，并对产品的力学性能进行表征和分析。
让学生掌握高分子材料加工原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力，同时为其毕业设计打下良好的基础。
（一）热塑性塑料挤出造粒高分子材料的成型加工方法：（1）橡胶：炼胶机（双辊塑炼机、密炼机和平板硫化机）（2）塑料：热塑性塑料：挤出机和注塑机热固性塑料：模压或者挤出（3）纤维：熔融纺丝：高聚物加热熔融后喷丝、冷却、拉丝溶液纺丝：溶剂溶解高聚物成溶液、喷丝、拉丝（4）胶粘剂和涂料：搅拌1.实验目的：（1）通过本实验，应熟悉挤出成型的原理，了解挤出工艺参数对塑料制品性能的影响（2）了解挤出机的基本结构及各部分的作用，掌握挤出成型基本操作2.实验原理（1）塑料造粒：合成出来的树脂大多数呈粉末状，粒径小成型加工不方便，而且合成树脂中又经常需要加入各种助剂才能满足制品的要求，为此就要将树脂与助剂混合，制成颗粒，这步工序称作“造粒”。
树脂中加入功能性助剂可以造功能性母粒。
造出来的颗粒是塑料成型加工的原料。
使用颗粒料成型加工的主要优点有：①颗粒料比粉料加料方便，无需强制加料器；②颗粒料比粉料密度大，制品质量好；③挥发物及空气含量少，制品不易产生气泡；④使用功能性母料比直接添加功能性助剂更容易分散。
塑料造粒可以使用辊压法混炼，塑炼出片后切粒，也可以使用挤出塑炼，塑化挤出后切粒。
本实验采用挤出冷却后造粒的工艺。
（2）挤出成型原料及应用热塑性塑料的挤出成型是主要的成型方法之一，塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中，在一定的温度和一定的压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定截面形状连续型材的加工方法。
不论挤出造粒还是挤出制品，都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切转动的剪切挤压作用而熔融，同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可以分条状、片状、棒状、筒状等。
因此，应用挤出的方法既可以造粒也能够生产型材或异材。
3、挤出成型工艺4、挤出机构造图 1单螺杆挤出机结构示意图1－电动机； 2－减速装置； 3－冷却水入口；4－冷却水夹套； 5－料斗；6－温度计；7－加热套； 8－螺杆； 9－滤网； 10－多孔板； 11－机头和口模； 12－机座 （1） 传动装置：由电动机、减速机构和轴承等组成，具有保证挤出过程中螺杆转速恒定、制品质量的稳定以及保证能够变速作用。
（2） 加料装置：无论原料是粒状、粉状和片状，加料装置都采用加料斗，加料斗内应有切断料流、标定料量和卸除余料等装置。
（3） 料筒： 料筒是挤出机的主要装置之一，塑料的混合、塑化和加压过程都在其中进行。
挤压时料筒内的压力可达55Mpa ，工作温度一般为150～250o C ，因此料筒是受压和受热的容器，通常由高强度、坚韧耐磨和耐腐蚀的合金钢制成。
料筒外部设有分区加热和冷却的装置，而且各自附有热电偶和自动仪表等。
（4） 螺杆： 螺杆是挤出机的关键部件，一般螺杆的结构如图2所示。
（5）口模和机头：机头是口模与料件之间的过渡部分，其长度和形状随所用塑料的种类、制品的形状加热方法及挤出机的大小和类型而定。
机头和口模结构的好坏，对制品的产量和质量影响很大，其尺寸根据流变学和实践经验确定。
（6）冷却装置：使熔融物料冷却为固体（或产品），以便于切割成粒或产品。
（7）卷取（切割）：（8）后处理：喷涂、丝印、表面处理等5、挤出机参数：（1）螺杆直径（D S）：螺杆外径，常用60～150mm，直径增大，挤出机输送能力增大，生产能力提高。
（2）螺杆长径比L/D S：工作部分的有效长度与直径之比，通常为20～40，长径比大，混合均匀，减少逆流和漏流。
要求塑化时间长，如硬质塑料、粉状塑料或结晶塑料，长径比要求较大。
热敏性塑料，受热易分解，长径比较小。
(3) 螺槽深度H：H小时，产生较高剪切力，有利于塑化，但挤出生产率降低。
H较大，则反之。
H沿着螺杆轴向变化。
（4）螺旋角θ：螺纹与螺杆横截面之间夹角，θ增大，生产能力提高，剪切作用减小。
介于10～30度之间。
（5）螺纹棱部宽E：太小则漏流增加，产量降低；太大则易局部过热。
0.08～0.12 D S。
（6）螺杆与料筒间隙：大小影响挤出机生产能力和塑化效果。
较大时，剪切力变小、生产能力下降、物料熔融塑化慢。
过小，强剪切力易引起物料受热降解。
0.1～0.65mm。
图2 螺杆示意图H1送料段螺槽深度；H2－计量段螺槽深度；D－螺杆直径；Q－螺旋角；L－螺杆长度；e－螺棱宽度；S－螺距6、螺杆作用：（1）输送作用（2）传热塑化物料（3）混合均化物料螺杆各段作用：（1）加料段：物料固态，H为等深等距的深槽螺纹，利于吃料。
长度：结晶较长，60％左右；无定形较短，10～25％。
（2）压缩段：起挤压和剪切作用，物料由固体变为熔融态。
H逐渐减小，物料熔融程度逐渐增大，末端基本熔融完全。
无定形物料压缩段较长，熔融温度范围宽塑料，如PVC，压缩段为全长，熔融温度范围窄，如尼龙，压缩段为1～2个螺距。
（3）均化段：进一步混合塑化，并定量定压地输送物料到机头。
螺距和槽深不变。
H较小，利于塑化均匀。
长度一般为螺杆全长的20～25％。
热敏性塑料，均化段短；7. 配方设计原理7.1 实验设备和原料原料：聚苯乙烯（PS），加工助剂及功能性助剂。
仪器：双螺杆挤出机，切粒机。
7.2增韧PS配方（质量比）聚苯乙烯PS 100增韧剂SBS 0、5、10、15PE蜡0.8硬脂酸锌0.8抗氧剂1010 0.47.3 增韧机理弹性体增韧机理：银纹－剪切带理论弹性体粒子充当应力中心，诱发大量的银纹和剪切带，消耗大量的能量；控制银纹发展，及时终止银纹。
弹性体产生形变，剪切带可减缓和终止银纹。
8. 实验步骤（1）根据塑料的种类、配方设计及熔融指数，确定挤出温度控制范围及各段温度。
（2）检查挤出机的各部分，确认设备正常，接通电源，打开冷却水、加热，待各段预热到要求温度时，再次检查并趁热拧紧机头各部分螺栓等衔接处，保温10min以上再加料。
（3）开动主机螺杆，待转动正常后再开动喂料螺杆，在转动下先加少量塑料，注意进料和电流计情况，待熔料挤出正常后，将挤出物用手（戴上手套）和镊子慢慢引上冷却牵引装置，同时开动切粒机切粒并收集产物。
（4）挤出平稳后，继续加料，调整各部分，控制温度等工艺条件，维持正常操作。
（5）观察挤出料条形状和外观质量，记录挤出物均匀、光滑时各段温度等工艺条件，记录一定时间内的挤出量，计算产率，重复加料，维持操作1h。
（6）实验完毕，用物料洗机，先关闭喂料螺杆，等螺杆剩余物料清理完毕后关闭主机螺杆，趁热消除机头中残留塑料，关闭切粒机、冷却水和电源。
9. 注意事项（1）熔体挤出前，任何人不得在机头口模的正前方，挤出过程中，严防金属杂质、小工具等物落入料斗及进料口中。
（2）清理设备时，只能使用钢棒、铜制刀等工具，切忌损坏螺杆和口模等处的光洁表面。
（3）挤出过程中，要密切注意工艺条件的稳定，不得任意改动，如果发生不正常现象，应立即停机，进行检查处理后再恢复实验。
10. 实验报告（1）列出实验用挤出机的技术参数。
螺杆直径、长径比、电机功率、加热功率、螺杆转速、产率。
（2）报告实验所用原料、配方及操作工艺条件，并计算挤出机产率。
（3）取样测试熔融指数和力学性能。
（4）讨论A 结合试样性能检验结果，分析产物性能与原料、工艺条件及实验设备操作的关系。
B 影响挤出物均匀性的主要原因有哪些，怎样影响？如何控制？C 实验中，应控制哪些条件才能保证得到质量好的样品和制品？D挤出机的主要结构有哪几部分组成？E 挤出时物料下料不顺利，总是断料，可能有哪些原因？（二）拉伸、冲击样条的制备1. 实验目的（1）掌握拉伸、冲击样条的制备方法和使用方法。
（2）利用万能制样机或注塑机制备塑料拉伸、冲击实验样条。
2. 实验原理可利用万能制样机或注塑机制备拉伸和冲击实验样条。
万能制样机能加工塑料以及非金属材料的拉伸、冲击性能等实验用的标准样条，能够切断、铣缺口、铣曲线型和平面加工。
注塑机能成型各种形状复杂的产品，工艺简单，方便快捷。
（1）拉伸试样①形状规格如图3、4、5、6所示；②尺寸规格如表1、2、3、4所示图3 I试样表 1 Ⅰ型试样尺寸公差本实验使用ZHY-W万能制样机，把挤出PE粒料制成拉伸测试试样5根，试样规格为I型（2）悬梁臂冲击试样①冲击试样的尺寸规格如表5所示②冲击试样的形状及缺口形状规格如图7和表6所示图7 冲击试样缺口形状（三）试样的拉伸强度及断裂伸长率实验1. 实验目的了解高分子材料的拉伸强度及断裂伸长率的意义及其测试方法，通过应力－应变曲线的测定，判断不同高分子材料的性能特征。
2. 实验原理将试样夹持在专用夹具上，对试样施加静态拉伸负荷，通过压力传感器、形变测量装置以及计算机处理，测绘出试样在拉伸变形过程中的拉伸应力－应变曲线，计算出曲线上的特征点如试样直至断裂为止所承受的最大拉伸应力（拉伸强度）、试样断裂时的拉伸应力（拉伸断裂应力）、在拉伸应力－应变曲线上屈服点处的应力（拉伸屈服应力）、应力－应变曲线偏离直线性达规定百分数（偏置）时的应力（偏置屈服应力）和试样断裂时标线间距离的增加量与初始标距之比（断裂伸长率，以百分数表示）。
3.实验试样的选择及实验条件3.1实验试样的选择不同的材料由于尺寸效应不同，故应尽量减少缺陷和结构不均匀性对测定结果的影响，按表7选用国家标准规定的拉伸试样类型以及相应的实验速度① Ⅲ试样仅用来测试拉伸强度 实验速度为以下九种：A: 1mm/min ±50% B: 2mm/min ±20% C: 5mm/min ±20% D: 10mm/min ±20% E: 20mm/min ±10% F: 50mm/min ±10% G: 100mm/min ±10% H: 200mm/min ±10% I: 500mm/min ±10% 3.2实验条件：实验速度的选择应从表7中与各试样类型所对应的实验速度范围内选取，实验速度应为试样在0.5～5min 实验时间内断裂的最低速度。
实验速度也允许按照产品标准的规定领选其他实验速度。
4. 实验设备拉力试验机及夹具（），游标卡尺、直尺、千分尺、记号笔5.实验步骤（1） 试样的状态调节和实验环境按GB2918规定进行（2） 测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确到0.01mm ，II 型试样中间平行部分的宽度精确到0.05mm ；每个试样测量三点，取算术平均值。