高分子实验

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高分子成型加工实验讲义

材料科学与工程学院

2010年3月

实验一塑料板材挤出实验

一、实验目的

1.了解塑料板材挤出成型工艺过程;

2.认识狭缝挤出机头的结构和工作原理;

3.理解并掌握板材挤出及压光工艺控制方法;

4.掌握塑料板材的性能测试方法。

二、实验原理

挤出压延成型是生产塑料板材的主要方法之一。塑料板材的成型是用狭缝机头直接挤出板坯后,即经过三辊压光机压光,经冷却、牵引装置而得到塑料板材。

图1-1为聚乙烯(PE)板材挤出工艺流程图。本实验是挤出2.0mm的LDPE板材。

图1-1 PE 板材挤出生产工艺流程图

1-电动机2-料斗3-螺杆4-挤出机料筒5-机头6-三辊压光机7-橡胶牵引辊8-剪切1.PE 原料

PE板材具有无毒、表面光滑平整、耐腐蚀、电绝缘性能优异、低温性能好的优点,广泛应用在包装、化工、电子等领域。PE 挤出板材一般选用适当牌号的树脂直接生产,如果生产特殊用途的片材需添加相关必要的助剂。挤出生产LDPE 板材应选用熔体流动速率(MFR)为0.3~1.0(g/10min)的挤出级PE 树脂。

2.机头

板材挤出的狭缝机头的出料口既宽又簿,塑料熔体由料筒挤入机头,流道由圆形变成狭缝形,这种机头(包括支管型、衣架型、鱼尾型)在料流挤出过程中存在中间流程短、阻力小、流速快,两边流程长、阻力大、流速慢的现象,必须采取措施使熔体沿口模宽度方向有均匀的速度分布,即要使熔体在口模宽度方向上以相同的流速挤出,保证挤出的板材厚度均匀和表面平整。本实验采用支管型机头,可以贮存一定量的物料,起分配物料稳定作用,使料流稳定。

3.三辊压光机

作用是将挤出的板材压光和降温,并准确地调整板材的厚度,故它与压延机的构造原理有点相同,对辊筒的尺寸精度和光洁度要求较高,并能在一定范围内可调速,能与板材挤出相适应。辊筒间距可以调整,以适应挤出板材厚度的控制,压光机与机头的距离应尽量靠近,否则板坯易下垂发皱,光洁度不好,同时在进入压光机前容易散热降温,对制品光洁度不利。

4.温度

挤出机各段温度的设定因原料品种而异,对LDPE,从挤出机加料段至均化段各区(一般为四个区)的温度分别为:150℃~160℃,160℃~170℃,170℃~180℃,180℃~190℃。机头温度原则上高于挤出机均化段5℃~10℃,机头温度过低,板材表面无光泽,甚至导致板材开裂,机头温度过高,物料易分解。机头温度通常采用两边高中间低的温度控制方法,以便和机头阻力调节棒相配合,保证当熔体通过机头的时候,沿板材宽度方向上流动速率与温度相平衡,板材的挤出均匀、稳定。对LDPE,从机头左至右温度分别为:190℃~200℃,180℃~190℃,170℃~180℃,180℃~190℃,190℃~200℃。从机头出来的板坯温度较高,为防止板材产生内应力而翘曲,应使板材缓慢冷却,要求压光机的辊筒有一定的温度。三辊压光机的温度为:上辊85℃~95℃,中辊75℃~85℃,下辊65℃~75℃。经压光机定型为一定厚度的板材温度仍较高,故用冷却导辊输送板材,让其进一步冷却,最后成为接近室温的板材。

三、仪器设备与原料

1.仪器设备

(1)SJ-30×25B 单螺杆挤出机。

(2)支管式机头。

(3)三辊压光机。

(4)冷却装置。

(5)牵引装置。

(6)试样裁刀及裁剪机。

(7)点式温度计、卡尺、测厚仪等。

(8)CMT2203 电子拉力试验机。

2.原料

LDPE,挤出级,颗粒状塑料。

四、准备工作

1.原材料准备;LDPE干燥预热,在70℃左右烘箱预热1~2h。

2.详细观察、了解挤出机和三辊压光机的结构,工作原理,操作规程等。

3.根据实验原料LDPE的特性,初步拟定挤出机各段加热温度及螺杆转速,同时拟定其他操作工艺条件。

4.安装支管式机头模及板材辅机。

5.测量狭缝机头口模的几何尺寸(模缝的宽度、高度)。

五、实验步骤

1.按照挤出机的操作规程,接通电源,开机运转和加热。检查机器运转、加热和冷却是否正常。对机头各部分的衔接、螺栓等检查并趁热拧紧。用点式温度计测量机头从左至右的温度。

2.当挤出机加热到设定值后稳定30min。开机在慢速下投入少量的LDPE 粒子,同时注意电流表、压力表、温度计和扭矩值是否稳定。待熔体挤出板坯后,观察板坯厚度是否均匀,调整模唇调节器和阻力调节棒,使沿板材宽度方向上的挤出速度相同,使板坯厚度均匀。

3.开动辅机,以手将板坯直接引入冷却牵引装置,不经三辊压光机压光。待板坯冷却后,裁剪一段板坯,测量板坯的厚度和宽度。

4.调节三辊压光机辊筒的温度,稳定一段时间后,将板坯慢慢引入三辊压光机辊筒间,并使之沿冷却导辊和牵引辊前进。

5.根据实验要求调整三辊压光机辊筒的间距,测量经压光后板材的厚度,直至符合尺寸要求。

6.重复步骤5,调整三种不同压光机辊筒的间距。

7.待板材的形状稳定、板材厚度已达实验要求时,裁剪长100cm的板材试样。

8.实验完毕,逐步降低螺杆转速,挤出机内存料,趁热清理机头内的残留塑料。

9.板材试样经过12h以上充分停放后,用标准裁刀分别在板材试样的纵向和横向冲裁成哑铃型的试样各5个。试样裁切参阅国家标准GB/T528-92的规定。

10.参照国家标准GB/T528-92的规定测试板材试样的纵向和横向拉伸性能。

六、数据处理

1.根据狭缝机头缝模的宽度和高度以及未经压光板坯的厚度和宽度,比较分析挤出膨胀现象。

2.测试并计算板材试样的纵向和横向拉伸强度和伸长率。

七、注意事项

1.挤出机料筒及机头温度较高,操作时要带手套,熔体挤出时操作者不得位于机头的正前方,防止发生意外。

2.调节机头和三辊压光机时,操作动作应轻缓,以免损伤设备。

3.取样必须待挤出压光的各项工艺条件稳定,板坯或板材试样尺寸稳定方可进行。

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