塑料的综合性实验 二

塑料的综合性实验二

一．前言

（1）聚丙烯（PP）作为通用树脂之一，和其它通用树脂相比，具有较好的综合机械性能，并且相对密度较小，透明性及表面光泽好，耐热性能高，其维卡软化温度高于HDPE 和ABS，可在120℃下连续使用。其加工方式可采用挤出、注射等成型方法，广泛应用于汽车工业、家用电器、化学建材等行业。但是，尽管聚丙烯具有如此优良的性能，在许多实际应用中，由于是使用目的不同，对某些性能的侧重要求也不相同，因此，许多改性专用料就相应而生。利用纳米无机材料来改性PP 就是一种。

综合性实验一中，大部分都是手工进行生产，包括炼塑、铣床等都是人工操作，在科技进步的今天，这些机器和技术与现代相比都显得比较落后而且没有任何的生产力可比性。所以有必要对比较先进的自动化生产线有一些了解，这个就是实验二的目的。在这个实验里，将会利用具有较高自动化的双螺杆挤出机制备聚合物基纳米复合材料，掌握一种新的制备复合材料的方法，这对拓展聚合物的种类、改善其性能具有重要的科学意义。

本实验通过CTE-35 型双螺杆挤出机达到用纳米材料改性聚丙烯的目的。

（2）CTE-35 双螺杆挤出机工作原理

CTE-35 双螺杆挤出机主要用于热塑性聚合体的填充和增强。聚合体和添加剂预混合后，通过合适的计量喂料装置连续地加入双螺杆混炼机的第一节筒体。挤出机的第一节筒体通过水冷却方式不断地进行冷却，这是它与其他筒体不同的地方。其它筒体在生产过程中根据生产工艺的需要和各区的温度调节，通过电加热或冷却。在最后一节筒体中，设备通过足够的压力，将物料从机头中挤出。

通过装在挤出部分上的熔体温度表和熔体压力表，可以检测物料是否稳定，可否再加工。螺杆元件是用来喂入并传送物料的。CTE系列挤出机可以喂入粉末、颗粒、片状、熔融状、糊状物等。两根螺杆同向旋转、紧密啮合，这使得物料崛起、传送并压缩。然后，物料开始熔融。物料的熔融主要是通过捏合元件来实现的。在熔融的过程中，将添加剂和稳定剂均匀地加入高聚物的熔体中。调速驱动系统使得加工过程可选择适当的螺杆转速（最大可达到600rpm）可以通过侧向喂料机加入添加剂和矿物质，侧向加料机有一个或多个计量系统。通过液体加注口，可以将液体添加物加入挤出机。

开口筒体上的自然排气口可以将熔体中的气体和湿气排出去。物料中的挥发物通过排气室排放，排气室是连续在排气筒体的开口上的，排气口和真空泵相连。

二．实验部分

（一）双螺杆挤出机制备聚合物基纳米复合材料

（1）实验目的：熟悉了解双螺杆挤出机制备纳米复合材料的方法。

（2）实验原理

聚丙烯（PP）作为通用树脂之一，和其它通用树脂相比，具有较好的综合机械性能，并且相对密度较小，透明性及表面光泽好，耐热性能高，其维卡软化温度高于HDPE 和ABS，可在120℃下连续使用。其加工方式可采用挤出、注射等成型方法，广泛应用于汽车工业、家用电器、化学建材等行业。但是，尽管聚丙烯具有如此优良的性能，在许多实际应用中，由于是使用目的不同，对某些性能的侧重要求也不相同，因此，许多改性专用料就相应而生。利用纳米无机材料来改性PP就是一种。

本实验通过CTE-35型双螺杆挤出机达到用纳米材料改性聚丙烯的目的。

仪器介绍

我看到的主要构造就是加料槽、加热装置、冷却槽以及造粒机，控制台那边可以看到每一个部位的温度，便于控制。冷却槽就是一个水槽，其中有几根柱子用来分开出来的两束丝。

造粒机里面就是用齿轮将已经变硬的丝碾碎。

设备和材料

双螺杆挤出机；SZY-YY-60 塑料注射成型机；注射模具（力学性能试样模具）；ZT630型注塑机；XCJ250型简支梁冲击试验机，温度计、秒表等。聚丙烯，PP（注塑级）；马来酸酐；引发剂过氧化二苯甲酰；有机蒙脱土OMMT，钠基蒙脱土(Na-MMT)；十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) , 分析纯；聚丙烯，045。

（3）实验步骤

材料制备

本次实验是用母料法制备纳米复合材料，目的是让各种物料的混合能够更加均匀。

第一步：蒙脱土的有机化（这一步老师已经完成了）

称取6g十六烷基三甲基溴化铵并配成一定浓度的水溶液。称取20g蒙脱土分散到600mL 的蒸馏水中搅拌并加热至80℃，滴加十六烷基三甲基溴化铵溶液,升温至90℃并恒温2h，然后抽滤，并用蒸馏水洗涤,再静置12h后抽滤，洗涤，重复多次，直至用硝酸银鉴定无溴离子后，放入干燥箱中于140℃下干燥至恒重，研磨成300目的粉末，得有机蒙脱土(Org-MMT)。

第二步：聚丙烯的改性（制作母料）

配方如下：

根据配方先将粉料混合起来，这次没有用机器，完全用手工混合的，混合好之后从进料口加料，从造粒机后面收料就可以了。

（二）聚丙烯塑料及其纳米复合材料的注塑成型

1、实验目的：熟悉了解注塑成型工艺的流程

实验原理：注射成型适用于热塑性塑料和热固性塑料，是高聚物的一种重要的成型工艺。注射成型的设备是注塑机和注射模具。它是使固体塑料在注塑机的料筒内通过外部加热、机械剪切力和磨擦热等作用，熔化成流动状态，后经柱塞或移动螺杆以很高的压力和较快的速度，通过喷嘴注入到闭合的模具中，经过一定的时间保压固化后，脱膜取出制品。

注射成型机主要有柱塞式和螺杆式两种，以后者为常用。不同类型的注射机的动作程序可能不完全相同，但成型的原理及过程是相同的。热塑性塑料注射时，其模具温度要比注射料温高，制品要在一定的温度下发生交联固化而定型的。

本实验是以聚丙烯为例，采用移动螺杆式注射机注射成型。下面是热塑性塑料的注射成型工艺原理。

2、机器设备与原料

主要设备：（1）SZY-YY-60 塑料预塑注射成型机。（2）注射模具（力学性能试样模具）。（3）温度计、秒表等。

3、实验步骤

本次实验机器属于半自动，我们需要做的是第一：加料；第二：开模具取出产品，关模具。将产品从机器里面拿出来之后，用剪刀将各个部分剪下来再用刀片刮掉毛刺就可以进行性能测试了。

三．试样测试

（1）拉伸试验