转矩流变仪讲义模板
pvc加工流变性——转矩流变仪(特选资料)
转矩流变仪及其在塑料加工中的应用赵洪王暄李迎崔思海陈亭哈尔滨理工大学1. 转矩流变仪的组成与特点转矩流变仪是在Brabender塑化仪的基础上发展起来的一种综合性聚合物材料流变性能测试实验设备。
其突出特点是可以在接近于真实加工条件下，对材料的流变行为进行研究。
目前已经在塑料加工性能研究、配方设计，材料真实流变参数测量等方面获得了重要应用。
随着转矩流变仪应用的日益广泛，其组成和性能也在不断发展，呈现多功能、高性能、高精度、自动化等趋势。
转矩流变仪主要由测控主机和功能单元两大部分组成。
测控主机提供了转矩流变仪的基本工作环境，完成各种数据采集与记录，以及为各功能单元提供动力和控制。
功能单元是实现各种测量的功能部分，目前已广泛应用的有，双转子混炼器、单螺杆挤出机、平行双螺杆挤出机、锥型双螺杆挤出机、杂质测量仪、口模膨胀测量仪、各种挤出加工模具等。
各功能单元以积木形式与测控主机相连，并在相应软件的支持下，实现具体的实验、测量和分析功能。
下面详细描述各部分的结构和性能。
1.1 测控主机组成与性能测控主机主要由计算机、数据测控系统、动力系统及转矩测量系统构成。
其组成框图如图1.1所示：图1.1 测控主机原理图其中计算机通过运行相应软件，完成各种操作和数据处理。
在计算机上运行的软件有两类，一类是测控软件，它提供了一个人机交互的接口，操作者可以在其提供的虚拟仪器界面上完成绝大多数的仪器操作，另外该软件还完成测量数据的显示和保存任务。
另一类是数据处理软件，它与各功能单元配合完成各种测量和分析。
测控主机和测控软件界面如图1.2和1.3所示。
图1.2 测控主机图1.3 测控软件界面数据测控系统是以单片微型计算机为核心的电子系统，完成温度、压力、转速、转矩等数据的采集以及实现电气、温度及转速控制。
动力系统为功能单元提供工作动力，由电动机和减速机组成。
转矩测量系统可以测量动力系统的输出转矩，并以此数据描述物料与各功能单元作用时的粘度变化，并进一步表征熔体的流变性。
流变仪第二组 (2)(1)
流变仪主要操作流程
1、检查电气电路连接状态，特别是温度、压力测 试点以及与微机串口连接信号数字线 2、根据测试要求选配混合器或挤出机等相应模口 （如已经加热应戴上耐热手套，以防烫伤） 3、配料并装入相应喂料口或斗 4、接通机上总电源，启动电脑电源 5、进入系统界面后启动winrheo专用测试软件， 根据具体测试项目选择相应功能键
加工性能进行评价。
——转矩的绝对值直接反映物料的性质及其表观粘度大小。 ——转矩随时间的变化反映加工过程中物料均匀程度的变化 及其化学、物理结构的改变。 ——还可同时得到温度曲线、压力曲线、总扭矩曲线等信息。 在不同温度和不同转速下测定，可了解加工性能与温度、 剪切速率的关系。
有关扭矩谱的几点注意事项：
§6.3
转
基本原理 基本结构 操作流程 结果分析 影响因素 注意事项 故障及排除方法 基本应用
矩
流
变
仪
基本原理
物料被加到混炼室中，受到两个转子所 施加的作用力，使物料在转子与室壁间 进行混炼剪切，物料对转子凸棱施加反 作用力，这个力由测力传感器测量，在 经过机械分级的杠杆力臂转换成转矩值 的单位牛顿.米（ N.m ）读数。其转矩 值的大小反应了物料黏度的大小。通过 热电偶对转子温度的控制，可以得到不 同温度下物料的黏度
流变仪主要操作流程
6、设定温度、压力和转速等测试参数 7、启动加热功能键
8、达到设定值方能启动电机功能键
9、启动数据记录功能键 10、数据分析、处理、备份和打印
一、 扭矩谱
扭矩谱
——在设定温度和转速(平均剪切速率)下，从转矩流变仪得 到的转矩随时间变化的曲线。
根据转矩-时间变化曲线，可对物料的流变行为与
流变11转矩流变
“
密闭式混合器相当于一个小型的密炼机，由一个 字型的可拆 卸混合室和一对以不同转速、相向旋转的转子组成，在混合室内， 转子相向旋转，对物料施加剪切，使物料在混合室被强制混合，两 个转子的Hale Waihona Puke 度不同，在其间隙中发生分散性混合。
原理与方法
采用混合器测试时，高聚物以粒子或粉末的形式自加 料口加入到密炼室中，物料受到上顶压料杆的压力，并且 通过转子表面与混合壁之间的剪切、搅拌、挤压，转子之 间的捏合、撕扯，转子轴向翻捣、捏炼等作用，实现物料 的塑化、混炼，直到达到均匀状态。
应用研究 加工过程的模拟与分析
A 典型转矩曲线
B 聚合物交联过程的研究
C PVC凝胶化过程的研究：
对于PVC树脂凝胶过程有不同的理论模型， 其中粉碎机理模量的解释如下：
Oa段：由于摩擦力作用，转矩上升； ab段：当客服静摩擦力之后，粒子之间产生滑移，从而进入动摩擦过程， 粉碎的混合物中空气被逐步挤出，并受到加热，转矩下降至b点； b点：物料成压实状态； bc段：PVC粉体粒子外包膜被融化、撕裂，包膜内的微细粒子挣脱出来而独 立存在，随着微细粒子的增多，转矩上升； c点：PVC粉体粒子已经全部成为微细粒子，并在局部出现尺寸更小的次级 粒子，此时体系的转矩值最大。通常称c点为熔融峰； Oc或ac段时间成为塑化时间，bc段时间成为熔融时间。它们反映了PVC树脂 凝胶化的快慢； cd段：细微粒子逐步向次级粒子与分子粒子层次转变，此时转矩逐步减小。 料温逐步上升，物料的流动由粒子间相对滑动向熔体均匀变形、流动转变； d点：PVC粒子破碎细化基本完成，转矩达到平衡。
转矩流变实验原理及应用
提纲
• • • • 概述 原理与方法 实验步骤 应用研究——加工过程 的模拟与分析
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
实验九塑化性能转矩流变仪的测定汇报人：日期:•实验目的与原理•实验设备与材料•实验步骤与方法目录•实验结果分析与讨论•实验结论与建议•实验注意事项与安全措施01实验目的与原理掌握塑化性能转矩流变仪的使用方法。
了解塑化性能与转矩流变仪测定的关系。
探究不同材料在转矩流变仪下的塑化性能表现。
转矩流变仪是一种用于测量材料在加工过程中所表现出的流动性和塑化性能的仪器。
在转矩流变仪中，材料被加热至一定温度，并在一定的剪切应力作用下进行塑化。
通过测量材料在塑化过程中的转矩变化，可以了解材料的塑化性能。
塑化性能是材料加工过程中的重要参数，对于材料的加工质量和效率具有重要影响。
通过转矩流变仪的测定，可以深入了解材料的塑化性能，为材料的加工和应用提供重要依据。
本实验有助于学生掌握塑化性能转矩流变仪的使用方法，提高实验技能和实践能力。
实验意义02实验设备与材料转矩流变仪主要由主机、加热系统、转子、搅拌器等组成。
结构组成工作原理主要功能通过加热系统对物料进行加热，转子在物料中旋转产生剪切力，使物料发生流动和变形。
用于测量物料的塑化性能，如塑化温度、塑化时间、塑化扭矩等。
030201转矩流变仪介绍根据实验要求选择适当的原料，如聚合物、添加剂等。
原料根据实验要求选择适当的助剂，如增塑剂、润滑剂等。
助剂转矩流变仪、天平、量筒、烧杯等。
仪器与设备实验材料准备实验设备安装与调试设备安装按照说明书要求正确安装转矩流变仪，确保设备稳定可靠。
调试与校准对设备进行调试和校准，确保测量准确性和稳定性。
安全操作遵守设备操作规程，确保实验过程安全可靠。
03实验步骤与方法选择具有代表性的塑料样品，确保样品无杂质和缺陷。
样品选择将塑料样品进行干燥、清洁和预处理，以消除外部因素对实验结果的影响。
样品处理将干燥和清洁后的塑料样品切割成标准尺寸的试样，以便于后续的实验操作。
样品切割样品制备与处理检查塑化性能转矩流变仪的各项功能是否正常，确保仪器处于良好状态。
流变学实验-1 转矩流变仪应用试验
转矩流变试验胡圣飞编一、试验原理及目的高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注射等工艺，化纤抽丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体进行的。
熔体受力作用，不但表现有流动和变形、而且这种流动和变形行为强烈地依赖于材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。
测定高聚物熔体流变性质，根据施力方式不同，有多种类型的仪器，转矩流变仪是其中的一种。
它由微机控制系统、混合装置（挤出机、混炼器）等组成。
测量时，测试物料放入混合装置中，动力系统驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值、保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。
物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。
在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。
其后，微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速、流速等测量数据进行处理，得出图、表形式的实验结果。
利用转矩流变仪不同的转子结构、螺杆数、螺杆结构、挤出模具以及辅机，可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的转矩—温度时间曲线，表观粘度—剪切应力（或剪切速率）曲线，了解成型加工过程中的流变行为及其规律。
还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
总之，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高产、低耗制品以及为制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都有非常重要的意义。
高分子材料的流变性除受高聚物结构及有关复合物组成的影响外，采用混合器测量流变性质时的实验条件也是十分重要的影响因素。
二、试验用原材料硬质PVC粒状复合物或混配物PVC 100 60 56.52174ACR丙烯酸酯共聚物 4 2.4 2.26CPE氯化聚乙烯 6 3.6 3.39钙锌复合稳定剂 4.5 2.7 2.54硬脂酸0.5 0.3 0.2869 64.99174三、主要仪器设备RM-200C转矩流变仪，主要分三部分：主机、电气控制柜、混合或挤出装置。
转矩流变仪的应用
塑料测试技术
主讲教师: 谭寿再 吴丽旋 周延辉 杨崇岭
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转矩流变仪的应用
•主讲：吴丽旋
塑料测试技术
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根据塑料原料哪些性能指标 来调试成型加工工艺参数
常 用 塑 料 原 料
吹膜
注射成型
挤出成型
3
塑料测试技术
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转矩流变仪的使用
板材的热稳定性能怎样？ PET瓶原料粘度是多少？
塑料测试技术
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转矩-时间变化曲线分析
当此阻力被 克服后，转矩 开始下降 并 在较短时间内 达到稳态。
高聚物被加 入到密炼室中 时，自由旋转 的转子受到来 自固体粒子或 粉末的阻力， 转矩急剧上升。 当粒子表面开始熔融并发 生聚集时，转矩再次升高。 当粒子完全熔 融后，物料成为 易于流动的宏观 连续流体，转矩 再次达到稳态。
塑料测试技术
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转矩-时间变化曲线
根据转矩-时间变化曲线，可对物料的流 变行为与加工性能进行评价：
1. 转矩的绝对值直接反映物料的性质及其表观 粘度大小。 2. 转矩随时间的变化反映加工过程中物料均匀 程度的变化及其化学、物理结构的改变。 3. 还可同时得到温度曲线、压力曲线、总扭矩 曲线等信息。 4. 在不同温度和不同转速下测定，可了解加工 性能与温度、剪切速率的关系。
•
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转矩-时间变化曲线
在设定温
度和转速(平 均剪切速率) 下，从转矩 流变仪得到
的转矩随时
间变化的曲 线。
图 1 典型的转矩随时间的变化曲线图 M1—最小转矩；M2—最大转矩；M3——平衡转矩 t1—物料受热压实时间；t2—塑化时间（熔融软化）；
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
xx年xx月xx日
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验数据记录与分析 • 实验结论 • 参考文献
01
实验目的
了解实验的目的和意义
• 本实验旨在通过转矩流变仪测定塑料材料的塑化性能，深入 了解塑料在加工过程中的流变行为，为优化加工工艺、提高 制品质量提供指导。
实验操作
按照设定好的参数进行实验，观察并记录实验过 程中转矩、温度等变化情况。
注意事项
在实验过程中要密切关注实验变化情况，如出现 异常应立即停止实验并进行相应处理。同时要做 好实验记录和数据处理工作，以便后续分析和评 估。
04
实验数据记录与分析
实验数据的记录表格设计
1 2
表格名称
塑化性能转矩流变仪测定数据记录表
02
实验原理
塑化性能转矩流变仪的工作原理
工作原理
塑化性能转矩流变仪主要利用物料在高温高压下，受到一定剪切力作用时，发生 形变和流动的特性，通过控制系统对物料施加一定的剪切力，测量其相应的扭矩 变化，从而得到物料在一定温度、压力和不同转速下的塑化性能。
仪器结构
塑化性能转矩流变仪主要由加热系统、控制系统、测量系统和冷却系统等部分组 成。
转矩设置
根据样品的性质和实验要求设定转 矩，包括剪切转矩、拉伸转矩等。
变速设置
根据实验要求设定变速方式，包括 定速、变速等。
其他参数
根据实验要求设置其他相关参数， 如压力、气氛等。
实验操作流程及注意事项
实验前准备
确认转矩流变仪处于良好工作状态，检查实验样 品是否符合要求。
数据处理与分析
根据实验数据，进行数据处理和分析，得出实验 结果。
转矩流变仪结构.
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3 9
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7
塑料测试技术
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转子类型 Roller转子
图像
适用材料
适于热塑性塑料、热固性 塑料的混合，可测试材料 的粘性、交联反应和剪切 /热应力 中等剪切范围内对热塑性 塑料和橡胶进行混合与测
Cam转子
试
Banbury转子 Sigma转子 Delta转子
用于天然橡胶、合成橡胶
塑料测试技术
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转矩流变仪结构、原理、使用 转矩流变仪结构 转矩流变仪的组成
转矩流变仪工作原理
转矩流变仪的使用
塑料测试技术
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一、转矩流变仪结构
聚合物在复杂加工条件下的性质 统称。 转矩流变仪可配备不同形式的螺 杆挤出机、密炼机提供了更接近 于实际加工的动态测量方法，可 以在类似实际加工的情况下，连 续、准确可靠地对材料的加工性 能进行测定，以适应各种类型材 料的测试研究。
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主讲教师: 谭寿再 吴丽旋 周延辉 杨崇岭
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转矩流变仪结构与原理
•主讲：吴丽旋
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根据塑料原料哪些性能指标 来调试成型加工工艺参数
常 用 塑 料 原 料
吹膜
注射成型
挤出成型
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转矩流变仪结构、原理、使用
板材的热稳定性能怎样？ PET瓶原料粘度是多少？
一、转矩流变仪结构
转 矩 流 变 仪 的 结 构 软件 硬件
主机 辅机 包括密炼机、单 螺杆挤出机、双 螺杆挤出机、吹 膜机、压延挤带 机、电缆包履装 置和造粒机等。 配件 主要用于测量控制和测量数据储存、分析与结果输出等
06 第六章 转矩流变仪
6-2 测试原理与方法
采用混合器测试时， 高聚物以粒子或粉末的形式自加料口加入到混炼室中， 物料受到上
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顶栓的压力，并且通过转子表面与混合室壁之间的剪切、搅拌、挤压，转子之间的捏合、撕 扯，转子轴向翻捣、捏炼等作用，实现物料的塑化、混炼，直至达到均匀状态。图 6-2 是典 型的转矩随时间的变化曲线， 它描述了聚合物在密炼过程中经历的热机械历史： 高聚物被加 入到混炼室中时，自由旋转的转子受到来自固体粒子或粉末的阻力，转矩急剧上升；当此阻 力被克服后， 转矩开始下降并在较短的时间内达到稳态； 当粒子表面开始熔融并发生聚集时， 转矩再次升高；在热的作用下，粒子的内核慢慢熔融，转矩随之下降；当粒子完全熔融后， 物料成为易于流动的宏观连续的流体，转矩再次达到稳态；经过一定时间后，在热和力的作 用下，随着交联或降解的发生，转矩会有较大幅度的升高或降低。在实际加工过程中，第一 次转矩最大值所对应的时间非常短， 很少能够观察得到。 转矩第二次达到稳态所需的时间通 常为 3～15min，这依赖于所采用的材料和加工条件(温度和转速)。
其中，E 为总能量输入，EM 为机械能输入，ET 为热能输入。三者均随时间而变化。对于密 闭混合器而言，热能输入 ET(t)是无法测量的，因为在混合过程中，系统提供的热能并未全 部传递到待测物料上，其中一部分以热的形式散发到周围的环境中(其多少依赖于密闭混合 器的表面性能、环境温度等因素)；此外，物料在转子的驱动下会摩擦生热，即部分机械能 转化为热能， 被冷却系统带走。 但是， 系统提供的机械能是可以测量的， 这可通过转矩得到。 通过对转子进行校正可消除因摩擦生热而带来的误差。 功率(单位：N·m·s-1)是指单位时间内消耗的能量，其定义为：
转速 N 为常量，因此上式两边积分可得
转矩流变仪实验
转矩流变仪实验转矩流变仪实验 1 实验目的要求了解转矩流变仪的基本结构及其适应范围熟悉转矩流变仪的工作原理及其使用方法掌握聚氯乙烯PVC热稳定性的测试方法2 实验原理物料被加到混炼室中受到两个转子所施加的作用力使物料在转子与室壁间进行混炼剪切物料对转子凸棱施加反作用力这个力由测力传感器测量在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩值的单位牛顿米 Nm 读数其转矩值的大小反应了物料黏度的大小通过热电偶对转子温度的控制可以得到不同温度下物料的黏度 3 实验原材料和仪器设备原材料聚氯乙烯PVC 45份邻苯二甲酸二辛酯DOP 2份三盐基硫酸铅2份硬酯酸钡 BaSt 07份硬酯酸钙 CaSt 05份石蜡02份仪器设备 4 实验步骤聚合物熔体流动速率的测定实验目的和要求了解塑料熔体流动指数与分子量大小及其分布的关系掌握测定塑料熔体流动速率的原理及操作熔体流动速率塑料熔体流动速率 MFR 是指在一定温度和负荷下塑料熔体每10min通过标准口模的质量工业上常称为熔融指数 MI 在塑料成型加工过程中熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性的一个重要指标其测试仪器通常称为塑料熔体流动速率测试仪或熔体指数仪一定结构的塑料熔体若所测得MFR愈大表示该塑料熔体的平均分子量愈低成型时流动性愈好此种仪器测得的流动性能指标是在低剪切速率下获得的不存在广泛的应力,应变速率关系不能用来研究塑料熔体粘度与温度粘度与剪切速率的依赖关系仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数值主要技术特性常见塑料试验条件实验步骤吸湿性塑料测试前应按产品标准规定进行干燥处理熟悉熔体流动速率仪主体结构和操作规程根据塑料类型选择测试条件安装好口模在料筒内插入活塞接通电源开始升温调节加热控制系统使温度达到要求恒温至少15min 实验步骤预计试料的MFR范围按下表称取试料实验步骤取出活塞将试料加入料筒随即把活塞再插入料筒并压紧试料预热4min使炉温回复至要求温度在活塞顶托盘上加上砝码随即用手轻轻下压促使活塞在1min内降至下环形标记距料筒口510mm处待活塞不用手继续降至下环形标记与料筒口相平行时切除已流-6规定的切样时间间隔开始切样保留连续切取的无气泡样条出的样条并按表2 三个当活塞下降至上环形标记和料筒口相平时停止切样实验步骤停止切样后趁热将余料全部压出立即取出活塞和口模除去表面的余料并用合适的黄铜丝顶出口模内的残料然后取出料筒用绸布蘸少许溶剂伸入筒中边推边转地清洗几次直至料筒内表面清洁光亮为止所取样条冷却后置于天平上分别称其质量准确至0001g若其质量的最大值和最小值之差大于平均值的10则实验重做聚合物冲击性能测试简支梁冲击试验悬臂梁冲击试验实验目的与要求熟悉高分子材料冲击性能测试的简支梁和悬臂梁冲击试验方法操作熟悉冲击试验的实验结果处理方法了解测试条件对测定结果的影响试样制备注塑标准试样试样表面应平整无气泡无裂纹无分层和无明显杂质缺口试样在缺口处应无毛刺板材试样厚度在313mm之间时取原厚度大于13mm时应从两面均匀地进行机械加工到10?05mm4型试样的厚度必须加工到13mm 操作步骤 1 对于无缺口试样分别测定试样中部边缘和试样端部中心位置的宽度和厚度并取其平均值为试样的宽度和厚度准确至002mm缺口试样应测量缺口处的剩余厚度测量时应在缺口两端各测一次取其算术平均值操作步骤 2 根据试样破坏时所需的能量选择摆锤使消耗的能量在摆锤总能量的10 85范围内 3 调节能量刻度盘指针零点使它在摆锤处于起始位置时与主动针接触进行空白实验保证总摩擦损失在规定的范围内操作步骤 4 抬起工锁住摆锤把试样按规定放置在两支撑块上试样支撑面紧贴在支撑块上使冲击刀刃对谁试样中心缺口试样使刀刃对准缺口背向的中心位置 5 平稳释放摆锤从刻度盘上读取试样破坏时所吸收的冲击能量值试样无破坏的吸收的能量应不作取值实验记录为不破坏或NB试样完全破坏或部分破坏的可以取值 6 如果同种材料在实验中观察到一种以上的破坏类型时须在报告中标明每种破坏类型的平均冲击值和试样破坏的百分数不同破坏类型的结果数据处理悬臂梁冲击试验操作步骤 1 测量每个试样中部的不能进行比较厚度和宽度或缺口试样的剩余宽度bN精确到002mm 2 检查实验机是否有规定的冲击速度和正确的能量范围破断试样吸收的能量在摆锤容量的10 80范围内若表11-1中所列的摆锤中有几个都能满足这些要求时应选择其中能量最大的摆锤 3 进行空白实验记录所测得的摩擦损失该能量损失不能超过表11-1所规定的值操作步骤 4 抬起并锁住摆锤正置试样冲击测定缺口试样时缺口应放在摆锤冲击刃的一边释放摆锤记录试样所吸收的冲击能并对其摩擦损失等进行修正 5 试样可能出现四种破坏类型即完全破坏试样断开成两段或多段铰链破坏断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起的一种不完全破坏部分破坏除铰链破坏外的不完全破坏和不破坏测得的完全破坏和铰链破坏的值用以计算平均值在部分破坏时如果要求部分破坏值则以字母P表示完全不破坏时用NB表示不报告数值 6 在同一样品中如果有部分破坏和完全破坏或铰链破坏时应报告每种破坏类型的自述平均值两个实验结果都需要邵氏硬度测定材料硬度的测试方法布氏硬度洛氏硬度维氏硬度莫氏硬度邵氏硬度邵氏硬度操作步骤将硬度计垂直安装在硬度计支架上用厚度均匀的玻璃平放在试样台上在相应的重锤作用下使硬度计下压板与玻璃完全接触此时读数盘指针应指示100当指针完全离开玻璃片时指针应指示0允许最大偏差为?1个邵氏硬度值操作步骤将待测试样置于测定架的试样平台上使压针头离试样边缘至少12mm 平稳而无冲击地使硬度计在规定重锤的作用下压在试样上从下压板与试样完全接触15s后立即读数如果规定要瞬时读数则在下压板与试样完全接触后1s内读数操作步骤在试样上相隔6mm以上的不同点处测量硬度至少5次取其平均值注意如果实验结果表明不用硬度计支架和重锤也能得到重复性较好的结果也可以用手压紧硬度计直接在试样上测量硬度数据处理从读数度盘上读取的分度值即为所测定的邵氏硬度值用符号HA或HD来表示邵氏A或邵氏D的硬度如用邵氏A硬度计测得硬度值为50则表示为HA50实验结果以一组试样的算术平均值表示标明测聚乙烯发泡成型 1实验目的和要求掌握生产聚烯烃泡沫试结果的标准偏差塑料的基本原理了解聚烯烃泡沫塑料的主要生产法掌握生产聚乙烯泡沫塑料的基本配方了解配方各种组分的作用掌握实验室制备聚乙烯泡沫塑料的操作过程 2实验原理泡沫塑料是以树脂为基础内部具有无数微孔性气体的塑料制品塑料产生微孔结构的过程称为发泡发泡前原材料密度与发泡后泡沫塑料密度的比值叫做发泡倍数实验时先按配方配齐原料而后在开炼机上进行混炼混炼温度应在树脂熔点之上但须注意保持在交联剂和发泡剂分解温度以下以防止过早交联和发泡致使以后发泡不足或降低制品的质量经过充分混炼的料片裁切后即加入模具并放入压机在加热和加压下交联剂分解使树脂交联随之再进一步提高温度使发泡剂分解而发泡发泡剂分解完毕后卸压使热的熔融物膨胀弹出而完成发泡 3实验原材料和仪器设备原材料配方低密度聚乙类烯LDPE 过氧化二异丙苯DCP工业一级品偶氮二甲酰胺ADCA工业一级品氧化锌ZnO化工一级品硬脂酸锌ZnSt化工一级品仪器设备天平感量01g 1台天平感量1g 1台密炼机1台双辊炼塑机SK-160B 1台平板硫化机XLB-D350mm×350mm 1台发泡模具160×160×3mm 1套整形模具长×宽350×300mm 1套泡沫材料测厚仪或游标尺精度002mm 1件 4实验步骤测定LDPE树脂的密度和熔融流动速率计算出LDPE 质量为45g时加入助剂的质量用天平感量lg 称量LDPE于容器中按发泡促进剂交联剂发泡剂顺序分别用天平感量01g 称量助剂并放入容器中按密炼机的操作规程开启密炼机设定密炼机混料参数温度为120?转子速度为60rpm时间10min 当密炼机的温度到达120?并在此温度下恒定3min校正扭矩开始实验打开上顶栓加料放下上顶栓在实验进行过程中观察密炼室中时间转矩和时间熔体温度曲线从物料的转矩温度时间曲线判断物料熔融并已均匀后或经密炼10min后打开密炼机卸料立即辊启动双辊炼塑机调节辊距为3,4mm在100,120?的温度下将密炼好的炼放片团块状物料辊炼1,2次取下成为发泡使用的片坯片坯未冷却变硬时裁切为略小于160×160mm的正方块按发泡模具型腔容积同学在实验前计算的质量数值用天平感量lg 称量片坯将已恒温160,180?的发泡模具清理干净置于平板硫化机下工作台中心部位放入已称量的片坯合模加压至平板硫化机液压表压强为10MPa 同学实验前换算kgfcm, 开始计算模压发泡成型时间在模具温度160,180?下模压发泡成型10,12min解除压力迅速开模取出泡沫板材置于整形模具的二块模板间定型2,6min 用三角尺自备在泡沫板材面画出100×100mm的正方形剪切成块用泡沫材料测厚仪或游标尺测量各边的厚度用天平感量01g 称量泡沫块的质量在泡沫板材表面及切断面用肉眼或放大镜观查气泡结构及外观质量缺陷如熔接痕翘曲僵块凹陷等状况用切样机切取试样测试拉伸强度及断裂伸长率 5思考题 1同一塑料的模压成型与模压发泡成型有何特点注射成型工艺实验实验方法一准备工作 1 选择实验用原料PP PE PS 2 根据原料特性及试样质量要求拟定工艺条件原料干燥工艺各区段温度螺杆行程与背压注射压力保压压力及保压时间模温与冷却时间制品后处理条件 3 模具安装并作好调整 4 熟悉注射机的操作规程实验方法二实验操作 1 手动操作按下手动按扭依次进行闭模注射座前移注射保压予塑冷却注射座后退开模顶出制品 2 半自动设定好各工艺参数按下半自动按扭确认温度已达设定值然后合上安全门注射机会按动作程序自动工作直至顶出制品打开安全门人工取出制品再合上安全门进入下一个循环实验结果记录实验相关的各类工艺参数作必要的数据分析与计算对制品质量进行观察分析挤出吹膜工艺实验实验准备 1 选择实验用原料PE 2 根据原料特性和薄膜质量要求拟定挤出工艺参数挤出机机头口模温控范围螺杆转速牵引速度空气压力 3 预热挤出机和机头 4 熟悉挤出机操作规程实验操作 1 恒温半小时启动主机观察口模出料状况待挤出的泡管壁厚基本均匀用手戴手套将管状物慢慢引向冷却牵引装置随即通入压缩空气观察泡管质量结合实际情况及时协调工艺设备因素使整个操作控制处于正常状态 2 取样一组并记录此时的工艺条件实验操作改变工艺条件如料温螺杆转速牵引速度风量调整重复上述操作过程分别观察和记录薄膜质量情况实验完毕逐渐降低螺杆转速停机趁热清理对所取试样进行测量并称重作好记录实验结果记录实验相关的各类工艺参数作必要的数据分析与计算从而得出产率吹胀比牵伸比对制品质量进行观察分析一实验目的了解PVC硬板成型的基本原理熟悉掌握PVC硬板压制成型的基本工艺了解PVC板材的基本配方及配方的要求四主要仪器设备 ,型捏合机或高速混合机 SK160B双辊炼塑机压力成型机不锈钢模板型腔尺寸120×120mm浅搪瓷盘水银温度计表面温度计天平制样机测厚仪或游标卡尺小铜刀棕刷手套剪刀等实验用具辊压 1按照双辊炼塑机操作规程利用加热控温装置将辊筒预热至160士 5?恒温一定时间后开动辊筒机调节辊间距为2,3mm 2(在辊隙上部加上初混物料操作开始后从两辊间隙掉下来的物料应立即再加往辊隙上去不要让其在底盘内停留时间过长且注意经常保持一定的辊隙存料待混合料已粘结成包辊的连续状料带后适当松宽辊隙以控制料温和料带的厚度 3(塑炼过程中用切割装置或铜刀不断地将料带从辊筒上拉下来折迭辊压或者把物料翻过来沿辊筒轴向不同的位置重迭交叉再送入辊隙中使各组分充分地分散塑化均匀 4(辊压数分钟后再将辊距调至23mm进行薄通12次若观察物料色泽已均匀截面上不显毛粒表面已光泽且有一定强度时辊压过程可告终结迅速将塑炼好的料带成整片剥下平整放置并剪裁成一定尺寸的片坯五实验结果及记录见课本六思考题P88-12 压制成型 1按照压力成型机操作规程检查压机上各部份的运转加热和冷却情况并调整到工作状况利用压机的加热和控温装置将压机上下模板加热至180?左右 2 升压 3 保温 4 冷却脱模 5 改变配制成型工艺条件重复上述操作过程进行下一轮实验可制得不同性能的PVC板材本实验是天然橡胶的加工选用开放式炼胶机进行机械法塑炼天然生胶盱开炼机下反复被机械作用受力降解与的两个相向转动的辊筒间隙中在常温小于50?此同时降解后的大分子自由基在空气中的氧化作用下发生了一系列力学与化学反应最终可以控制达到一定的可塑度生胶从原先强韧高弹性变为柔软可塑性满足混炼的要求塑炼的程度和塑炼的效率主要与辊筒的间隙和温度有关若问隙愈小温度愈低力化学作用愈大塑炼效率愈高此外塑炼的时间塑炼工艺操作方法及是否加入塑解剂也影响塑炼的效果混炼是在塑炼胶的基础上进行的又一个炼胶工序本实验也是在开炼机上进行的为了取得具有一定的可塑度且性能均匀的混炼胶除了控制辊距的大小适宜的辊温外必须注意按一定的加料混合程序即量小难分散的配合剂首先加到塑炼胶中它有较长的时间分散量大的配合剂则后加硫磺用量虽少但应最后加入因为硫磺一旦加入便可能发生硫化效应过长的混合时间将使胶料的工艺性能变坏于其后的半成品成型及硫化工序都不利不同的制品及不同的成型工艺要求混炼胶的可塑度硬度等都是不同的混炼过程要随时抽样测试并且要严格混炼的工艺条件三原料及设备思考题1 天然生胶塑炼胶混炼胶和硫化胶它们的机械性能和结构实质有何不同2 影响天然胶开炼机塑炼和混炼的主要因素有哪些3 胶料配方中的促进剂为何通常不只用一种呢聚丙烯挤出造粒实验 3实验原材料和仪器设备原材料聚丙烯PP高密度聚乙烯HDPE助剂仪器设备双螺杆挤出机 1台 XRZ-400型熔融流动速度仪 1台剪刀1把手套 1付切粒机 1台冷却水槽1个双螺杆挤出机的主要技术性能为φ34mm螺杆长径比32螺杆转速350?挤出机的主体结构及挤出造粒组合图如图1-1所示 4实验50Hz加热温度步骤正确把握实验的三个环节要求预习实验过程实验报告查看写观察记录思考数据处理现象解释给出实验结果提出问题并讨论实验设备单螺杆挤出机传动系统挤出系统加热和冷却系统控制系统附属装置加料装置料筒螺杆机头口模挤出成型基本过程 1塑化在挤出机内将固体塑料加热并依靠塑料之间的内摩擦热使其成为粘流态物料 2成型在挤出机螺杆的旋转推挤作用下通过具有一定形状的口模使粘流态物料成为连续的型材 3定型用适当的方法使挤出的连续型材冷却定型为制品 PVC硬板压制成型二基本原理 PVC的特性1刚性 2熔体粘度大 3热稳定性差配料热稳定剂防加工过程中的热降解使成型加工和应用成为可能增塑剂具有柔韧性弹性抗氧剂紫外线吸收剂防止老化改性剂物理力学性能着色剂获得特定色彩此外还有填料等加工过程前阶段备料主要包括塑料的配制塑化等后阶段成型主要包括成型冷却卷取切割等板片材模压成型分为冷冲压和热压成型 1(冷冲压在常温下对塑料板片材进行冲压成型的方法称为冷冲压 2(热压成型板片材热压成型又称为片材成型它是一种将塑料板材或片材加热到一定温度后再对其进行模压的成型方法加热温度既可低于塑料熔融温度亦可高于塑料熔融温度前者称固态模压成型后者称粘流态模压成型三原料及设备主要原料选择及依据,见课本略硬质PVC板材配方五实验方法粉料配制 1(以PVC树脂500g为基准按上述配方在天平上称量各添加剂经研磨磁选后依次放置配料瓷盘中与配方核对有无差错 2(熟悉混合机模作操程备好混合机的加热运转测量器件先将 PVC树脂与稳定剂等干粉状组分加入混合机中开动搅拌同时对物料进行加热2-3分钟后在搅动下缓慢加入增塑剂等液体组分注意控制物料混合温度不超过80?使添加剂均匀分散吸附在PVC颗粒表面固体润滑剂最好在临近混合终点前的一小段时间加入 3(加热混合约半小时后可凭实践经验观察混合料颜色的变化或取样热压成试片借助放大镜观看白色稳定剂着色剂斑点的大小和分布以及有无结聚粗粒等状况由此判断各组份大体分散均匀停止加热搅拌出料至配料瓷盘中待用天然橡胶硫化模压成型一实验目的 1(掌握橡胶制品配方设计基本知识熟悉橡胶加工全过程和橡胶制品模塑硫化工艺 2(了解橡胶加工的主要机械设备如开炼机平板硫化机等基本结构掌握这些设备的操作方法二基本原理生胶是橡胶弹性体属线型高分子化合物高弹性是它的最宝贵的性能但是过份的强韧高弹性会给成型加工带来很大的困难而且即使成型的制品也没有实用的价值因此它必须通过一定的加工程序才能成为有使用价值的材料不管天然的还是合成的生胶其加工程序不外乎是干胶工艺和乳胶工艺两条工艺路线其中又以干胶工艺应用得最多最为广泛在配方制订的基础上进行下列工艺程序略其中的半成品成型包括有几种成型工艺方法本实验仅讨论橡胶的干胶工艺塑炼和混炼是橡胶加工的两个重要的工艺过程通称炼胶其目的是要取得具有柔软可塑性并赋予一定使用性能的可用于成型的胶料生胶的分子量通常都是很高的从几十万到百万以上过高的分子量带来的强韧高弹性给加工带来很大的困难必须使之成为柔软可塑性状态才能与其他配合剂均匀混合这就需要进行塑炼塑炼可以通过机械的物理的或化学的方法来完成本实验所列的配方表明是通过实验取得一软质的橡胶片制品橡胶制品即硫化胶的硬度主要取决于其硫化程度按软硬程度通常可分软质胶半硬质和硬质胶?本实验配方中的硫磺含量在5份之内交联度不很大所得制品柔软选用两种促进剂对天然胶的硫化都有促进作用不同的促进剂协同使用是因为它们的活性强弱及活性温度有所不同在硫化时将促进交联作用更加协调充分显示促进效果助促进剂即活性剂在炼胶和硫化时起活化作用化学防老剂多为抗氧剂用来防止橡胶大分子因加工及其后的应用过程的氧化降解作用以达到稳定的目的石蜡与大多数橡胶的相容性不良能集结于制品表面起到滤光阻氧等防老化效果并且对于加工成型有润滑性能碳酸钙作为填充剂有增容降低成本作用其用量多少也影响制品的硬度本实验要求制取一块天然软质硫化胶片其成型方法采用模压法它是一定量的混炼胶置于模具的型腔内通过平板硫化机在一定的温度和压力下成型同时经历一定的时间发生了适当的交联反应最终取得制品的过程天然橡胶是异戊二烯的聚合物大分子的主链上仍有双键硫化反应主要发生在大分子间的双键上其机理简述见课本所得的硫化胶制品实际上是松散的不完全的交联结构成型时施加一定的压力有利于活性点的接近和碰撞促进了交联反应的进行也有利于胶料的流动以便取得具有适宜的密度和与模具型腔相符的制品硫化过程要保持一定的时间主要是由胶料的工艺性能来决定的也是为了使交联反应达到配方设计所要求的程度硫化过后不必冷却即可脱模模具内的胶料已交联定型为橡胶制品仪器设备SK-160B型双辊筒炼胶机电热平板硫化机模板浅搪瓷盘温度计 0,250? 2支天平铜铲手套剪刀等实验用具备齐原料及配方见课本四实验方法 1(配料按上列的配方准备材料准确称量并复核备用 2(生胶塑炼 1 在指导教师和实验室工作人员指导下按机器的操作规程开动开放式炼胶机观察机器是否运转正常 2 破胶调节辊距15mm 3 薄通胶块破碎后将辊距调到约05mm辊温控制在45?左右 4 捣胶将辊距放宽至10mm 5 辊筒的冷却由于辊筒受到摩擦生热辊温要升高应经常以手触摸辊筒。
转矩流变仪实验 (2)
0.325
3
2.095
190
2.160
标
4
2.095
准
5 6
2.095 2.095
试
7
2.095
验
8
2.095
条
9
2.095
件
10
2.095
11
2.095
190
5.000
190
10.000
190
21.600
200
5.000
200
10.000
220
10.000
230
0.325
230
1.200
12
2.095
• 熟悉冲击试验的实验结果处理方法 • 了解测试条件对测定结果的影响
试样形状
A型缺口试样
B型缺口试样
C型缺口试样
A型缺口
B型缺口
试样类型
长度L
基本尺寸 极限偏差
宽度b
基本尺寸 极限偏差
厚度d
基本尺寸 极限偏差
支撑线 间距L
1
80
±2
10 ±0.5
4
±0.2 60
2
50
±1
6
±0.2
4
±0.2 40
(2) 缺口试样简支梁冲击强度ak (kJ/m2)
ak
Ak b dk
103
式中 Ak为试样吸收的冲击能量值，J； b为试样宽度，mm；
dk为缺口试样缺口处剩余厚度，mm。
悬臂梁冲击试验
悬臂梁摆锤冲击实验机的特性
能量E /J 1.0
冲击速度VS /(m/s)
无试样时的最大摩擦 有试样经校正后的允
转矩流变仪的应用(精)
转矩流变仪的应用
研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化
行为 最大特点是能在类似实际加工过程的条件下连续、准确 可靠地对体系的流变性能进行测定。 典型实验有XLPE材料的交联特性测定 PVC材料融合特性以及热稳定性的测定 材料表观粘度与剪切速率关系的测定
转矩流变仪结构
图1是计算机，测控主机与混炼器的组合
图3是WinRheo的人机界面
完成7路温度测量，其中6路可进行设定
和控制，转速设定、测量和控制，扭矩、 压力测量，配合自动称重系统进行挤出 量测量，配合测径仪进行口模膨胀测量 曲线窗口可以实时显示以上各数据对时 间的曲线。 这些数据可以由专用的WinMixer、 WinVisco进行数据处理，也可以由通用 软件Origin进行数据处理、作图
主要测控功能 – 温度测控，压力测量，转矩测量，转速测控 辅助功能的测量 – 自动实时称重（测剪切速率）、测径（测口 模膨胀）和薄膜质量测量（透明度、杂质颗 粒缺陷） 系统软件 – 测控软件WinRheo – 混炼器试验数据处理软件WinMixer – 表观粘度试验数据处理软件WinVisco – 工具软件WrData组成
挤出机、混炼器 自动称重单元
– 自动完成材料的表观粘度与剪切速率及剪切应力关 系测量
测径单元
– 完成口模膨胀的自动测量。
带状试样压光及牵引单元
– 制成均匀的带状试样，供拉伸及热延伸实验使用。
膜质量测试单元
– 完成透明材料的杂质颗粒缺陷及透明度的测试
软件
– 完成数据采集、控制以及实验数据的处理。
Hale Waihona Puke 1.2.1 系统组成 测控主机、计算机及打印机 – 混炼器单元 – 挤塑机单元、挤橡机单元 – 自动称重单元 – 自动测径单元 – 带状试样压光及牵引单元 – 透明材料的透明度及缺陷测量单元
转矩流变仪
什么是转矩流变仪？ 一、什么是转矩流变仪？
矩矩流变仪是研究材料的流动、塑化、 矩矩流变仪是研究材料的流动、塑化、热、剪 切稳定性的理想设备， 切稳定性的理想设备，该流变仪提供了更接近 于实际加工的动态测量方法， 于实际加工的动态测量方法，可以在类似实际 加工的情况下，连续、 加工的情况下，连续、准确可靠地对材料的流 变性能进行测定，如多组份物料的混合、 变性能进行测定，如多组份物料的混合、热固 性树脂的交联固化、弹性体的硫化， 性树脂的交联固化、弹性体的硫化，材料的动 态稳定性以及螺杆转速对体系加工性能的影响 等。
• 负载点（L）： 负载点（ 表示密炼机填料完毕并且关闭 密炼机填料完毕并且关闭。 表示密炼机填料完毕并且关闭。 此点仅作为计算的时间依据。 此点仅作为计算的时间依据。 扭矩值根据载料类型而定。 扭矩值根据载料类型而定。 载料速度和载料强度可人为调 控。 • 谷点（V）： 谷点（ 表示PVC 干混料开始熔融。 表示PVC 干混料开始熔融。 此点对混合物配方至关重要。 此点对混合物配方至关重要。 • 熔点（F ）： 表示PVC熔融完成。 PVC熔融完成 表示PVC熔融完成。 此点对混合物配方至关重要。 此点对混合物配方至关重要。 超过此点值后，扭矩由于摩擦/ 超过此点值后，扭矩由于摩擦/ 热量开始降低。 热量开始降低。 • 稳定扭矩点（S）： 稳定扭矩点（ 表示扭矩达到稳定状态 扭矩达到稳定状态。 表示扭矩达到稳定状态。 稳定扭矩根据分解发生点设置
三、转矩流变仪的基本结构
四、电加热转矩流变仪
是一种组合式 转矩测量仪。 转矩测量仪。 除主机外， 除主机外，带 有一种小型密 炼器和小型螺 杆挤出机及各 种口模。 种口模。转矩 流变仪可以用 来研究热塑性 材料的热稳定 性、剪切稳定 性、流动和固 化行为。 化行为。
流变学实验-1 转矩流变仪应用试验
转矩流变试验胡圣飞编一、试验原理及目的高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注射等工艺，化纤抽丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体进行的。
熔体受力作用，不但表现有流动和变形、而且这种流动和变形行为强烈地依赖于材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。
测定高聚物熔体流变性质，根据施力方式不同，有多种类型的仪器，转矩流变仪是其中的一种。
它由微机控制系统、混合装置（挤出机、混炼器）等组成。
测量时，测试物料放入混合装置中，动力系统驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值、保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。
物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。
在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。
其后，微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速、流速等测量数据进行处理，得出图、表形式的实验结果。
利用转矩流变仪不同的转子结构、螺杆数、螺杆结构、挤出模具以及辅机，可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的转矩—温度时间曲线，表观粘度—剪切应力（或剪切速率）曲线，了解成型加工过程中的流变行为及其规律。
还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
总之，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高产、低耗制品以及为制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都有非常重要的意义。
高分子材料的流变性除受高聚物结构及有关复合物组成的影响外，采用混合器测量流变性质时的实验条件也是十分重要的影响因素。
二、试验用原材料硬质PVC粒状复合物或混配物PVC 100 60 56.52174ACR丙烯酸酯共聚物 4 2.4 2.26CPE氯化聚乙烯 6 3.6 3.39钙锌复合稳定剂 4.5 2.7 2.54硬脂酸0.5 0.3 0.2869 64.99174三、主要仪器设备RM-200C转矩流变仪，主要分三部分：主机、电气控制柜、混合或挤出装置。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
完全塑化时间是材料完全被塑化的时间，可以通过对实验数据的分析得出。
材料性能与配方关系分析
配方对性能的影响
分析实验数据，可以研究不同配方对材料性能的影响，如添加不同的助剂、填充剂等对材料性能的影 响。
材料性能与转矩的关系
分析实验数据，可以研究材料性能与转矩的关系，从而进一步了解材料的流变性能。
掌握塑化性能测试方法
• 通过实验，学生将学习到如何使用转矩流变仪进行塑化性能测试。测试方法包括样品的制备、仪器设定、实验操作和数 据收集等步骤。通过实践操作，学生可以深入理解塑化性能测试的原理和方法。
分析材料性能与配方关系
• 转矩流变仪可以用于研究材料性能与配方之间的关系。实 验中，学生可以通过改变实验条件，如温度、压力和时间 等，来观察这些因素对材料塑化性能的影响。此外，他们 还可以研究不同配方材料之间的性能差异，进一步理解材 料性能与配方之间的关系。
实验九塑化性能转矩流变仪 的测定
2023-11-04
contents
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验数据分析 • 实验结论 • 参考文献
01
实验目的
了解转矩流变仪的原理
• 转矩流变仪是一种用于研究材料在加工过程中力学行为和流 动性能的实验设备。它通过测量材料在旋转或剪切应力作用 下的流动行为，提供关于材料塑化、混炼、熔融和固化过程 的重要信息。
转矩流变仪的应用范围
列举了转矩流变仪在塑料加工、橡胶加工、涂料和油墨等领域 的具体应用案例，说明了其在不同领域中的重要性和应用价值 。
感谢您的观看
THANKS
常见的塑化性能测试方法包括：压缩试验、拉伸试验、冲击试验等。
在本实验中，我们将采用转矩流变仪进行塑化性能测试，通过测量材料在不同温 度和剪切应力下的扭矩和转速变化来评估材料的塑化性能。
实验九塑化性能转矩流变仪的测定
实验结果受到多种因素的影响，例如温度、压力、转速等参数，因此需要严格控 制实验条件以获得准确的结果。此外，对于不同种类的塑料材料，可能需要调整 实验参数以获得最佳的塑化性能评估效果。
02
实验原理
塑化性能转矩流变仪的构造与工作原理
构造
塑化性能转矩流变仪主要由加热系统、冷却系统、控制系统 和测量系统组成。
应的填充剂。
准备步骤
02
对选取的塑料粒子进行干燥、筛选和混合等预处理，以确保实
验材料的均匀性和一致性。
添加量
03
根据实验设计要求，准确称量并加入到样品盘中，以进行后续
的实验操作。
04
实验过程
实验前的准备与试样制备
准备材料
需要准备转矩流变仪、塑胶原料、添加剂等实验 材料。
试样制备
将塑胶原料按照实验要求进行混合，并制备成标 准尺寸的试样。
数据记录及处理
数据记录
在实验过程中，需要实时记录转矩流变仪显示的数据，包括扭矩 、温度、转速等。
数据处理
根据实验数据，计算塑胶原料的塑化性能指标，如塑化扭矩、熔 体强度等。
化性能，并评估其在实际生产 中的应用效果。
05
实验结果与分析
数据表格与图表展示
• 数据表格 • | 材料 | 扭矩（N·m）| 温度（℃）| 塑化时间（min）| 塑化效率（%）| • | --- | --- | --- | --- | --- | • | PVC | 10.2 | 180 | 5.2 | 85.3 | • | PE | 6.5 | 160 | 4.0 | 92.8 | • | PP | 8.0 | 170 | 4.8 | 90.0 | • 图1：PVC、PE、PP材料的扭矩-时间曲线 • 图2：PVC、PE、PP材料的温度-时间曲线 • 图3：PVC、PE、PP材料的塑化效率-时间曲线
流变仪的基本应用和原理
区、完全发展的流动区、出口区。
第十二页，编辑于星期五：十三点 一分。
第6章 流变仪的基本原理及应用
§6.1.2 完全发展区的流场分析
在毛细管流变仪的测量中，由于物料的流动存在着3个区域的原因，一部分压力
分别在入口和出口处损失掉了，因此得到的数据并非充分发展段的真实应力和
剪切速率，由此计算出来的粘度也是不准确的，必须对所得数据进行入口和
1毛
pen pvis pela
细
管
因此，对纯粘性的牛顿流体，入口压力降很小，可
流 忽略不计，而对高聚物粘弹性流体，则必须考虑因其 弹性变形所导致的压力损失。相对而言，出口压降比
变 入口压降要小得多。牛顿流体的出口压降为0；粘弹性
仪 流体的弹性形变若在经过毛细管后尚未完全回复，
至出口处仍残存部分内压力，即会导致出口压降。
第6章 流变仪的基本原理及应用
§6.1 毛细管流变仪
本
章
§6.2 旋转流变仪
内
§6.3 转矩流变仪
容
第一页，编辑于星期五：十三点 一分。
第6章 流变仪的基本原理及应用
高聚物加工成型过程：树脂首先受热逐渐熔融，在外力场作
用下发生混合、变形与流动，然后在成型模具中或经过口模
形成一定的形状。随温度降至Tg或Tm以下，并延续降至室温
细
入口区附近物料会受到拉伸作用，出现了明显的流线
管 收敛现象，这种收敛流动会对刚刚进入毛细管的物料流
动产生非常大的影响。
流
物料在进入毛细管一段距离之后才能得到充分
变 发展，成为稳定流动。而在出口区附近，由于约
仪 束消失，高聚物熔体表现出挤出胀大现象，流线
又随之发生变化。
物料在毛细管中的流动可分为3个区域：入口
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锥形反向双螺杆应用：陶瓷生坯带的制备
• Ceramic green tape extrusion for laminated object manufacturing
运行时间 [minutes]
材料： • PVC （硬质） 稳定性试验
测试点： • L = 负载点 • V = 谷点
（熔融过程起始点） • F = 熔点
（ 熔融过程结束） • S = 稳定扭矩 • M = 最低点 • O = 分解发生 • D = 分解峰值
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型3
约5-6月
steel barrel
用于食品挤出的特殊单螺杆挤出机机筒
特殊沟槽式挤出机机筒： 可挤出不粘壁材料
挤出机机筒
沟槽
挤出机螺杆
双螺杆挤出机类型
平行同向双螺杆挤出机PTW和锥形反向双螺杆挤出机CTW
双螺杆挤出机类型
同同向向旋旋转转
反向旋转
双螺杆挤出机对比
反向旋转双螺杆挤出机： - 规定的停留时间（适用于硬质PVC等） - 自洁功能 - 无需受控给料 - 高剪切 - 增压
PolyLab OS - 新设计
PolyLab OS - 新设计
PolyLab OS 应用试验 PolyLab OS
相对测量
其他CAN传感器
绝对测量
密炼机 试验
挤出机 试验
单螺杆 挤出机
双螺杆 挤出机
流变测量
圆棒毛细管 试验
狭缝毛细管 试验
• 实验室（测量）密炼机 ：
PolyLab OS 测量系统
相同门尼粘度的混合生胶
30
Torque [Nm]
25
20
扭 15
矩
10
5
批次 1
批次 2
Rheomix600, Banbury转子 温度：130℃, 转速：60 rpm, 质量：63 g
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
T时im间e（[mminin）]
PES树脂交联
Torque [Nm]
12
Rheomix540, Delta转子
• 稳定扭矩点（S）： 表示扭矩达到稳定状态。 稳定扭矩根据分解发生点设置
• 最低点（M）： 表示材料到达最低粘度。
• 降解产生（O）： 材料开始发生分解的时间。 此点对处理稳定性至关重要。 可设置为扭矩的百分比值 高于最低扭矩。
• 分解峰值（D）： 分解到达最高值时显示。 扭矩值重要性不大，仅用于计算分解速率。
电加热密炼机：Rheomix 600 / 3000
• 电加热 • 压缩空气冷却 • 3区加热：
后板 / 中碗 / 前板 • 温度范围：室温到400 ℃ • 可程序升温 • 可自由更换转子：
- Roller 转子 - Cam转子 - Banbury 转子 - Sigma 转子 • 加料可手动或气动操作
密炼机的各种转子
Roller转子 Banbury转子
密炼机转子及应用
用于混合热塑性材料，如聚烯烃、聚氯乙烯、工 程塑料等
用于混合弹性体，还可用于将粉末混合到热塑料 材料中 橡胶行业中应用更为普遍
Delta转子 Cam转子 Sigma转子
密炼机转子及应用
热固性材料的混合和交联，使用540型锥形密炼腔 热塑料、较少轴向分布，陶瓷复合物、食品（粘稠、 高扭矩）
Abstract Al2O3 and SiC green tapes with 0.2 mm thickness used for LOM (laminated object manufacturing ) were prepared from a 75 wt.% ceramic suspension in a LDPE based organic vehicle followed by extrusion. Rheological characterization of the alumina and SiC suspensions were studied.
• 稳定时间： “S”（稳定扭矩）和“O”（分解发生点）之间的时间。 此值表示有关加工混合物的加工时间和稳定性。
应用：PVC 稳定性试验
Torque [Nm]
50
Rheomix600, Roller转子
45
温度：170 ℃, 转速：60rpm, 质量：65g
40
35
30
a
25
a b
20
b
15
a： PVC 干混料（ 稳定剂1.9%）
10
b： PVC 干混料 （稳定剂 2.0%）
5
0
0
5
10
15
20
Time [min]
扭矩
密炼机试验和挤出机的相关性 示例： PVC稳定性
时间
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型4&5
扭矩
稳定时间
LS
运行时间
M OD
材料： • PVC 粒料（稳定性试验） • 交联材料 （PE、橡胶、热固性材料 ）
n = 70 rpm
Time [min]
Compound 1 Compound 2 n = 5 rpm
扭矩 [Nm] 能量 [kJ]
密炼机–应用 使用密炼机改善工艺条件
热熔挤出生产： 流程 1： A + B + C 流程 2： A + C + B
扭矩 1
扭矩 2
时间 [min]
能量 1 能量 2
特氟隆挡板 筛板
此点仅作为计算的时间依据。 扭矩值根据载料类型而定。 载料速度和载料强度可人为调控。
• 谷点（V）： 表示PVC 干混料开始熔融。 此点对混合物配方至关重要。
• 熔点（F）： 表示PVC熔融完成。 此点对混合物配方至关重要。 超过此点值后，扭矩由于摩擦/热量开始降低。
• 最低点（M）： 表示材料到达最低粘度。
Torque [Nm]
80
70
60
50
扭 40
矩
30
20
10
0 0
稳定剂对聚酰胺的影响
Rheomix600, Roller转子 温度：280℃, 质量：52g, 转速：60 rpm
PA6（使用稳定剂）
PA6（不使用稳定剂）
5
10
15
20
25
时T间im（时分间e）（[m分i）n]
使用不同炭黑的SAN
样品量对PVC熔融的影响
Rheomix600, Roller转子, 温度：160℃, 转速：40 rpm
m：66 g m：60 g
m：64 g
样品重量对PVC熔融的影响
m： 60 g
m： 66 g
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型3
扭矩 [Nm] 稳定时间
L VF S
MOD
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
扭矩 [Nm]
L
M
Hale Waihona Puke 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
运行时间
材料： • 聚烯烃 ：
聚乙烯 PE 、聚丙烯 PP • 工程塑料：
PS、PA、PC、PEEK、 LCP
测试点： • L= 负载点
检测整个密炼机装料过程，此点仅作 为进一步计算的时间依据，扭矩值根 据装料情况而定 • M = 最低点 最低熔体粘度
L
V
F
M
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
运行时间 [min]
材料： • PVC （硬质）
测试点： • L = 负载点 • V = 谷点
（熔融过程的起始点） • F = 熔点
（ 熔融过程完成） • M = 最低点
PolySoft软件常规评估 - 曲线类型2
• 负载点（L）： 表示密炼机填料完毕并且关闭。
• Yumin Zhang )*, Xiaodong He, Jiecai Han, Shanyi Du • Center for Composite Materials, Harbin Institute of
Technology, Harbin 150001, China March 1999,
传感器端口 （标配2个, 其他可选）
带发泡端口的单螺杆挤出机 气体进样阀
加料冷却
加热和冷却套
带发泡端口的单螺杆
特殊的双金属单螺杆挤出机机筒
• 应用1：高填充聚合物 ABS, EVA, LCP, PA, PC, PE, PI, POM, PS, PBTP, PETB, PVC, PP, Thermosets, 酚醛树脂牌号：11, 12, 31 聚酯树脂牌号：801 to 804
密炼机气体流量传感器
气体出口
应用:
- 发泡混合物 - 降解实验
气体流量传感器测试结果
• 实验室（测量）挤出机：
PolyLab OS 测量系统 挤出机
单螺杆挤出机
双螺杆挤出机
“外部设置"
同向旋转
反向旋转
锥形
平行
单螺杆挤出机类型
标准单螺杆挤出机 加热和冷却套
进料冷却
螺杆背压测量 传感器 （可选）
• 转矩流变仪及其测量传感器是： 小型化的生产设备 （密炼机、挤出机、转子、后牵引设备）
• 测试流程与生产相似
转矩流变仪 PolyLab OS
RheoDrive（主机） + 密炼机/挤出机（测量系统）+附件
RheoDrive
密炼机 单螺杆挤出机