高分子材料成型加工及性能测试综合实验指导书

高分子材料成型加工及性能测试

一、实验目的

应用《高分子物理》、《高分子材料工艺学》、《高分子材料成型与加工》所学的理论知识，进行高分子材料压制成型和注射成型实验，制得的高分子材料试样进行性能测试与分析。通过本实验，掌握常用塑料的压制成型和注射成型工艺流程，了解影响塑料制品性能的因素，初步锻炼学生对高分子材料成型加工方法的实践能力以及对实验数据的综合分析能力。

二、实验内容

1、塑料压制成型：

（1）熟练操作开炼机、高速混合机、平板硫化仪成型设备，操作步骤见附录1；

（2）制备出塑料试样。

2、塑料注射成型：

（1）了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点，操作步骤见附录2；

（2）了解注射成型设备对制品性质的影响；

（3）掌握如何根据聚合物的性质，确定注射成型机料筒温度和模具温度；

（4）制备出塑料试样。

3、塑料制品拉伸性能测试：

（1）掌握电子拉力机测定塑料拉伸试样的基本操作，操作步骤见附录3；

（2）依据应力-应变曲线，计算出各种力学参数（拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度）。

4、塑料制品硬度测试：利用邵氏A型硬度计测定试样的硬度，操作步骤见附录4；

5、塑料制品导电性测试：利用高阻仪测定试样的表面电阻。测试时，将充分放电后的试样，接入仪器测量端，调整仪器，加上实验电压一分钟，读取电阻的指示值。

三、实验原理

大多数高分子材料（尤其是热塑性塑料）可以通过压制和注射成型。

压制是板材成型的重要方法，其工艺过程包括下列工序：（1）混合：按照一定配方称量各组分，按照一定的加料顺序，将各组分加入到高速分散机中进行几何分散；（2）双辊塑炼拉片：用双辊开炼机使混合物料熔融混合塑化，得到片材；（3）压制：把片材放入恒温压制模具中预热、加温、加压，使片材熔融塑化，然后冷却定型成板材。正确选择和调节压制温度、压力、时间以及制品的冷却程度是控制板材性能的工艺措施。通常在不影响制品性能的前提下，适当提高压制温度，降低成型压力，缩短成型周期对提高生产效率是行之有效的；但过高的温度、过长的加热时间会加剧树脂降解和熔料外溢，致使制品的各方面性能变劣。

注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。注射成型是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热溶化，当呈流动状态时，熔融塑料在柱塞或螺杆的加压下被压缩并向前移动，进而通过塑料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合

模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。在热塑性塑料注射成型时，塑料的流变性、热性能、结晶行为、定向作用及模具结构等因素对注射成型工艺条件及制品性质都会产生很大的影响。注射成型的设备是注射机，它由注射系统、锁模系统和模具三部分组成。

成型制品受配方、设备工艺参数等因素的影响，通过仪器可测得制品的拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度、硬度、导电性等性能。

四、实验主要设备及材料

1. 主要仪器设备：高速混合机、开炼机、平板硫化仪、注射成型机、电子拉力机、邵氏A

型硬度计、高阻仪

2. 实验材料 PS、 ABS、PP、PE、PVC

五、实验要求

1、实验前每组学生要介绍实验方案。

2、实验前学生要描述主要设备的操作过程。

3、每组学生选用不同原料进行成型和性能测试实验，要求每名学生制备符合质量要求的样

品2块，独立完成样品性能的测试，实验数据的整理和分析。

4、每名学生提交实验报告一份。

六、进度要求

1、每组学生选择两种原料（PE/ABS、PP/ABS、PS/ABS、PP/PS、PE/PS）进行实验，根据所

选原料，研读高分子材料成型加工的理论书籍，查阅与本实验相关的文献资料，依据实验内容要求设计实验方案；（1周）

2、根据实验方案，配制不同的配方（配合剂的种类和用量、填料的种类和用量、两种原料

的比例），进行压制成型和注射成型实验，制得试样进行拉伸性能、硬度、导电性能测试，分析影响制品力学性能的各种因素。（2.5周）

3、实验数据整理、分析，撰写实验报告。（0.5周）

七、注意事项

1、注射成型过程中，主机运转时，严禁手臂及工具等硬物质进入料斗内，不得用硬金属工

具接触模具型腔。

2、注射成型过程中，禁止料筒温度未达到规定要求时进行预塑或注射动作，手动操作方式

在注射-保压时间未结束时不得开动预塑。

3、开炼机混炼物料时，禁止带手套操作。辊筒运转时，手不能接近辊缝处，双手尽量避免

越过辊筒水平中心线上部，送料时手应作握拳状。

4、进行平板硫化仪操作时必须戴手套，以防伤手。

5、遇到危险时应立即拉动安全刹车。

6、留长辫子的学生要求戴帽或结扎成短发后操作。

八、实验报告要求

1、简述实验目的与原理。

2、说明本实验所用设备及仪器的型号。

3、简述塑料注射成型、压制成型和性能测试实验的实验步骤。

4、根据测试数据，绘制图表反映不同因素（包括配合剂的种类和用量、填料的种类和用量、

两种原料的比例、两种不同成型方法）对样品拉伸性能、硬度、导电性的影响规律，并分析原因。

九、思考题

1、注射成型过程中，根据聚合物的哪些性质选择料筒温度和模具温度？

2、影响注射制品产生缺料、溢料、凹痕、气泡的因素有哪些？

3、影响压制制品产生缺料、气泡的因素有那些？

4、硬度测试实验过程中，哪些操作因素会影响测定结果的精确度？

十、实验参考文献

吴智华.高分子材料加工工程实验教程.北京：化学工业出版社，2004年

塑料的注射成型

一、实验目的

1、了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点。

2、了解成型工艺因素、注射成型设备对制品性质的影响。

3、掌握如何根据聚合物的性质，确定注射成型机料筒温度和模具温度。

二、仪器设备

HTF58X1注射成型机

三、实验步骤

（一）确定注射成型工艺参数

注射成型工艺参数包括：注射机料筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压时间、无压冷却时间等。

1、根据实验用原料的玻璃化温度，熔融温度（T m或T f）和分解温度选择注射机料筒温度和

模具温度。

2、根据原料注射成型工艺特性及试样质量要求，拟定注射压力，保压压力，保压时间和压

冷却时间。

（二）开机调试和注射成型

1、把料筒电热的温度设定为当前使用料的合适温度，并等待料温到达设定的温度后大约15

分钟后开始下一步工作；

2、打开料斗盖，倒入塑料原料，盖好料斗盖；

3、根据制品的重量、原料的比重、机器的总注射量，大致设置好储料结束的位置、储料的

压力、速度和调节好储料背压阀的压力；同时设定好注射和保压的相关参数。

4、按电机启动键，启动电动机；

5、按下关模键做关模动作到关模结束；

6、按下注射座前进键，使注射座前进，至喷嘴口与模具的浇口紧贴；

7、按储料按钮，使螺杆旋转同时逐渐退回至设定的位置后，自动停止储料；在储料过程中，

也可以再次按储料按钮，使储料动作停止；

8、按下注射键，开始注射动作和保压动作；

9、当保压结束后，松开注射键，按储料键开始下一模的储料；

10、当储料结束后，估计冷却时间足够后，按下开模键做开模动作；

11、开模结束后做顶出动作，打开安全门，取出制品；

12、观察制品的成型情况，相应调整各个有关的参数；

重复步骤5-12，直至成型出合格的制品。

13、制品合格后，按半自动或全自动键，进入自动工作状态。