材料专业工程实习报告

苏州大学材料与化学化工学部

实习报告

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综述

大四过来，我们班级开始了毕业实习，经过了两周的毕业实习后，我了解了我们专业在行业中的基本应用以及未来的发展，学会了几种设备的基本使用与操作，收获很多。

一：同相平行双螺杆混炼挤出

挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。

挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。

1.实验装置图

(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。无论原料是粒料、粉状和片状加料装置都采用加料斗。加料斗内应有断料流、标定量料和卸除余料等装置。

(3)料筒。料筒是挤出机的主要部件之一塑料的混合、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180250℃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。通过螺杆电转动料筒内的物料才能发生移动得到增压和部分热量。螺杆的几何参数如直径、长径比、各段长度比例以及螺槽深度等对螺杆的工作特性均有重大影响。

(5)口模和机头。机头是口模和料筒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、加热方式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。

2.实验步骤

1)工艺参数控制温度控制塑料的挤出成型温度包括料筒、机头和口模等温度控制这些温度控制与物料粘度的高低、对温度的敏感性和高聚物聚集态等有关

一般来讲低粘度物料的机头和口模温度低高粘度物料的机头和口模温度高流动性好。转速控制对于挤出加工来说螺杆转速加大则剪切速率增加热塑性塑料熔体大都是非牛顿型假塑性流体其粘度随剪切速率的增加而下降流动性提高挤出产量也随之提高。但过大的剪切速率熔体粘度过低会造成生产操作上的困难同时低粘度熔体在螺杆反压作用下倒流、漏流量明显增加在一定程度上又影响了产量有时甚至会出现螺杆在高转速下打滑现象因此应该把螺杆转速控制在一定范围内。此外在生产过程中应尽量保持螺杆转速稳定避免时快时慢。否则将会因物料熔融粘度变化过大而造成出料不匀影响正常生产。

2）开、停机操作检查挤出机的各部分确认设备正常接通电源设定挤出温度参数加热。当各部分达到指定温度后再保温2030分钟检查机头连接螺栓是否松动并趁热拧紧防止漏料。开动挤出机调节转速。挤出平稳继续加料调整各部分工艺参数维持正常操作。观察挤出物形状和外观质量记录挤出物均匀、光滑时的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挤出。实验完毕关闭主机和电源。如果停车时间较长对热稳定性较差的塑料一定要将料筒内的塑料全部挤完以免下次开车时因升温和保温时间长而引起热分解必要时对机头、螺杆和多孔板应拆卸清洁对于热稳定性较好的物料可以带料停车。

3.螺杆机的几何参数

螺杆的几何结构参数有直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等（见图４）其中长径比（Ｌ／Ｄｓ）对螺杆的工作特性有重大的影响。一般挤出机长径比为１５～２５，但近年来发展的挤出机有达４０的，甚至更大。Ｌ／Ｄｓ大，能改善塑料的温度分布，能使混合更均匀，还可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。Ｌ／Ｄｓ过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状塑料要求塑化时间长，应选较大的。Ｌ／Ｄｓ大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出。但Ｌ／Ｄｓ太大，热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解，同时增加螺杆的自重，使制造和安装都困难，也会增大挤出机的功率消耗。目前，Ｌ／Ｄｓ以２５居多。

螺杆的压缩比ε是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。ε越大，塑料受到挤

压的作用也就越大，排除物料中空气的能力就大。但ε太大，螺杆本身的机械强度下降。一般压缩比ε在２～５之间。压缩比ε的大小取决于挤出塑料的种类和形态，如粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时，压缩比ε应比挤出厚壁制品的大。

螺槽深度影响塑料的塑化及挤出效率，Ｈ较小时，对塑料可产生较高的剪切速率，有利于传热和塑化，但挤出生产率降低。因此，热敏性塑料宜用。Ｈ大的深槽螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的塑料。在实际生产中，根据工艺需要，螺槽深度往往是变化的，根据螺杆各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是渐变螺杆，如：加料段的螺槽深度Ｈｌ是个定值，一般Ｈ１＞０．１Ｄｓ；压缩段的螺槽深Ｈ２是渐变的，是一个变化值；均化段的螺槽深Ｈ３是个定值，按经验Ｈ３＝０．０２～０．０６Ｄｓ。螺旋角θ是螺纹与螺杆横截面之间的夹角，随着θ的增大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少。出于机械加工的方便，取Ｄｓ＝Ｌｓ，则θ为１７．２６。为最常用的螺杆。

螺杆与料筒的间隙δ，其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。δ值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。但δ小时，热传导和剪切率都相应提高。但δ过于小，就易引起物料降解。

4.实验原理

双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似，但工作原理差异却很大。在双螺杆挤出机中，物料由加料装置（一般为定量加料）加入，经螺杆作用到达机头口模。在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向不同而不同。

（1）非啮合型双螺杆挤出系统

物料在非啮合双螺杆挤出系统中，除了向机头方向的运动形式外，还有多种流动方式，见图７。由于两螺杆不啮合，它们之间的径向间隙很大，存在较大的漏流。主要流动方式：１、由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的，即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一螺杆拖带面的物料压力，从而产生了流动。２、物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆拖带面的流动，同时随着螺杆的旋转，在两螺杆的间隙处物料不断受到搅动并被不断带走、更新（不论两螺杆的转向如何），特别是在异向旋转过程中，物料在Ａ处受到阻碍，产生了流动。３、多种