《塑料成型工艺学实验》指导书

1、塑料成型工艺学实验课程指导书适用专业：高分子材料与工程专业10012班指导老师：刘雄祥一、 课程的性质和任务塑料成型工艺实验是塑料成型工艺学课程结束后的一次综合性专业实践，是学生结合专业课程所学高分子材料成型加工理论知识与实际相结合的实际训练。通过实验使学生更深入掌握和巩固高分子材料成型加工的基本原理、基本工艺过程、基本操作与控制方法，培养学生的实际技术技能和动手能力。本实验的主要任务是：1、高速混合机工艺操作实验2、PVC挤出造粒工艺操作实验3、注射成型工艺操作实验二、实验教学环节与课时安排 本实验课时为8学时，在塑料成型工艺学课程结束后进行。学生83人分组进行，每组1011人，每组实验一天

2、（8 课时），由老师指导完成以上三个实验，共8个组8天做完，每组各自在上机前事先按给定材料设计一个PVC配方，每组按各自的配方按如下顺序做实验：配方计量 高速混合 挤出造粒 注射成型。具体实验课时分配如下表： 表1 高分子材料成型工艺实验课时分配表实验内容实 验 时 数老师指导讲课1实验准备包括上机前熟悉实验内容、实验方法、实验设备及操作方法和安全注意事项等）25配方计量05高速混合05挤出造粒20注射成型15合计8本实验要求学生在进入实验室实验前必须熟悉掌握实验指导书内容和相关实验设备的操作规程、安全知识和操作方法，没有掌握这些知识的不得上机实验。高材10011002班高分子材料成型加工实验

3、按排表班级组别组员名单实验时间实验内容1001-1组组长蒋小姣蒋小姣 向丽 洪敏 余伊琳 贺美 李欢 邬晶 刘祯 雷小燕 刘花11月19日全天（11周星期二）塑料成型加工综合性实验：PVC配方-混合-挤出造粒-注射成型1001-2组组长张新杰张新杰 刘志文 邹恒兴张超 桂鹏 何遥 吴伟峰黄乐超 邓子彬金家全11月20日全天（11周星期三）1001-3组组长吴王吴王 吴舒平徐谦哲苏涌龙洲 曾令成刘壁向帅曾鑫 张润聪11月25日全天（12周星期一）1001-4组组长贺瑜贺瑜罗银山张宁 刘苗 刘攀覃事滨蒋海荣夏明阳张进泉陈忠华黄迪华 李跃斌11月26日全天（12周星期二）1002-1组组长龙赛龙赛、

4、刘丹、周粟一能、吴涛李广炎、刘伟文、丁伟、肖益龙俊、李雪丰11月27日全天（12周星期三）1002-2组组长谢丹黄井、谢丹、胡雅丽、周异红、杨成、文章、谢群飞、段伟军、肖雁松、李翔林、12月2日全天（13周星期一）1002-3组组长罗佳钟游、林艳、丁嘉巍、罗佳、刘泽宇、尹帮林、杨敬凡、刘丰亮、陈峰、向亮、12月3日全天（13周星期二）1002-4组组长周瑜杨柳、廖锦嫦、冯子健、周瑜、唐文韬、张彪、刘爱军、李帆、周沛、高积露12月4日全天（13周星期三）三、安全注意事项1、进入实验室必须遵守实验室安全注意事项2、上机实验前必须熟悉安全操作规程及操作方法，禁止在不了解仪器设备的操作方法时盲目操作，

5、因此而造成仪器设备损坏者，要照价赔偿。3、实验配料过程中不得徒手接触化学制剂或撒落到身体皮肤上，已防中毒。必须用专用工具盛装称量物料，配料操作后必须注意洗手。4、对于高温操作，应戴好帆布手套，以防烫伤。5、实验时，必须专心一致，相互协同，不得各行其是，不得喧哗吵闹。6、实验时必须作好详细操作记录和数据记录以及不正常现象及处理方法记录。7、实验结束，应按操作规程停机，并清洁仪器设备，搞好现场清洁卫生。四、实验内容与要求（一）PVC配方设计1、实验目的与要求要求学生按照PVC的使用条件和性能要求的不同，进行PVC的配方设计。本次实验所设计的PVC产品设定为半硬白灰色，在室温下使用，要求有一定的柔轫

6、性，抗冲性好，成本要求要较低。通过本次实验熟悉配方设计的基本方法，同时掌握基本配方与生产配方的换算。要求学生在实验前完成配方的设计，并交指导老师审查认可才能用于实验。2、PVC配方组成PVC塑料一般是由PVC和各种配合剂组成。根据制品性能要求不同，而有不同的PVC品种和配合剂的选用和用量配比。配方组成通常包括基体PVC树脂、稳定体系、性能体系、加工体系、成本体系 特殊配合体系组成。 根据塑料配方设计的目的和要求，一般配方设计人是应遵守以下技术原则：针对性： 经调查研究分析判定制品的使用条件和性能要求，正确制定合理的性能指标。然后进行有针对性的设计试验，合理选用PVC和需用的配合剂种类与用量，并

7、巧妙地运用各种并用技术，以发挥最大效用。考虑主要性能而兼顾综合性能：根据制品的合理性能指标，首先满足其主要性能要求如强度、硬度、流动性和老化等各种性能，对产品而言哪一种或几种性能为主要的，同时考虑其它性能的综合平衡，不能偏废。整体配合：一般PVC塑料制品多由几种配合剂复合而成，因此在胶料配方设计时，既要考虑PVC塑料本身的性能要求，还须重视所有配合剂在加工工艺上的相互匹配，以获得最佳的整体配合效果。配合剂及其间的相互作用：就是要注意PVC配合剂各自内在的联系和彼此间的相互作用，是相互抑制还是有加和作用或协同效应。适应性和安全性：塑料配方设计要考虑当前的生产工艺过程和设备条件，必须适应这些生产条

8、件，否则尽管性能优良，仍不能满足工艺和设备条件，须重新设计试验。同时还须注意胶料加工操作的安全性。3、实验用原材料1、PVCSG5型（粉料）2、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）（增塑剂）3、三盐基性硫酸铅（稳定剂）4、二盐基亚磷酸铅（稳定剂）5、硬酯酸钡（稳定协同剂）6、硬酯酸钙（稳定协同剂）7、石蜡（润滑剂）8、轻质碳酸钙（填充剂）9、氯化聚乙烯（CPE140）（轫性改性剂）10、丙烯酸酯（ACR）（抗冲改性剂）4、实验配方 塑料配方组成和不同表示方式用下表2表示。基本配方是以基体树脂为100份（质量份）为基准，其它成份均以质量表示，设计试验配方多用此方法；质量百分数配方是以总胶料的质量量为基准，

9、其它成份占总质量的百分比表示，常用于预算配方的成本。体积百分数配方，以胶料总体积为基准，树脂和各配合剂都以体积百分数来表示，是按基本配方中各组成的质量份数分别除以相应组成的相对密度而得其相应体积，然后以总体积为基准，再按比例求得各组成的体积。常用于按体积计算成本。生产配方就是根据生产混合设备充许的工作容量所做的投料配方，根据混合设备的容充许工作容量，从基本配方质量份数计算而得。（本实验用高速混合机充许容量按2500g计算）PVC实验配方PVC树脂（GS-5）100，邻苯二甲酸二辛酯 10，硬脂酸钡 1.5，硬脂酸镉 1.0，硬酯酸钙0.5 , 三盐基性硫酸铅3，抗氧剂1010 0.5, 轻质碳

10、酸钙 10, ACR 3,增塑剂体系：邻苯二甲酸二辛酯 有良好的综合性能，混合性能好、增塑效率高、挥发性较低、耐水抽出、电气性能高、耐热及耐气候性良好。热稳定体系：硬脂酸钡 热稳定剂，具有良好的长期耐热性及润滑性，稳定效果比硬脂酸钙大，但不及硬脂酸铅，与镉皂、锌皂或环氧化合物并用有良好的协同效应。硬脂酸镉 热稳定剂和润滑剂。具有优良的透明性、光稳定性、耐水性和电绝缘性，初期着色性极小，热稳定效能高，制品的耐候性好。本品可单独使用，也可与钡皂、有机锡化合物、环氧化合物或亚磷酸酯并用，有显著的协同效应。本品常与钡皂、钡锌皂或钡铅皂并用。但本品的加工操作性不太好，加工温度低时，塑化不完全，温度过高时

11、易焦化。在硬质制品中与铅类稳定剂配合可改善加工性。三盐基性硫酸铅 稳定剂，有优良的耐热性和电绝缘性，耐光性尚好，特别适用于高温加工。硬酯酸钙作聚氯乙烯的热稳定剂和多种塑料加工的润滑剂，脱模剂等。在硬质制品中，与盐基性铅盐、铅皂配合可提高凝胶化速度。也用于食品包装、医疗器具等要求无毒的软质薄膜与器具。还可作聚乙烯，聚丙烯的卤素吸收剂，以消除残留催化剂对颜色和稳定性的不良影响。在橡胶加工中作增塑剂，能使天然橡胶和合成橡胶软化，而对硫化几乎无影响。亦用作聚烯烃纤维和模塑料的润滑剂，润滑脂的增厚剂，纺织品的防水剂，油漆的平光剂，制造塑料唱片时的增塑剂等。ACR 专用于聚氯乙烯(PVC)改性的以甲基丙烯

12、酸甲酯为主体的丙烯酸树脂。是一种较新且发展较快的聚氯乙烯改性剂。具有优良的耐候性，极高的冲击改性效果和良好的加工流动性，颜色稳定性和耐热性也很突出。以甲基丙烯酸甲酯为主单体，和少量的丙烯酸酯、丙烯酸乙酯)及苯乙烯经乳液聚合或悬浮聚合制得的二元或多元共聚物。适用于作PVc改性剂。（本实验用高速混合机充许容量按2500g计算）表 2 PVC配方的组成和四种表示方式 名称组分基本配方/份（质量）质量百分数配方/% （质量）体积百分数配方/% （体积）生产配方/gPVC DOP 三盐基性硫酸铅 硬酯酸镉 硬酯酸钡 硬酯酸钙 轻质碳酸钙 改性剂ACR 合计 生产配方计算方法：（二）高速混合实验1实验目的

13、与要求要求学生按自己设计的配方，按照所学原材料配制方法用高速混合机配制出合符要求的PVC配混料，用于下步实验。通过实验使学生掌握PVC塑料原料的配制工艺过程，配制方法，控制要点，熟悉高速混合机的操作方法。2混合原理 由电动机经带轮带动搅拌浆高速旋转，使物料因离心力被抛向锅底四周，受锅底的侧壁的阻挡后沿锅壁上升，由于自重和折流板的阻挡使旋向锅中心部位而下落。又再被旋转上升下落，如此反复循环，使物料形成流态化运动而快速翻动而达到混合目的。由于物料高速运动而产生大量摩擦热而产生高温，使物料中的易挥发气化挥发而达到干燥目的。3实验步骤与操作原材料计量按表2生产配方用电子台称准确计量（精确到g）PVC树

14、脂和各种添加剂后置于小塑料桶中。高速混合熟悉混合机操作规程，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；记录好混合过程的加料顺序、温度、混合时间等各项实验记录出料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、出料至配料桶中待用。

15、记录好实验过程和工艺参数，不正常现象及原因分析和处理结果。（三）挤出造粒工艺实验1. 实验目的和要求要求学生在实验前熟悉挤出造粒机组的操作规程及有关注意事项，用上一实验得到的PVC配混料完成PVC的挤出造粒。通过实验熟悉和巩固挤出成型的原理；了解双螺杆挤出机的基本结构及各部分的作用，掌握挤出成型的基本工艺过程及其操作方法与控制要点。2. 实验原理 塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中，在一定的温度和一定的压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定断面形状连续型材的加工方法。不论挤出造粒还是挤出制品都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切挤压

16、作用而熔融，同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可为条状、片状、棒状、管状。本实验经挤出得到的是条状经热切最后得到粒状物料。 3.实验步骤与操作挤出机加热温度设定和预热了解挤出塑料的熔融温度，开启加热温控电源，对挤出各部分进行预热，并初步设定挤出机各段、机头和口模的控温范围，同时拟定螺杆转速、加料速度、挤出速度及切粒速度等；同时开启料座夹套水管。 检查挤出机各部分，确认设备各部分是否正常待各段预热到要求温度时，再次检查并趁热拧紧机头各部分螺栓等衔接处，保温30min以上；开机挤出造粒。开启主电机电源，按动主电机升速触控开关，使螺杆逐渐升速转动，在

17、转动下加少量塑料，注意进料和电流计情况。如有异常，应立即停机处理。待有熔料挤出后，开动切粒机切粒并收集产物；注意观察颗粒形状和大小，及外观，调节切粒电机和螺杆转速，模头和料筒温度，使颗粒长度在35mm范围，外观均匀、光滑。挤出平稳后，继续加料，调整各部分，控制温度等工艺条件，维持正常操作。观察挤出料粒形状和外观质量，记录挤出物均匀、光滑时的各处温度、转速等工艺条件，记录一定时间内的挤出量，计算产率，重复加料，维持操作。记录好实验过程和工艺参数，不正常现象及原因分析和处理结果。停机维持正常操作至料斗中物料全部挤出后，实验完毕，按下列顺序停机：按下降速触控开关使螺杆转速降低，尽量排除机筒内残留物料

18、后，降至零位，按下主电机停止按钮；按下切粒机的停止按钮。断开加热器电源开关；关闭各进水阀门； 清理好模头和现场。（四）注射成型工艺实验1实验目的与要求要求学生实验前熟悉注射成型机的操作规程及有关注意事项，用上一实验得到的PVC颗粒料完成注射产品的实验操作。通过实验验证理论课程讲述的注射成型工艺原理；了解、熟悉实验设备的基本构成及工作原理；掌握注射成型工艺条件的设定并进行调控，进一步熟练和巩固注射生产工艺原理；注射生产过程；注射机生产工艺参数的设定方法；注射机生产操作控制方法。2注射成型原理注射成型过程（每一周期） 定量加料 熔化塑料 合模 施压注射 充模冷却 开模取件注射机所完成的任务是： 物

19、料升温，熔化，在压力下流动； 闭模，将熔料注入模腔，冷却固化定型； 开模，顶出制品。注射成型的关键过程： 塑化；流动；冷却。3.实验步骤与操作准备工作熟悉注射机的操作规程检查注射机及模具情况是否正常，注射机润滑是否正常，打开油冷却器冷却水阀门。 拟定工艺条件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、制品后处理条件在注射机上设定工艺参数开启总电源，开启注射机PC控制屏，按上一步拟定工艺条件进行各项工艺条件的设定和操作方式的设定及加料方式设定。注射机料筒预热开启料筒加热电源对料筒各部位进行预热，待预热达到设定温度后再等待30分钟以上。注射生产预热达到要求后，将PVC粒料加入料斗中（少量），启动油泵，待油泵运行5分钟稳定后，在手动操作方式下对空注射，观察塑化质量是否达