塑料填充改性.doc

塑料填充改性综合实验专 业： 班 级： 学 号： 组 别： 姓 名： 塑料填充改性综合实验一、实验目的1、进一步了解塑料填充改性的方法，掌握基本配方的配制，加深对偶联剂的作用机理的理解；2、掌握填充物的含量对复合材料力学性能的影响规律；3、掌握数据处理和分析的方法。二、实验原理通过物理和机械的方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类的高分子聚合物进行共混，或用化学的方法实现高聚物的共聚、接枝、交联、或将上述各种方法连用、并用，以达到使材料的成本降低、成型加工性能或最终使用性能得到改善，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称之为高聚物的改性。填充改性就是在塑料成型中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量的目的，或使塑料 的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一方面的性能得到明显提高或各种性能都得到提高。本实验将不同质量分数的表面处理的碳酸钙粒子填充到聚乙烯中，在双螺杆挤出机的挤压力和剪切力作用下混合均匀，经冷却、吹干、造粒得到填充改性的粒料。将经过干燥的粒料用注射机注射成测试样条，然后测试材料的缺口悬臂梁冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率，找出填料含量对材料力学性能的影响规律。三、实验用原材料及仪器设备1、实验用原料及配方原料名称质量份数高密度聚乙烯（5000s）碳酸钙钛酸酯偶联剂（NDZ-101）2、实验用仪器设备（1）、平行双螺杆混炼挤出机（SHJ-36型），螺杆直径36；螺杆长径比36：1；（2）、挤出辅机（包括冷却水槽、风干机、切粒机）；（3）、高速混合机（GH-10）总容积10升，有效容积7升，主轴转速6003000转/分；（4）、悬臂梁冲击试验机（XJU-22）;（5）、电子拉伸试验机（CMT6104）;（6）、注射机（SZ-100/80）;（7）、熔体流动速率试验机（ZRZ1452）;（8）、偏光显微镜（BK-POL）.四、实验工艺条件的预定1、材料配方的确定原料名称配方一配方二配方三配方四配方五高密度聚乙烯/g碳酸钙/g钛酸酯偶联剂/g2.混合工艺条件的确定：混合时间： 混合机转速：3.挤出机工艺条件：表格 1料筒各段的温度第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段第八段机头温度口模温度螺杆转速牵引速度喂料速度主机电流4.注射机工艺条件料筒温度及各部分参数料筒前部料筒中部料筒后部喷嘴温度模具温度螺杆转速注射压力保压压力注射时间保压时间冷却时间五、实验内容及操作步骤1、塑料的填充改性实验（1）称量及混合 以400gHDPE为单位，按实验配方称取各组分的物料，将碳酸钙和钛酸酯加入高速混合机中。盖紧混合机的上盖以接通安全开关，转动定时器指针到拟定时间线，开动混合机以拟定的转速对物料进行混合搅拌，待时间自动报警器响后，停止搅拌，关闭电源开关，打开混合机上盖，拉开混合机下料口，将物料倒入搪瓷盘中，将HDPE加入搪瓷盘中混合均匀，备用。（2）挤出造粒 将总开关推上启动； 将加热控制开关推上启动； 将电磁阀开关推上启动； 按预定温度调整各区段温控表加热温度，加热温度到达设定值后，持续温度2030分钟再检查各区段温控表和各区段冷却管道电磁阀是否正常； 启动润滑油泵开关，观察机尾部油压表，应在0.10.2Mpa(始终保持0.10.2Mpa应立即停机检查油路、油泵、油泵电机和线路)； 打开润滑油冷却器冷却水开关； 以上操作完毕，正确无误，方可进行主机操作； 先用手盘转动主机与传动箱连轴器正常转动数圈启动主电机控制系统缓慢提高螺杆转速，先不加物料螺杆空转时不得高于3040r/min，时间短于一分钟； 主机转动若无异常，即可将混合好的物料加入，要以尽量低的转速开始喂料，待机头有物料排出后，开动风干机和切粒机，人工将挤出物牵引依次通过冷却水槽、风干机和切粒机，使生产过程实现连续； 缓慢升高喂料螺杆转速和主螺杆转速至设定值，并相应提高牵引速度，对实验各工艺条件作出详细记录。2.塑料的注射成型 待实验的准备工作完成后，首先检查料筒和喷嘴的温度是否合适。 注射压力可通过注射压力调节阀调整，其大小应能使塑料外形完整，密度合适并不产生溢边为准，注射压力的数值由压力表直接读出。 成型试样要求外形完好、表面平整、无气泡、裂纹、银纹、分层、明显杂质和加工损伤等缺陷。制取试样时一定要在基本稳定的工艺条件下进行，至少取舍5模后再开始取样。3.测试试样的悬臂梁缺口冲击强度 制品试样：板材在万能制样机上按试样尺寸要求加工并打缺口，用量具测量各部分的尺寸，检查外观，符合要求时，记录缺口处试样厚度和宽度。 选择适宜的摆锤：使试样冲断所需的能量在摆锤总能量的1080%区间内。 求空击能量损失值A0:将摆锤置于预仰角位置，释放摆锤后，由被动指针读出摆锤空击的能量损失值A0和相应的空击能量损失角o。 夹持试样：松开旋转手轮，在右侧摆锤打击缺口的方向上用对中样板将试样对中并保证垂直，用适宜的力旋转手轮，使试样夹紧。 冲击实验：将摆锤从预仰角位置释放，读数试样的冲击能量消耗指示值AK和升角，并根据和冲击实验所得A0和0，根据公式求得冲击能量修正值Ax。4.测试试样的拉伸实验 检查设备运转情况及速度转换是否正常可靠； 测量式样中间平直部分的宽度和厚度。 在电脑上选择实验方案为塑料的拉伸实验，并调试试验机的速度为要求的速度； 将试样夹持在夹具上，使试样纵轴与上、下夹具的中心线相重合，且松紧要适宜。 开动试验机进行实验，并记录定伸应力Se300,位移和试样断裂时的负荷。5.测定混合物的熔融指数 选择测试条件：毛细管直径为2.095mm，选取试样用量为4g,切样间隔时间为1min的条件。 本实验所用的HDPE的黏度适中，温度为210和负荷为2016g的测试条件。 接通熔融指数仪的电源； 当筒内的温度达到210之后，把毛细管放入料筒中，并用压料杆将它压入筒底，把活塞杆放入料筒中预热； 在小天平上称取4gHDPE粒料，把活塞杆取出，通过漏斗将HDPE加入料筒中，迅速用压料杆将料筒中的HDPE压实，把活塞杆重新放入料筒中，预热4min，在活塞杆顶部装上所选定的砝码； 每隔1分钟切取一个样条，第一个样条舍去，切取5个合格的样条，待冷却后称取其质量，并记录数据。6.用偏光显微镜观察共混物的结晶形态 HDPE球晶试样的制备。取一粒HDPE试样，用单面刀片切出一片很薄的片状试样，放在载玻片上，并盖上盖玻片，然后放在电炉的石棉网上，通电加热。当试样的刚开始熔化时，关闭电源，用软木塞碾压盖玻片，使试样展成薄膜