PVCASA双色共挤异型材

1、第1章 绪 论1.1 概述1.1.1国内外发展情况随着人们对塑料材料的应用的加强，特别是汽车工业的飞速发展，现代社会对塑料的需求量逐年增加，在众多的塑料产品中，聚丙烯复合材料以其优异的性能和产量的不断增长受到人们的青睐。聚丙烯复合材料主要应用于汽车的内饰，建筑材料和包装行业。尤其是覆绒聚丙烯复合板不但能对汽车的内部能起到保温、隔热、隔音、美观的效果，同时也能够减少汽车的重量，起到汽车轻量化的效果。这样更能降低汽车的生产成本，节约生产原料，从而在汽车发展行业具有良好的应用价值和社会效益。聚丙烯( PP)塑料具有质轻、原料来源丰富、性能/ 价格比优越以及优良的耐热性 、耐化学腐蚀性、易于成型 、回

2、收等特点。但是 PP也存在着抗冲击性能、耐老化性和尺寸称定性较差的缺陷 , 难以满足汽车板材弯曲强度和冲击强度均衡的要求。因此在汽车制件中使用的 PP 材料均为改性PP 。 国内从 70所代中期起就采用化学或物理改性方法对 PP进行了大量的改性研究工作。开发出超高韧性 、耐热型 、高刚性以及力学性能可调范围宽的改性PP品种。改性PP以其优异的综合性能,质轻价廉等特点, 很快进入了汽车工业领域。 随着汽车向舒适化、轻量化 、自动化方向发展, 改性PP 在汽车工业中应用的速度也特别快 ,无论是品种还是数量都是汽车用塑料中增长最快的。近年以来我国引进了多条轿车生产线，如一汽的奥迪、二汽的雪铁龙、上海

3、的SAN TANA、天津的夏利、北京的切诺基、广州的标致等, 使我国的汽车工业快速发展。轿车中塑料的使用量从 70年代开始不断增加 , 现约占轿车总重量的8 % 10 %左右, 约 110kg 。随着我国引进的轻型车 、轿车生产线塑料件国产化进程的加速和国产微型车的快速发展 , PP复合板材的需求量将不断增加。 而国外也是在70年代中期采用化学或物理方法对PP进行了改性研究工作。由于国外的一些发达国家的汽车行业相对于国内发展较发达，因此，在汽车工业领域方面对于PP复合材料的需求量更大。目前，欧洲每辆汽车所用的 PP 约占所用塑料总量的28.1 %,美国每辆汽车所用的PP约占所用塑料总量的27.

4、8%，日本为 28. 8 %,居各种塑料之首1 。 由此可以看出在未来的汽车工业领域,PP复合板材的市场发展前景将十分广阔 。 1.1.2 聚丙烯的特性 优点: 聚丙烯(PP)是一种热塑性高分子材料，具有价格低、性能优异、化学稳定性好、应用广泛等特点2。 缺点:PP是非极性聚合物，与许多高分子化合物或机填料的相容性很差, 易发生热氧化和光老化；耐寒性差，低温易脆裂；收缩率大, 抗蠕变性差。 1.1.3 聚丙烯的改性聚丙烯是一种通用型树脂，其产量大，用量也大。聚丙烯单体的源丰富，聚合工艺相对简单，具有优异的性能，适合大多数产品的制造和生产，广泛的用于包装、汽车板材制造等领域。但聚丙烯也有诸多的缺

5、点，如低温韧性差、刚性较低、缺口敏感性很大、易开裂、耐候性差等，这在一定程度上限制了PP的生产和应用。近年来，如何按照 PP自身特性、 PP产品的用途及性能指标特点对 PP 进行改性，改善PP的力学性能、加工性能，降低产品的工业成本，使 PP材料能够实现专用化、功能化，充分利用PP的优势占领更多的应用领域，吸引了大量的国内外学者的研究兴趣。聚丙烯的改性方法主要有物理改性与化学改性两种方法，其中聚丙烯的物理改性的设计灵活、生产工艺简单易行、生产周期短、投资成本低，适于工业生产。 （1）物理改性的方法按照主要包括填充改性、共混改性及混杂复合等。填充改性是在PP的加工过程中，将一定量无机填料加入到

6、PP 基体中，在降低材料成本的同时，改善材料某些性能。由于无机填料颗粒阻碍了PP链段的运动，影响了PP的晶型、结晶度、分子链间的作用力等，最终导致复合材料的宏观性能发生改变。 （2）溶液接枝此改性，首先要将PP溶于适当的溶剂,然后加人引发单体进行接枝。这类反应副产物少,PP降解程度轻,接枝率相对来说比较高,操作简单,但大量使用有机溶剂,生产成本高,环境污染严重,其使用受到限制。（3）熔融接枝改性，此方法操作简单,无须回收溶剂,可实现工业化连续生 产等优点。常用的引发剂为DCP 或 过氧化二苯甲酞( BPO) 。 但由于过程中 高温， 即链断裂倾向大,易产生降解和交联反应,甚至造成产物二次加工困

7、难。（4）固相接枝改性，此法所需温度较高,产物易降解,产品质量难于控制3。（5）悬浮接枝改性，此法采用水相悬浮液聚合,降低了环境污染，是一 种 比较好的方法。（6）辐射联改性，该方法由于采用辐射方法,成本较大, 多数停留在试验阶段,目前难于推广和应用。 本课题应用的聚丙烯主要是用于生产汽车的内饰板,建筑板材,包装材料等。所以我们要用物理改性的方法加入轻质碳酸钙、硬质酸锌和抗氧化剂，用来提高聚丙烯复合板材表面的光滑度，提高产品的抗老化性，抗氧化性以及降低生产成本等。1.1.4 聚丙烯的选择 无规聚丙烯的特征是结晶度低 、 透明性好 , 较之均聚聚丙烯 , 在同样的熔体流动速率情况下,无规聚丙烯的

8、脆化温度显著降低 , 冲击强度也有所提高。近年来无规共聚聚丙烯在热水给水管道上的应用得到认可 , 并得以大规模推广应用。用无规聚丙烯制成的管材料输送 70 的热水 , 长期内压达到 1 MP a 时,使用寿命可达到 50年 。一般 P P无规共聚物中共聚单体的质量分数为1% 7%, 其中大部分共聚单体在分子链上以孤立的形式存在, 也可能有少量共聚单体发生连排的现象。无规共聚 P P的结构与均聚等规 P P有许多相似之处,只是在聚合物链上, 由于共聚单体分子无规则地插在丙烯分子中间, 破坏了 P P的连续链结构, 阻碍了聚合物分子的结晶排列, 从而降低了它的结晶度 。另外 , 由于 P P具有球

9、晶结构和无定形结构, 二者折光指数有差别 , 往往造成雾浊现象。丙烯无规共聚的目的就是要降低球晶尺寸 , 改变其熔融和结晶性能 。例如含 3%乙烯时, 聚丙烯的玻璃化转变温度下降 11, 如果用此种聚丙烯为原料制成薄膜, 其使用最低温度可降低 10 左右。共聚物结晶度的降低和球晶的细化引起了聚合物物理性质的改变:与均聚物相比 , 无规共聚物具有更低的浊度和熔化温度, 高的抗冲击性能和挠性 ;与嵌段共聚物相比 , 产品具有更低的熔点 、 更高的透明性和高温抗蠕变性能 。 由于本课题所要生产的是汽车的内饰板材，我们需要对聚丙烯板材的表面覆绒。所以我们所需要选用的聚丙烯必须拥有良好的流动性，表面光滑

10、性，所以我们选取的是无规聚丙烯。另外，无规聚丙烯的熔融粘度也要低于均聚聚丙烯，在挤出成型的过程中，更容易被挤出，所以我们选用无规聚丙烯作为生产的主要原料。1.2 设计依据 （1）年产5000吨覆绒聚丙烯复合板材车间工艺设计。本课题来自哈尔滨第四塑胶材料有限公司。（2）齐齐哈尔大学材料科学与工程学院，高分子材料与工程设计任务书年产5000吨覆绒聚丙烯复合板材车间工艺设计。 1.3 设计原则 1、合理使用原材料，合理利用自然资源及地理环境，减少环境污染，减少占地面积，达到高效生产、方便日常生活，又减少建设投资，努力改进达到技术上的先进，经济上的合理。 2、积极采用国产的先进设备和先进技术，同时根据

11、实际情况吸收国外的先进技术，引进先进的设备，因地制宜，扬长避短，精心设计，努力提高经济效益，力求质优、高产低耗。3、坚持理论与实践相结合的原则，努力以理论为指导，从生产实际出发，实事求是，克服主观主义和形而上学，认真贯彻和执行党中央和国家关于塑料板材工业发展的一系列方针政策。4、重视环保，合理处理工业废水，配方中原料也尽量是环保料，尽量做到工业环境整洁。5、保障产品的质量，要有严格的检测体系，保证生产以及出厂的产品次品降到最低，保证信誉。6、充分利用资源和回收的原料，机头挤出料以及边角料都可以作为回收料经处理后选择性的加入到生产中。减少不必要的损失，节约成本，创造利益。用水用电均要做到节约有度

12、。 1.4 厂址选择 厂址选择原则是根据国民经济建设计划和工业布局要求，选择确定工厂的建设位置，厂址选择是建厂工作中的一个关键问题，将对建厂速度、建设投资、产品成本、生产发展及农业关系等方面产生直接的影响。在厂址抉择方面，我们更加需要充分考虑影响该企业生产和销售的各个方面的影响因素条件。主要包括工厂的原料来源、工厂占地面积及经济核算、厂房规模及材料的使用、交通条件和市场需求问题、生产对周围环境的影响等等，只有充分考虑这各方面的因素，才能更好地确保工厂厂址抉择的合理性。因此，厂址选择是建设中前期工作相当重要的环节，也是一项政策性和科学性很强的综合性工作。 1.4.1 意义工厂建在固定的厂址，位置

13、一经确定，就不能移动。厂址选择是否得当，对工业在各个地区的合理分布，城市和工业区的建设，自然资源的开发利用和环境保护，都具有深远的影响。同时，也直接关系到拟建企业的建设投资、建设工期和投产后的经济效益。这是一项政策性强、技术性和经济性要求高的工作，对大型和特大型建设项目的厂址选择尤为重要。 1.4.2 厂址选择原则 在厂址选择中，不仅需要考虑自然条件还需要考虑原材料和产品的供销、交通运输情况，燃气、水、电、气的供应情况，劳动力市场后备力量的来源，施工条件，建筑材料的来源等问题。因此，厂址选择应遵循如下原则： (1) 根据国家城市或区域规划要求，坚持工业布局要大分散小集中的原则，既要避免工业高度

14、集中，又要考虑与临近企业的协作关系。 (2) 贯彻以农业为基础工业为主导的方针，节约用地。 (3) 坚持调查研究，实事求是的原则。 (4) 注意厂址的防洪排涝，保证不被洪水淹没。 (5) 注意保护环境，工厂于居民居住区要满足卫生防护规范，尽量减少对生态、自然风景的破坏和影响，特别是厂址应选在居民区的下风处。 (6) 厂址选择尽量接近原料产地和产品销售中心，并且要有较好的交通运输条件。生产覆绒聚丙烯复合板材车间的厂址要考虑众多因素:如地理位置；交通便利情况；原材料来源远近；生产销售范围；动力供应；劳动力成本；该地区经济发展状况等等。初步选出三个地方：苏州、大连、哈尔滨。三个地区各方面比较如表1-

15、1，A，B，C分别表示好、较好、一般。地理位置交通便利原材料来源销售途径范围动力供应劳动力成本地区发展情况厂址建造成本苏州ABA B C C A C大连B A C A B B B B哈尔滨C C B B A A C A 1.4.3 厂址确定 从表1中可以看出。在地理位置上，大连和苏州工业园区比较多，工厂也比较多。在交通方面大连靠海，进出口更便利一些。从原材料方面讲，苏州工厂也多，离广州、上海也更近一些，买进原料更方便，从销售上来讲，大连可以出口到国外，哈尔滨可以满足北方新建住房要求，苏州可以供应上海、广州等地。在动力供应方面，苏州、大连等地工厂多，相比在哈尔滨工厂供电竞争小一些。苏州工资比大连

16、要高一些，哈尔滨的工资偏低一些。南方比北方发展更好，工资也更高。建厂成本上也是北方偏低一些。如果从成本上考虑在哈尔滨建厂更好一些。 1.5 设计1.5.1设计范围 本设计主要任务是年产5000吨覆绒聚丙烯复合板材生产车间工艺方面的设计，包括厂址的选择、配方设计、生产方法选择、生产工艺选择、工艺流程选择、物料衡算、能量衡算、设备选型、车间平面布置设计、机头选择确定、公用工程和经济核算等。其中生产设备的选型和挤出板材机头的选择是重点。1.5.2 生产规格 生产13608005mm的PP四层复合板材。 1.6 生产指标 产品生产严格按照国家轻工业部聚丙烯挤出片材标准,参见表1-2表1-2 聚丙烯挤出

17、片材规格序号项目数值执行标准1厚度极限偏差/%00.05-2宽度极限偏差/mm1.0-3外观片材表面光滑平整不得有气泡穿孔-4纵向拉伸屈服强度/MPa大于20.0GB10405横向拉伸屈服强度/MPa大于20.0GB10406纵向尺寸变化率/%不超过60-7密度/(g/cm3)1.31.5GB10338冲击强度(缺口)/(kJ/m2)5.0GB10439拉伸强度/MPa52.0GB104010弯曲强度/MPa大于52.0ZBY28003-8511落球冲击/%小于40ZBY28003-85*表1-2来源于哈尔滨第四塑胶股份有限公司技术部1.7 设计范围 年产5000吨覆绒聚丙烯复合板材车间工艺设

18、计,包括厂址的选择、配方设计、生产方法选择、生产工艺选择、工艺流程选择、物料衡算、能量衡算、设备选型、车间平面布置设计、机头选择确定、公用工程和经济核算等等。1.8 生产制度 采用四班三倒的生产制度，以八天为一个轮休循环周期。实行早，中，夜三班轮流生产。保持设备连续生产。工人每八天轮休两天的轮班工作制度。在实行每周40小时的工时制度下，企业采用本轮班方法时，每个月需要安排一个公休日，其他的法定假日暂时不定。第2章 配方设计 2.1 配方设计原则 优异的配方设计是保障聚丙烯复合板材的正常加工及高性能产品质量的重要前提。聚丙烯配方设计的重要目的，就是通过加入适当的轻质碳酸钙、硬质酸锌和抗氧化剂，用

19、来提高聚丙烯复合板材表面的光滑度，提高产品的抗老化性，抗氧化性以及降低生产成本等。 (1)根据制品的用途设计 产品的用途决定了它本身应该具有的性质。本工艺生产的覆绒聚丙烯复合板材,主要应用于汽车行业，所以我们首先要考虑产品的冲击性，韧性,质量轻等性能。所以在设计的过程中应该注意增韧剂的选择。 （2）根据助剂与树脂的相容性设计 助剂与树脂的相容性的好坏会直接影响加工效果以及产品的性能，如果助剂与树脂相容不好，那么产品会出现物料分布不均匀，外表面会出现裂斑，裂纹厚度不均匀等现象更会出现力学上的差距，这样的产品质量是不合格的，是没有办法使用的。同时，助剂与树脂的相容性不好，也会影响产品的美观效果。所

20、以在选择助剂的时候一定要考虑到物质之间的相容性。 （3）根据助剂的来源和成本设计 选用的助剂一定要有良好的纯度和质量，而且我们要参考市场上的价格选择性价比最高的助剂，这样既达到了质量的要求，又能降低生产成本。 （4）根据助剂的加工性能设计 要考虑在对物质加工时，温度，压强对加工过程的影响，要在相对稳定的加工条件下进行加工。 （5）根据助剂的安全性能设计 在加工的过程中不能产生气体和对人有害的物质，不可以对环境造成污染。2.2 原料的选择 原料本身需要有高改性性能，化学性质稳定，容易获取，加工过程中不产生有害物质。加工性能要符合产品所选择的工艺流程：因为该产品为复合板材，所以选择的生产原料需要具

21、有一定的流动性和可挤压性。2.2.1 树脂的选择 聚丙烯最突出的性质是多面性，它能适合于许多加工方法和用途。它的价值和多面性主要来自于优良的耐化学品性能、在大宗热塑性塑料中最低的密度和最高的熔点、适中的成本。根据高分子链立体结构的不同，聚丙烯有三个品种：等规聚丙烯（IPP)，间规聚丙烯（SPP）和无规聚丙烯（APP）。 无规聚丙烯是在PP链上间隔地插入乙烯，链会变得更缺乏规则和更柔软，从而降低聚合物的结晶度、模量、熔点和熔点锐度。典型的无规聚丙烯是比较透明的，熔点在293305F范围内。当乙烯含量升高时，聚合物的结晶度越来越低，最后变成乙烯一丙烯橡胶（EPR）。无规聚丙烯分子量小，一般为300

22、0至几万，结构不规整，缺乏内聚力，在室温下是非结晶、微带粒性的蜡状固体。 等规聚丙烯的甲基原子团都处在聚合物骨架的同一侧，这一结构很容易形成结晶态。等规形式的结晶性赋予它良好的抗溶剂和抗热性能。等规聚丙烯是高结晶的高立体定向性的热塑性树脂，结晶度60%70%，等规度90%，吸水率0.01%03%，有高强度、高刚度、高耐磨性、高介电性，其缺点是不耐低温冲击，不耐气候，静电高。 间规聚丙烯结晶点较低为20%30%，密度低（0.70.8g/cm3），熔点低（125148），分子量分布较窄（Mw/Mv=1.72.6），弯曲模量低，冲击强度高，最为优异的是透明性、热密封性和耐辐射性，但加工性较差（以茂金

23、属催化剂聚合可得间规度大于80%的间规聚丙烯）。 由此可知，我们所要选择的原料本身应具有高改性性能，化学性质稳定，容易获取，加工过程中不产生有害物质，选择的生产原料需要具有一定的流动性和可挤压性，因为本课题研究的是聚丙烯复合板材的生产，所以我们要选择加工性能符合产品生产工艺流程的树脂，无规聚丙烯是最符合本课题生产要求的2.2.2 原料的选择 涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），经纺丝和后处理制成的纤维。1强度高。短纤维强度

24、为2.65.7cN/dtex，高强力纤维为5.6 8.0cN/dtex。由于吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同。耐冲击强度比锦纶高4倍，比粘胶纤维高20倍。2弹性好。弹性接近羊毛，当伸长5%6%时，几乎可以完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。弹性模性为22141cN/dtex，比锦纶高23倍。.涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力，因此，其坚牢耐用、抗皱免烫。3耐热性。涤纶是通过熔纺法制成，成形后的纤维可又再经加热熔化，属于热塑性纤维。涤纶的熔点比较高，而比热容和导热率都较小，因而涤纶纤维的耐热性和绝热性要高些。是合成纤维中最好的。4热塑性好，抗熔性较差。由于涤纶

25、表面光滑，内部分子排列紧密，因此涤纶是合成纤织物中耐热性最好的面料，具有热塑性，可制做百褶裙，且褶裥持久。同时，涤纶织物的抗熔性较差，遇着烟灰、火星等易形成孔洞。因此，穿着时应尽量避免与烟头、火花等接触。5耐磨性好。耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶，比其他天然纤维和合成纤维都好。6耐光性好。耐光性仅次于腈纶，涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好，几乎与腈纶不相上下。7耐腐蚀。可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸。耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。还有较强的抗酸碱性，抗紫外线的能力。8染色性较差，但色牢度好，不易褪色。涤纶分子链上

26、因无特定的染色基团，而且极性较小，所以染色较为困难，易染性较差，染料分子不易进入纤维。9. 吸湿性较差，穿着有闷热感，同时易带静电、沾污灰尘，影响美观和舒适性。不过洗后极易干燥，且湿强几乎不下降，不变形，有良好的洗可穿性能。 用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维等规聚丙烯纤维，又称聚丙烯纤维。原料来源丰富，生产工艺简单，产品价格相对比其他合成纤维低廉。1形态 丙纶的纵面平直光滑，截面呈圆形。2密度丙纶最大的优点是质地轻，其密度仅为0.91g/cm3是常见化学纤维中密度最轻的品种，所以同样重量的丙纶可比其他纤维得到的较高的覆盖面积。3强伸性 丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。所

27、以丙纶耐磨性好。此外，丙纶的湿强基本等于干强，所以它是制作渔网、缆绳的理想材料。4吸湿性和染色性质轻保暖性好；几乎不吸湿，但芯吸能力很强，吸湿排汗作用明显；丙纶的吸湿性很小，几乎不吸湿，一般大气条件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通过织物中的毛细管传递水蒸气，但本身不起任何吸收作用。丙纶的染色性较差，色谱不全，但可以采用原液着色的方法来弥补不足。5耐酸耐碱性 丙纶有较好的耐化学腐蚀性，除了浓硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料和包装材料。6耐光性等 丙纶耐光性较差，热稳定性也较差，易老化，不耐熨烫。但可以通过在纺丝时加入防老化剂，来提高其抗老化性能。此外，丙

28、纶的电绝缘性良好，但加工时易产生静电。由于丙纶的导热系数较小，保暖性好。7强度高 丙纶弹力丝强度仅次于锦纶，但价格却只有锦纶的1/3；制成织物尺寸稳定，耐磨弹性也不错，化学稳定性好。但热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损，为此常在丙纶中加入抗老化剂。尼龙是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的，是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新，它的合成是合成纤维工业的重大突破，同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚

29、酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6%时，弹性回复率可达100%；能经受上万次折挠而不断裂。聚酰胺纤维的强度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘胶纤维的3倍。但聚酰胺纤维的耐热性和耐光性较差，保持性也不佳，做成的衣服不如涤纶挺括。另外，用于衣着的锦纶-66和锦纶-6都存在吸湿性和染色性差的缺点，为此开发了聚酰胺纤维的新品种锦纶-3和锦纶-4的新型聚酰胺纤维，具有质轻、防皱性优良、透气性好以及良好的耐久性、染色性和热定型等特点，因此被认为是很有发展前途的。 由于本课题设计的是覆绒聚丙烯复合板材，在覆绒的过程中板材挤出的温度大约在210230之间，涤纶是通过熔纺法制成，成形后的纤维可又

30、再经加热熔化，属于热塑性纤维。涤纶的熔点比较高，而比热容和导热率都较小，因而涤纶纤维的耐热性和绝热性要高些。是合成纤维中最好的。所以覆绒的温度只有涤纶符合，其他的丙纶和锦纶都不符合覆绒温度。另外涤纶的弹性好，耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。同时涤纶织物具有较高的强度与弹性恢复能力，坚牢耐用、抗皱免烫。覆绒聚丙烯复合板应对汽车的内部能起到保温、隔热、隔音、美观的效果，同时减少汽车的重量。所以综上条件，涤纶是最符合作为覆绒板材的纤维材料。2.3 助剂的选择 建筑和包装材料以及汽车行业对于板材的要求，首先需要板材具有一定的刚度，弹性和熔体强度以保证板材的吸塑成型聚丙烯作为一种通用塑料

31、，具有许多良好的性能，但是因为机械强度低耐热性差，收缩形变大，抗蠕变性差，所以本设计中采用的是改性聚丙烯，改性聚丙烯在性能上有很大的提高。1. 填充剂 塑料填充剂就是用于与塑料，树脂复合。一般填充剂的填充量较大，有时甚至可达几百份（以树脂100份计算），因此填料是塑料工业重要的，不可缺少的辅助材料。从总体上来讲，世界范围内填料的消耗量要占总量的10%左右，可见其消耗量是巨大的。常用的填充材料有滑石，碳酸钙，云母和木屑。 表2-1几种无机填料对聚丙烯复合物性能影响性质改变幅度木棉纤维40%滑石粉20%轻质碳酸钙60%玻璃球40%云母40%强度%+45+15+15+15+10抗弯强度%+30+70

32、+150+10+150热稳定性%+20+20+15+40拉伸强度%00-35-50-10密度g/cm3+40+12+25+55+25 从对聚丙烯复合物刚度，韧性及耐热性等综合因素的考虑。碳酸钙是塑料工业中使用较早，用量最大的填充剂。碳酸钙广泛的应用于聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等树脂中，用来增加塑料（制品）的体积，节约昂贵的树脂，降低产品成本。碳酸钙的添加在塑料中起到一定的骨架作用，对塑料的尺寸稳定有很大作用。塑料的硬度随着碳酸钙配入量的增加而增大，塑料的伸长率又随其硬度的增加而降低，因此碳酸钙的加入可以调节塑料的硬度和刚性。加入碳酸钙还可以改善塑料的加工性能、提高所料的

33、耐热性、改进塑料的闪光性，并可以使塑料具有绝缘、阻燃等特殊性能。 2.增韧剂 聚丙烯有较大的晶粒，加工时晶球界面易出现裂纹导致其通过掺入各种有韧性高分子链的橡胶弹性体，可大幅度提高聚丙烯的冲击强度，常见的增韧材料有EPDM，POE，EPR。因为EPDM与PP结构相近，溶解参数相近，相容性好，而且随着EPDM的含量的增加，PP/EPDM共聚物冲击强度有明显上升的趋势。PP/EPDM弹性体可使PP球晶细化，使基体有韧性。三元乙丙橡胶是以乙烯，丙烯为原料，采用有机金属催化剂在溶液中共聚而成的三元共聚物，分子中无极性取代基，链接柔顺，抗臭氧，耐化学药品性喝抗腐蚀性都较好。3.润滑剂按润滑剂成分分类，主

34、要有饱和烃、卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酷类、脂肪族酰胺类、金属皂类、脂肪醇及多元醇类等。按润滑剂的作用分类可分为内、外润滑剂两种，内、外润滑剂的区分主要依其与树脂的相容性大小。内润滑剂与树脂亲和力大，其作用是降低大分子间的作用力；外润滑剂与树脂的亲和力小、其作用是降低树与加工机械之间的摩擦。在极性不同的树脂中，内、外润滑剂的作用有可能发生变化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁脂及硬脂酸单甘油酯对极性树脂如PVC及PA而言，起内润滑作用；但对于非极性树脂(如PE及PP）而言，则显示外润滑剂作用。相反，高分子石蜡等与极性树脂相容性差，如在极性PVC中用做外润滑剂，而在PE及PP等非极性树脂中则为

35、内润滑剂。本工艺中用滑石粉填充改性聚丙烯，是作用也是消除聚丙烯树脂和填充材料的表面能，改善而这的亲和性，从而使滑石粉更好的更均匀的分散在聚丙烯的树脂中，保证无机粉末与聚丙烯的结合力，是填充改性聚丙烯强度得到某种程度的加强。本设计选用的润滑剂是硬脂酸锌。4.抗氧剂对工程塑料加工来说，抗氧剂可以防止某些聚合物加工过程中的热氧化降解，使其成型加工能顺利进行。抗氧剂的添加量般只有0.1%份。理想抗氧剂应具备以下条件： （1）应具有高的抗氧化能力。 （2）加工性能良好，在高聚物的加工温度下不挥发、不分解。 （3）与树脂的相容性好，不析出。 （4）本身颜色最好为无色，以免污染制品。 （5）不溶于水和油中。

36、 （6）加工过程中不产生有毒物质。 （7）产品价格低廉。2.4 配方的确定 表2-2PP配方序号名称型号份数作用厂家价格1PP母料PPT30S40份树脂苏州塑吉龙业国际贸易有限公司9.2元/kg轻质碳 酸钙 55份泉州市旭丰粉体原料有限公司1元/kg硬质酸锌5份苏州乾昌商贸有限公司3.4元/kg抗氧剂10100.1%份上海凡力化工有限公司1.26元/kg2PPT30S50份树脂苏州塑吉龙业国际贸易有限公司9.2元/kg3黑色母料0.1份东莞市常平昱信塑化经营部3.2元/kg4EPDMEPT-404520份增韧日本三井油化21.5元/kg5回收料10%份表2-3PP相关指标的测试方法与标准指标相

37、关指标测试方法标准指标熔体流动速率g/10minD1238L0.25-0.35特性粘度230，dl/gME150712.6-3.0密度，g/cm3D-15050.900-0.905结晶度X射线，%ME149/6758-59结晶熔点dsc法，ME15702161-163结晶温度dsc法，ME15702104-105等规指数IS0187396.0Mw/Mn，gpc法ME156278-10螺旋流动度，230ME17544390-45060kg，mm熔体张力实验溶胀/24hME171151.57-1.60拉伸比ME17115500-700线性膜压收缩，%1.9拉伸屈服强度D63829-31艾古德冲击强

38、度，23，J/mD2561.5-2.0洛氏硬度，C标准D-785855-60畸度温度1.8MPa，D64850-55维卡特温度9.8MPa，D-1525150黄变指数，粒料，%D-19258-15光泽，板%D52348-50线性热膨胀系数105D696从-3006.5从03010.5从306014.0发光度，板%D163568-70吸水性，24h浸泡D5700.03环境应力开裂，hD1693不裂介电常数D1531 第3章 生产方法及工艺流程选择3.1生产方法选择塑料成型的选择主要决定于塑料的类型(热塑性还是热固性)、起始形态以及制品的外形和尺寸。加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、

39、吹塑和热成型等，加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑，也用注射成型。塑料成型是将各种形态(粉料、粒料、溶液和分散体）的塑料制成所需形状的制品或坯件的过程。成型的方法多达三十几种。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。在这些方法中，以挤出和注射成型用得最多，也是最基本的成型方法。本工艺目的是生产聚丙烯复合板材，通过机头的型号来控制产品尺寸，主要生产运用挤出成型方法。3.2 工艺流程确定真空上料高混机混合原料与助剂准备 板材挤出机 泡板成型单螺杆挤出机挤出单层板成型 板材挤出机 单层板成型板材挤出机 隧道热烘箱热定

40、型覆绒加工复合板三板复合 成品切断辊轮牵引风冷却 牵引切断覆绒单层板成型板材挤出机 板材挤出机 板材挤出机 加入轻质碳酸钙高速混合各种助剂PP/EPDM真空上料单层板成型泡板成型复合热定型 冷却成品通过对比选择第二种工艺流程3.3 工艺流程叙述3.3.1配料 将PP与轻质碳酸钙、硬质酸锌和抗氧剂1010均匀的混在一起，制成易于加工的PP母料，加工完成的PP母料为粒料。3.3.2混料 物料混合常用方法有高速混合机混合和人工混合。人工混合耗费人力，虽然可人为确定混合程度并可使其混合更好，但是费时费力，不适用于大型生产。而高速混合机速度快，效率高，混合程度良好，因此选择高速混合机来进行物料混合。3.

41、3.3 上料 上料通常分为人工上料，弹簧上料和真空上料。人工上料耗费人力，能以达到连续自动化；弹簧上料一次性上料量少，有机械故障的可能性；而真空上料上料量大，可以高速混合，智能控制上料量且能达到连续上料，节省人力与时间。因此此工艺选用真空上料装置。3.3.4 挤出成型 螺杆挤出机通常按螺杆数目分为：单螺杆挤出机，双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机又分为普通螺杆挤出机、双极排气式螺杆挤出机和排气式锥形螺杆挤出机。普通单螺杆挤出机通常使用与粒料挤出，由于PP的性质稳定，加工时要求不高，单螺杆挤出机设计简单，价格便宜，因而应用广泛。双螺杆挤出基本结构和单螺杆挤出机相似，但双螺杆机与之配合的料筒

42、具有特殊的混炼、挤出系统，由于两根螺杆之螺菱和螺槽批次啮合，除具有混炼效应外还有类似于齿轮泵的正位移输特性。本设计选用的普通单螺杆挤出机。3.3.5 热烘 热烘箱通常分为箱式热烘箱和隧道式热烘箱，由于此工艺为连续生产因此用隧道式热烘箱。3.3.6 冷却定型 冷却装置通常有水槽冷却，喷淋式冷却以及风冷却。此工艺生产的是板材，若用水槽冷却则需要很大的空间，同时也提高了成本；同样，喷淋式冷却也需要很大的空间，成本更高，而且喷淋的水雾难以使板材均匀冷却；而风冷却占地面积小，成本低廉，而且能保证板材的均匀冷却。因此此工艺中选用风冷却。3.3.7 牵引装置 牵引装置一般滚轮式和履带式两种。由于生产的是板材

43、，所以牵引过程中要保证板材各部分的水平运动以防发生形变，同时牵引速度与挤出速度之间也需达到一定比例以使得板材厚度均匀，这些功能履带式牵引是无法实现的，因此此工艺选择滚轮式牵引。3.3.8 切割装置 切割产品有手动切割和自动机械切割。手动切割有误差，而且耗费人力，又由于是连续生产难以精确把握尺寸。而机械切割可良好的把握时间与尺寸，在连续生产中切割刀会与板材保持相对静止进行切割，使得误差大大减小以把握尺寸的精确。因此此工艺选择自动机械切割。3.3.9 堆放 由于该课题生产的是板材，对其外观及其它性能进行检验，合格后用小型托运车将板材送入库房。3.4 成型工艺条件的控制 （1） 混合 高速混合时间：

44、5min。 高速混合温度：室温。（2）挤出 机头压强（MPa）：7-20。 螺杆冷却温度（）：50-90。牵引速度（r/min）：7-10。挤出机各部分温度见表表3-1挤出机机头，机身各部分加工温度部位一区二区三区四区五区挤出机机身190210220225230挤出机机头2202202102202103.5 产品质量的要求 （1）复合板材具有弯曲强度和冲击强度均衡的要求。 （2）板材的质量轻量化。 （3）能起到保温、隔热、隔音、美观的效果。 （4）表面光滑，尺寸整齐。3.6 生产中异常现象的解决故障原因螺杆曲动电机不能启动线路中保险丝断；润滑油泵没有启动，油泵电流连锁作用；开车顺序有误。螺杆驱

45、动电机启动后电流不稳定供料螺杆转动不稳定，机筒内用料不均匀；机筒成型模具温度波动变化传动系统润滑油供应不足，有的传动部位没有得到充分润滑。螺杆驱动电机电流偏高机筒加热升温时间不足加热升温系统中有不工作线路；控温仪表出现故障；续上表2-5机筒内挤出原料温度偏低；电机转子轴承磨损严重，电机碳刷磨损，接触不好；可控元件出现故障。电机轴承温度高轴承部位没有润滑油后润滑油不足；滚动轴承磨损严重或轴承架损坏。第4章 工艺计算4.1 物料衡算工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的。目的是根据原料与产品之间的定量转化关系，计算原料的消耗量，各种中间产品，产品和副产品的产品，生产过程中各阶段的消耗量以及组

46、成，进而为热量衡算，其他工艺计算及设备计算打基础。在实际生产中，有物料衡算与应用两种情况：一种是对已有装置进行标定，即利用实际测定的数据计算出一些不能直接测量的物料量，进而对这个装置的生产能力进行分析，确定生产能力，衡量操作水平，寻找薄弱环节，挖掘生产的潜力，为改进生产提出有效的方法；另一种是对新装置进行设计，即利用已有的生产实际数据，在已知生产任务下计算需用原料量，产品量，副产品量和三废的生产量；或者在已知原料量的情况下，计算出产品，副产品和三废的量。此外，通过物料衡算，可以计算出原料消耗定额，并在此基础上作出能量平衡，计算出动力消耗量和消耗定额，可以计算出原料消耗定额，并在此基础上作出能量平衡。初始数据的计算： （1）生产指标：年产5000吨覆绒聚丙烯复合板材。（2） 年拟定休息时间：法定假日11天；每月检修和养护2次，每次10小时；年大型修理15