聚合物加工实验报告综合实验1--挤出注塑Ⅰ、三元乙丙橡胶/聚丙烯共混改性及其挤出造粒一、实验目的1、聚烯烃改性的基本原理和方法2. 认识EPDM对聚丙烯的增韧改性。

3. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。

4. 了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。

二、实验原理1、聚丙烯以丙烯聚合而得到的聚合物称为聚丙烯．聚丙烯颗粒外观为白色蜡状物透明性也较好。

它易燃，燃烧时熔融滴落并发出石油气味。

有时为了满足各种性能需要，在聚丙烯合成过程中，常引入少量乙烯单体(或丁烯－1、己烯—1等)进行共聚，得到共聚聚丙烯。

共聚聚丙烯中最重要的是乙烯与丙烯的共聚物。

聚丙烯的拉伸强度、屈服强度、刚性、硬度都较聚乙烯高。

聚丙烯的电气性能与聚乙烯相似。

有优良的电绝缘性。

室温下任何液体对聚丙烯不发生溶解作用。

成型收缩串较大，低温易脆裂，酌磨性不足，热变形温度不高，耐光性差，不易染色等，通过共混对聚丙烯改性获得显著成效，例如聚丙烯与乙—丙共聚物、聚异丁烯、聚丁二烯等共混均可改善其低温脆裂性，提高抗冲强度。

2、EPDM乙烯(质量百分数45%~70%)、丙烯(质量百分数30%~40%)和双烯第三单体(质量百分数1%~3%)形成的无规共聚物，最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。

由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。

在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。

它能吸收大量的填料和油而影响特性不大。

因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。

3、聚丙烯与EPDM的共混增韧聚丙烯作为世界上五大通用塑料之一，它的应用时非常广泛的，然而，纯的聚丙烯抗冲击能力是很差的，也就是说它是非韧性材料，而在不同的工程应用中韧性是影响聚合物工作情况的关键因素。

因此，聚丙烯无法作为工程塑料来使用。

但是，如果聚丙烯经过增韧改性以后，其增韧会得到显著的增加，完全可以作为适用于各行各业的工程塑料使用，针对聚丙烯冲击韧性差的缺点，主要是在聚丙烯中加入玻璃化温度低，分子链柔顺的弹性体。

对于聚丙烯增韧，研究较多的是用橡胶增韧聚丙烯，尤其是用乙丙橡胶来改性聚丙烯，要控制的参数较多。

有些产品的质量不能满足人们的需求，而采用共混的方法，其冲击韧性提高显著，制造工艺相对简单易行。

三、主要原料和设备原料：三元乙丙橡胶/聚丙烯（EPDM / PP）改性配方如下：聚丙烯 98三元乙丙橡胶 2设备：SHJ-30型同向双螺杆挤出机主要技术参数：螺杆直径（D）： 30.5mm螺杆长径比（L/D）： 30螺杆转速（n）： 60-600 r/min1.机座；2.动力部分；3.加料装置；4.机筒；5.排气口；6.机头；7.冷却装置；8.切粒装置四、实验过程、现象及分析（一）实验前准备工作1、依照相关资料了解所使用材料PP的熔点和流动特性设定挤出温度。

2、将所加工材料用电热干燥，按照比例预混合EPDM,PP粒料：按比例称量两种物料，装入袋中，振荡。

（如图1）图13、检查料斗确认无异物。

检查冷凝水连接是否正常。

检查润滑油是否足量。

（二）实验过程1、开启总电源（图2中右上角红色按钮，顺时针旋转），按照工艺要求设定各加热段温度，启动水泵。

开启油泵开关，润滑电机启动。

调节各截止阀开度。

（如图3）图2 图32、通电后，各区进入加热、升温过程，待各区温度达到设定値后，（控制偏差正常应≤2℃）后，保温20~30 min，往料斗中加入PP、EPDM共混物。

图4 图53、用手旋转连轴器看螺杆是否转动灵活。

4、往冷却水槽通水。

开启切粒装置及及风干机。

5、启动主电机，在电脑主屏上设定主机调速器运行频率值或转速值。

6、开启喂料电机，根据调速器的转速或频率设定喂料量。

图6 图77、按工艺要求，调节切粒装置转速，等物料从机头挤出长条后，牵引使之通过冷却水槽，然后引至风干系统风干后切粒。

图8 图9图10 图11（三）停机1、将加料电机转速降为0，然后关闭加料电机。

2、主机空转1-2min，待熔体压力降至1.0Mpa以下，停主电机。

3、停油泵。

停真空泵。

停切粒装置及风干机。

停水泵（等主机料筒温度降下来后再停止冷却）。

断开总电源开关。

五、注意事项1、开启主电机前要保证润滑电机启动。

2、被加工的原料必须干净，严禁金属、砂子等杂质进入料斗，以防损伤机筒和螺杆；另外，未达到规定的工艺温度及预热时间绝对禁止开机。

3、在任何情况下都不得将肢体的任何部位伸入挤出机喂料口，并在主机加热后不得用手触碰筒体烫伤。

4、停机时要将主电机和喂料电机调速环降低到零位。

5、如有异常可紧急停机，然后查明故障原因。

6、在运转时发现不正常的现象，应立即停机，进行分析、检查和检修，在故障未能有效排除的前提下，不得再次强行开机工作。

7、切粒机运行过程中，严禁将刀箱的仓门打开。

如果料条卡住，其正确的操作程序应是：先将切刀的转速归零，然后切断切粒机的驱动电源后，方可打开仓门——若多人操作，必须要制定专人看护切粒机的驱动开关。

六、实验结果得到三元乙丙橡胶/聚丙烯共混聚合物颗粒七、分析与讨论：1、聚合物在螺杆中熔融的具体机理是什么？在挤出过程中，在螺杆加料段附近一段内充满着固体粒子，接近均化段的一段内侧则充满着已融化的聚合物；而在螺杆中间大部分区段内固体粒子与熔融物共存，塑料的熔化过程就是在此进行。

在螺槽中，与料筒表面接触的固体粒子由于料筒的传导热和摩擦热的作用，首先熔化，形成熔膜，这些不断熔融的物料在螺杆与料筒的相对作用下，不断向螺纹推进面汇集，从而形成熔池，而在熔池的前边充满着固体床。

随着熔融过程的进行，螺槽的整个宽度内将被熔融物充满。

2、在造粒过程中，为什么要过水浴，优点和缺点各有哪些？由于熔体在刚挤出时呈粘流态，如果不用冷水冷却，难以牵引，并且两条物料容易粘在一起。

因此要进行冷水冷却。

但由于没有足够时间进行链的解取向和链缠绕，生产出的产品会有较大的内应力。

3、利用螺杆挤出机进行混合，最大的优点是什么？目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜于一般材料的挤出加工。

双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长混合均匀。

双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。

4、单螺杆和双螺杆挤出机的最大区别是什么？为什么双螺杆挤出机的混合效果要远远优于单螺杆挤出机？两种挤出机的区别：单螺杆和双螺杆的挤出机一个是一根螺杆，一个是两根螺杆，都是用的一个电机带动的，功率因螺杆不同而不同。

在双螺杆挤出机中，物料在螺槽中的流动为“∞”字形螺旋流动。

并且同向双螺杆挤出机转速较高，使得物料所受剪切作用较大，使得双螺杆挤出机具有优异的分散混合及分布混合能力，所以双螺杆挤出机的混合效果要远远优于单螺杆挤出机。

Ⅱ、三元乙丙橡胶/聚丙烯共混改性及其注塑成型一、实验目的1、了解柱塞式和移动螺杆式注射机的结构特点及操作程序；掌握热塑性塑料注射成型的实验技能。

2、了解注射成型工艺条件与注射制品质量的关系。

二、实验原理1．注射过程原理热塑性塑料的注射成型又称注塑，是将粒状或粉状塑料加入到注射机的料筒。

经加热熔化后呈流动状态，然后在注射机的柱塞或移动螺杆快速而又连续的压力下。

从料筒前端的喷嘴中以很高的压力和很快的速度注入到闭合的模具内。

充满模腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。

各种注射机完成注射模塑的动作程序不完全相同，但其模塑的基本过程还是相同的。

以螺杆式注射机为例说明：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，在料筒外加热和螺杆剪切作用下，物料实现其物理状态的变化，最后呈粘流态，并建立起一定的压力。

合模油缸中的压力油推动合模机构动作，移动模板使模具闭合。

注射座前移，注射油缸充入压力油，使油缸活塞带动螺杆按要求的压力和速度将熔料注入到模腔内。

保压后，螺杆克服注射油缸活塞退回时的阻力(背压)进行预塑，为整循环做好准备。

同时，模腔内的熔料冷却定型，然后打开模具，在顶出机构的作用下将制品脱出．从而完整个模塑周期。

注射模塑流程图表示如下：2、注射过程整个注射模塑过程包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模等几个步骤。

三、主要原料和设备原料：挤出造粒实验所得三元乙丙橡胶/聚丙烯（EPDM/ PP）样品设备：EM80-V精密注射成型机螺杆直径 31mm 螺杆行程 160mm螺杆转速 0～170 r/min 系统压力 14.5Mpa 注射压力 206Mpa 最大注射量 121cm3/次射嘴推力 3.6t 锁模力 80t模板最大距离 640mm 导柱内距 355*300mm 油泵功率 7.5kW 电热功率 6.5kW图12 图131 动模板 2注射模具 3 定模板 4 喷嘴 5 料斗 6 螺杆传动齿轮 7 注射油缸 8 液压泵 9 螺杆 10 加热料筒 11 加热器 12 顶出杆（销）13 锁模油缸四、实验过程（一）准备工作1、详细观察、了解注射机的结构，工作原理，安全操作等。

2、灰尘、油污和塑料等杂物不能累积于射咀电热片上，以免造成电热片内部短路。

因此，实验前先清理干净。

3、了解聚丙烯的规格及成型工艺特点，拟定各项成型工艺条件，并对原料进行预热干燥备用。

一般干燥条件是：烘箱温度为80℃、时间3—4h，若温度为90℃，则仅需2—3h。

实际上，干燥处理的温度越低越好，但时间却需更久。

干燥的原则是控制塑料的含水率低于0.1％。

4、安装模具并进行试模。

（二）实验过程1、打开总开关（图中红色开关顺时针旋转），开启水冷循环系统。

图14 图152、设定各项成型工艺条件，按下“加热”按钮，对料筒进行加热，达到预定温度后，稳定30min,使注塑机各段达到设定温度。

图16 图173、按下“马达”启动。

4、合模及低压闭模。

持续按下“锁模”键实现慢速－快速－低压慢速－充压的闭模过程。

图18 图195、注射机机座前进，并在控制屏上设定注射压力、锁模压力等参数。

图20 图216、加料预塑。

按下“熔胶”。

“射胶”。

7、保压，控制屏显示保压进程，依次出现保压一段→保压二段→保压三段等。

8、开模。

由行程开关实现慢速－快速－慢速－停止的启模过程。

图22 图239、按下“顶针”，顶出样条 加料 “开模”图24 图2510、上述操作程序重复几次，观察注射取得样品的情况，调整参数使注塑机工作正常。

11、测定制品的成型收缩串，测试注射样品的力学性能。

五、注意事项1、不论采用哪一种操作方式，主电动机的启动、停止及电子温度控制通电的按钮指令开关均须手动操作才能进行。

2、除点动操作外，不论何种操作方式，均设有冷螺杆保护作用。

在加热温度没有达到工艺要求的温度之前，即电子温度控制仪所调正的温度，螺杆不能转动，防止机筒内冷料起动，造成机筒或螺杆的损坏。