1、高分子實訓設計報告一、 實訓目的1.2.二、 實訓內容和任務三、 實驗儀器設備及材料（包括參數、型號等具體信息）四、 實驗原理（1） 成型工藝流程 冷熱水用氯化聚氯乙烯（pvc-c）管材生產工藝流程見下圖：擠出造粒高速混合粒料cpvc樹脂 助劑成品擠出冷卻定型牽引切割1. 混合工藝 cpvc樹脂的混合工藝與pvc樹脂的混合工藝一樣，需要高速混合和低速冷卻攪拌兩個過程?；旌蠝囟瓤刂圃?15-125，同時有利于物料中水蒸氣蒸出。但是溫度不能太高否者容易出現發黃的物料，在擠出過程中容易出現物料的分解或“過塑化”現象。熱混機放出的混合料溫度很高，需立即進行冷卻，若散熱不及時會引起物料分解和助劑揮發。冷

2、混一般控制在料溫400c左右時出料。2. 擠出工藝擠出工藝中有兩部分內容：一是擠出造粒工藝部分，二是擠出成型工藝部分。首先先將混合好的混料進行擠出造粒，cpvc管材的擠出工藝重點是工藝溫度，它將直接影響管材的塑化質量。一般工藝溫度會因擠出機塑化性能的不同，而有很大的差異，有時這種差異會有20-30。理論上，cpvc材料的加工溫度要比pvc高，但實際上，cpvc的加工溫度要比pvc低5-8，這是因為cpvc熔融粘度比pvc大，熔融的分子之間將會產生大量的摩擦熱，這時如果擠出機再提供給它過多的熱量，很容易造成物料的分解。在工藝溫度設定上，應盡量保持曲線的平緩，這樣有利于cpvc樹脂的塑化質量，曲線

3、忽上忽下不利于管材的塑化，一般曲線為“u”形是比較適宜的。整個工藝溫度的控制大體可以分為三部分：機筒、合流芯和模具，機筒溫度從一區開始依次遞減，合流芯溫度又要比機筒溫度略低一些，在模具的溫度設定中，值得注意的是口模的溫度和芯模的溫度，口模的溫度應比機筒的加熱段溫度低10左右，否則會影響管材的縱向回縮率，芯模加熱可以在管材正常牽出后即斷開，cpvc熔體的熱量和對芯模摩擦所產生的熱量完全可以維持芯模的溫度。對于擠出機螺桿的三個分段區：固體輸送區、物料塑化區、熔體輸送區的溫度設定參考了cpvc的分解溫度跟熔融溫度，大致設定如下： 固體輸送區的料筒溫度一般控制在120-1400c 。若加料溫度過低，使

4、固體輸送區延長，減少了塑化區和熔體輸送區的長度，會引起塑化不良，影響產品質量。 物料塑化區的溫度控制在165-1800c?？刂圃摱蔚恼婵斩仁且粋€重要的工藝指標，若真空度較低，會影響排氣效果，導致管材中存有氣泡，嚴重降低了管材的力學性能。為了使物料內部的氣體容易逸出，應控制物料在該段塑化程度不能過高，同時還要經常清理排氣管路以免阻塞。料筒真空度一般為0.08-0.09mpa。 熔體輸送區的溫度應略低一些，一般為160-1800c。在該段提高螺桿轉速、減小機頭阻力及在塑化區提高壓力都有利于輸送速率的提高，對于pvc這樣的熱敏塑料，不應在此段停留時間過長，螺桿轉速一般為20-30r/min。 機頭是

5、擠出制品成型的重要部件，它的作用是產生較高的熔體壓力并使熔體成型為所需的形狀。口模溫度在1650c左右。3. 定型工藝從機頭口模擠出來的管狀物要經過冷卻，使它變硬而定型。定型一般用定徑套進行外徑定型和內徑定型兩種方式。其中外徑定型結構較為簡單，操作方便，我國普遍采用。外徑定型的定徑外套長度一般取其內徑的3倍，定徑套的內徑應略大于（一般不超過2mm）管材處徑的名義尺寸。管材的冷卻方法有水浸式冷卻和噴淋式冷卻，較常用的是噴淋式冷卻。真空冷卻成型是借助于真空泵將真空槽抽成真空，使管坯外壁吸附在定型套的內壁上而達到冷卻定型。真空定型的工藝條件一般為：真空度20.0-53.3kpa，水溫15-250c，

6、真空槽中的水成霧狀為最佳。若真空度偏小，導致管外徑偏小，小于標準尺寸；反之，若真空度偏大，管徑偏大，甚至出現抽脹現象。若水溫過低，定型不完全，且會使管材脆性增大；若水溫過高，則會造成冷卻不良，致使管材易發生變形。本次實訓采用的是外徑定型的定徑，冷卻方法是采用水浸式冷卻。設置好定徑模式，進入牽引工藝。4. 牽引工藝 牽引裝置的作用是給機頭擠出的管材提供一定的牽引力和牽引速度，均勻地引出管材，并通過調節牽引速度調節管子的壁厚。牽引速度取決于擠出速度，一般牽引速度比擠出速度快1%-3%。根據擠出速度大致設置牽引速度，切記牽引速度不能太快否者管材的厚度及質量會受到影響，也不能太慢，太慢牽引力作用不到管

7、材上，可能會出現“管材肥胖”嚴重影響規格。最后進入切割工藝。5. 切割工藝 由牽引裝置牽引出來的管材按照所需的長度通過計算設置好切割時間間隔。一旦各參數設置好不能變動，如此才能保證切割的長度滿足要求。（2） 成型加工儀器的結構及使用原理、操作規程等。1. 高速混合機（1） 高速混合機的結構高速混合機由混合室、葉輪、拆流板、回轉蓋、排料裝置及傳動裝置等組成。高速混合器的實物圖和結構圖分別如圖（一）和圖（二）所示。葉輪是高速混合機的主要部件，與驅動軸相連，可在混合室內高速旋轉，由此得名高速混合機。（2） 高速混合機的使用原理 當高速混合器工作時，高速旋轉的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側面對物料的推

8、力使物料沿葉輪切向運動。同時，由于離心力的運動，物料被拋向混合室內壁，并且沿壁面上升，當升到一定的高度后，由于重力的作用又落回到葉輪中心，接著又被拋棄，這種上升運動和切向運動的結合，使物料實際上處于連續的螺旋形上下運動狀態，由于葉輪轉速很高，物料運動很快，快速運動的物料快速碰撞、摩擦、使得物料溫度相應升高，同時迅速的進行交叉混合，這些作用促進了組分的均勻分布和對液態添加劑的吸收。（3） 高速混合機的使用規程一、開機前準備（1）保持機器各部位整潔，尤其混合容器及排料閥，內腔應清掃干凈，確保無 任何硬物、臟物。（2） 詳細檢查機器各聯接部件無松動，加熱壓縮空氣管路的聯接嚴密無泄露， 各儀表指示正常

9、。（3）檢查各個零部件是否有磨刮、卡滯等缺陷，嚴格按潤滑規程潤滑各部位。（4）檢查排料閥門開啟及關閉動作是否靈活，無阻滯。（5）檢查攪拌槳安裝是否牢固，刮料器與鍋底之間無磨削現象，并保持一定間 隙，當用手盤動時，主軸應轉動輕盈、靈活。（6）檢查電氣設備是否安全、可靠。二、機器運行中的注意事項及安全規程（1）經常注意電流表指示值不超過額定值，如發現電流表指示值急劇增加應立 即停車，查清原因，排除故障后再繼續生產。（2）注意電動機運轉是否平穩，無異常噪音，溫升是否正常。（3）當更換樹脂或顏料時，必須將混合容器排料閥及排料筒壁清掃干凈。（4）必須將混合容器內之混合物料清除干凈后，方可關閉排料閥門，以

10、免物料 卡在閥門前，造成漏料。（5） 注意檢查主軸軸承，皮帶等傳動零件是否正常，如有異常音響及震動時應 立即停止轉動，對損傷的零件應及時更換修理。（6） 機器啟動前，不得投料，以減小超動阻力。在機器運轉中增塑劑應緩慢加 入不得將增塑劑突然傾入機內，避免局部物料結塊，致使負荷驟然增加。（7） 開機順序：關閉放料閥加料關閉鍋蓋啟動低速高速啟動 根據工藝要求混料時間溫度放料（8）注意禁止高速轉換低速。2. 螺桿擠出機（1） 螺桿擠出機的結構螺桿擠出機主要由擠壓、傳動、加熱冷卻系統等部分組成如（圖三），（圖四）為螺桿擠出機結構圖。擠壓系統由螺桿和機筒組成，其作用是擠壓塑化膠料，以一定的壓力，均勻、連續

11、地向機頭輸送膠料。傳動系統由減速器、聯軸器和電動機組成，其作用是將動力傳遞給螺桿并根據工藝要求調節轉速。加熱系統由管路和分配器組成用于控制生產中的溫度，保證擠出產品的質量。擠出機主要是由加料裝置、料筒、螺桿、機頭、口模等組成。其中螺桿是擠出機的“心臟”如圖（五）所示，其中有螺桿的一些參數對塑化效果有很大影響。螺桿分為進料段(固體輸送區)、壓縮段(物料塑化區)、計量段(熔體輸送區)。進料段：此段螺槽體積最大，且在整個加料段維持不變。由加料斗加入的物料由此段向前推送，并開始被壓實，溫度從常溫逐漸升高到熔點，此段物料處于固態。壓縮段：螺槽體積在此段逐漸減少，物料在此段繼續被壓縮，并向熔融態轉換，此段

12、固態和黏流態共存。計量段：此段螺槽體積最小，且在整個計量段維持不變，已完全熔融的物料在計量段螺桿和機頭的壓力作用下進一步被塑化和均化，并以一定的壓力和流量通過機頭口模擠出成型，物料在此段呈黏流態。螺桿直徑d，螺桿長度l，螺桿長徑比 l/d 。深度：h1加料段深度，h2均化段深度。壓縮比：加料段第一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。漸變度a： 描述螺槽深度變化的幾何參數。螺棱軸向寬度e。（2） 螺桿擠出機的使用原理擠出機的功能是采用加熱、加壓和剪切等方式，將固態塑料轉變成均勻一致的熔體，并將熔體送到下一個工藝。熔體的生產涉及到混合色母料等添加劑、摻混樹脂以及再粉碎等過程。成品熔體在濃度和溫

13、度上必須是均勻的。加壓必須足夠大，以將粘性的聚合物擠出。 擠出機通過一個帶有一個螺桿和螺旋道的機筒完成以上所有的過程。塑料粒料通過機筒一端的料斗進入機筒，然后通過螺桿傳送到機筒的另一端。為了有足夠的壓力，螺桿上螺紋的深度隨著到料斗的距離的增加而下降。外部的加熱以及在塑料和螺桿由于摩擦而產生的內熱，使塑料變軟和熔化。具體過程為：物料從進料斗進入進料段在螺桿的旋轉推力的作用下以固體的形式向前輸送，進入均化段溫度逐漸升高由于同時受到機筒傳熱和摩擦生熱作用，機筒內壁接觸的固體物料的物料首先熔融，并形成一層熔膜，當這層熔膜積存的厚度超過機筒與螺桿的間隙時，就會被旋轉的螺桿刮落，并強制積存在螺桿推進面的前

14、側，形成旋渦狀的環流區，稱為熔池。在螺桿棱推進面的后側堆積著冷的未塑化的固體粒子，這些冷熱固體粒子共同組成了物料的固相區，稱為固體床。固體床與液相熔池之間存在著明顯的的分界面，隨著物料往機頭方向輸送，熔化過程逐漸進行，固體床寬度逐漸減小，直至全部消失，即完成熔化過程。最后進入計量段，在計量段螺桿和機頭的壓力作用下進一步被塑化和均化，并以一定的壓力和流量通過機頭口模擠出成型。（3） 螺桿擠出機的使用規程1. 擠出機操作，必須由經培訓，熟悉擠出設備和擠出工藝的人員操作。2. 擠出開機前檢查電氣系統是否正常，冷卻水和壓縮空氣是否暢通并達到工藝要求，操作控制系統是否靈敏可靠。3. 檢查模具安裝是否水平

15、，中心是否對正，模具配套件是否完整正常，水氣管安裝是否正確；4. 對主機進行加熱時，先對升溫緩慢的合流芯部位進行加熱，達到120度左右時，將料筒各段和口模溫度設置為150度，螺桿溫度設置為70度進行加熱升溫，同時檢查真空排氣口是否堵塞，如有堵塞，應立即進行清理，在清理中不得使用硬質工具，避免損傷螺桿和料筒。5. 在料筒各段溫度達到150度時，保溫20-30min,再將料筒、口模、螺桿溫度設定為工藝溫度，料筒和口模升到工藝溫度后，保溫10min，使機器各部分溫度趨于穩定，并對模具進行二次緊固，以避免因熱脹冷縮造成螺栓松動，引起擠出溢料。6. 緩慢啟動主機電機，使主機螺桿在低速下運行，并注意主機電

16、流的變化。7. 啟動定量加料電機，調整轉速，使加料螺桿在低速下運行。8. 口模模唇出現擠出物后再慢慢增加主機螺桿和加料螺桿的轉速，并保證二者速度匹配，調速中密切關注主機電流，以避免主機負荷過大，當物料塑化達到牽引要求時，啟動輔機，進行牽引。9. 再次從排氣孔觀察物料塑料狀況和螺桿充滿情況，達到工藝要求后，啟動真空排氣泵電機，確認真空度達到工藝要求，特別注意如果物料還呈粉料狀態時，不要開啟主機真空，以免粉料從料筒中抽出堵塞真空。10. 在生產中，隨時關注擠出機參數的變化，并記錄工藝參數值和設備運行狀況。11. 生產完畢后，需要停機時，先關閉主機真空，再關閉加料電機，然后緩慢關閉主機，盡量將主機內

17、的物料擠出，以減少料筒內殘留物料分解造成腐蝕。12. 如遇對人員安全及設備設施安全有嚴重威脅等緊急情況下，迅速按下任位置的緊急按鈕關閉主機。緊急停機后，將主機及加料螺桿調速按鈕調到零位，關閉其它輔助系統，清理定型模，處理完故障后，按正常開車順序開機。13. 加溫和開機過程中，合流芯及機頭前不準站人，以防止因螺栓拉斷或物料因特殊原因發生爆料，造成人身傷害。（3） 檢測性能的原理及相應的儀器使用1. 熔體質量流動速率的檢測原理：被測樣品在規定的試驗溫度和載荷條件下，10分鐘所經過口模的流量。儀器：mfi型熔體流動速率測定儀儀器使用：1、 調整水平，將水平儀放入料筒中，調整儀器的地腳至水平儀氣泡在圈

18、線的中 心即為調好。2、將料筒清洗器纏紗布清洗料膛中的異物。3、推上口模擋板，將口模放入膛內。4、打開電源，進入界面。5、按“左、右”鍵選擇“中文”界面。6、選擇“質量法”，進入“試驗設置”，設置參數。7、參數設置完成后進入試驗：第一次當溫度升到設定溫度后，進入15分鐘的恒 溫過程。第二次恒溫190，可以試驗。8、加料放砝碼壓實（恒溫2-5分鐘，原料熔化）9、開始試驗，進入切割階段，每到設定切割時間切割一次直到完成切割設定次 數為止，在樣品中選擇適當無氣泡的3段樣品冷卻后在分析天平上稱量，取 平均值。10、在“試驗報告”界面輸入其平均重量，得出流動速率，打印報告。11、試驗后，清理料筒，關閉電

19、源。2. 維卡軟化溫度的測試原理：把試樣放在液體介質或加熱箱中，在等速升溫條件下測定標準壓針在（50 1n）的作用下，壓入從管材或管件上切取的試樣內1mm時的溫度。壓入 1mm時的溫度即為試樣的維卡軟化溫度，單位為：。儀器：xrw300m型熱變形、維卡軟化點溫度測定儀儀器使用：1、打開電源，進入界面。2、參數設置：最大變形量：1000m 載重：5000g3、進入設置二：最高溫度：200升溫速率：504、選擇試驗：維卡5、打開攪拌，油溫達到23-256、啟動上升鍵,使試樣架上升,將試樣凹面向上放置于試樣架上，其中心位置對 準壓針端部，試樣和儀器底座接觸面應是平的。7、啟動下降鍵,使試樣架恢復原位

20、。8、查表加砝碼，放下百分表，選擇“mm”單位，清“0”9、啟動試驗，參數確認：試樣架數：3 升溫速率：50 最高溫度：200 試樣類型： 維卡試驗10、確認開始，3個試樣變形達到1000m后自動停止，查看溫度。11、返回，打印數據。12、試驗完成后，升起百分表，取下砝碼。按動上升鍵，使試樣架上升，取下試 樣。3. 差熱分析試驗原理：試樣與參比物放入坩堝后，按一定的速率升溫，如果參比物和試樣熱熔大 致相同，就能得到理想的掃描量熱分析圖。 圖中t是由插在參比物的熱電偶所反映的溫度曲線。ah線反應試樣與參比物間的溫差曲線。如試樣無熱效應發生，那試樣與參比物間t=0，在曲線上ab、de、gh是平滑的

21、基線。當有熱效應發生而使試樣的溫度低于參比物，則出現如bcd頂峰向下的吸熱峰。反之，頂峰向上的efg放熱峰。 圖中峰的數目多少、位置、峰面積、方向、高度、寬度、對稱性反映了試樣在所測溫度范圍內所發生的物理變化和化學變化的次數、發生轉變的溫度范圍、熱效應大小和正負。峰的高度、寬度、對稱性除與測試條件有關外還與樣品變化過程中的動學因素有關，所測得的結果比理想曲線復雜得多。儀器：dz3320a型差熱分析儀儀器的使用：1、打開電腦，打開儀器電源預熱10分鐘。2、將試樣放入坩堝中，然后將試樣坩堝放在樣品專用的托盤上（下側），陶瓷堝 放在另一個托盤上（上側），蓋上陶瓷蓋。3、 設置參數值：按下設置鍵，儀器

22、進入設置狀態，用“右移”選擇所要設置的 參數，用鍵調節數值：ht（溫度） sd（升溫速率） wt（恒溫時間） 200 20/min 150min4、 打開dsc分析儀軟件，按分析儀正下方“run”鍵，點擊軟件“開始”，當分 析儀界面理論溫度達到200，機器響一聲，“keep”閃爍，保持7分鐘左右， 實際溫度達到200左右后通氧 。5、 打開通氧總閥門，調節出氣氣壓0.5mpa左右。氣氛裝置旋鈕轉到“氧氣”， 流量計調節80120之間。6、通氧同時把軟件界面時間輸入到通氧時間。 7、當試驗進行中，紅線出現明顯向上趨勢，點擊停止。8、點擊“計算”，選擇“氧化誘導期”，在紅線上平直段取兩點，生成一條

23、與橫 線相切的線，再在斜線上取兩點生成一條切線，取交點，自動生成時間。9、點擊“保存”，生成報告，打印報告。4. 熱塑性塑料管材縱向回縮率檢測原理：將規定長度的試樣，置于給定溫度下的熱介質中保持一定的時間。測量加 熱前后試樣標線間的距離，以相對原始長度變化百分率來表示管材的縱向 回縮率。儀器：烘箱儀器使用：1、在（232）下，測量標線間距離l0，精確到0.25mm。2、根據試驗試樣將烘箱溫度調節至表1中的規定值tr。表1烘箱試驗的測定參數試驗材料烘箱溫度tr，試樣在烘箱中放置時間min試樣長度待添加的隱藏文字內容1mm硬聚氯乙烯（pvc-u）1502e8， 608e16， 120e16， 24

24、020020氯化聚氯乙烯（pvc-c）1502聚乙烯（pe50/63）1102聚乙烯（pe80/100）1102聚丙烯無規共聚物（pp-r）1352聚丙烯均聚或嵌段共聚物（pp-h或pp-b）150（pvc-u）雨水管120230min150103、 把試樣放入烘箱中，使樣品不觸及烘箱底和內壁。若懸掛試樣，則懸掛點應 在試樣距離標線最遠的一端，若把試樣平放，則應放于墊有一層滑石粉的平 板上，切片試樣應使凸面朝下放置。4、 把試樣放入烘箱內，保持表1規定的時間，這個時間應從烘箱溫度回升到規 定溫度時算起。5、 從烘箱中取出試樣，平放于一光滑平面上，待試樣完全冷卻至（232）時， 在試樣表面沿母線

25、測量標線間最大或最小距離l1，精確到0.25mm。5. 熱塑性塑料管材拉伸性能試驗原理：沿熱塑性塑料管材的縱向裁切或機械加工制取規定形狀和尺寸的試樣。通 過拉力試驗機在規定的條件下測得管材的拉伸性能。儀器：拉力試驗機儀器使用：1、試驗應在溫度（232）環境下按下列步驟進行。2、在試樣平行部分中間畫好251mm的兩條標線，并測量試樣兩條標線間中部 的寬度和最小厚度，精確至0.01mm，計算最小截面積。3、 將試樣安放在拉力試驗機上，并使其軸線與拉伸應力的方向一致，使夾具松 緊適宜以防止試樣脫落。4、根據相關產品標準選擇試驗速度進行試驗，具體見下表：原 料壁厚（mm）試樣類型拉伸速度（mm/min

26、）pvc-u1型或2型試樣51pee52型試樣1005e121型試樣505、 數據記錄：根據產品性能要求記錄相應的數據。6. 塑料管材尺寸測量方法（4） pvc的各項性能的檢測標準gb/t3682-2000熱塑性塑料熔體質量流動速率和熔體體積流動速率的測定gb/t8802-2001 熱塑性塑料管材、管件維卡軟化溫度的測定gb/t17391-1998 聚乙烯管材與管件熱穩定性試驗方法gb/t6671-2001熱塑性塑料管材縱向回縮率的測定gb/t8804.1、2、32003熱塑性塑料管材拉伸性能的測定 第一、二、三部分gb/t8806-1988 塑料管材尺寸測量方法五、 冷熱水用氯化聚氯乙烯管材實驗配方及操作步驟1、 配方設計設計思路：本實訓是以冷熱水用氯化聚氯乙烯（pvc-c）管材生產為課題， 并通過各種試驗指標檢測確保生產的產品滿足要求，首先在pvc 加工過程中有些助劑是必須要加的比如：熱穩定劑，由于產品是 冷熱水用的，為了確保產品的用途，產品必須具有有一定的耐寒 性，以及較好的耐高溫性，作為管材也要求能夠有適當的抗沖擊 及抗拉伸性能，以及收縮率盡可能的小，滿足以上性能的前提下， 還要堅持以“最小的投入，換取最大的利益”為設計原則適當的 加入一些填充劑，并且從維護機器、提