塑料的組成與性能1實驗原理塑料是由樹脂與各種助劑組成的，樹脂是塑料的主要成分，決定了制品的基本性能。而助劑是為使制品具有某種特性（改善成型工藝性能，改善制品的使用性能或降低成本）而加入的一些物質，當塑料所含助劑的類型與數量不同時其性質有所不同。本實驗通過改變塑料所加助劑的類型與數量來改變其成型工藝性能與制品的使用性能。2實驗內容1.改性塑料粒料的制備；2.塑料試樣的制備；3.塑料試樣力學性能的測試；4.塑料流動速率的測試。3實驗設備及原料設備：CTE20同向雙螺配混桿擠出機及輔機、=3\*ROMANIII-130F2V精密注塑成型機及輔機（附件）、樣件注射模兩副、烘箱、熔體流動速率及附件、電子稱、力學性能試驗機。塑料原料：聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯等。助劑：無堿連續玻璃纖維、秸稈纖維、偶聯劑（硅烷偶聯劑KH-550、酞酸酯偶聯劑）、發泡劑、潤滑劑、穩定劑、脫模劑等。4實驗步驟4.1改性塑料粒料的制備=1\*GB2⑴根據需改性的塑料原料的工藝特性，查閱相關資料確定其配方及成型工藝條件；=2\*GB2⑵按確定的配方利用高速混合機對原料進行初混；=3\*GB2⑶接通擠出機總電源，設定料筒各段溫度，當溫度到達設定值后恒溫20~30分鐘；=4\*GB2⑷打開冷卻水開關，啟動冷卻水泵；=5\*GB2⑸調節擠出螺桿與加料螺桿的轉速為零，啟動擠出螺桿，逐漸調節螺桿轉速，啟動喂料螺桿，逐漸增大其轉速；=6\*GB2⑹當擠出口模處有熔體擠出后，將料條引入水（空氣）中冷卻，然后喂入切粒機，調整切粒速度，制得4毫米長的粒料；=7\*GB2⑺待料量達到所需量時，用LDPE清洗料筒與口模；=8\*GB2⑻停機先將喂料螺桿轉速調至零，待口模無熔體擠出時，將擠出機螺桿轉速調至零，依次關閉水泵、總電源、冷卻水開關；=9\*GB2⑼將制得的改性塑料粒料放入干燥箱中干燥，干燥條件視具體情況而定（如玻璃纖維增強聚丙烯時：溫度80℃，時間2~5小時，料層厚度4毫米）。4.2各種試樣的制備=1\*GB2⑴根據改性材料的工藝性能特點初步擬定注塑實驗的工藝條件；=2\*GB2⑵接通電源，調整注塑機溫度控制儀表實驗操作值，接通加熱開關，當溫度達到實驗值時再恒溫20~30分鐘；=3\*GB2⑶將改性粒料加入料斗，用手動方式實施預塑，用慢速進行對空注射，觀察從噴嘴射出的塑料，若料條光滑明亮、無變色、無銀絲與氣泡、說明原料質量及預塑條件適宜，方可成型試驗；=4\*GB2⑷用半自動方式和調節恰當的成型工藝條件注射成型5個以上的試樣，并作標記；=5\*GB2⑸用同樣的工藝條件，使用對比粒料制得5個以上的試樣，并作標記。4.3試樣力學性能的測定4.3.1簡支梁沖擊實驗=1\*GB2⑴試樣的尺寸測試對于無缺口試樣，分別測量試樣中部邊緣和試樣中部中心位置的厚度和寬度，并取其平均值為試樣的厚度和寬度。準確至0.02㎜。缺口試樣應測量缺口處的剩余厚度，測量時應在缺口兩端各測一次，取其算術平均值。=2\*GB2⑵沖擊擺的選擇與量程的確定根據試樣破壞時所需的能量選擇擺錘，使消耗的能量在擺錘總能量的10％～85％范圍內。若符合這一能量范圍的不止一個擺錘時，應該用最大能量的擺錘。=3\*GB2⑶試樣的安裝抬起并鎖住擺錘，把試樣按規定放置在兩支撐塊上，試樣支撐面緊貼在支撐塊上，使沖擊刀刃對準試樣中心，缺口試樣刀刃對準缺口背向的中心位置。=4\*GB2⑷實驗的操作步驟調節能量度盤指針零點，使它在擺錘處于起始位置時與主動針接觸。進行空白實驗，保證總摩擦損失不超過表3—10的數值。平穩釋放擺錘，從刻度盤上讀取試樣吸收的沖擊能量。試樣無破壞的沖擊值應不作取值，試驗記錄為不破壞或NB。試樣完全破壞或部分破壞的可以取值。如果同種材料可以觀察到一種以上的破壞類型，須在報告中標明每種破壞類型的平均沖擊值和試樣破壞的百分數。不同破壞類型的結果不能進行比較。計算5個試樣實驗結果的算術平均值、標準偏差。全部計算結果以兩位有效數字表示。=5\*GB2⑸試驗結果計算和表示=1\*GB3①無缺口試樣簡支梁沖擊強度()式中A――試樣吸收的沖擊能量，J；b――試樣寬度，mm；d――試樣厚度，mm.。=2\*GB3②缺口試樣簡支梁沖擊強度式中――缺口試樣吸收的沖擊能量，J；b――試樣寬度，mm；d――試樣厚度，mm。=3\*GB3③標準偏差S式中X——單個測定值；――組測定值的算術平均值；n――測定值個數。4.3.2懸臂梁沖擊實驗=1\*GB2⑴試樣的尺寸測試對于無缺口試樣，分別測量試樣中部邊緣和試樣中部中心位置的厚度和寬度，并取其平均值為試樣的厚度和寬度。準確至0.02㎜。缺口試樣應測量缺口處的剩余厚度，測量時應在缺口兩端各測一次，取其算術平均值。=2\*GB2⑵沖擊擺的選擇與量程的確定根據試樣的沖擊韌性，選用適當能量的沖擊擺，并使試樣所吸收的能量在沖擊擺錘總能量的10%—80%范圍內。試驗前，在不知試樣沖擊強度的條件下，應選擇最大沖擊能量的沖擊擺做沖擊試驗，然后根據液晶顯示屏的提示選擇適當的量程和對應的沖擊擺錘。=3\*GB2⑶試樣的安裝據試樣類型選擇相應的固定鉗口，裝卡試樣時，將試樣置于固定鉗口中間，轉動手輪帶動活動鉗口靠上試樣時，向試樣V型槽內將對中樣板推緊，試樣兩側與對中樣板V型槽靠緊后，將試樣夾緊并退回對中樣板。=4\*GB2⑷實驗的操作步驟 沖擊擺能量確定后，按“復位”鍵使系統回到初始狀態，顯示屏上出現“歡迎使用金建產品請稍候”的字樣，過1秒鐘左右顯示屏出現沖擊試樣屏顯。按“校正”鍵切換到校正屏顯，安裝好沖擊擺，選擇量程后，先把擺錘放在最低位置，擺錘靜止同時屏幕右下角顯示字母“T”后，按一下“校正”鍵進行清零，然后把擺錘放在沖擊擺定位機構上，再次按一下“校正”鍵啟動放擺功能后按下“校正”鍵，進行空沖試驗來測定摩擦損失功（重復進行以上操作，進行三次空沖試驗，顯示屏上顯示本次空沖的能量損失）。三次空沖完后符合標準要求則可進行試驗，此時按“沖擊”鍵切換到沖擊試樣屏顯。 在每次沖擊試樣前也要進行清零操作。具體操作如下：把擺錘放在最低位置，擺錘靜止同時屏幕右下角顯示字母“T”后，按一下“沖擊”鍵進行清零，然后安放試樣，把擺錘放在沖擊擺定位機構上，再按一次“沖擊”鍵啟動放擺功能后按下“沖擊”鍵進行放擺沖擊試樣，當沖擊擺沖斷試樣回擺的瞬間，屏幕將顯示本試樣的沖擊吸收的能量值。 如果一組試樣已試驗完畢，請按“復位”鍵使系統復位，屏上再次顯示“歡迎使用金建產品請稍候”的信息后，按以上程序操作即可繼續試驗。=5\*GB2⑸中文顯示時操作示例 =1\*GB3①接通儀器電源，液晶顯示屏上會顯示出如下信息：歡迎使用金建產品請稍候......=2\*GB3②接著屏幕顯示如下信息：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01=3\*GB3③若要進行摩擦損失校正，按下“校正”鍵調出校正屏顯，把擺錘放在最低位置靜止時，右下角顯示“T”，其顯示如下：滿量程：2.75J本次能損：0.000J滿量程：2.75J本次能損：0.000J前次能損：0.019J空擊次數1T滿量程：2.75J本次能損：0.000J前次能損：0.019J空擊次數1說明擺錘已停止擺動，此時按下“校正”鍵，清除“滿量程：2.75J本次能損：0.000J前次能損：0.019J空擊次數1把擺錘放在放擺機構上之后，再次按下“校正”鍵啟動放擺功能后，按“校正”鍵進行放擺空沖。擺錘第二次回擺后將顯示損失能量。其顯示如下：滿量程：2.75J滿量程：2.75J本次能損：X.XXXJ前次能損：0.019J空擊次數1在空沖一次和二次時，本次能損部分顯示的是本次測得的摩擦損失能量，第三次空沖本次能損部分顯示的是三次空沖損失能量的平均值。 =4\*GB3④當儀器工作正常，不需進行擦損失測量時，可直接進行沖擊試樣試驗，在沖擊試樣時也要進行清零操作，即把擺錘放在最低位置靜止時，屏幕右下角顯示“T”，其屏顯如下：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01T按下“沖擊”鍵，其屏幕右下角的顯示的“T”消失，說明此時清零功能啟動，屏顯如下：滿量程：2.75J吸收能量：0.000J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01把擺錘輕輕抬起，安裝試樣，根據標準要求對中，把擺錘放在放擺機構上，再按一次“沖擊”鍵，啟動放擺功能，然后按“沖擊”鍵進行放擺，隨著擺錘沖斷試樣后，擺錘到達最高位置回擺時屏幕顯示吸收能量值，顯示如下：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：X.XXXJ試樣序號01記錄下試驗結果。 若吸收能量小于擺錘滿量程的10%，則系統提示：本次沖擊無效本次沖擊無效請換小能量擺錘 若吸收能量大于擺錘滿量程的80%，則系統提示：本次沖擊無效本次沖擊無效請換大能量擺錘提示后2秒鐘顯示：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01接著按上述步驟操作即可，隨著沖擊有效試樣的增加，其試樣序號增加。 =5\*GB3⑤若進行了摩擦校正操作，則第三次校正后的屏顯為：滿量程：2.75J滿量程：2.75J本次能損：X.XXXJ前次能損：0.019J空擊次數3 若測得的損失能量符合標準要求，則可進行沖擊試樣試驗。可按“沖擊”鍵屏顯切換到沖擊屏同時把摩擦損失能量進行了保存，屏顯如下：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01即把擺錘放在最低位置靜止時，同時屏顯右下角顯示“T”，此時按“沖擊”鍵，清除“T”，然后把擺錘輕輕的抬起，安裝試樣，根據標準要求對中，把擺錘放在放擺機構上，再按一次“沖擊”鍵，啟動放擺功能，然后按“沖擊”鍵進行放擺，隨著擺錘沖斷試樣后，擺錘到達最高位置回擺，顯示吸收能量值，顯示如下滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：X.XXXJ試樣序號01記錄下試驗結果。若吸收能量小于擺錘滿量程的10%，則系統提示：本次沖擊無效本次沖擊無效請換小能量擺錘 若吸收能量大于擺錘滿量程的80%，則系統提示：本次沖擊無效本次沖擊無效請換大能量擺錘提示后2秒鐘顯示：滿量程：2.75J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01 “校正”和“沖擊”按下的清零功能才有效。并且清零的位置不在最低位置而是擺錘放在放擺機構上時，操作人員發現后可按“確認”鍵取消清零后按正常操作進行，若操作人員未發現清零位置錯誤，而進行了沖擊試驗，則屏幕將提示如下信息：清零位置錯誤請繼續試驗滿量程：2.75J吸收能量：0.000J滿量程：2.75J吸收能量：0.000J試樣序號01=6\*GB3⑥若進行三次的摩擦損失能量值不符合要求，應仔細考慮并找出引起過大摩擦損失的原因并按要求對儀器進行校正后再進行摩擦損失時能量測量。注：以下沖擊試樣的屏顯同上類似，只是試樣序號隨沖擊試樣有效次數而改變。若一組試樣試驗完后可按“確認”鍵查看這組試樣的實驗數據（可循環查看）。=6\*GB2⑹試驗結果計算和表示無缺口試樣沖擊強度a（KJ/m2）：按下式計算a=式中：E—試樣吸收的沖擊能量，J；b—試樣寬度，mm；d—試樣厚度，mm。缺口試樣的沖擊強度（KJ/m2）按下式計算：=式中：EK—缺口試樣吸收的沖擊能量，J；d—缺口試樣厚度，mm；—缺口試樣缺口處剩余寬度，mm。4.3.3拉伸實驗=1\*GB2⑴試樣的尺寸測試 測量試樣中間平行部分的寬度和厚度，精確至0.02mm； 在試樣中間平行部分做標線示明標距，此標線對測試結果不應有影響。=2\*GB2⑵量程的確定 實驗示值應在每級表盤滿刻度的10％～90％之間，不得小于試驗機最大載荷的4％讀取，示值的誤差應在1％之內。電子拉力試驗機按有關規定執行。=3\*GB2⑶試樣的安裝 夾具夾持試樣時，要使試樣縱軸與上下夾具中心連線重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫或斷在夾具內。=4\*GB2⑷實驗的操作步驟 選定合適的試驗速度，進行試驗. 記錄屈服時的負荷，或斷裂負荷及標距間伸長，若試樣斷裂在中間平行部分之外時，此試樣作廢，另取試樣補做。=5\*GB2⑸試驗結果計算和表示 拉伸強度或拉伸斷裂應力或拉伸屈服應力 式中――抗拉伸強度或拉伸斷裂應力或拉伸屈服應力或偏置屈服應力，Mpa； ――最大負荷或斷裂負荷或屈服負荷，N；――試樣寬度，mm；――試樣厚度，mm。 斷裂深長率 式中――斷裂深長率，％； ――試樣原始標距，mm， 試樣斷裂時標線間距離，mm。 標準偏差值S 式中――標準偏差值； ――單個測定值； ―一組測定值的算術平均值； ――測定個數。 計算結果以算術平均值表示，取三位有效數值，取兩位有效數值，S取兩位有效數值。4.4塑料流動速率的測定4.4.1工作原理 熔體流動速率是指熱塑性塑料在一定溫度和負荷下，熔體每10min通過標準口模的質量，用MFR表示，以及每10min通過標準口模的體積，用MVR表示，其數值可以表征熱塑性塑料在熔融狀態時的粘性特性。4.4.2試驗準=1\*GB2⑴試驗準備：在進行試驗之前，為使測量結果準確，要按產品標準準備好試樣（有的試樣需進行提前處理），待儀器顯示到規定的溫度后，把準備好的試樣加入料桶內。 試樣形式:顆粒、粉料、小塊、薄片等形狀。 根據試樣的預計流動速率按表1稱取試樣。表1試樣加入量與切樣時間間隔流動速率試樣加入量切樣時間間隔g/10mingS0.1~0.5>0.5~1.0>1.0~3.5>3.5~10>10~253~54~64~64~84~824012060305~15 注釋：易氧化降解的試樣，在裝料，需用氮氣吹掃料筒。 當材料密度大于1.0g/cm3時，可能需增加試樣量。 注意：在做實驗之前可在刮刀上涂抹一些石蠟或脫模劑，以免熔融的料粘在刮刀上。=2\*GB2⑵準備備用品： 隔熱手套一副、口模清理棒、漏斗、加料頂桿、擦拭活塞、口模、料筒用的紗布或軟布（最好是棉布）、將一條寬約50mm左右的紗布從清洗桿頭部起，螺旋形纏繞在清洗桿上，纏繞后的清洗桿直徑應能插入料筒內且松緊適宜。4.2.3試驗步驟本儀器可進行自動操作方式試驗和手動操作方式試驗，下面分別對質量法試驗操作方式進行介紹。按屏幕上方的“MFR”按鈕切換到質量方法操作界面，質量方法操作界面如下圖所示：空閑時間00:00:07MVREnglish恒溫溫度：190.0℃時間間隔：60.0s測量次數：4試驗負荷：5.000kg開始/停止恒溫溫度測量次數間隔試驗負荷計量當前溫度：30.2℃開始控溫設置運行時間:00:00:00完成次數：0切斷測量切段質量：0.000g質量MFR0.000g/10min打印查看=1\*GB2⑴試驗參數設定 進行恒溫溫度、測量次數、位移間隔和試驗負荷等參數設定，具體操作是按相應的設定按鈕，屏幕出現數值輸入對話框，輸入試驗相應的參數值即可。也可按“設置”按鈕進入到設定界面進行參數設定和實驗操作方式的選擇。 輸入時可按屏幕提示進行操作（恒溫溫度精確到0.1℃，時間間隔精確到0.1s，切料次數設成整數，試驗負荷精確到0.001kg，如果參數不變可不進行輸入）。 注意：在不知道試樣流動速率的試驗中，起初設定的次數和間隔在試驗中不滿足要求。可以停止測量進行參數設定。如果溫度不變可在控溫的情況下設定測量次數、位移間隔和試驗負荷，此時正在控溫，如要改變溫度，則應該停止控溫，再進行設定溫度，否則設定溫度將不起作用。在參數設定的過程中，溫度最大值設定450℃，超過此值系統默認為450℃；次數最大設定20次，超出默認20次；時間間隔不能大于36000秒，超出此值系統默認36000秒；試驗負荷最大設定30.000kg,超出默認30.000kg，可根據實際重新設定。=2\*GB2⑵進行控溫操作 按“開始控溫”按鈕系統開始控溫，同時計時部分將顯示控溫時間，屏幕左下角信息欄提示：“系統正在進行恒溫控制”。若在控溫期間可按“停止控溫”按鈕停止控溫，但屏幕仍顯示即時溫度，屏幕左上角出現“空閑”字樣，系統控溫一段時間，爐筒溫度恒定后，在采樣溫度到達恒溫溫度0.5之間4分鐘后，屏幕左上角出現“恒溫時間”的字樣并顯示恒溫計時，此時蜂鳴器發出提示信號，恒溫15分鐘后可加料試驗。=3\*GB2⑶加料操作 把料加入料筒后用壓料頂桿壓實，把活塞桿重新放入料筒中。=4\*GB2⑷測量操作：A手動操作方式試驗：加料后按“開始/停止”按鈕啟動定時器倒計時，當定時器設定時間到達后，系統將給出蜂鳴提示，此時可加調節砝碼，調節砝碼加載到基礎砝碼上后，進行預壓，預壓后按“切斷”按鈕切除擠出物，當活塞桿的下刻線與導向套基本平齊時，按“測量”按鈕系統開始測量，在測量過程中，除此測量“停止”按鈕可進行操作外，其他按鈕不能進行操作，在測量過程中界面上將顯示計時、次數。當測量完后，拿下可調節砝碼。B自動操作方式試驗：加料后按“測量”按鈕啟動自動試驗，并且啟動定時器倒計時，當定時器設定時間到達后，系統將給出蜂鳴提示，此時可加調節砝碼，可調節砝碼加載到基礎砝碼上后，進行預壓，預壓后按“切斷”按鈕切除擠出物，當活塞桿的下刻線與導向套基本平齊時，系統開始自動測量，在測量過程中，除此測量“停止”按鈕可進行操作外，其他按鈕不能進行操作，在測量過程中界面上將顯示計時、次數。當測量完后，拿下可調節砝碼。=5\*GB2⑸儀器清洗 每次試驗完成后，對儀器的及時清洗是十分必要的。=1\*GB3①活塞清洗：由于熔融料的粘附，活塞在直接提起的時候，阻力可能很大，此時可一邊順時針轉動基礎砝碼，一邊漸漸向上提起。 注意：不能逆時針轉動，否則，活塞會與砝碼蓋脫開，料筒因基礎砝碼逆時針轉動而松動，在提起活塞時，可能會將料筒一并提出爐膛，給后續清洗工作造成很大的麻煩。=2\*GB3②口模的清洗：把爐體外手柄向左拉出，用加料頂桿把口模從熔體下方頂出，同時，帶著隔熱手套在爐體下方接住口模。迅速用口模清理棒將口模孔內殘余熱料頂出，然后用紗布或軟布把口模外表面擦拭干凈。=3\*GB3③料筒清洗：用纏繞帶紗布的清洗桿插入料筒內迅速上下擦拭，到干凈為止。 注意：清洗和實驗操作中應帶隔熱手套，以免燙傷。上述操作都要趁熱進行，對一些難清洗的試樣可適當加些潤滑物（如硅油、石蠟或其他化學試劑）輔助清洗。禁止使用可能損壞活塞、料筒或口模表面的磨料或材料。=6\*GB2⑹試驗結果處理 樣條冷卻后，置于天平上，分別稱重。取質量平均值。若所切樣條的重量最大值和最小值之差超過其平均值的15%，則試驗重做。取質量平均值，按“質量”按鈕輸入到系統中，則顯示本次試驗的平均質量流動速率。=7\*GB2⑺數據處理 每段試樣熔體質量流動速率應按下式計算： MFR（θ,m(nom)）=t(ref)×m/t式中：θ——試驗溫度，℃；m(nom)——標稱負荷，kg;m——切斷的平均質量，g;t(ref)——參比時間（10min）,s(600s);t——切段的時間間隔，s;MFR——熔體流動速率，g/10min。試驗結果取兩位有效數字。注意：如果試樣流動速率高于10g/min，則預熱時試樣會有較大損失，在這種情況下預熱可以不加砝碼或加較小的砝碼，在4min預熱結束后加上所需砝碼。5附錄表2熱塑性材料的試驗條件材料條件（字母代號）試驗溫度θ，℃標稱負荷（組合）Mmon,kgPSH2005.00PED1902.16PEE1900.325PEG1902.16PET1905.00PPM2302.16ABSU22010.00PS-1H2205.00E/VACB1502.16E/VACD1902.16E/VACZ1250.325SANU22010.00ASA、ACS、AESU22010.00PCW3001.20