当前位置:首页 >> 农林牧渔 >>

实验5 硬聚氯乙烯的成型加工


实验 5

硬聚氯乙烯的成型加工

一、实验目的 1.掌握聚氯乙烯配方设计的基本知识; 2.掌握硬聚氯乙烯成型加工各个环节及其与制品质量的关系; 3.了解聚氯乙烯成型加工常用设备的基本结构原理,学会加工设备的操作 方法; 4. 掌握塑料抗冲试样的制备和性能测试技术,对本实验结果进行分析讨论。

二、实验原理 聚氯乙烯(P

VC)塑料是应用广泛的热塑性塑料。通常 PVC 塑料可分为软、 硬两大类,二者的主要区别在于塑料中增塑剂的含量。 纯粹的 PVC 树脂是不能单独成为塑料的,因为 PVC 树脂具热敏性,加工成 型时在高温下很容易分解,且熔融粘度大、流动性差,因此在 PVC 中都需要加 入适当的配合剂,通过一定的加工程序制成均匀的复合物,才能成型得到制品。 PVC 塑料的成型加工包括配方设计、混合与塑化、成型等工艺过程。本实 验是采用压制法获得硬 PVC 板材并测量其力学性能。 1.配方设计 PVC 塑料是多组分塑料, 为了使 PVC 塑料具有良好的加工性能和使用性能, 塑料中各组分的选择和配合是很重要的。 PVC 树脂是配方的主体,它决定材料的主要性能。PVC 树脂通常是白色粉 状固体,有不同的形态和颗粒细度,也有不同聚合度的几种型号。生产不同的制 品对树脂的形态粒度及分子量高低的要求是不同的。本实验为硬质 PVC 的一个 基本配方, 选用聚合度为 700~1000 的悬浮法疏松型树脂, 它有较好的加工性能, 又能满足硬 PVC 的要求。 由于使用上的要求有所不同,PVC 塑料可以配制成硬度差异很大的材料。 通常在配方中增塑剂含量在 10phr 以内,所得材料硬度较大,而增塑剂在 40~ 70phr 时所得材料柔软而富于弹性。但如果配方中加入大量的填充料,即使增塑 剂用量较多时,也可成为硬性材料。DOP(邻苯二甲酸二辛酯)用作增塑剂,其极

性较大,与 PVC 有良好的相容性,增塑效率高,少量加入可以大大改善加工性 能而又不致于过多降低材料的硬性。 由于 PVC 树脂受热易分解,在加工过程中容易分解放出 HCl,因此必须加 入碱性的三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅,使 HCI 中和,否则树脂的降解现象 会愈加剧烈。此外,又因 PVC 在受热情况下还有其他复杂的化学变化,为此在 配方中还加入硬酯酸盐类化合物,同样起热稳定作用。几种稳定剂同时应用,各 种组分独特效能和它们之间的协同效应,将会使材料在高温等条件下不至于破 坏。添加石蜡等润滑剂,起到降低熔体粘度,利于加工,成型时易脱模等作用。 在 PVC 塑料中添加碳酸钙等填充剂,可大大降低产品的成本。 此外,为了改善 PVC 塑料的抗冲性能、耐热性能和加工流动性,常可按要 求加入各种改性剂,如 CPE、ACR 等抗冲改性剂,丙烯酸酯类和苯乙烯类共聚 物等加工改性剂和热性能改性剂。 2.混合与塑化 PVC 塑料是多组分物料,其配制通常要经过混合和塑化两个工序。混合可 以在高速混合机或捏合机中进行,是物料的初混合,它是在 PVC 的流动温度以 下和较小的剪切作用力下进行的, 目的是提高树脂的颗粒和各组分之间的分布均 匀性,属非分散混合。混合时由于设备对物料的加热和搅拌作用,使各组分有相 互对流的效果;物料层间的剪切作用,彼此间增大了接触面。这样,树脂颗粒在 吸收液体配合剂的同时,又受到反复捏合,最终便形成均匀的粉状掺混物。物料 混合的终点可以凭经验观察混合物颜色的变化, 是否均匀; 也可取样热压薄试片, 并借助放大镜观察白色的稳定剂和着色剂斑点的大小和分布是否均匀, 以及有无 物料结聚粗粒等状况,以判断混合的均匀程度。 塑化过程是在树脂的流动温度以上和强大的剪切作用力下在双辊筒炼塑机 或密炼机中进行的,是物料在初混合的基础上的再混合过程,是发生粒子尺寸减 小到极限值, 同时增加相界面和提高混合物组分均匀性的混合过程。 在此过程中, 树脂熔融流动, 以大分子的形式同各组分接触、 掺混, 在剪切力的作用下受挤压、 折迭,物料相互分散更均匀。与此同时驱出物料中的水份和挥发性气体,增大了 密度。这样,通过混合与塑化,物料就成为既均匀、又有良好的流动性和适宜的 密度的可塑性物料。

对 PVC 塑料来说,混合和塑化的全过程都应该是物理变化过程,应严格控 制温度和作用力,要尽量避免可能发生的化学反应,或把可能发生的化学变化控 制到最低的限度。因此,在混合和塑化时,凡是对料温和剪切作用等有关的工艺 参数、设备的特征及操作的熟练程度等都是影响混合和塑化效果的重要因素。 3.压制成型 PVC 塑料适合多种成型加工方法生产各种各样的制品。本实验是应用压制 法加工成 PVC 硬板。成型过程包括物料的熔融、流动、充模成型和最后冷却定 型等程序,是物理变化过程,不应发生化学变化。正确选择和控制压制的温度、 压力、保压的时间及冷却定型程度等都是很重要的。 硬 PVC 塑料成型温度、流动与成型的时间关系如图 5-1 所示。从图可知, 压制成型时,通常在不影响制品性能的前提下,如果适当提高成型温度,可以缩 短成型时间,而且可降低成型压力,减少动力消耗。但是采用过高的压制温度或 过长的受热时间都会使树脂降解、制品变色,质量全面下降。因此,压制工艺条 件要适宜。

图 5-1

硬 PVC 成型温度范围

三、仪器设备与原料 1.仪器设备 (1)GH-10 型高速混合机 用于物料的初混合。 (2)SK-160 B 型双辊筒开放式炼塑机 开放式炼塑机的基本结构同实 高速混合机的基本结构如图 5-2 所示。

验 3 的开放式炼胶机,但炼塑机附有电加热及温控装置。用于物料的塑化分散混 合。

(3) 250KN 电热平板压机 用于压制成型。

平板压机的基本结构同实验 3 的平板硫化机。

(4)塑料板材模具,型腔尺寸为 220mm×l70mm×4mm。 (5)XJS 制样机 制样机包括板材切断机、缺口铣切机和哑铃形铣切机

三部分。是对已成型的塑料板材进行机械切削加工的设备,可以加工塑料及其他 非金属材料板材的冲击、拉伸、压缩和热性能等多种试验用的标准试样。 (6)XJJ-5 简支梁冲击仪 包括机架、摆锤和指示系统三部分。

(7)台秤、盘架天平、弓形表面温度计、游标卡尺、瓷盘、炼胶刀等。

图 5-2 1-容器盖 2-回转容器 3-档板

高速混合机 5-放料口 6-电动机 7-机座

4-快速叶轮

2.原料(配方) 下列指导性实验配方,学生可自行设计配方。 PVC 树脂(SW-1000) 邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 三盐基性硫酸铅 二盐基亚磷酸铅 硬酯酸钡 硬酯酸钙 石蜡 轻质碳酸钙 CPE 或 ACR 100 5 3 2 1.5 1.0 0.5 0~15 0~10

着色剂 此配方为制备 PVC 硬板。

适量

四、准备工作 1.在指导教师和实验室工作人员指导下,按机器的操作规程开动高速混合 机、 开放式炼塑机和平板压机, 观察机器是否运转正常, 试验开炼机急刹车装置。 2.检查高速混合机内有无杂物并清洗干净;检查开炼机辊缝中是否有杂质 粘积在辊筒上,以免损坏辊筒,辊筒表面应清洗干净、光洁。 3.拟定实验配方及各项成型工艺条件。 4.加热开炼机和平板压机。

五、实验步骤 1.配料 按设计的配方准备原材料, 用台秤和盘架天平准确称量并复核备用。 PVC 以 树脂 300g 为基准,其他助剂按配比称量。所有组分的称量误差都不应超过 1%, 根据配方中组分用量多少,选用灵敏度适当的天平或台称。 2.混合 (1)将已称量好的 PVC 树脂和粉状配合剂组分加入到高速混合机中,盖上 釜盖,开机混合 2~3min。搅拌浆转速调整至 1500r/min,同时加热,温控 80℃ 左右。 (2)停机,将液状组分徐徐加入,再开机混合 5min。 (3)高速混合的全部时间通常为 7~8min。达到混合时间后,停机,打开 出料阀卸料备用。 (4)待物料排出后,静止 5min,打开釜盖,扫出 混合器内全部余料。 3.开炼塑化 (1)辊筒恒温后,开动机器运转并调节辊筒间隙在 0.5~1mm 范围内。 (2)在两辊筒的上部加入初混合的物料。开始操作时,从辊筒间隙落下来 的物料应立即加往辊筒上,不能让其在辊筒下方接料盘内停留时间过长,且注意 要经常保持一定量的辊隙上方存料。待辊筒表面出现均匀的塑化层时,混合料从

易碎的不连续的凝胶状转为粘结包辊的连续状料层,此时可渐渐放宽辊距,控制 一定的料层厚度,以便进一步进行切割翻炼。 (3)用炼胶刀不断地切割料层并使之从辊筒上拉下来折迭后再投入辊缝间 辊压;或者把料层翻卷成卷后再使之垂直于辊筒轴向进入辊缝,经过数次这样的 翻炼,使各组分尽可能分散均匀。 (4)将辊距调至 1mm 以内,使塑化料变成薄层通过辊缝。以打卷或打包形 式薄通 1~2 次,若观察物料色泽均匀、切口断面不显毛粒、表面光洁并有一定 的强度时,开炼塑化即可终止。从开始投料至塑化完全一般控制在 10min 以内。 (5)塑化完成后,用炼胶刀把包辊层整片拉下、平整放置,同时裁剪成适 当尺寸的板坯,以备压制成型时用。 4.压制成型 本实验要求压制成型硬 PVC 板材尺寸为 220×170×4mm。 (1)通过加热和温控装置将上、下模板温度控制在(180±5)℃。 (2)将压制模具放入压机上、下模板间在压制温度下预热 10min。 (3)按成型模具的容积及硬 PVC 塑料的比重(约 1.4)计算加料量,称量 裁剪好的硬 PVC 塑化板坯约 230g,放置在模具的模腔内,模具闭合后置于压机 模板的中心位置,在已加热的模板间接触闭合的情况下(未受压力)预热约 10min。 (4)开动压机加压至所需的表压读数,使受热熔化的塑料慢慢流动而充满 模具的型腔,经 2~5 次卸压放气后,在恒压下保持约 5min。硬 PVC 压制成型 的热压压力约为 5~10MPa。应根据压制板材的面积及压机的技术参数计算压制 成型时压机的表压(操作压力) 。 (5)卸压取出模具,连同压制成型的物料趁热迅速转至同样规格的冷压机 上,快速加压至冷压所需的表压读数,在受压条件下进行冷却定型。热压压力约 为 15~20MPa。 (6)冷却定型的时间应视实验时的环境温度而异。要求冷却到 80℃以下, 待硬 PVC 板材充分冷却固化后,解除压力,脱模去除毛边即得制品。 5.制样 在 XJS 制样机上把硬 PVC 板切割成简支梁型冲击试样 5 根。按 GB/T l043

-93 的规定冲击试样的尺寸为 50×6×4mm, 在试样中部开缺口, 缺口深度为试 样高度的 1/3,缺口宽度为 0.8mm。缺口试样要求切口平整、表面光洁、无杂质 及气泡等缺陷。 6.性能测试 硬 PVC 有多项使用性能,其中最主要的有拉伸强度、弯曲强度和冲击强度, 热变形温度,受热尺寸变化率和耐酸碱腐蚀性能等。本实验仅测试其常温简支梁 缺口冲击强度。 将 5 个简支梁型冲击试样进行编号, 用游标卡尺测量试样宽度和剩余缺口厚 度。按 GB/T l043-93 的规定在简支梁冲击试验机上测试硬 PVC 的缺口冲击强 度。试验温度为 23±2℃。

六、数据处理 在简支梁冲击试验机上获得的是试样冲断时消耗的功, 此功除以试样的横截 面积,即为材料的冲击强度αi(kJ/m2) 。

αi =
式中 A-冲断试样所消耗的功,kJ; b-试样宽度,m; di-试样缺口剩余厚度,m。

A bd i

(5-1)

七、注意事项 1.配料称量要准确。称好的各组分最好经过磁选并尽量研碎后分别放置, 经复核无误漏才进行下一步的混合。 2.高速混合机必须在转动的情况下调整转速。 3.开炼机和压机的温度须严格控制,压机上、下模板温度要一致。 4.开炼机和压机操作时须严格按操作规程进行,要戴双层手套,严防烫伤。 5.压制时模具尽量放置在压机平板中央,以免塑料受压不均而导致制品厚 度和质量的不均。 6.脱模取出制品时用铜条,以防损坏模具及划伤制品。


相关文章:
聚合物成型加工基础实验
(硬度) 五、实验步骤 1)配料及混合 根据配方组分设置,分别称量 3 个组分的...硬聚氯乙烯(HPVC)塑料板的成型加工 --ACR 抗冲改性剂对 HPVC 的增韧改性...
PVC的成型加工性能及特点
PVC 的成型加工性能及特点 1.聚氯乙烯的粘流温度为 136℃,而分解温度为 140...5.聚氯乙烯是脆性树脂。若在其中加入增塑剂,就可得到韧性的聚氯乙烯产品。另外,...
实验二十二 硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试
实验原理[1-4] PVC(聚氯乙稀)是由氯乙烯单体经过加成聚合反应而合成的热塑性...5 5 5 5 5 5 5 第 3 单元: (1)PVC 棒材的挤出成型:将挤出机的温度...
实验一
PVC 可以分为硬 PVC 和软 PVC,软聚氯乙烯的柔软...2、材料:PVC 4 型或 5 型 碳酸钙 硬脂酸(润滑...(三). PVC 塑料的热压成型及工艺 (1)实验目的 1...
硬质聚氯乙烯性能,加工分析
实验5 硬聚氯乙烯的成型... 7页 1下载券 ACR抗冲改性剂对PVC的增... 8...5) RPVC 熔体在分解时会放出氯化氢气体,它有很强的腐蚀作用,故对加工 RPVC ...
实验一 聚氯乙烯的配方设计和混炼
实验聚氯乙烯的配方设计和混炼_能源/化工_工程科技...(1)树脂 树脂的性能应能满足各种加工成型和最终制品...(g) 5 5 5 5 2 2 2 2 碳酸钙(g) 0 5 ...
实验二十二 硬质及软质PVC棒材的成型加工与力学性能测试
实验5 硬聚氯乙烯的成型加... 7页 1财富值 高分子加工实验报告及结果... ...聚合物制品的获得,必须经过加工成型过程。所谓的聚合物加工成型,即将树脂转变为 ...
聚合物成型加工原理实验
-2- 实验记录序号 实验原料名称 原料牌号 生产厂家 质量(g) 质量百分数 ...主 要有聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯,尼龙,氯化聚醚,聚氟乙烯。 热固性的粉末涂料的...
硬聚氯乙烯的注塑工艺简介
由于 PVC 结构的特殊性, 在加工温度下不可避免地...(注射 压力 200Mpa 以上, 背压取 0.5-1.5Mpa,...注塑成型工艺 34页 1下载券 硬聚氯乙烯(UPVC)的...
聚合物成型加工实验指导书
5 月 目实验一 混 录 合 ......主 要有聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯,尼龙,氯化聚醚,聚氟乙烯。 热固性的粉末涂料的基材是热固性树脂, 它们是一些较低聚合度 的...
更多相关标签:
聚氯乙烯材料加工工艺 | 聚氯乙烯加工温度 | 聚四氟乙烯的成型加工 | 聚氯乙烯 | 氯化聚氯乙烯 | 聚氯乙烯成分检测 | 聚氯乙烯树脂 | 氯化聚氯乙烯板 |