高分子材料综合性实验讲义 高分子材料综合性 实验讲义 (2013版本) 化学化工学院 材料科学与工程教研室 2013年9月
高分子材料综合性实验讲义 1 高分子材料综合性 实验讲义 （2013 版本） 化学化工学院 材料科学与工程教研室 2013 年 9 月
高分子材料综合性实验讲义 第一部分：高分子材料综合性实验 实验1不同聚合物的熔融指数测定及观察流动性 一、实验目的 1.了解不同聚合物培融指数的测试方法 2.掌握熔融指数仪的使用方法。 二、实验原理 聚合物的熔融指数，又称熔体流动速率(MR),通常是指塑料熔体在规定的温度和压力下，在 参照时间内(600s)从标准口模压出的质量，单位为gmn。高聚物熔体黏度和熔体流动速度与高聚物 的分子量大小有密切相关。一般情况，熔体流动速度域小，平均分子量越高，反之平均分子量城低 LDE的熔体流动速度与分子量的关系如表1所示。该项测定可用于判定热塑性塑料处于熔融状态 时的流动性，了解聚合物分子量大小及分子量宽府的分布，了解分子交联的程度，为期料成型加工 选择工艺条件提供依据。 表1LDPE的熔体流动速率与分子量的关系 MFR/g/10min)170 7 64 0.25 M 1.9x102.1×102.4×102.8×103.2×104.8×10 在塑料成型加工实际生产控制中，往往用改变温度和压力来调节塑料熔体你的流动性和冲模速 度。同样提高熔体压温度，几乎所有聚合物的黏度都有不同程度下降，同样提高压力，熔体流动速 率也会增加，但不同分子结构的聚合物其流动速率对温度和压力的铭感性不同，因此，熔体流动速 率只能表征相同结构聚合物分子量的相对数值，而不能在结构不同的聚合物之间进行比较。该项测 试针对各种热塑性塑料，不同类型的聚合物可选择各自的标准进行试验。 三、实验原料及设备 1.实验原料 重径+柱鉴重1160克 聚苯乙烯：聚乙烯：聚酰胺：聚碳酸酯：纤维素塑料 2.试验仪器 熔融指数仪 3.实验条件 1)标准试验条件 标准试验条件见表2。负荷单位N,1Kg9.8N。 2)各种塑料试验条件按表序号说明 聚苯乙烯5,7,1,13：聚乙烯12,14：ABS7,9: 聚酰胺105,15：聚碳酸酯8,11,13：纤维素塑料2,3 直2,095毫出
高分子材料综合性实验讲义 3 第一部分：高分子材料综合性实验 实验 1 不同聚合物的熔融指数测定及观察流动性 一、实验目的 1.了解不同聚合物熔融指数的测试方法； 2.掌握熔融指数仪的使用方法。 二、实验原理 聚合物的熔融指数，又称熔体流动速率(MFR)，通常是指塑料熔体在规定的温度和压力下，在 参照时间内(600 s)从标准口模压出的质量，单位为 g/min。高聚物熔体黏度和熔体流动速度与高聚物 的分子量大小有密切相关。一般情况，熔体流动速度越小，平均分子量越高，反之平均分子量越低。 LDPE 的熔体流动速度与分子量的关系如表 1 所示。该项测定可用于判定热塑性塑料处于熔融状态 时的流动性，了解聚合物分子量大小及分子量宽度的分布，了解分子交联的程度，为塑料成型加工 选择工艺条件提供依据。 表 1 LDPE 的熔体流动速率与分子量的关系 MFR/(g/10min) 170 70 21 6.4 1.8 0.25 M 1.9×104 2.1×104 2.4×104 2.8×104 3.2×104 4.8×104 在塑料成型加工实际生产控制中，往往用改变温度和压力来调节塑料熔体你的流动性和冲模速 度。同样提高熔体压温度，几乎所有聚合物的黏度都有不同程度下降，同样提高压力，熔体流动速 率也会增加，但不同分子结构的聚合物其流动速率对温度和压力的铭感性不同，因此，熔体流动速 率只能表征相同结构聚合物分子量的相对数值，而不能在结构不同的聚合物之间进行比较。该项测 试针对各种热塑性塑料，不同类型的聚合物可选择各自的标准进行试验。 三、实验原料及设备 1．实验原料 聚苯乙烯；聚乙烯；聚酰胺；聚碳酸酯；纤维素塑料 2．试验仪器 熔融指数仪 3．实验条件 1）标准试验条件 标准试验条件见表 2。负荷单位 N，1Kgf=9.8N。 2）各种塑料试验条件按表序号说明 聚苯乙烯 5，7，11，13；聚乙烯 12，14；ABS 7，9； 聚酰胺 105，15；聚碳酸酯 8，11，13；纤维素塑料 2，3
高分子材料综合性实验讲义 表2标准试哈条件 序号标准口模内径mm试验温度PC口模系数mm负荷9.8N 2网 18 2095 190 2160 200 190 5.000 2.095 190 10.00 6 2.095 1 463 21600 2009 00 1073 5.000 2.095 200 24 10.00 2095 220 2146 1000 10 2.095 230 70 0.325 11 2.095 230 258 1.200 1 2.095 230 464 2.160 3 2.095 230 815 3.800 2.095 230 1073 5.000 2095 275 70 0325 16 2.095 300 258 120 四、试验操作步骤及结果计算 ①通常要先将试样进行干燥或真空处理。 ②将标准口模放入料筒，插入活塞杆，开始升温，到达所需温度后，恒温至少15mm ③拔出活塞杆，加入3一5g试样于料筒中，重新插入活塞杆，加上负荷或部分负荷，恒温4 5mi,再加至所需负荷。待下环形记号与料筒相平时，69卵切制试样，连接切制五条无泡样条。 ④结果计算，熔体流动速率按下式计算：MFR=t 式中，MFR为熔体流动速率，g/10min,m为取样条质量的算术平均值，g:t为切取样时间间隔，s。 试验结果取两位有效数。 五、主要影响因素 1容量效应 测量过程，熔体流动逐渐加大，表现出与料筒中熔体高度速度有关，这可能由于熔体与料筒有 黏附力，这种力量阻碍活塞杆下移。为了避免容量效应，应在同一高度截取样条。 2温度波动 培体流动速率与温度的关系十分密切，温度偏高流动速率大，温度偏低则反之。如用P做试验 229.5时熔体流动速率为1.83g10min,230时则为1.86g10min,可见温度波动对测试结果有影响， 在测试中要求温度稳定，波动应控制在土0.10C以内。 3.聚合物热降解 聚合物在料筒中。受热发生降解，特别是粉末聚合物，由于空气中的氧更加加速热降解效应， 使黏度降低，从而加快流动速率。为了减少这种影响，对于粉末试样，尽快压密实，减少空气，同 时加入一些热稳定剂。另外方面测试时通入氨气保护，这样可以使热降解减到最小。 六、思考题 1.熔融指数仪的构造是怎样的？ 2.熔融指数与聚合物分子量的关系是如何的？
高分子材料综合性实验讲义 4 表 2 标准试验条件 序号 标准口模内径/mm 试验温度/℃ 口模系数 g/mm 负荷/9.8N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1.180 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 2.095 190 190 190 190 190 190 200 200 220 230 230 230 230 230 275 300 46.6 70 464 1073 2146 4635 1073 2146 2146 70 258 464 815 1073 70 258 2.160 0.325 2.160 5.000 10.00 21.600 5.000 10.00 10.00 0.325 1.200 2.160 3.800 5.000 0.325 1.20 四、试验操作步骤及结果计算 ① 通常要先将试样进行干燥或真空处理。 ②将标准口模放入料筒，插入活塞杆，开始升温，到达所需温度后，恒温至少 15min。 ③拔出活塞杆，加入 3～5g 试样于料筒中，重新插入活塞杆，加上负荷或部分负荷，恒温 4～ 5min，再加至所需负荷。待下环形记号与料筒相平时，开始切割试样，连接切割五条无泡样条。 ④结果计算，熔体流动速率按下式计算： MFR= t 600m 式中，MFR 为熔体流动速率，g/10min,m 为取样条质量的算术平均值，g；t 为切取样时间间隔，s。 试验结果取两位有效数。 五、主要影响因素 1.容量效应 测量过程，熔体流动逐渐加大，表现出与料筒中熔体高度速度有关，这可能由于熔体与料筒有 黏附力，这种力量阻碍活塞杆下移。为了避免容量效应，应在同一高度截取样条。 2.温度波动 熔体流动速率与温度的关系十分密切，温度偏高流动速率大，温度偏低则反之。如用 PP 做试验， 229.5 时熔体流动速率为 1.83g/10min，230 时则为 1.86 g/10min，可见温度波动对测试结果有影响， 在测试中要求温度稳定，波动应控制在 0.10C 以内。 3.聚合物热降解 聚合物在料筒中。受热发生降解，特别是粉末聚合物，由于空气中的氧更加加速热降解效应， 使黏度降低，从而加快流动速率。为了减少这种影响，对于粉末试样，尽快压密实，减少空气，同 时加入一些热稳定剂。另外方面测试时通入氮气保护，这样可以使热降解减到最小。 六、思考题 1．熔融指数仪的构造是怎样的？ 2．熔融指数与聚合物分子量的关系是如何的？
高分子材料综合性实验讲义 实验2热塑性塑料棒材的双螺杆挤出成型 一、实验目的 挤出成型是塑料主要成型工艺之一，在塑料工业中占重要地位，它可加工塑料也可加工橡胶， 用挤压法加工的塑料绝大部分是热塑性塑料（占全部热塑性塑料加工量的一半左右），可挤出成型的 制品为管、板、棒、丝、薄膜、异型材、线缆包覆物等多种塑料制品，其中塑料管材是挤出成型的 重要产品，但本实验以挤出棒材为主。 塑料棒材挤出成型实验设置目的在于使学生通过亲自挤棒材成型操作，了解挤出成型工艺过程， 认识加工过程主要设备的结构和加工原理，加深理解工艺控制原理并掌握其控制方法，通过实际控 制了解影响产品产量的因素，并学会分析和处理成型过程中出现的问题。 二、实验原理及流程 P 3 图1聚合物棒材的挤出成型工艺过程 1一挤出机头：2一定性装置：3一冷却装置：4一牵引机：5一切制机 塑料棒材的连续挤压是将塑料颗粒（或粉状）料加入单螺杆挤压机料斗内，经计量装置落入料筒 内的螺杆螺槽中，借螺杆转动在螺杆推力面作用下使物料向机头方向输送前移，并逐渐压缩，在此 过程中受螺杆剪切力作用，获得摩擦熟和料筒的加热从而温度不断上升，至达到物料的熔融温度以 上，物料转化为黏流状态，经过筛板的节制作用。压入挤出机机头被溪新分开，流经分流器支架被 分若干段，然后又重新汇合，最后进入芯棒与口模组成的环形间隙而挤出黏度较低的熔融塑料棒材。 为使挤出的熔融棒形状稳定下来，需经过定径套冷却定径并获得一定刚性，再进入水槽进一步冷却， 由可变速牵引机牵引出合格棒材，经破碎机按规定长度破碎（或卷绕成盘）成品进行包装。 三、实验原料及设备 1实验材料 本实验采用高密度聚乙烯或等规立构聚丙烯原料进行棒材挤出。 2.实验设备 根据以上分析可知，挤棒材工艺所需设备有挤出机、机头和口模、冷却水槽、牵引机和破碎机， 提高产品的产量和质量，对各设备结构特征的合理选择与设计是非常重要的。 (1)挤出机及螺杆 塑料管材挤出机一般用螺杆直径为30~150mm,选用挤出机时，一般应使口模通 道的截面积小于挤出机料筒面积的10%
高分子材料综合性实验讲义 5 实验 2 热塑性塑料棒材的双螺杆挤出成型 一、实验目的 挤出成型是塑料主要成型工艺之一，在塑料工业中占重要地位，它可加工塑料也可加工橡胶， 用挤压法加工的塑料绝大部分是热塑性塑料(占全部热塑性塑料加工量的一半左右)，可挤出成型的 制品为管、板、棒、丝、薄膜、异型材、线缆包覆物等多种塑料制品，其中塑料管材是挤出成型的 重要产品，但本实验以挤出棒材为主。 塑料棒材挤出成型实验设置目的在于使学生通过亲自挤棒材成型操作，了解挤出成型工艺过程， 认识加工过程主要设备的结构和加工原理，加深理解工艺控制原理并掌握其控制方法，通过实际控 制了解影响产品产量的因素，并学会分析和处理成型过程中出现的问题。 二、实验原理及流程 图 1 聚合物棒材的挤出成型工艺过程 1 一挤出机头；2 一定性装置；3 一冷却装置；4 一牵引机；5 一切割机 塑料棒材的连续挤压是将塑料颗粒(或粉状)料加入单螺杆挤压机料斗内，经计量装置落入料筒 内的螺杆螺槽中，借螺杆转动在螺杆推力面作用下使物料向机头方向输送前移，并逐渐压缩，在此 过程中受螺杆剪切力作用，获得摩擦熟和料筒的加热从而温度不断上升，至达到物料的熔融温度以 上，物料转化为黏流状态，经过筛板的节制作用，压入挤出机机头被逐渐分开，流经分流器支架被 分若干段，然后又重新汇合，最后进入芯棒与口模组成的环形间隙而挤出黏度较低的熔融塑料棒材。 为使挤出的熔融棒形状稳定下来，需经过定径套冷却定径并获得一定刚性，再进入水槽进一步冷却， 由可变速牵引机牵引出合格棒材，经破碎机按规定长度破碎(或卷绕成盘)成品进行包装。 三、实验原料及设备 1. 实验材料 本实验采用高密度聚乙烯或等规立构聚丙烯原料进行棒材挤出。 2. 实验设备 根据以上分析可知，挤棒材工艺所需设备有挤出机、机头和口模、冷却水槽、牵引机和破碎机， 提高产品的产量和质量，对各设备结构特征的合理选择与设计是非常重要的。 (1)挤出机及螺杆 塑料管材挤出机一般用螺杆直径为 30～150 mm，选用挤出机时，一般应使口模通 道的截面积小于挤出机料筒面积的 10％
高分子材料综合性实验讲义 图2螺杆结构主要参数 D一螺杆外径：d螺杆根径：t-螺距：W螺槽宽度：c螺纹宽度h-螺槽深度；L螺杆长度： 聚丙烯导热性差，而比热容却较大，达到加工温度所需的热量较多，这表明，在挤出加工时， 聚丙烯要经过一段较长的距离才能熔融，因而加工聚丙烯的螺杆应有较大的长径比。螺杆压缩比（螺 杆加料段蝶槽容积/螺杆计量段螺槽容积)大小的选择与物料性能（如密度）也有关，但压缩比这个数值 不完全与物料压实程度相吻合。为了加大对物料的压实程度和剪切作用，便于塑化，一般选用压缩 比的数值都比2大，由此看出塑料工艺特性不同需采用的螺杆多数不同。 (2)机头设计要求 机头由筛板、分流支架、分流梭、模座及机头连接件等组成的。①机头必须设计一个通气孔， 与分流棱中心孔相通，并贯通模芯中心通气孔。②机头内务轮廓部分呈流线型过渡，无死角，表面 相糙度低。③机头连接结构要求紧凑、严密、筛板与分流梭间通道是反喇叭和正喇叭流道，提高料 流的压力，使塑料更密实 四、实验步骤 1原料规格的选择和原料的干燥 (1)原料规格的合理选用是关系到塑料棒材成型工艺控制的难易程度，如尼龙棒选用相对黏度2.5一 3.5左右较适宜，对聚砜要用较低黏度的料，一般选用相对黏良为0.5~0.6较适宜，否则黏度太高， 流动性差，拉伸引棒材也困难，聚丙烯选用熔融指数为02~4g/min较适宜。 (2)原料的干燥：由于各种原料的吸湿率不同，原料干燥条件也不同，一般如聚丙烯、聚乙烯等料的 吸得率小，可不经原料干燥即能使用，但对产品外观质量要求高时，如ABS或聚甲醛料必须烘去表 面水，另外对于尼龙、聚碳酸酯等原料吸湿后，液体容易在高温下气化挥发，引起严重水解或降解， 会造成制件多孔，而降低机械强度。故在加工前必须干燥原料，干燥的方法有烘箱干燥或真空干燥， 一般采用烘箱干燥，对于尼龙料的干燥，采用真空干燥方法效果奸，可以防止物料氧化发黄。 2.工艺参数控制 (1)温度控制：塑料棒材的挤出成型温度包括料筒、筛板、机头和口模等温度控制，这些温度控制 与棒材厚薄，物料黏度的高低及其对温度敏感性及高聚物聚集态等有关，机头温度比料筒温度低20 40℃左右，基本上接近高聚物的熔融温度即可。 (2)对于挤出加工来说，螺杆转速加大，则剪切速率增加，热塑性塑料熔体大都是非牛顿型假塑性 流体，其黏度随剪切速率的增加而下降，流动性提高挤出量随之提高.但过大的剪切速率熔融黏度 过低，会造成生产操作上的困难，同时低黏废熔体在螺秆反压作用下倒流，漏流量明显增加，在 定程度上又影响了出料量，有时，甚至会出现螺杆在高转速下“打滑“现象，因此应该把螺杆转速控 制在一定范围内。对不同物料来说，其溶体黏度对剪切敏感性不同要求对转速控制范围及精度不同
高分子材料综合性实验讲义 6 图 2 螺杆结构主要参数 D—螺杆外径；d-螺杆根径；t-螺距；W-螺槽宽度；e-螺纹宽度 h-螺槽深度； L-螺杆长度； 聚丙烯导热性差，而比热容却较大，达到加工温度所需的热量较多，这表明，在挤出加工时， 聚丙烯要经过一段较长的距离才能熔融，因而加工聚丙烯的螺杆应有较大的长径比。 螺杆压缩比(螺 杆加料段螺槽容积/螺杆计量段螺槽容积)大小的选择与物料性能(如密度)也有关，但压缩比这个数值 不完全与物料压实程度相吻合。为了加大对物料的压实程度和剪切作用，便于塑化，一般选用压缩 比的数值都比 2 大，由此看出塑料工艺特性不同需采用的螺杆多数不同。 (2) 机头设计要求 机头由筛板、分流支架、分流梭、模座及机头连接件等组成的。①机头必须设计一个通气孔， 与分流棱中心孔相通，并贯通模芯中心通气孔。②机头内务轮廓部分呈流线型过渡，无死角，表面 相糙度低。③机头连接结构要求紧凑、严密、筛板与分流梭间通道是反喇叭和正喇叭流道，提高料 流的压力，使塑料更密实。 四、实验步骤 1. 原料规格的选择和原料的干燥 (1) 原料规格的合理选用是关系到塑料棒材成型工艺控制的难易程度，如尼龙棒选用相对黏度 2.5～ 3.5 左右较适宜，对聚砜要用较低黏度的料，一般选用相对黏良为 0.5～0.6 较适宜，否则黏度太高， 流动性差，拉伸引棒材也困难，聚丙烯选用熔融指数为 0.2～4 g／min 较适宜。 (2)原料的干燥: 由于各种原料的吸湿率不同，原料干燥条件也不同，一般如聚丙烯、聚乙烯等料的 吸湿率小，可不经原料干燥即能使用，但对产品外观质量要求高时，如 ABS 或聚甲醛料必须烘去表 面水，另外对于尼龙、聚碳酸酯等原料吸湿后，液体容易在高温下气化挥发，引起严重水解或降解， 会造成制件多孔，而降低机械强度。故在加工前必须干燥原料，干燥的方法有烘箱干燥或真空干燥， 一般采用烘箱干燥，对于尼龙料的干燥，采用真空干燥方法效果奸，可以防止物料氧化发黄。 2. 工艺参数控制 (1)温度控制：塑料棒材的挤出成型温度包括料筒、筛板、机头和口模等温度控制，这些温度控制 与棒材厚薄，物料黏度的高低及其对温度敏感性及高聚物聚集态等有关，机头温度比料筒温度低 20～ 40℃左右，基本上接近高聚物的熔融温度即可。 (2)对于挤出加工来说，螺杆转速加大，则剪切速率增加，热塑性塑料熔体大都是非牛顿型假塑性 流体，其黏度随剪切速率的增加而下降，流动性提高挤出量随之提高．但过大的剪切速率熔融黏度 过低，会造成生产操作上的困难，同时低黏废熔体在螺秆反压作用下倒流，漏流量明显增加，在一 定程度上又影响了出料量，有时，甚至会出现螺杆在高转速下―打滑‖现象，因此应该把螺杆转速控 制在一定范围内。对不同物料来说，其溶体黏度对剪切敏感性不同要求对转速控制范围及精度不同
高分子材料综合性实验讲义 此外，在生产过程中，应尽量保持螺杆转速稳定，避免时快时慢。否则，将会因物抖熔融黏度变化 过大而造成出料不匀，影响正常生产。 (3)冷却速率与冷却方式：水温及水的流量有关冷却方式有水溢式、喷淋式、两者结合式。冷却速 率直接影响质量性能，对结晶型高聚物尤为明显，如聚丙烯是结晶型物料，其比热容大，同时从增 融态冷却固化时因结晶释出大量结晶潜热，它的熔融黏度又较小，挤出材材时管坯的成型性较差， 因此从成型工艺角度看，聚丙烯材材需要快速冷却。然而冷却速度对结品型高聚物结品度。球品的 大小有影响，对高聚物的机械性能就有影响，如对聚丙烯冷却速度越快。熔融大分子来不及结品就 被冷凝固化，这时结晶度就低，成型收缩率较小，低温成核速率快，形成较小的球晶。对聚丙烯来 说，结晶度低，断裂伸长和冲击强度增高，而其他性能如拉伸强度、模量、硬度等都降低，另外球 品愈小则冲击强度愈高，由此看出在聚丙烯管挤出时采用快速冷却对降低成型收缩率是有好处的。 3.开、停机操作 (1)开车前应换上洁净的多孔板和过滤网。装好机头加热装置：2)对挤出机和机头加热，同时启动 控温风机，开料斗底座的冷却水：(3)当各部分达到指定的温度后，再保温20一30m,这时检查机 头连接螺栓是否松动，并趁热拧紧螺钉，防止漏料：(4)开动挤出机，打开料斗底部的开合门加料： (5)启动真空泵，真空度控制在一0.045~0.08Mpa:(6)开牵引机，注意牵引速度要与挤出速度相配合 为了克服棒材挤出胀大控制臂径，牵引速度比挤出速度高1%~10%：(7)根据控制仪表的指示值和 对挤出棒材的规格的要求，对各控制工艺参数进行相应的调整，使挤出成型进入正常状态：（⑧）停车 时，如果停车时间长，对热稳定性较差的塑料一定要将筒内的塑料全部挤完，以免下次开车时，升 温和保温时间长而引起过热分解，必要时，对机头，螺杆和多孔板应拆卸洁净，对于热稳定性好的 塑料，可以带料停车，但应保证料筒和机头内塑料不夹杂空气，以免下次开车时塑料被氧化，停车 后关闭螺杆冷却水，调节电动机转速的旋钮调到低速位置。 五、实验注意事项及要求 1.实验前充分预习，做到实验心中有数 (1)了解原材料品种，规格，提出控温范围：(2)了解挤管流程，设备，并有初步分析： (3)根据挤管操作要设计记录表格备用。 2。开车前清洗机头只能用铜器或压缩空气，多孔板可用火烧法清理。 3按操作程序开车，注意启动挤出机时，转速要缓慢上升，同时注意进料情况并密切注意电机电 流，如发现突增立即停车检查原因。 4.操作时分工负责，协调配合，精神集中。 5.注意观察现象，并进行分析，如发现异常现象，根据分析的原因采取适当处理方法看结果如何。 6.注意整个实验过程，细心观察，详细记录 7.写出实验报告。 六、思考题 1.挤出机由哪几部分组成，简述下各部分的作用？ 2.挤出成型温度控制一般在什么范用内，温度过高会怎么样，过低又会怎么样？ 3.螺杆有哪些作用？
高分子材料综合性实验讲义 7 此外，在生产过程中，应尽量保持螺杆转速稳定，避免时快时慢。否则，将会因物抖熔融黏度变化 过大而造成出料不匀，影响正常生产。 (3) 冷却速率与冷却方式：水温及水的流量有关冷却方式有水溢式、喷淋式、两者结合式。冷却速 率直接影响质量性能，对结晶型高聚物尤为明显，如聚丙烯是结晶型物料，其比热容大，同时从熔 融态冷却固化时因结晶释出大量结晶潜热，它的熔融黏度又较小，挤出材材时管坯的成型性较差， 因此从成型工艺角度看，聚丙烯材材需要快速冷却。然而冷却速度对结晶型高聚物结晶度。球晶的 大小有影响，对高聚物的机械性能就有影响，如对聚丙烯冷却速度越快。熔融大分子来不及结晶就 被冷凝固化，这时结晶度就低，成型收缩率较小，低温成核速率快，形成较小的球晶。对聚丙烯来 说，结晶度低，断裂伸长和冲击强度增高，而其他性能如拉伸强度、模量、硬度等都降低，另外球 晶愈小则冲击强度愈高，由此看出在聚丙烯管挤出时采用快速冷却对降低成型收缩率是有好处的。 3. 开、停机操作 (1)开车前应换上洁净的多孔板和过滤网．装好机头加热装置；(2)对挤出机和机头加热，同时启动 控温风机，开料斗底座的冷却水；(3)当各部分达到指定的温度后，再保温 20～30 min，这时检查机 头连接螺栓是否松动，并趁热拧紧螺钉，防止漏料；(4)开动挤出机，打开料斗底部的开合门加料； (5)启动真空泵，真空度控制在一 0.045～0.08 Mpa；(6)开牵引机，注意牵引速度要与挤出速度相配合， 为了克服棒材挤出胀大控制臂径，牵引速度比挤出速度高 1％～10％；(7)根据控制仪表的指示值和 对挤出棒材的规格的要求，对各控制工艺参数进行相应的调整，使挤出成型进入正常状态；(8)停车 时，如果停车时间长，对热稳定性较差的塑料一定要将筒内的塑料全部挤完，以免下次开车时，升 温和保温时间长而引起过热分解，必要时，对机头，螺杆和多孔板应拆卸洁净，对于热稳定性好的 塑料，可以带料停车，但应保证料筒和机头内塑料不夹杂空气，以免下次开车时塑料被氧化，停车 后关闭螺杆冷却水，调节电动机转速的旋钮调到低速位置。 五、实验注意事项及要求 1．实验前充分预习，做到实验心中有数 (1)了解原材料品种，规格，提出控温范围；(2)了解挤管流程，设备，并有初步分析； (3)根据挤管操作要设计记录表格备用。 2．开车前清洗机头只能用铜器或压缩空气，多孔板可用火烧法清理。 3.按操作程序开车，注意启动挤出机时，转速要缓慢上升，同时注意进料情况并密切注意电机电 流，如发现突增立即停车检查原因。 4．操作时分工负责，协调配合，精神集中。 5．注意观察现象，并进行分析，如发现异常现象，根据分析的原因采取适当处理方法看结果如何。 6．注意整个实验过程，细心观察，详细记录。 7．写出实验报告。 六、思考题 1．挤出机由哪几部分组成，简述下各部分的作用？ 2．挤出成型温度控制一般在什么范围内，温度过高会怎么样，过低又会怎么样？ 3．螺杆有哪些作用？
高分子材料综合性实验讲义 实验3热塑性塑料的注塑成型 一、实验目的 1了解注塑成型过程和成型工艺条件 2掌握注塑成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响： 3掌握注塑机模具的结构、正确操作注塑机，掌握制作标准测试样条的方法。 二、实验原理 热塑性塑料具有受热软化和在外力作用下流动的特点，当冷却后又能转变为固态，而塑料的原 有性能不发生本质变化。注塑成型正是利用塑料的这一特性，尤其是热塑性塑料。注塑成型是热塑 性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注塑机料筒中经外部加热及螺杆对物料和物料之间的摩擦 升热使塑料熔化呈流动状后，在蝶杆的高压、高速作用推动下，塑料熔体通过喷嘴注入温度较低的 封闭模具型腔中，经冷却定型成为所需制品。采用注塑成型，可以成型各种不同塑料，得到质量、 尺寸、形状大小不同的各种各样的塑料制品，本实验是通过注射标准样条的过程、使学生对注塑成 型有初步的了解和掌握塑料注塑成型的工艺条件。 子 图3卧式柱事式注塑机结构示意图 1机座：2.电动机及油泵：3.注射油泵：4加料调节装置：5注射料筒柱寒：6.加料筒柱塞：7料斗：8.料筒 9.分流核10.定模板：11.模具：12.动模板：13锁模机构：14.锁模袖缸：15.喷嘴：16.加热器：17.油箱 1.注塑成型工艺过程 注塑成型过程按先后顺序包括成型前的准备，注塑过程，制件的后处理等。注塑前的准备工作 主要有原料的检验。着色、干燥，料筒的清洗，脱模剂的选用等.注塑过程主要包括各种工艺条件 的确定和调整，塑料熔体的充模和冷却过程.制件的后处理为成型的塑件进行的机械加工、抛光、 涂饰、退火或调湿处理.注塑成型的各个环节对塑件的性能都有很大的影响.注塑成型工艺条件包 括注塑成型温度、注射压力、注射速度、与之有关的时间。要想得到满意的注塑制品，涉及的生产 因素有注塑机的性能、制品的结构设计和模具设计、原材料的选择和注塑工艺条件。以上几个因素 相互关联，缺一不可.当注塑机和原料已经确定，模具已经安装在注塑机上时，工艺条件的选择和
高分子材料综合性实验讲义 8 实验 3 热塑性塑料的注塑成型 一、实验目的 1.了解注塑成型过程和成型工艺条件； 2.掌握注塑成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响； 3.掌握注塑机模具的结构、正确操作注塑机，掌握制作标准测试样条的方法。 二、实验原理 热塑性塑料具有受热软化和在外力作用下流动的特点，当冷却后又能转变为固态，而塑料的原 有性能不发生本质变化。注塑成型正是利用塑料的这一特性，尤其是热塑性塑料。注塑成型是热塑 性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注塑机料筒中经外部加热及螺杆对物料和物料之间的摩擦 升热使塑料熔化呈流动状后，在螺杆的高压、高速作用推动下，塑料熔体通过喷嘴注入温度较低的 封闭模具型腔中，经冷却定型成为所需制品。采用注塑成型，可以成型各种不同塑料，得到质量、 尺寸、形状大小不同的各种各样的塑料制品，本实验是通过注射标准样条的过程、使学生对注塑成 型有初步的了解和掌握塑料注塑成型的工艺条件。 图 3 卧式柱塞式注塑机结构示意图 1.机座；2.电动机及油泵；3.注射油泵；4.加料调节装置；5.注射料筒柱塞；6.加料筒柱塞；7.料斗；8.料筒； 9.分流梭 10.定模板；11.模具；12.动模板；13.锁模机构；14.锁模油缸；15.喷嘴；16.加热器；17.油箱 1. 注塑成型工艺过程 注塑成型过程按先后顺序包括成型前的准备，注塑过程，制件的后处理等。注塑前的准备工作 主要有原料的检验。着色、干燥，料筒的清洗，脱模剂的选用等．注塑过程主要包括各种工艺条件 的确定和调整，塑料熔体的充模和冷却过程．制件的后处理为成型的塑件进行的机械加工、抛光、 涂饰、退火或调湿处理．注塑成型的各个环节对塑件的性能都有很大的影响．注塑成型工艺条件包 括注塑成型温度、注射压力、注射速度、与之有关的时间．要想得到满意的注塑制品，涉及的生产 因素有注塑机的性能、制品的结构设计和模具设计、原材料的选择和注塑工艺条件。以上几个因素 相互关联，缺一不可．当注塑机和原料已经确定，模具已经安装在注塑机上时，工艺条件的选择和 3 2 1 4 5 6 17 7 16 15 8 9 10 11 12 14 13
高分子材料综合性实验讲义 控制就成为至关重要的因素。直接影响塑料溶体的流动行为，塑料的塑化状态和分解行为，制品的 结晶和取向，进一步影响塑料制品的外观和性能，如果塑料成型工艺条件选择不当，不但制品性能 下降，甚至不能完整成型。 2.工艺条件及其对成型的影响 1)温度 注塑成型要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化和 流动，而后一种温度主要影响塑科溶体在模腔的流动和冷却。 ①料筒温度：温度是保证塑料塑化质量的关键工艺参数之一，料筒热量是通过加热圈对料简加 热获得.温度的高低由温度控制仪表对加热圈进行调节和控制，为了对料筒进行温度控制，注塑机 的料筒由3一4个温度控制仪表分段对料筒加以控制.料筒温度与熔体温度是有所差别的，在温度控 制中必需加以注意。料筒温度的高低与所加工的塑料特性有关。在选择料简温度时，主要考虑的因 素有塑料的品种、塑料的加工温度范围、塑料制件的结构、模具浇注系统的结构、注塑机的形式等。 料筒温度的调节应保证塑料塑化良好，能够顺利地进行充模而不引起塑料熔体分解，只有塑化 良好的熔体才能顺利地进入模具型腔，才能得到与模具型腔完美一致的制品.塑料塑化良好的前提 是物料的温度在黏流温度以上，在物料的分解温度以下，对于无定型塑料，料简温度应控制在黏流 洱度T)以上：对于结品性塑料则料简温度控制在熔点温度工)以上：但两者的最高料筒温度必须控 制在它们的分解温度(Ta)以下。实际上塑料的加工温度范围在(T一Ta)或(Tm~Ta)之间。由于塑料品 种不同，或同种塑料因来源、神号不同，其TT:或~TmT的区间范围也有很大差异.对于加工 温度区间范围小的塑料，这种塑料一般是热敏性树脂，温度偏低则可能塑化不良，温度偏高则引起 塑料分解。料筒温度的控制不但应偏低些，使其远离分解温度，而且控温仪表的温度与实际温度误 差应尽可能小，避免因仪表的温度误差引起物料塑化不良或者高温分解。对于加工温度区间范由大 的塑料，料筒温度范围控制可适当放宽，为了能顺利使熔融物料充满模腔，料筒温度可适当高一些， 经试模后，料简祖度已经确定，则不要随意改动，以免因温度的波动引起制品的性能变化 料筒温度的配置，一般靠近料斗一端的温度偏低（便于螺杆加料输送），从后端到喷嘴方向温度逐 渐升高，使物料在料筒中逐渐熔融塑化。对于剪切敏感的塑料，采用螺杆式注塑机，由于蝶杆的剪 切摩擦热有助于物料的塑化，料筒前端的温度也可以略低于中段温度，以防止塑料的过热分解。 ②喷嘴温度：料筒前端喷嘴处的温度要单独控制，为防止塑料熔体的流涎作用，并估计到塑料熔 体在注射时，快速通过喷嘴，有一定的摩擦热产生，所以，喷嘴的温度稍低于料筒的最高温度，但 不能过低，不然会造成喷嘴的堵塞，增大流动阻力，甚至熔料不能通过喷嘴进入模具型腔，影响制 品的质量.由于喷嘴有不同类型，对于直通喷嘴、流动阻力小的结构，温度可适当降低，而弹簧喷 嘴、液控喷嘴等流动阻力较大其温度应适当提高，以免冷料堵塞喷嘴。料温对成型加工过程、材料 的成型性能、成型条件以及制品的物理机械性能等影响密切。通常随着料温的升高，熔体黏度降低 料筒、喷嘴和模具浇注系统的压力降碱少，塑料熔体在模具中的流动长度增加，从而改善了成型性 能，注射速率增大，培化时间和充模时间减少，注塑周期缩短：制品表面光洁度提高。但温度过高 时，塑料容易引起分解，造成材料的物理机械性能下降。料筒温度与喷嘴温度的选择。还与注塑的 其他工艺条件有密切的关系。例如选用较低的注射压力时，为保证物料的流动，应适当提高料筒温 度和喷嘴温度：反之，料筒温度和喷嘴温度较低，就需较高的注射压力。 ③模具温度：注塑模具是成型制件的关键部件之一。熔融的物料进入模具后，需要在短时间内将 9
高分子材料综合性实验讲义 9 控制就成为至关重要的因素。直接影响塑料溶体的流动行为，塑料的塑化状态和分解行为，制品的 结晶和取向，进一步影响塑料制品的外观和性能，如果塑料成型工艺条件选择不当，不但制品性能 下降，甚至不能完整成型。 2. 工艺条件及其对成型的影响 1）温度 注塑成型要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化和 流动，而后一种温度主要影响塑料溶体在模腔的流动和冷却。 ①料筒温度：温度是保证塑料塑化质量的关键工艺参数之一，料筒热量是通过加热圈对料简加 热获得．温度的高低由温度控制仪表对加热圈进行调节和控制，为了对料筒进行温度控制，注塑机 的料筒由 3～4 个温度控制仪表分段对料筒加以控制．料筒温度与熔体温度是有所差别的，在温度控 制中必需加以注意。料筒温度的高低与所加工的塑料特性有关．在选择料简温度时，主要考虑的因 素有塑料的品种、塑料的加工温度范围、塑料制件的结构、模具浇注系统的结构、注塑机的形式等。 料筒温度的调节应保证塑料塑化良好，能够顺利地进行充模而不引起塑料熔体分解，只有塑化 良好的熔体才能顺利地进入模具型腔，才能得到与模具型腔完美一致的制品．塑料塑化良好的前提 是物料的温度在黏流温度以上，在物料的分解温度以下，对于无定型塑料，料简温度应控制在黏流 温度(Tf)以上；对于结晶性塑料则料简温度控制在熔点温度(Tm)以上；但两者的最高料筒温度必须控 制在它们的分解温度(Td)以下。实际上塑料的加工温度范围在(Tf～Td)或(Tm～Td)之间。由于塑料品 种不同，或同种塑料因来源、牌号不同，其 Tf～Td或～Tm～Td 的区间范围也有很大差异．对于加工 温度区间范围小的塑料，这种塑料一般是热敏性树脂，温度偏低则可能塑化不良，温度偏高则引起 塑料分解。料筒温度的控制不但应偏低些，使其远离分解温度，而且控温仪表的温度与实际温度误 差应尽可能小，避免因仪表的温度误差引起物料塑化不良或者高温分解。对于加工温度区间范围大 的塑料，料筒温度范围控制可适当放宽，为了能顺利使熔融物料充满模腔，料筒温度可适当高一些， 经试模后，料简温度已经确定，则不要随意改动，以免因温度的波动引起制品的性能变化。 料筒温度的配置，一般靠近料斗一端的温度偏低(便于螺杆加料输送)，从后端到喷嘴方向温度逐 渐升高，使物料在料筒中逐渐熔融塑化。对于剪切敏感的塑料，采用螺杆式注塑机，由于螺杆的剪 切摩擦热有助于物料的塑化，料筒前端的温度也可以略低于中段温度，以防止塑料的过热分解。 ②喷嘴温度：料筒前端喷嘴处的温度要单独控制，为防止塑料熔体的流涎作用，并估计到塑料熔 体在注射时，快速通过喷嘴，有一定的摩擦热产生，所以，喷嘴的温度稍低于料筒的最高温度，但 不能过低，不然会造成喷嘴的堵塞，增大流动阻力，甚至熔料不能通过喷嘴进入模具型腔，影响制 品的质量．由于喷嘴有不同类型，对于直通喷嘴、流动阻力小的结构，温度可适当降低，而弹簧喷 嘴、液控喷嘴等流动阻力较大其温度应适当提高，以免冷料堵塞喷嘴。料温对成型加工过程、材料 的成型性能、成型条件以及制品的物理机械性能等影响密切。通常随着料温的升高，熔体黏度降低， 料筒、喷嘴和模具浇注系统的压力降减少，塑料熔体在模具中的流动长度增加，从而改善了成型性 能，注射速率增大，熔化时间和充模时间减少，注塑周期缩短；制品表面光洁度提高．但温度过高 时，塑料容易引起分解，造成材料的物理机械性能下降。料筒温度与喷嘴温度的选择。还与注塑的 其他工艺条件有密切的关系。例如选用较低的注射压力时，为保证物料的流动，应适当提高料筒温 度和喷嘴温度；反之，料筒温度和喷嘴温度较低，就需较高的注射压力。 ③模具温度：注塑模具是成型制件的关键部件之一。熔融的物料进入模具后，需要在短时间内将
高分子材料综合性实验讲义 其冷却至常温，模具温度的高低、温度的均匀性直接影响熔融物料的冷却历程，对制品冷却速度的 快慢以及制件的内在性能和外观质量影响极大。每一种塑料都有自己的成型模具温度，如果在成型 过程中能始终保持相适应的模具温度，使塑料的成型性得到极大的改善。塑件的冷却时间长短受到 模具温度高低的制约，将模具温度保持在允许温度范闹的低温状态，显然能缩短注塑周期，提高生 产效率。如果模具温度发生波动，塑件的收缩率也将发生变化，特别是结品性塑料，模具的变化对 结品度影响很大，模具温度恒定，也就稳定了成型塑件的尺寸精度。塑件在冷却过程中，模具各处 的温度保持均匀，冷却速度一致，制件的各部分收缩率能保持一致，从而防止了塑件的变形。 模具温度的高低主要取决于塑料的特性（结品与否），树脂的玻璃化温度的高低，制品的结构与尺 寸以及其他工艺条件（熔料温度、注射速度、注射压力及成型周期）。对模具温度的控制通常有两种方 式，对模具加热或通入冷却水，由于有些塑料的玻璃化温度较高，例如聚碳酸酯其玻璃化温度高达 150℃，如果采用冷却水对模具冷却，模具的温度较低，熔融的聚碳酸酯的进入模具，熔体急剧冷却 很快凝周，流动阻力很大，甚至不能流动以至于不能成型，必须对模具加热，采取加热圈或加热棒 对模具加热并保持设定的模具温度，其温度控制在树脂的玻璃化温度以下20℃，即减少了注塑成型 的废品，也降低了制品的内应力.对模具冷却的方式是对模具内的流道通入冷却水来控制的，为节 约水资源，同时确保模具温度的恒定，通常使用模具温度冷却器，冷却器的控温仪表调节冷凝水的 温度，使进入模具的冷却水温度保持一致.不管采取什么方法使模具保持定温的，对塑料熔体而言 都是冷却，因为保持的模具温度都低于塑料的玻璃化温度，而这才能使塑料定型和脱模， 无定型塑料熔体注入模腔后，随着温度的不断降低而冷知定型硬化，但并不大量产生结品相的 变化。模温主要影响熔体的黏度，也就是充模速率。对于熔体黏度较高的塑料，如聚碳酸酯、聚醚 聚砜等，则应采用较高的模温，提高模温可以调制制品的冷却速率，使制品冷却均匀，以防制品因 冷却过程温差过大而产生凹痕、内应力和裂纹等缺陷。结品性塑料注入模腔后，当温度降低至溶点 以下时。即开始结品。结品的速率受冷却速率的控制.而冷却速率又取决于植温。 因此模具温度直接影响制品的结品速率和结品构型。模具温度高时，冷却速率小，但结品速率 大。 一般塑料的最大结晶速率的温度都在熔点以下的高温一边。其次模具温度高时.有利于分子的 松弛过程，分子取向效应小。这种条件仅适合于结品速率很小的塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯， 模具温度对制品的性能影响很大。一般的规律是随着模具温度的升高，熔体的充模长度增加：树脂 大分子的取向程度下降：塑料制品的内应力降低：熔体的冷却时间延长：生产效率降低：制品的后 收缩增加：制品的密度以及结晶度略有增加。 质嘴 P袖缸活顶出 (B 高压油 回P压袖 图4曲臂锁棋机构闭模(A)和开模(B)工作原理示意图 2)压力 注射过程中的压力包括塑化压力和注射压力，它们直接影响塑料的塑化和制品的质量。 ①塑化压力（背压）：螺杆式注塑机在塑化物料时，螺杆后退受到一定的阻力（来源于注射油缸），喷
高分子材料综合性实验讲义 10 其冷却至常温，模具温度的高低、温度的均匀性直接影响熔融物料的冷却历程，对制品冷却速度的 快慢以及制件的内在性能和外观质量影响极大。每一种塑料都有自己的成型模具温度，如果在成型 过程中能始终保持相适应的模具温度，使塑料的成型性得到极大的改善。塑件的冷却时间长短受到 模具温度高低的制约，将模具温度保持在允许温度范圃的低温状态，显然能缩短注塑周期，提高生 产效率。如果模具温度发生波动，塑件的收缩率也将发生变化，特别是结晶性塑料，模具的变化对 结晶度影响很大，模具温度恒定，也就稳定了成型塑件的尺寸精度。塑件在冷却过程中，模具各处 的温度保持均匀，冷却速度一致，制件的各部分收缩率能保持一致，从而防止了塑件的变形。 模具温度的高低主要取决于塑料的特性(结晶与否)，树脂的玻璃化温度的高低，制品的结构与尺 寸以及其他工艺条件(熔料温度、注射速度、注射压力及成型周期)。对模具温度的控制通常有两种方 式，对模具加热或通入冷却水，由于有些塑料的玻璃化温度较高，例如聚碳酸酯其玻璃化温度高达 150℃，如果采用冷却水对模具冷却，模具的温度较低，熔融的聚碳酸酯的进入模具，熔体急剧冷却， 很快凝固，流动阻力很大，甚至不能流动以至于不能成型，必须对模具加热，采取加热圈或加热棒 对模具加热并保持设定的模具温度，其温度控制在树脂的玻璃化温度以下 20℃，即减少了注塑成型 的废品，也降低了制品的内应力．对模具冷却的方式是对模具内的流道通入冷却水来控制的，为节 约水资源，同时确保模具温度的恒定，通常使用模具温度冷却器，冷却器的控温仪表调节冷凝水的 温度，使进入模具的冷却水温度保持一致．不管采取什么方法使模具保持定温的，对塑料熔体而言 都是冷却，因为保持的模具温度都低于塑料的玻璃化温度，而这才能使塑料定型和脱模。 无定型塑料熔体注入模腔后，随着温度的不断降低而冷却定型硬化，但并不大量产生结晶相的 变化。模温主要影响熔体的黏度，也就是充模速率。对于熔体黏度较高的塑料，如聚碳酸酯、聚醚、 聚砜等，则应采用较高的模温，提高模温可以调制制品的冷却速率，使制品冷却均匀，以防制品因 冷却过程温差过大而产生凹痕、内应力和裂纹等缺陷。结晶性塑料注入模腔后，当温度降低至熔点 以下时，即开始结晶。结晶的速率受冷却速率的控制，而冷却速率又取决于模温。 因此模具温度直接影响制品的结晶速率和结晶构型。模具温度高时，冷却速率小，但结晶速率 大。一般塑料的最大结晶速率的温度都在熔点以下的高温一边．其次模具温度高时．有利于分子的 松弛过程，分子取向效应小。这种条件仅适合于结晶速率很小的塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯。 模具温度对制品的性能影响很大。一般的规律是随着模具温度的升高，熔体的充模长度增加；树脂 大分子的取向程度下降：塑料制品的内应力降低；熔体的冷却时间延长：生产效率降低：制品的后 收缩增加；制品的密度以及结晶度略有增加。 图 4 曲臂锁模机构闭模（A）和开模（B）工作原理示意图 2）压力 注射过程中的压力包括塑化压力和注射压力，它们直接影响塑料的塑化和制品的质量。 ①塑化压力(背压)：螺杆式注塑机在塑化物料时，螺杆后退受到一定的阻力(来源于注射油缸)，喷
高分子材料综合性实验讲义 嘴的口径较小，塑化的熔融物料不易流出，螺扦端部熔料产生一定的压力，称为塑化压力，亦称预 塑背压。其压力的大小可以通过注塑机的液压系统中注射油红的回油背压阀来调整。型化压力的作 用是明显的，由于塑化压力的存在，螺杆在塑化过程中，后退的速度降低，物料需要较长的时间才 到螺杆的头部，物料的塑化质量得到提高，尤其是带色母粒的物料颜色的分布更加均匀，由于塑化 压力的在，迫使物料中的水分从螺杆的根部溢出，使制件减少了银纹和气泡。也避免了因熔体塑化 不良，在充模过程中未融化的微粒将模具的浇注系统墙塞，降低塑件的质量和生产效率。在塑化过 程中，塑化压力的大小取决于螺杆的结构、塑料种类和特性等。过高的塑化压力会增加熔体的温度， 造成物料的分解、交联，减少塑化速率，甚至会延长模塑周期。一般操作中，塑化压力的大小应在 保证塑化质量的前提下越低越好，其具体数值随所用塑料的品种而异，通常控制注射油缸回油处背 压阀的油压不超过I.OMpa. ②注射压力：是以螺杆顶部对塑料熔体施加的压力为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是 克服塑料熔体从料筒向模具型腔流动的阻力，保证熔料充模的速率并将熔料压实。可见注射压力与 制品的质量和产量有密切的关系。注射压力受到诸如塑料品种、注塑机的类型、制件和模具的结构 以及其他工艺条件等因素的影响。 从克服塑料馅体流动阻力而言，流道的几何因素是首要的：另一个决定因素是塑料的摩擦系数 和熔体的黏度.二者是随所用的料筒温度和模具温度而变化的：此外，注塑机的种类，物料是否有 润滑剂也都与流道阻力有关。注塑过程中，随注射压力增大。熔体流动性改善，流动长度增加，充 模速度提高，制品熔接强度提高，密度增加，收缩率下降。所以，对大尺寸、形状复杂和薄壁制品 宜用较高的注射压力：一些熔体黏度大，玻璃化温度高（聚碳酸酯、聚砜）的材料，也宜用较高的注射 压力进行注射。但是，由于制品中的内应力随注射压力的增加而加大，所以采用较高注射压力进行 注射的塑料制品应进行退火处理。随着注射压力的增大，制品的大多数物理机械性能通常均有所提 高。注塑过程中，注射压力与塑料熔体温度实际上是互相制约的，而且与模具温度有密切关系。料 温高时，注射压力减少：反之，所需注射压力加大。以料温和注射压力为坐标绘制的成型面积田能 正确反映注射成型的适宜条件，在成型中，适当的注射压力和熔体温度、模具温度的组合都能获得 满意的结果，这一面积以外的温度和压力的组合，都会给成型带来困难或给制品造成各种缺陷。 ③时间（成型周期）：完成一次注塑过程所需的时间称为成型周期，也称模塑周期.它包括以下几段 时间.注射时间： 充模时间（螺杆前进的时间）：保压时间（螺杆停留在前进位置的时间） 闭模冷却时间（螺杆转动后退的时间）：其他时间（开模、顶出制品、安放嵌件和闭模时间） 成型周期直接影响劳动生产和设备利用率。因此在生产中，应在保存质量的前提下，尽量缩短 成型时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要。它们对制品的质量有决定性影响， 注射时间中的充模时间反比于注射充模速度。注射速度主要影响塑料的熔体在模腔内压力，温度及 制品性能。充模时间一般为3一5s,甚至更短。 注射时间中的保压时间就是对模腔内的熔料的压实时间。在整个注射时间内占的比例比较大， 一般为20~120s,特别厚的制品可高达5~10mi。在浇口处的熔料封冻之前，保压时间的多少， 对制品的尺寸准确性有影响。若在封冻之后，保压时间对制品尺寸无影响。保压时间也有最佳值， 依较于料温、模温以及主浇道和浇口的大小。如果主浇道、浇口的尺寸以及工艺条件是正常的，通 常以制品收缩率波动范围最小的压力值为保压压力
高分子材料综合性实验讲义 11 嘴的口径较小，塑化的熔融物料不易流出，螺扦端部熔料产生一定的压力，称为塑化压力，亦称预 塑背压。其压力的大小可以通过注塑机的液压系统中注射油缸的回油背压阀来调整。塑化压力的作 用是明显的，由于塑化压力的存在，螺杆在塑化过程中，后退的速度降低，物料需要较长的时间才 到螺杆的头部，物料的塑化质量得到提高，尤其是带色母粒的物料颜色的分布更加均匀，由于塑化 压力的在，迫使物料中的水分从螺杆的根部溢出，使制件减少了银纹和气泡。也避免了因熔体塑化 不良，在充模过程中未融化的微粒将模具的浇注系统墙塞，降低塑件的质量和生产效率。在塑化过 程中，塑化压力的大小取决于螺杆的结构、塑料种类和特性等。过高的塑化压力会增加熔体的温度， 造成物料的分解、交联，减少塑化速率，甚至会延长模塑周期。一般操作中，塑化压力的大小应在 保证塑化质量的前提下越低越好，其具体数值随所用塑料的品种而异，通常控制注射油缸回油处背 压阀的油压不超过 1.0Mpa。 ② 注射压力：是以螺杆顶部对塑料熔体施加的压力为准的．注射压力在注塑成型中所起的作用是 克服塑料熔体从料筒向模具型腔流动的阻力，保证熔料充模的速率并将熔料压实。可见注射压力与 制品的质量和产量有密切的关系。注射压力受到诸如塑料品种、注塑机的类型、制件和模具的结构 以及其他工艺条件等因素的影响。 从克服塑料馅体流动阻力而言，流道的几何因素是首要的；另一个决定因素是塑料的摩擦系数 和熔体的黏度．二者是随所用的料筒温度和模具温度而变化的：此外，注塑机的种类，物料是否有 润滑剂也都与流道阻力有关。注塑过程中，随注射压力增大。熔体流动性改善，流动长度增加，充 模速度提高，制品熔接强度提高，密度增加，收缩率下降。所以，对大尺寸、形状复杂和薄壁制品 宜用较高的注射压力；一些熔体黏度大，玻璃化温度高(聚碳酸酯、聚砜)的材料，也宜用较高的注射 压力进行注射。但是，由于制品中的内应力随注射压力的增加而加大，所以采用较高注射压力进行 注射的塑料制品应进行退火处理。随着注射压力的增大，制品的大多数物理机械性能通常均有所提 高。注塑过程中，注射压力与塑料熔体温度实际上是互相制约的，而且与模具温度有密切关系。料 温高时，注射压力减少；反之，所需注射压力加大。以料温和注射压力为坐标绘制的成型面积田能 正确反映注射成型的适宜条件，在成型中，适当的注射压力和熔体温度、模具温度的组合都能获得 满意的结果，这一面积以外的温度和压力的组合，都会给成型带来困难或给制品造成各种缺陷。 ③时间(成型周期)：完成一次注塑过程所需的时间称为成型周期，也称模塑周期．它包括以下几段 时间．注射时间： 充模时间（螺杆前进的时间）；保压时间（螺杆停留在前进位置的时间） 闭模冷却时间（螺杆转动后退的时间）；其他时间（开模、顶出制品、安放嵌件和闭模时间） 成型周期直接影响劳动生产和设备利用率。因此在生产中，应在保存质量的前提下，尽量缩短 成型时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要。它们对制品的质量有决定性影响， 注射时间中的充模时间反比于注射充模速度。注射速度主要影响塑料的熔体在模腔内压力，温度及 制品性能。充模时间一般为 3～5 s，甚至更短。 注射时间中的保压时间就是对模腔内的熔料的压实时间。在整个注射时间内占的比例比较大， 一般为 20～120 s，特别厚的制品可高达 5～10 min。在浇口处的熔料封冻之前，保压时间的多少， 对制品的尺寸准确性有影响。若在封冻之后，保压时间对制品尺寸无影响。保压时间也有最佳值， 依较于料温、模温以及主浇道和浇口的大小。如果主浇道、浇口的尺寸以及工艺条件是正常的，通 常以制品收缩率波动范围最小的压力值为保压压力