《高分子材料加L工实验》 实验二十五 材料成型加工与性能测试 一、目的和要求 1、了解和掌握实验仪器的结构、工作原理，熟练使用实验仪器 2、正确选择各种实验设备，准确选择塑料材料进行原料性能测定的仪器、加工 的设备，准确选择塑料制品进行各种性能测定的仪器，从全局的观点进行实验仪 器的选择和确定 3、掌握材料选择、制品加工、性能测试仪器的特点和差异，确定综合实验的工 艺路线。 4、认真记录实验过程，正确处理实验数据，准确分析实验数据。 (一)塑料薄膜配方设计 以工业用聚氯乙烯薄膜为题目，进行配方设计，具体要求为： 拉伸强度（纵、横向），MPa ≥14 断裂伸长率（纵、横向），% ≥200 直角撕裂强度（纵、横向），MPa≥4 邵式硬度 80 实验的工艺路线： 配方设计（聚氯乙烯树脂的品种、型号、稳定剂、增塑剂、润滑剂、填料和 颜料)。如何确定各组分的数量、比例分配，见实验十七（二）软质聚氯乙烯的 混合与塑炼。 1、物料混合 2、双辊塑炼机塑炼 3、制成薄膜 4、裁制样条 5、性能测试， 6、性能不符合要求，重新进行配方设计一物料混合一双辊塑炼机塑炼一制成薄 膜一裁制样条一性能测试，直到薄膜的性能符合要求。 (二)助剂对板材性能的影响 在硬制品中，很多助剂如稳定剂、加工改性剂、润滑剂，冲击改性剂和填料 等，助剂的品种、数量对制品的各种性能影响很大。其规律性是随着助剂的数量 增加而性能上升还是下降，是本综合实验的训练目的。 在本实验中，改变助剂的份数变化规律一般如下所示，以树脂100份为准： 稳定剂数量分别为 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 润滑剂数量分别为 0.2、0.6、1.0、1.4、1.6 加工改性剂数量分别为 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 填料添加数量分别为 5.0、8.0、12、15、20 冲击改性剂数量分别为 5.0、7.0、9.0、11、13、15 也可改变其他助剂的数量，可采用优选法对实验进行筛选，确定实验配方， 对实验的物料进行性能测试，测试项目为制品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、 球压痕硬度、维卡耐热温度等。 实验的工艺路线： 1、配方设计 2、物料混合 3、双辊塑炼机塑炼 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加L工实验》 4、压制成板材 5、裁制样条 6、性能测试，见实验十七（一）聚氯乙烯硬板的成型实验以及其它性能测试实 验项目。 (四)3D打印线材的挤出成型 3D打印线材是最常用的制品，单螺杆挤出成型是管材最主要的生产方法。 3D打印线材的种类比较多，可以是不同颜色的同种塑料复合，或者同种塑 料不同结构的复合，也可以是不同品种的塑料复合，例如聚乳酸与木材的复合。 由于3D打印的材料品种、结构变化较多，有很好的市场前景。 本实验使用的设备为单螺杆挤出机，冷却定型装置，牵引装置，切割装置。 单螺杆挤出机的直径分别为25mm和30mm,冷却定型装置为真空定型方式，采 用履带式牵引机，切割方式为自动切割。 3D打印挤出线材的工艺控制参数为主挤出机的料筒温度、螺杆转数，辅助 挤出机的料筒温度、螺杆转数，模具温度，冷却水的流量、真空度的大小，牵引 机的速度，管材切割控制。 实验使用的原料为：PLA,ABS,HIPS,PETG,PC,POM,Nylon(尼龙)，PVA,Wood(木 质)，Felix(弹性)，ABS导电，变温，荧光，夜光等。 对3D打印挤出线材的质量检测项目为线材的直径等。 详细内容见实验二十塑料管挤出成型实验及其他性能测试实验项目。 三、实验记录与处理 1.数据处理 在实验过程中，认真记录实验现象、工艺参数、测试结果。 在进行数据处理时，应严格按照要求进行。 2.分析与结论认真完成实验曲线，说明曲线的变化规律，分析影响因素 的变化特点。对于最佳工艺参数的确定，在完成实验后，落实影响制品性能的工 艺参数变化特点，讨论哪些参数的变化最大地影响了制品的性能。 四、注意事项 1.75mm规格的耗材有出售1.66mm,1.70mm等很多，比打印机规格的直接 小，放在打印机里打印过程中送丝回抽都会出现电机丢步的情况，打印的模型会 出现错位的情况。故应意以下几点： 1、首先观察线条内是否有杂质，黑点，请务必备有游标卡尺或测厚规，使用游 标卡尺在从每卷线条随机多测一些数值，得到线条的直径大小和分布，做到心中 有数： 注意线条粗细的影响，对于1.75mm,机器的接受范围为1.60-1.85mm,过大 或过小都会影响打印性能，偏大可能无法顺利进料，一般线条能正常从进料口进 入说明线条直径为机器可接受，偏小的会导致齿轮夹不紧、打滑，下料困难。 2、还要用手抓着线条抡一下，感觉是否有粗细、起包或疙瘩，注意观察线条表 面是否粗糙起皮，对着光看，是否有不均匀。 3、将线条剪平后伸入挤出机进口，稍微触到齿轮即可，打开挤出机首先要将热 床、喷嘴充分预热，不建议直接加载模型自动加热然后打印（这样有可能会堵机 卡死)，可从控制对话框内，看到热床和喷嘴温度全部升到位，并稳定之后，开 始进料挤出一段线条料，多挤几段，看是否下料正常，如果不能没有挤出料则应 当反向撤出然后再挤出，如果机器在挤出之后会自动降温，请继续控制保持热 床和喷嘴设定温度，建议ABS热床温度为110度，PLA热床视情况而定，ABS喷 嘴为230度，PLA喷嘴为210度。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加上实验》 五、堵料卡机的原因和处理 1、将Z轴高度正确设定，不能太接近热床。紧挨着热床挤出线条时，由于线条 出不来，线条会很快堵死喷嘴，即使没有马上堵，在后期打印过程中由于长期线 条出来太细也会堵死。 2、线条打印完模型后，尽量不要将线条长时间停留在挤出机受热状态下，塑料 在长期高温条件会热分解、碳化，也会堵住喷嘴，所以模型打完，温度会自动清 零，请把喷嘴温度再次保持到230或210，撤出线条。 撒出线条时，务必保持线条干净撤出没有残留，任何残留都有可能导致再次 进料的不顺利或卡机。 3、每个模型耗时较长，建议不要离开打印机任其自动打印。一般将机器和材料 都比较熟悉之后，再进行“无人值守”打印。 4、不要在低于材料操作温度的210或230度挤出操作，否则很容易堵料。 5、线条从进料到喷嘴的过程，从喷嘴往上有一个受热状态的导管，和齿轮啮合 进料的传输管间，正是软硬的接触面，如果挤出机有X或Y轴运动，且晃动过程 卡机（晃动过程卡机的特点是，打印过程中会停止进料，但重新撤出，并再次进 料又恢复正常)，建议将挤出机的这二个冷热和软硬接触的关键部分紧固定位。 6、如果是齿轮挨着喷嘴的进料系统，请注意进料马达是否过热，PLA为60度或 ABS为100都会软化，软化后的线条齿轮进料即会卡死在齿轮间。 (四)玻璃钢采光罩的研制 一、目的和要求 1、掌握手糊成型的配方设计： 2、掌握不饱和聚酯树脂手糊胶液制备的方法； 3、学习玻璃钢采光罩制品的手糊成型操作方法： 4、掌握试样的后处理方法。 二、实验原理 手糊成型是以手工操作为主，操作技术简单，且不受制品尺寸和形状的限制。 是聚合物基复合材料生产中最早使用和最简单的一种成型工艺方法。 手糊成型是依靠树脂之间固化形成的交联高分子把各层紧密的结合在一起， 形成牢固的玻璃钢。但对于整体复合材料的质量，每一层的布粘结质量对最终结 果有很大的影响。手糊制品的性能影响因素为树脂的含量，固化时间和树脂流动 度等。 在手糊成型的过程中，选择的配方很重要，在涂抹的过程中流动不畅，会造 成制品的缺陷，气泡增多，所以固化剂和促进剂的用量要合适：选择合理的固化 时间，使整个手糊制品质量得到保证。 三、配方设计、实验材料及试剂 1、不饱和聚酯树脂(UP),促进剂，固化剂； 2、不同规格布： 3、玻璃棒，剪刀，刷子，搪瓷碗： 4、玻璃板，封头成型模具： 5、玻璃短纤维 四、实验内容 1、烘干布及进行表面处理： 2、玻璃纤维表面处理及短切： This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加工实验》 3、不饱和聚酯（或环氧树脂）固化体系配置及设计： 4、玻璃钢采光罩制品的手糊成型： 5、试样后处理（修边、打磨）： 6、制品力学性能检测（复合材料拉伸断裂强度、硬度及冲击强度）。 五、实验步骤 1、裁剪玻璃布至合适尺寸： 2、用纸杯称量不饱和聚酯树脂50g,过氧化甲乙酮0.7g,环烷酸钴0.3g: 3、清洗布和封头成型模具表面，涂蜡，再喷涂脱模剂： 2、用剪刀裁剪玻璃纤维成4~5mm短纤维，并称重1~5g: 4、将50g树脂倒入搪瓷碗中，加入1~5g短纤维，搅拌均匀，再加入称好的 固化剂，搅拌使其完全溶解，再搅拌均匀用刷子蘸取配制好的树脂在模具表面先 刷一层，再铺上玻璃布，用刷子蘸取树脂慢慢使其浸渍，等上一层固化后(20mi 左右)，再放上第二层玻璃布用同样的方法浸渍： 5、共铺6层布，两种布交替铺层，最后一层时多涂抹树脂，使玻璃布表面不裸 露： 6、将板材和封头放入80℃的烘箱里面固化3h: 7、重复上述步骤，将板材和封头在常温固化24h: 8、脱模、清洗仪器和模具，修边、打磨将板材制成标准哑铃型样条： 9、进行材料或制品机械性能测试。 六、实验记录与处理 1、实验目的： 2、实验原理和实验过程。 3、数据处理和误差分析。 4、实验分析与实验结果讨论。 5、实验结论： a、不饱和聚酯树脂的优缺点： b、引发剂用量对固化速度的影响： c、环境温度的影响因素： d、增强材料的铺设方向对制品有何因素： 、手糊成型常见的异常现象有哪些，在实际操作过程遇到哪些问题： f、体会和建议。 七、实验注意事项 1、有机过氧化物属于危险品，必须注意火、热源等。若同皮肤接触，应立即用 水反复冲洗干净。 2、混合搅拌后一定要静置，等气泡排除后再浇铸或手糊。 3、由于树脂很粘，在配制和烘制过程中注意不要将其撒落在其他物品或者手上。 4、手糊涂刷时要用力沿布的径向，顺一个方向从中间向两头把气泡赶走，贴合 紧密，含胶均匀，尽量避免死角区。 5、整个实验设计和操作过程中，尽量节约原材料，以降低成本。 6、消除树脂浇铸体的内应力（参照GB/T2567-2008树脂浇铸体性能试验方法总 则) 总之，个学生针对课题提出的问题用现有的条件（原材料、工艺设备、性能 测试仪器)，充分发挥自己的创新思维和自主能力，针对每一个实验课题进行系 统设计，从配方设计开始，到工艺路线确定、性能测试方案设计，自行实施实验 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information
《高分子材料加L工实验》 过程，最终完成综合实验。 在综合实验过程中，实验人员要严格遵守实验室守则，确保实验人员的人身 安全，实验前了解实验中存在的或者可能发生的不安全因素，掌握和排除不安全 因素的方法和措施。 实验所使用的仪器设备功率都比较大，一定要在教师的指导下，正确使用实 验设备，防止出现意外事故。 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information