工程实训报告.doc

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1、工程实训报告题目：姓名：专业：学号：导师：日期：一、实验目的和要求1.了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。2.熟悉转矩流变仪法测定聚合物流变性能的方法，包括混合、挤出加工（造粒）过程。3.掌握颗粒/聚合物复合材料的密炼、成型工艺过程。4.掌握复合材料力学性能测试过程。二、实验仪器与原料XSS-300转矩流变仪；平板硫化仪；造粒机；万能仪；低密度聚乙烯（LDPE）、（LDPE：熔点132-135oC；LDPE：熔点小于112oC；分解温度：大于380oC）无机粉体（颗粒）：碳酸钙等；三、实验内容1.转矩流变仪混合加工实验（1）实验原理

2、高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注塑等工艺，化纤纺丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体的塑化特性进行的。熔体受力作用，表现有流动和变形，而且这种流动和变形行为强烈地依赖材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。测定高分子材料熔体流变性质的仪器很多，转矩流变仪是其中的一种。它由微机控制、混合装置（挤出机、混合器）等组成。测量时，被测试物料放入混合装置中，动力系统对混合装置外部进行加热并驱使混合装置的混合元件（螺杆、转子）转动，微处理机按照测试条件给予给定值，保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。物料受混

3、合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速等测量数据进行处理，得出图形式的实验结果。利用转矩流变仪可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的塑化曲线，如转矩－时间曲线、温度－时间曲线以及转矩－转速曲线，以此了解成型加工过程中的流变行为及其规律。还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。所以，测量塑料熔体的塑化曲线，对于

4、成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高效、低耗的制品以及制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都具有重要的意义。（2）实验设备及实验条件本实验采用XSS－300转矩流变仪测量塑料熔体的塑化曲线，其测试装置是LH60橡胶塑料混合装置。实验条件控制与材料性质、实验目的有关。实验条件包括加料量、温度、转速和时间。1、加料量实验开始自混合器上部的加料口加入混合后的物料，不但受到上顶加压装置施加的5kg压力的作用，而且还承受转子外表面与混合室壁间的剪切、搅拌、挤压作用，转子间的捏合、撕拉作用，转子轴向间的翻捣、混炼等作用。这些作用使物料以连

5、续变化的速度梯度和转子对物料产生的轴向力的形式，实现物料的混炼、塑化。显然，混合室内的物料量不足，转子难以充分接触物料，达不到混炼塑化的最佳效果。反之，加入的物料过量，部分物料集中在加料口不能进入混合室，混炼塑化不均匀，或出现超额的阻力转矩，使仪器安全装置发生作用，停止运转，中断实验。若实验过程中，去除上顶加压装置的作用，仪器转矩变化不突出时，说明加料量基本合适。2、温度和转速混合器加热温度一般取物料的熔融温度或成型温度。如果选择的温度过低，就会出现超额的阻力转矩，造成安全装置发生作用，使仪器停止运转，实验中断。若温度过高时，高分子的链段活动能

6、力增加，体积膨胀，分子间相互作用减小，流动性增大，粘度随温度而降低，物料在混炼塑化过程中的微小变化不易显示出来，由此影响测试的准确性。对于PS、PVC、PC等高聚物，因为粘流活化能很大，熔体粘度对温度十分敏感，增高温度可以大大降低熔体的粘度，应注意温度的控制和调节，使测试结果准确可靠。但温度过高，会引起热降解和交联反应。转子转速高低主要影响塑化速度和物料的混合质量。转速高，剪切速率高，塑化速度快，物料混合均匀所需时间短。反之，剪切速率低，塑化速度慢，混合均匀所需时间长。3、时间混炼时间应根据高分子材料的耐热性、实验观察现象出现的时间区域等因素确

7、定。一般来讲，使用XSS－300转矩流变仪实验材料的加工流动性时，实验时间设定为15分钟作用即可。（3）实验步骤1.启动转矩流变仪的微机及动力系统，设置各段加热区的温度为140℃，并点击“开始加热”按钮开始加热。2.当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温30分钟，以保证混合器内部温度均匀和稳定。3.加料先顺时针转动操纵手轮，直至压料杆被锁定在加料装置上方的锁定位置上后，放开手轮（此时压料块不会自行下落），把定量的试样放入加料盒内。接着将加料盒斜插在加料器左上方，并且插稳固定，这时试样将沿着加料盒光滑低面全部进入加料器内（若有少量粉状物料留在加

8、料盒内时，可用小刷子将其全部刷入加料器内）。然后用右手握住操纵手轮，左手拔出锁紧销手球，再逆时针方向转动操纵手轮，使压料块稳速下落，当压料块到达加料器