①擠出-高分子聚合物成型加工試驗(yàn)報(bào)告

1、聚 合 物加 工實(shí) 驗(yàn)報(bào) 告實(shí)驗(yàn)一三元乙丙橡膠/聚丙烯共混改性及其擠出造粒 姓名：張涵學(xué)號(hào)：1514171034 班級(jí)：2班年級(jí)：2015級(jí) 專(zhuān)業(yè)：高分子材料與工程實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2018年5月3日HUAQIaiI Lrx：|VEffiSllT目錄,、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4實(shí)驗(yàn)原理4第一部分聚丙烯及EPDM 4.(1) 聚丙烯4.(1) 聚丙烯的品種 4(2) 聚丙烯的性能4(2) EPDM5.(1) EPDM的定義 5(2) EPDM的特性5(3) EPDM的改良品種7(3) 聚丙烯與EPDM的共混增韌 8(4) 分聚合物共混物的界面層 8(1) 界面層的形成8.(2) 界面層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.0(3) 分?jǐn)D

2、出機(jī)結(jié)構(gòu)1.1(1) 傳動(dòng)部分12(2) 加料部分12(3) 機(jī)筒13(4) 螺桿13(5) 機(jī)頭和?？?13(6) 排氣裝置及其機(jī)理 133、 原料及主要設(shè)備三4、 注意事項(xiàng)155、 實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及分析 .15(1) 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作1.5(2) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程16(3) 停機(jī)186、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析197、 思考題21一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,聚烯始改性的基本原理和方法；2.認(rèn)識(shí)EPDM對(duì)聚丙烯的增韌改性；3,理解雙螺桿擠出機(jī)的基本工作原理，學(xué)習(xí)擠出機(jī)的操作方法；4, 了解聚烯姓擠出的基本程序和參數(shù)設(shè)置原理。二、實(shí)驗(yàn)原理第一部分聚丙烯及EPDM(一) 聚丙烯(1) 聚丙烯的品種以丙烯聚合而得到的聚合物稱為

3、聚丙烯.聚丙烯顆粒外觀為白色蠟狀物透明 性也較好。它易燃，燃燒時(shí)熔融滴落并發(fā)出石油氣味。比聚乙烯更輕。大多數(shù)工 業(yè)聚丙烯是僅由丙烯一種單體聚合而得到的、即為均聚聚丙烯。有時(shí)為了滿足各 種性能需要，在聚丙烯合成過(guò)程中，常引入少量乙烯單體(或丁烯-1、己烯一1等)進(jìn)行共聚，得到共聚聚丙烯。共聚聚丙烯中最重要的是乙烯與丙烯的共聚物。(2) 聚丙烯的性能工業(yè)聚丙烯結(jié)晶性好，其結(jié)晶度一般為 50% -70%、有時(shí)可達(dá)80%。結(jié) 品性越好，密度越大。聚丙烯的密度一般為 0. 90-0. 918 g/cm3。工業(yè)聚丙 烯的熔點(diǎn)為164 170C,與聚乙烯相比，有較好的耐熱性，具制品能耐 100 C 以上的溫

4、度，耐寒性較差，脆化溫度高。低溫使用溫度極限一般為一 20c到一 15 Co實(shí)際上在0C附近，聚丙烯就顯得有點(diǎn)發(fā)脆。聚丙烯的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、剛性、硬度都較聚乙烯高。聚丙烯的電氣性能與聚乙烯相似。有優(yōu)良的電絕緣性。聚丙烯的基本化學(xué)性能與聚乙烯相似. 對(duì)大多數(shù)介質(zhì)穩(wěn)定。無(wú)機(jī)酸、堿或鹽 的溶液，除具有強(qiáng)氧化性者外，在100c以下對(duì)它幾乎無(wú)破壞作用。室溫下任何 液體對(duì)聚丙烯不發(fā)生溶解作用。聚丙烯對(duì)氧很敏感，易發(fā)生熱氧老化和光氧老化，老化速度比聚乙烯快得多。 銅離子對(duì)聚丙烯的老化有強(qiáng)烈的催化作用。聚丙烯的加工溫度一般為210 一250C o過(guò)高的溫度或過(guò)長(zhǎng)的受熱時(shí)間.會(huì)由于熱降解而使分子量明顯下降，

5、而 引起性能變劣。聚丙烯急待克服的缺點(diǎn)為：成型收縮用較大，低溫易脆裂，酌磨性不足，熱 變形溫度不高，耐光性差，不易染色等。通過(guò)共混對(duì)聚丙烯改性獲得顯著成效， 例如聚丙烯與乙一丙共聚物、聚異丁烯、聚丁二烯等共混均可改善其低溫脆裂性， 提高抗沖強(qiáng)度；與尼龍共混不僅增加韌性而且使耐磨性、耐熱性、染色性獲得改 善，與乙烯一醋酸乙烯共聚物共混在提高抗沖強(qiáng)度的同時(shí)，改進(jìn)了加工性、印刷性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性。聚丙烯的共混改性普遍采用機(jī)械共混法，近年來(lái)，聚丙烯用 嵌段共聚一共混法改性得到發(fā)展與重視，該法已用于聚丙烯/聚乙烯、聚丙烯/ 乙一丙共聚物等共混物的制品，并有取代機(jī)械共混法的趨勢(shì)。(二)EPDM(1) EPD

6、M的定義乙烯（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)45%70%）、丙烯（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)30%40%開(kāi)口雙烯第三單體 （質(zhì)量百分?jǐn)?shù)1%3%）形成的無(wú)規(guī)共聚物。第三單體通常為雙環(huán)戊二烯、1, 4-己二烯或2-亞乙基降冰片烯。1963年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。每年全世界的消費(fèi)量是 80 萬(wàn)噸。EPDM最主要的特性就是其優(yōu)越的耐氧化、 抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于 三元乙丙橡膠屬于聚烯姓家族，它具有極好的硫化特性。在所有橡膠當(dāng)中，EPDM 具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影響特性不大。因此可以制作成本 低廉的橡膠化合物。(2) EPDM的特性低密度高填充性：乙丙橡膠的密度是較低的一種橡膠，其密度為0.87。加之可大量充油和加入 填充

7、劑，因而可降低橡膠制品的成本，彌補(bǔ)了乙丙橡膠生膠價(jià)格高的缺點(diǎn)， 并且 對(duì)高門(mén)尼值的乙丙橡膠來(lái)說(shuō)，高填充后物理機(jī)械能降低幅度不大。耐老化性：乙丙橡膠有優(yōu)異的耐天候、耐臭氧、耐熱、耐酸堿、耐水蒸汽、顏色穩(wěn)定性、 電性能、充油性及常溫流動(dòng)性。乙丙橡膠制品在120c下可長(zhǎng)期使用，在150- 200c 下可短暫或間歇使用。加入適宜防老劑可提高其使用溫度。以過(guò)氧化物交聯(lián)的三 元乙丙橡膠可在苛刻的條件下使用。 三元乙丙橡膠在臭氧濃度 50pphm、拉伸30% 的條件下，可達(dá)150h以上不龜裂。耐腐蝕性：由于乙丙橡膠缺乏極性，不飽和度低，因而對(duì)各種極性化學(xué)品如醇、酸、堿、 氧化劑、制冷劑、洗滌劑、動(dòng)植物油、酮

8、和脂等均有較好的抗耐性；但在脂屬和 芳屬溶劑（如汽油、苯等）及礦物油中穩(wěn)定性較差。在濃酸長(zhǎng)期作用下性能也要 下降。在ISO/TO7620中匯集了近400種具有腐蝕性的氣態(tài)和液態(tài)化學(xué)品對(duì)各種 橡膠性能作用的資料，并規(guī)定了 1-4級(jí)表示其作用程度，腐蝕性化學(xué)品對(duì)橡膠性能 的影響：等級(jí)體積溶脹率/%硬度降低值對(duì)性能影響：11010:輕微或無(wú)210-2020:較小330-606030:嚴(yán)重耐水蒸汽性能：乙丙橡膠有優(yōu)異的耐水蒸汽性能并估優(yōu)于其耐熱性。在230C過(guò)熱蒸汽中，近100h后外觀無(wú)變化。而氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、丁月青橡膠、 天然橡膠在同樣條件下，經(jīng)歷較短時(shí)間外觀發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象。耐

9、過(guò)熱水性能：乙丙橡膠耐過(guò)熱水性能亦較好，但與所有硫化系統(tǒng)密切相關(guān)。以二硫化二嗎 啡咻、TMTD為硫化系統(tǒng)的乙丙橡膠，在125c過(guò)熱水中浸泡15個(gè)月后，力學(xué) 性能變化甚小，體積膨脹率僅0.3%。電性能：乙丙橡膠具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐電暈性，電性能優(yōu)于或接近于丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯。彈性:由于乙丙橡膠分子結(jié)構(gòu)中無(wú)極性取代基， 分子內(nèi)聚能低，分子鏈可在較寬范 圍內(nèi)保持柔順性，僅次于天然橡膠和順丁橡膠，并在低溫下仍能保持。粘接性：乙丙橡膠由于分子結(jié)構(gòu)缺少活性基團(tuán)，內(nèi)聚能低，加上膠料易于噴霜，自粘性和互粘性很差。(3) EPDM的改良品種三元乙丙和三元乙丙橡膠從 20世紀(jì)50年代末

10、，60年代初開(kāi)發(fā)成功以來(lái)， 世界上又出現(xiàn)了多種改性乙丙橡膠和熱塑性乙丙橡膠(如EPDM/PE),從而為乙內(nèi)橡膠的廣泛應(yīng)用提供了眾多的品種和品級(jí)。 改性乙丙橡膠主要是將乙丙橡膠進(jìn) 行澳化、氯化、磺化、順酊化、馬來(lái)酸酊化、有機(jī)硅改性、尼龍改性等。乙丙橡 膠還有接枝丙烯月青、丙烯酸酯等。多年來(lái)，采用共混、共聚、填充、接枝、增強(qiáng) 和分子復(fù)合等手段，獲得了許多綜合性能好的高分子材料。乙丙橡膠通過(guò)改性， 也在性能方面獲得很大的改善，從而擴(kuò)大了乙丙橡膠應(yīng)用范圍。澳化乙丙橡膠是在開(kāi)煉機(jī)上以經(jīng)澳化劑處理而成。澳化后乙丙橡膠可提高其 硫化速度和粘合性能，但機(jī)械強(qiáng)度下降，因而澳化乙丙橡膠僅適用于作乙丙橡膠 與其他橡

11、膠粘合的中介層。氯化乙丙橡膠是將氯氣通過(guò)三元乙丙橡膠溶液中而制成。乙丙橡膠氯化后可提高硫化速度以及與不飽和商榷的相容性，耐燃性、耐油性，粘合性能也所改善?；腔冶鹉z是將三元乙丙橡膠溶于溶劑中，經(jīng)磺化劑膠中和劑處理而成。 磺化乙丙橡膠由于具有熱塑性彈性體的體質(zhì)和良好的粘著性能，在膠粘劑、涂覆織物、建筑防水瘦肉、防腐襯里等方面將得到廣泛的應(yīng)用。丙烯月青接枝的乙丙橡膠以甲苯為溶劑，過(guò)氯化苯甲醇為引發(fā)劑，在80 C下使丙烯月青接枝于乙丙橡膠。丙烯月青改性乙丙橡膠不但保留了乙丙橡膠耐腐蝕性，而且獲得了相當(dāng)于丁月青-26的耐油性，具有較好的物理機(jī)械性能和加工性能。熱塑性乙丙橡膠（EPDM/PP）是以三元

12、乙丙橡膠為主體與聚丙烯進(jìn)行混煉。同時(shí)使乙丙橡膠達(dá)到預(yù)期交聯(lián)程度的產(chǎn)物?；坏谛阅苌先员Ａ粢冶鹉z所周有的特性，而且還具有顯著的熱塑性塑料的注射、 擠出、吹塑及壓延成型的工藝 性能。（三）聚丙烯與EPDM的共混增韌聚丙烯作為世界上五大通用塑料之一， 它的應(yīng)用時(shí)非常廣泛的，然而，純的 聚丙烯抗沖擊能力是很差的，也就是說(shuō)它是非韌性材料，而在不同的工程應(yīng)用中 韌性是影響聚合物工作情況的關(guān)鍵因素。因此，聚丙烯無(wú)法作為工程塑料來(lái)使用。 但是，如果聚丙烯經(jīng)過(guò)增韌改性以后，其增韌會(huì)得到顯著的增加，完全可以作為 適用于各行各業(yè)的工程塑料使用，針對(duì)聚丙烯沖擊韌性差的缺點(diǎn)，主要是在聚丙 烯中加入玻璃化溫度低，分子

13、鏈柔順的彈性體。對(duì)于聚丙烯增韌，研究較多的是 用橡膠增韌聚丙烯，尤其是用乙丙橡膠來(lái)改性聚丙烯， 要控制的參數(shù)較多。有些 產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足人們的需求， 而采用共混的方法，其沖擊韌性提高顯著，制 造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單易行。第二部分聚合物共混物的界面層兩種聚合物的共混物中存在三種區(qū)域結(jié)構(gòu)， 聚合物各自獨(dú)立的相和這兩相之 問(wèn)的界面層。界面層亦稱為過(guò)渡區(qū)，在此區(qū)域發(fā)生兩相的粘合和兩種聚合物鏈段 之間的相互擴(kuò)做。界面層的結(jié)構(gòu)，特別是兩種聚合物之間的粘合強(qiáng)度常對(duì)共混物 的性質(zhì)，特別是力學(xué)性能有決定性的影響。（一） 界面層的形成聚合物共混物界面層的形成可分為兩個(gè)步驟。第一步是分別由兩種聚合物組 分所構(gòu)成的兩個(gè)相之

14、間的接觸；第二步是兩種聚合物大分子鏈段之間的相互擴(kuò)散。 增加兩相之間的接觸面積無(wú)疑有利于兩種大分子鏈段之間的相互擴(kuò)散、增加兩相 之間的粘合力。因此，在共混過(guò)程中，保證兩相之間的高度分散、適當(dāng)?shù)販p小相疇的尺寸是十分重要的。兩種大分子鏈段之間的相互擴(kuò)散的程度主要決定于兩種聚合物之間的混溶性。正是這種相互擴(kuò)散的程度決定了共混物兩相之間的粘合強(qiáng) 度。當(dāng)兩種聚合物相互接觸時(shí)，在相界面處兩種聚合物大分子鏈段之間有明顯的 相互擴(kuò)散。若兩相中聚合物大分于有相近的活動(dòng)性， 則兩種大分于的鏈段就以相 近的速度相互擴(kuò)散；當(dāng)兩相中聚合物大分子鏈段的活動(dòng)性差別很大， 則發(fā)生單向 的擴(kuò)散。這種擴(kuò)散作用的推動(dòng)力是混合嫡，換

15、言之，是鏈段的熱運(yùn)動(dòng)。若混合熱 為正值，則嫡的增加最終為混合熱所抵消。=相界面 一聚合物（I）擴(kuò)散的結(jié)果，使得兩種聚合物在相界面兩邊產(chǎn)生了明顯的濃度梯度，如圖所 示。相界面t留史備相界面以及相界面兩邊具有明顯的濃度梯度的區(qū)域構(gòu)成了兩相之間的界面層，或稱為過(guò)渡區(qū)。兩種聚合物相互擴(kuò)散的深度，即界面層的厚度主要決定于兩 種聚合物的混溶性。完全不混溶的聚合物，鏈段之間只有輕微程度的相互擴(kuò)散， 因而兩相之間有非常明顯和確定的相界面。隨著兩種聚合物混溶性的增加，擴(kuò)散 程度提高，相界面越來(lái)越模糊，界面層厚度越來(lái)越大，兩相之間的粘合也越來(lái)越 強(qiáng)。完全混溶的兩種聚合物則最終形成均相，相界面完全消失。在一般情況下

16、，界面層的厚度約為數(shù)百 ？，當(dāng)相疇很小時(shí)，界面層的體積可 占相當(dāng)大的比例。例如，當(dāng)分散相為 1 pm左右時(shí)，界面層可達(dá)總體積的20%。 在界面層，聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同于在本體相的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 不同的聚合物共混物 其界面層的厚度和界面層的結(jié)構(gòu)也不同。（二）界面層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)所謂界面層的結(jié)構(gòu)，主要指的是在界面層兩種聚合物之間粘合力的性質(zhì)、界面層的組成、界面層的厚度。所謂界面層的性質(zhì)，主要是指界面層的穩(wěn)定性。就 兩相之間粘合力的性質(zhì)而言，界面層有兩種基本類(lèi)型。第一類(lèi)是兩相之間存在化 學(xué)鍵，例如接枝共聚物、嵌段共聚物等。第二類(lèi)是兩相之間無(wú)化學(xué)鍵，例如一般 的機(jī)械共混物、互貫聚合物網(wǎng)絡(luò)（1PN）等。對(duì)于兩

17、相之間無(wú)化學(xué)鍵的共混體系， 例如機(jī)械共混物，同樣適用上述原則。兩組分之間的混溶性越大，則界面層厚度 越大，界面越彌散。此外尚需考慮兩相之間的粘合強(qiáng)度。要使兩相之間有足夠大 的粘合作用，首先必須兩相之間有良好的接觸和相互之間的潤(rùn)濕作用，其次兩種聚合物之間還必須有一定的混溶性以實(shí)現(xiàn)兩種聚合物鏈段間的相互擴(kuò)散。常常用兩種聚合物之間的界面張力來(lái)衡量上述兩種情況。 界面張力越小，兩相之間的潤(rùn) 濕和接觸越好，兩種鏈段之間越容易相互擴(kuò)散，兩相之間的粘合強(qiáng)度也越大。一般而言，兩種聚合物之間大那是不混溶的。 這本來(lái)并不成問(wèn)題，因?yàn)槲覀?所需要的多半正是兩相結(jié)構(gòu)的共混物。問(wèn)題是，這往往導(dǎo)致界面張力過(guò)大和兩相 之間

18、的粘合強(qiáng)度過(guò)低。由于界面張力大，加之聚合物熔體的高粘度，這就往往難 于實(shí)現(xiàn)所要求的分散程度，并且會(huì)在加工和使用過(guò)程中出現(xiàn)分層現(xiàn)象。粘合強(qiáng)度 不足，會(huì)使共混物的性能特別是力學(xué)性能大幅度下降， 因?yàn)閮上嘀g結(jié)合力小時(shí) 就不能有效地在兩相之間傳遞和分配負(fù)荷。 為此，可在共混體系中加入相容劑來(lái) 降低兩相之間的界面張力，提高兩相的粘合力，所謂相容劑（增容劑、增混劑、 共混劑）就是與兩種聚合物組分都有較好相容性，可增加兩相之間粘合力的物質(zhì)， 其作用與膠體化學(xué)中的乳化劑相當(dāng)。就增加兩相之間的粘合強(qiáng)度和提高產(chǎn)品而言， 增混劑很類(lèi)似于復(fù)合聚合物材科中的偶聯(lián)劑。最有效的增混劑是與兩種聚合物組分都有較大混溶性的嵌段

19、或接枝共聚物， 例如AB型嵌段共聚物就是聚合物 A與聚合物B共混的有效增混劑。增混劑可 在共混過(guò)程中就地生成，例如按枝共聚一共混過(guò)程的情況；也可單獨(dú)加入到共混 體系中，例如在聚乙烯和聚氯乙烯共混時(shí)加入氯化聚乙烯。界面層的組成與兩種聚合物組分所構(gòu)成的兩個(gè)相都不相同。 在界面層，兩種 聚合物組分存在濃度梯度。此外，在共混體系中若有其它添加劑，那么這些添加 劑在兩種聚合物組分中和在界面層中的分布一般也不相同。 具有表面活性的添加 劑和表面活性雜質(zhì)會(huì)向界面層集中， 這會(huì)增加界面層的穩(wěn)定性。當(dāng)高聚物分子量 分布較寬時(shí)，由于低分子量組分的表面張力較小， 因而它會(huì)向界面層遷移。這雖 然有利于界面層的熱力學(xué)穩(wěn)

20、定性，但往往會(huì)使界面層的力學(xué)強(qiáng)度下降。在界面層， 聚合物大分子的形態(tài)和聚合物的超分子結(jié)構(gòu)都有不同程度的改變。第三部分?jǐn)D出機(jī)結(jié)構(gòu)在塑料制品的生產(chǎn)過(guò)程中，自聚合反應(yīng)至成行加工前，一般都要經(jīng)過(guò)一個(gè)配 料混煉環(huán)節(jié)，以達(dá)到改善其使用性能或降低成本等目的。比如色母料的生產(chǎn)、填料的加入和增強(qiáng)、增韌、阻燃性能的改性塑料生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法是用開(kāi)煉機(jī)和密煉 機(jī)，但是效率低下，不能滿足生產(chǎn)提高的需要，隨后便產(chǎn)生了單螺桿擠出機(jī)，繼 而發(fā)展了雙螺桿擠出機(jī)。雙螺桿擠出機(jī)具有塑化能力強(qiáng)，擠出效率高，耗能低，混煉效果好，自清潔能力等吸引了塑料行業(yè)的注意并取得了迅速發(fā)展。另外擠出機(jī)也是塑料生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的機(jī)器， 使用不同的機(jī)頭可以

21、擠出不同的產(chǎn)品， 如型 材、片材、管材和擠出吹膜等。因而擠出機(jī)在塑料加工行業(yè)有其它機(jī)器無(wú)法替代 的重要性。本實(shí)驗(yàn)使用雙螺桿擠出機(jī)擠出物料切粒，是生產(chǎn)色母料的工藝過(guò)程，如果在 側(cè)喂料口或者將物料與顏料在捏合機(jī)中混合加料， 擠出的產(chǎn)品則為色母料，另外 如果換為其它機(jī)頭即可用于生產(chǎn)各種相應(yīng)產(chǎn)品。同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)組的結(jié)構(gòu)如圖所示， 與其它擠出設(shè)備一樣，包括傳動(dòng) 部分、擠壓部分、加熱冷卻系統(tǒng)、電氣與控制系統(tǒng)及機(jī)架等。由于雙螺桿擠出機(jī) 物料輸送原理和單螺桿擠出機(jī)不同， 通常還有定量加料裝置。鑒于同向雙螺桿擠 出機(jī)在塑料的填充、增強(qiáng)和共混改性方面的應(yīng)用，為適應(yīng)所加物料的特點(diǎn)及操作 的需要，通常在料筒上都

22、設(shè)有排氣口及一個(gè)以上的側(cè)加料口，同時(shí)把螺桿上承擔(dān)輸送、塑化、混合和混煉功能的螺紋制成可根據(jù)需要任意組合的塊狀元件，像糖蔭產(chǎn)一樣套裝在芯軸上，稱為積木組合式螺桿，其整機(jī)也稱為同向旋轉(zhuǎn)積木組合 式雙螺桿擠出機(jī)。擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)部分：(1) 傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分就是帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，它通常由電動(dòng)機(jī)、減速箱和軸承等組成， 在擠出過(guò)程中，要求螺桿在一定的轉(zhuǎn)速他圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不隨螺稈負(fù)荷的 變化而變化，以保證制品的質(zhì)量均勻一致。為此。傳動(dòng)部分一般采用交流整流電 動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等裝置。(2) 加料部分加料部分一般由傳動(dòng)部分、料斗、料筒、螺桿等組成。料斗底部有截?cái)嘌b置， 以便調(diào)整和切斷料流，電

23、機(jī)的轉(zhuǎn)速由專(zhuān)門(mén)的儀表來(lái)控制， 可通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 來(lái)實(shí)現(xiàn)定量供料。(3) 機(jī)筒由于塑料在機(jī)筒內(nèi)經(jīng)受高溫高壓，因此機(jī)筒的功用為一承壓加熱室，機(jī)筒外 部附有加熱設(shè)備和溫度自控裝置及冷卻系統(tǒng)(如風(fēng)冷)。(4) 螺桿螺桿是擠出機(jī)的核心部件，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生對(duì)塑料的擠壓作用，塑料在 機(jī)筒內(nèi)能產(chǎn)生移動(dòng)、增壓和從摩擦中取得部分熱量、塑料在移動(dòng)中得到混合和塑 化，粘流態(tài)的塑料熔體在被壓實(shí)而流經(jīng)?？跁r(shí)， 取得所需的形狀而定型。雙螺桿 擠出機(jī)的種類(lèi)很多，從不同角度可分為同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)；嚙合型與非嚙合型雙螺桿擠出機(jī)等。擠出機(jī)的規(guī)格通常用螺桿直徑表示， 螺桿的直徑 D通常為30-200 mm,螺桿

24、直徑增大，加工性提高，所以擠出機(jī)的生產(chǎn)率與螺 桿直徑的平方成正比。長(zhǎng)徑比L/D大能改善物料的溫度分配，有利于塑料的混 合和塑化。(5) 機(jī)頭和?？谕ǔC(jī)頭和模口是一整體設(shè)備，機(jī)頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體變 為向?？诜较虻钠叫兄本€運(yùn)動(dòng)，并將熔體均勻平穩(wěn)地導(dǎo)向?？凇Ｄ？跒榫哂幸欢?截面形狀的通道，塑料熔體在?？谥辛鲃?dòng)時(shí)取得所需形狀并被模口外的定型裝置 和冷卻系統(tǒng)冷卻固化而成型。(6) 排氣裝置及其機(jī)理排氣部分由排料口和抽真空系統(tǒng)組成。三、原料及主要設(shè)備1 .主要設(shè)備：SHJ-30型同向雙螺桿擠出機(jī)0.5mm表1.主要技術(shù)參數(shù)螺桿直徑(D)螺桿長(zhǎng)徑比（L/D）30螺桿轉(zhuǎn)速（n）60-600r

25、/min單編#號(hào)HUAQIO LrXIVEfESIlTH圖1,同向雙螺桿擠出機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖三元乙丙橡膠/聚丙烯（EPDM/PP）改性配方聚丙烯98三元乙丙橡膠21.機(jī)座；2,動(dòng)力部分；3,加料裝置；4.機(jī)筒；5.排氣口； 6,機(jī)頭；7.冷卻裝置；8.切粒裝置2 .配方設(shè)計(jì)：利用EPDM改善聚丙烯的韌性，在實(shí)際生產(chǎn)中已廣泛使用，為了進(jìn)一步提高改性效果，設(shè)計(jì)改性配方如下：表2,改性配方表3,螺桿各段溫度控制螺桿前段（加料段）中斷（熔融段）后段（均化段）機(jī)頭溫度（C ）150-170180-190190-200180-190四、注意事項(xiàng)1,開(kāi)啟主電機(jī)前要保證潤(rùn)滑電機(jī)啟動(dòng)。2,被加工的原料必須干凈，

26、嚴(yán)禁金屬、砂子等雜質(zhì)進(jìn)入料斗，以防損傷機(jī)筒和螺桿；另外，未達(dá)到規(guī)定的工藝溫度及預(yù)熱時(shí)間絕對(duì)禁止開(kāi)機(jī)！3 .在任何情況下都不得將肢體的任何部位伸入擠出機(jī)喂料口，并在主機(jī)加熱后，不能用手觸碰筒體以防燙傷！4,停機(jī)時(shí)要將主電機(jī)和喂料電機(jī)調(diào)速環(huán)降低到零位。5 .如有異常可緊急停機(jī)，然后查明故障原因。6 .在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)，進(jìn)行分析、檢查和檢修，在 故障未能有效排除的前提下，不得再次強(qiáng)行開(kāi)機(jī)工作。7 .切粒機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)禁將刀箱的艙門(mén)打開(kāi)。如果料條卡住，其正確的 操作程序應(yīng)是：先將切刀的轉(zhuǎn)速歸零，然后切斷切粒機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源后， 方可打開(kāi)艙門(mén)一一若多人操作，必須要制定專(zhuān)人看護(hù)切粒機(jī)的驅(qū)

27、動(dòng)開(kāi)關(guān)。五、實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及分析（一）實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作1,依照相關(guān)資料了解所使用材料 PP的熔點(diǎn)和流動(dòng)特性設(shè)定擠出溫度。2,將所加工材料用電熱干燥，按照比例預(yù)混合 EPDM,PP粒料：按比例稱 量?jī)煞N物料，裝入袋中，振蕩，本實(shí)驗(yàn)中 PP: EPDM=98:2。二者均為 透明顆粒，但EPDM韌性明顯強(qiáng)于PP。（如圖2）3.檢查料斗確認(rèn)無(wú)異物。4,檢查冷凝水連接是否正常。5.檢查潤(rùn)滑油是否足量。（二）實(shí)驗(yàn)過(guò)程1,開(kāi)啟總電源，按照工藝要求設(shè)定各加熱段溫度，啟動(dòng)水泵。開(kāi)啟油泵開(kāi)關(guān)，潤(rùn)滑電機(jī)啟動(dòng)。主屏幕上水泵、油泵對(duì)應(yīng)的圓圈由黑色變?yōu)榧t色，調(diào)節(jié)各截止閥開(kāi)度?，F(xiàn)象：水泵開(kāi)啟，有水流聲。2 .通電后，各區(qū)進(jìn)入

28、加熱、升溫過(guò)程，待各區(qū)溫度達(dá)到設(shè)定值后，（控制偏差正常應(yīng)02C）后，保溫2030 min,往料斗中加入PP、EPDM共混物。（圖3）現(xiàn)象：各溫區(qū)逐步達(dá)到設(shè)定值。圖3.倒入物料3 .用手旋轉(zhuǎn)連軸器看螺桿是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。4 .往冷卻水槽通水。5 .開(kāi)啟切粒裝置及及風(fēng)干機(jī)。6 .啟動(dòng)主電機(jī)，在電腦主屏上設(shè)定主機(jī)調(diào)速器運(yùn)行頻率值或轉(zhuǎn)速值。7 .開(kāi)啟喂料電機(jī)，根據(jù)調(diào)速器的轉(zhuǎn)速或頻率設(shè)定喂料量。8 .按工藝要求，調(diào)節(jié)切粒裝置轉(zhuǎn)速，等物料從機(jī)頭擠出長(zhǎng)條后（圖4）,牽引使之通過(guò)冷卻水槽（圖5）,然后引至風(fēng)干系統(tǒng)風(fēng)干（圖6）后切粒（圖7)圖7.切粒機(jī)切粒圖5. 引熔盛水槽冷卻 5 圖6.風(fēng)干機(jī)風(fēng)干現(xiàn)象：物料從擠出

29、機(jī)口模內(nèi)逐漸擠出，口模處有擠出脹大現(xiàn)象，擠出的熔體是透明色的，經(jīng)水槽冷卻后逐漸變?yōu)榘咨Y(jié)晶固體，質(zhì)地變硬，經(jīng)風(fēng)干機(jī)吹干后得到乳白色PP/EPDM共混物顆粒。（三）停機(jī)1 .將加料電機(jī)轉(zhuǎn)速降為0,然后關(guān)閉加料電機(jī)。2 .主機(jī)空轉(zhuǎn)1-2min,待熔體壓力降至1.0Mpa以下，停主電機(jī)3 .停油泵。4 .停真空泵。5 .停切粒裝置及風(fēng)干機(jī)。6 .停水泵（等主機(jī)料筒溫度降下來(lái)后再停止冷卻）。7 .斷開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)。六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析圖8.所得產(chǎn)物照片1）實(shí)驗(yàn)最終得到乳白色PP/EPDM共混物顆粒，質(zhì)地堅(jiān)硬，表面有光澤, 無(wú)異味。2）產(chǎn)物有少量黑色雜質(zhì)，可能是水槽中雜質(zhì)引入，應(yīng)保持冷卻水槽中水質(zhì) 的純凈

30、以免影響產(chǎn)物質(zhì)量。3）產(chǎn)物顆粒大小分布不均，可能是送條速度不均所導(dǎo)致，另外在水槽中的熔體拉伸速度不均也會(huì)出現(xiàn)料條粗細(xì)不同的情況， 應(yīng)盡量保持熔體拉伸 速度一致，使整個(gè)系統(tǒng)以統(tǒng)一速度協(xié)同運(yùn)作，便可得到大小均一的顆粒。4）剛切出的顆粒溫?zé)岫睗?，?yīng)是風(fēng)干不完全，可考慮加大風(fēng)速或延長(zhǎng)吹 風(fēng)時(shí)間，另外要盡量使料條分散開(kāi)以便充分散熱。5）若要將產(chǎn)物顆粒用于下一步操作如注塑，則需將顆粒完全干燥后再使用, 否則在高溫的注塑環(huán)境中，液態(tài)水易變?yōu)樗魵猓瑫?huì)引入氣泡等缺陷， 對(duì)成品質(zhì)量造成影響。七、思考題1 .聚合物在螺桿中熔融的具體機(jī)理是什么？當(dāng)固體物料由加料區(qū)進(jìn)入熔融區(qū)后， 逐漸受到愈來(lái)愈大的擠壓，在料筒溫度

31、 和摩擦熱的作用下，固體物料于塑煉中逐漸開(kāi)始熔化， 最后在進(jìn)入均化段時(shí)，基 本上完成熔化過(guò)程，即由固相逐漸轉(zhuǎn)交為液相，出現(xiàn)粘度變化。塑料的整個(gè)熔化過(guò)程是在螺桿熔融區(qū)內(nèi)進(jìn)行的。在擠出過(guò)程中，在螺桿加料段附近一段內(nèi)充滿了固體粒子， 接近均化段的一 段內(nèi)充滿了已熔化的塑料，而在螺桿中間大部分區(qū)段中，固體粒子和熔融物共存， 塑料的熔化就是在此螺桿區(qū)段中完成的，因此稱此段為熔融段。與料筒表面接觸的固體粒子，由于料筒的傳導(dǎo)熱和摩擦熱的作用，首先熔化， 并形成一層薄膜，稱為熔膜（1）,這些不斷熔融的物料，在螺桿與料筒的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)的作用下，不斷向螺紋推進(jìn)面匯集，從而形成旋渦狀的流動(dòng)區(qū)，稱為熔池（2）（簡(jiǎn) 稱液相）,而在熔池的前邊充滿著受熱軟化和半熔融后粘結(jié)在一起的固體粒子（4）,尚未完全熔結(jié)和溫度較低的固體粒子（5）。（4）和（5）統(tǒng)稱為固體床（簡(jiǎn)稱固相）。熔 融區(qū)內(nèi)固相與液相的界面稱為遷移面 （3）,大多數(shù)熔化均發(fā)生在此分界面上，它 實(shí)際是由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟倪^(guò)渡區(qū)域（圖9）。隨塑料往機(jī)頭方向的輸送，熔融過(guò)程逐漸進(jìn)行。熔化物料的熱源有二：一是依據(jù)料筒傳來(lái)的熱量，