塑膠混煉及其機(jī)械性質(zhì)測(cè)定

1、105 學(xué)年實(shí)驗(yàn)五塑膠混煉與熱壓試片的製作實(shí)驗(yàn)六耐衝擊與拉力機(jī)試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)如何以熔融混煉方法將兩種聚合物混合。2. 學(xué)習(xí)使用熱壓機(jī)製作試片。3. 學(xué)習(xí)以拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試高分子機(jī)械性質(zhì)。4. 學(xué)習(xí)以耐衝擊試驗(yàn)機(jī)測(cè)試高分子材料之耐衝擊性。二、實(shí)驗(yàn)原理聚摻合物是指將二種以上的聚合物經(jīng)由融熔或加入溶劑的方式 一般而言，聚摻合物的機(jī)械或物理性質(zhì)，決定於相形態(tài) (morphology)、連續(xù)相與分散相間的作用力以及組成百分比等諸多因素。而其微觀相形態(tài)又深受混煉加工技術(shù)與條件之影響。於實(shí)際應(yīng)用上，聚摻合物大多利用物理摻混的熔融加工技術(shù)，將 (extruder)、混煉機(jī) (compounder)、

2、混合機(jī) (internal mixter)、捏合機(jī) (kneader)、塑譜儀(brabender)和滾筒機(jī) (roll miller)等等。此方法不需使用溶劑，只要小心控制操作溫度及適當(dāng)?shù)牟僮鲿r(shí)間，即可得分散性良好的摻合物，不過需注意避免不同成份在熔融態(tài)，因高剪切力及高溫可能造成裂解。拉力試驗(yàn)簡(jiǎn)介抗張強(qiáng)度 (tensile strength)最常用以表示材料的機(jī)械性質(zhì)，涵意為需要多大的拉伸應(yīng)力，才足以破壞材料分子的凝聚力。測(cè)試時(shí)，是將1105 學(xué)年材料裁成一定形狀後，在拉力試驗(yàn)機(jī)中，以一定的速度延伸，直到拉斷為止。其試片形狀通常為啞鈴型。將材料所受的應(yīng)力 (stress)和應(yīng)變 (strai

3、n)作圖，即可得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從此圖中可以取得下述之參數(shù)。(1) Fp：表示材料合乎虎克定律的上限應(yīng)力，當(dāng)材料受力低於 Fp 時(shí)，外力去除後材料本身可以恢復(fù)原狀而不會(huì)產(chǎn)生形變，故此區(qū)域亦可稱為彈性區(qū)域。(2) 彈性區(qū)域內(nèi)曲線的斜率稱為彈性係數(shù) (elastic modulus)。(3) Fy 表示降伏強(qiáng)度 (yield strength)，其與 Fp 十分相近，有時(shí)很難明顯區(qū)分，當(dāng)材料受力超過降伏點(diǎn)時(shí)，即產(chǎn)生永久變形。(4) Ft 表示斷裂強(qiáng)度 (ultimate strength)，當(dāng)材料受力超過降伏點(diǎn)後，材料不需額外的應(yīng)力即可延伸，即為塑性區(qū)域。最後材料再受外力而延伸造成斷裂 ，此時(shí)的

4、強(qiáng)度即為斷裂強(qiáng)度。(5) 斷裂伸長量 (elongation at break)材料斷裂時(shí)的伸長量。(6) 韌性 (toughness)即每單位體積斷裂時(shí)所需的能量，而應(yīng)力 - 應(yīng)變圖中區(qū)線下所圍的面積，即可用來表示韌性的大小。2105 學(xué)年三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 塑譜儀廠商： Brabender Co.型號(hào)： Plasti-corder PL2000用途：使塑膠粒升溫至熔融態(tài)，並以高剪切力加以混煉。2. 粉碎機(jī)用途：將高分子材料粉碎至1mm 大小顆粒，以利後續(xù)之熱壓成型 。3. 熱壓成型機(jī)廠商：瓏昌機(jī)械工業(yè)有限公司型號(hào)： FC-60 TON用途：將高分子材料加熱熔融，壓成模型測(cè)試片。4. 萬能拉力

5、機(jī)廠商： SHIMADZU型號(hào)： AGS-J用途：將啞鈴形測(cè)試片 (ASTM D-638 規(guī)格 )置入拉力機(jī)之測(cè)試夾具中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最終可獲得抗張強(qiáng)度與斷裂拉伸率?？箯垙?qiáng)度的計(jì)算：斷裂拉伸率的計(jì)算：FALL0其中：抗張強(qiáng)度 (Tensile Strength)F ： Deformation forceA ：cross-sectional area of the gage regionL ：the change in sample gage length(L-L0)L0 ：initial length3105 學(xué)年5. 耐衝擊試驗(yàn)機(jī)機(jī)型：弘達(dá)， HT-8041B用途：測(cè)定塑膠材料之耐衝擊性。衝擊

6、值計(jì)算方法：EWR (coscos )其中 E：衝擊試驗(yàn)機(jī)所吸收之能量W：擺錘重量 (0.78Kg)R：擺錘之迴轉(zhuǎn)中心至其重心間的距離(20.83cm)：落下的角度 (150 °)：擊斷試片後擺錘之上升角度衝擊值 E / A (Kg-m/cm2)，A：試片斷面積四、實(shí)驗(yàn)步驟塑譜儀操作1. 開啟右側(cè)的開關(guān)，向左轉(zhuǎn)至水平處。2. 開啟溫度顯示器左側(cè)的開關(guān)，向左轉(zhuǎn)至水平處。3. 設(shè)定加工溫度 (180，或改變混煉溫度 )，轉(zhuǎn)速固定 50rpm。4. 將外加熱板螺栓固定，再裝上壓料桿。5. 開始入料 (PP、 PE 不同比例混合 40：60，總重量 45g)。6. 開關(guān)轉(zhuǎn)至 intern。7

7、. 混煉 10 分鐘後取出塑料。8. 清理料倉。9. 將取出料放入粉碎機(jī)粉碎後，準(zhǔn)備進(jìn)行熱壓試片。4105 學(xué)年熱壓機(jī)操作1. Power on，手動(dòng)。2. 設(shè)定加工溫度 (200)，壓力 (100Kgf/cm 2)。3. 開模。4. 將模具置於下鋼板上加入塑膠粉碎粒，再放上上鋼板。5. 關(guān)模，開始熱壓 15 分鐘後取出。萬能拉力機(jī)操作1. 氣壓機(jī)插電，將氣壓機(jī)紅色按鈕拉起。2. 開啟拉力機(jī)左後方黑色電源。3. 電腦開機(jī)後，選第一項(xiàng) (Man-Yi) 。4. 點(diǎn)選桌面：大學(xué)部拉力試驗(yàn)、混煉。5. 點(diǎn)選桌面： TRAPEZIUM2 輸入帳號(hào)及密碼： user6. 將 NEW 選單拉下，選 TES

8、T，NEXT ，TEST1，NEXT 。Batch size(Sample種類 3)、SubBatch size (每種類測(cè)試次數(shù)3)，輸入完畢右邊點(diǎn)空白處即會(huì)出現(xiàn)相關(guān)條件。7. 輸入 sample 厚度 3mm、寬度 6mm 、長度 63mm(總長 11.3cm，兩端夾具分別夾住試片各約 2.5cm)，再按兩次 NEXT ，F(xiàn)inish，進(jìn)入操作頁面。8. 拉力機(jī)部份先試夾夾具大約高度後，再將下極限固定以防夾具碰撞，將拉力機(jī)後面延伸計(jì)向後轉(zhuǎn)。9. 力量歸零 (按 ZERO 鍵)。右手邊氣閥控制上夾具 ，先夾住試片上端 ，試片位置需置中且正。10. 夾住後，力量數(shù)值會(huì)變動(dòng)，按面板上、下箭頭歸零

9、 。歸零後 Extension5105 學(xué)年歸零。11. Begin test(start)待數(shù)值及圖形出現(xiàn)後，按下 Save 儲(chǔ)存。12. 開 File 後，按 Print Preview，選 PDF 存檔，輸入檔名 (組別 )再存入隨身碟。13. 圖形數(shù)據(jù)以同種類試片為一組每組測(cè)試三次，共存三個(gè)數(shù)據(jù)及圖形。耐衝擊試驗(yàn)1. 調(diào)整試驗(yàn)機(jī)指針，對(duì)準(zhǔn)分度盤之零點(diǎn)。2. 裝上試片 (ASTM D-256 規(guī)格，試片之缺口須面對(duì)擺錘之打擊口)。3. 轉(zhuǎn)動(dòng)擺錘升降之把手，調(diào)高擺錘至規(guī)定高度，指針分度盤轉(zhuǎn)至分度盤上之固定點(diǎn)即可，其角度 150°。4. 壓下固定點(diǎn)使擺錘自由擺下衝擊試片。5. 緩慢

10、拉緊煞車板停止擺錘之?dāng)[動(dòng)。6. 讀取擺錘剩餘能量所提昇之角度 ( )及試片缺口部之?dāng)嗝娣e。7. 計(jì)算試片破斷時(shí)所吸收之能量，以試片缺口部之?dāng)嗝娣e除之即為擊值。8. 檢視衝斷後之試片角度及斷口狀況，以判斷是韌性或脆性材料。五、注意事項(xiàng)1. 保持實(shí)驗(yàn)室周圍環(huán)境整潔，尤應(yīng)防止地面之油漬，以防不慎滑倒或著火。2. 注意切勿彎曲到熱電偶線。3. 實(shí)驗(yàn)完必須將塑譜儀確實(shí)清理乾淨(jìng)以防污染，並在停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。4. 拉力機(jī)務(wù)必將下極限固定以防夾具碰撞。6105 學(xué)年六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.萬能拉力機(jī)操作列印出測(cè)試後的數(shù)據(jù)及圖形（同種類試片為一組，每組測(cè)試三次，共三個(gè)數(shù)據(jù)及圖形）。2.耐衝擊試驗(yàn)紀(jì)錄衝擊試驗(yàn)角度 ( ) 及斷口面積，算出衝擊值並檢視衝斷後之試片斷口狀況以判斷是韌性或脆性材料。