一、课程基本信息

课程代码：090554

实验课程名称:高分子（复合）材料成型加工实验

英文名称: Experimental Polymer Processing Engineering

课程总学时: 32    总学分: 1.0      实验学时:32

适用对象：高分子材料与工程学生

 

二、实验课程的性质与任务

研究高分子材料的基本性质，为满足不同使用目的和成型加工工艺，选取最合适的材料；为制品的生产选定最佳的工艺条件；熟悉并掌握高分子材料成型加工的基本方法。通过实验，使学生进一步巩固《高分子材料成型加工工艺和设备》中的基础知识及原理；掌握高分子成型的基本操作；使学生能够正确使用主要成型设备，观察并记录实验过程的各种现象及数据；培养学生对实验数据进行处理、写总结报告的能力。

 

三、实验教学目的与要求

通过实验使学生了解和掌握高分子材料的成型原理、成型方法、成型工艺以及工艺特性和工艺参数，从而在感性上进一步加深对高分子科学原理的理解，掌握实验知识和技能，为以后的学习和工作打下基础。

 

四、考核办法和成绩评定标准

1.考核办法

考核学生实验预习设计能力：提前告诉学生实验项目，让学生设计实验内容。  

考核学生实验操作能力：根据实验设计内容，利用现有仪器设备进行实验，

考察学生动手能力，考核学生对实验内容的理解和把握。

考核学生实验报告撰写水平：根据实验内容及实验过程参数、现象的观察，

撰写实验报告。

2.成绩评定标准

考核学生实验预习设计能力：30%

考核学生实验操作能力：40%

考核学生实验报告撰写水平：30%

 

五、实验指导书

韩哲文编《高分子科学实验》（华东理工大学出版社）

 

六、实验项目、内容与要求

实验一  高分子材料的混合

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解高速搅拌机结构、部件作用；掌握高速搅拌机的用途；掌握高速搅拌机混合物料的工艺条件。

 

教学要求：要求学生动手操作高速搅拌机混合物料，掌握各种物料混合方法，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述高速搅拌机的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.软质PVC制品物料混合

100℃高温高速混合5分钟，40℃低温低速混合2分钟

2.碳酸钙表面处理

    钛酸酯偶联剂与白油的混合液分三次加入碳酸钙中，于100℃下混合5分钟。

3.滑石粉表面处理

    硅烷偶联剂与乙醇的混合液分三次加入滑石粉中，于100℃下混合5分钟。

 

实验二  橡胶的塑炼与混炼

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解双辊开练机结构、部件作用；掌握双辊开练机的用途；掌握双辊开练机混炼物料的工艺条件。

 

教学要求：要求学生动手操作双辊开炼机对橡胶进行塑炼和混炼，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述双辊开炼机的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.橡胶的塑炼

    室温下塑料生胶，大约10~20分钟，得到塑炼胶。

2.橡胶的混炼

硫化体系助剂按顺序（硫化剂最后加入）逐渐加入到塑炼胶中，进行混炼，薄通，打三角包，得到混炼胶。

3.软质PVC物料、硬质PVC物料的混炼

 

实验三  塑料的模压成型

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解模压机结构、部件作用；掌握模压机的用途；掌握模压机模压PE、PP力学性能试样的工艺条件。

 

教学要求：要求学生动手操作模压机对PE、PP进行模压成型，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述模压机的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.根据模压物料给模压机加温，PE模压温度180℃，PP模压温度230℃。

2.在模具上下铺上聚脂薄膜或铝箔纸起隔离作用。

3.称量40克物料放入模具中，盖上上下模板。

4.平行放入模压机中，在设定温度下零压预热5分钟；排气3~5次；在设定温度，压力5~10MPa下保压5分钟；在压力5~10MPa下冷却5分钟，取出模片。

 

实验四  塑料的挤出成型

实验类型：验证实验

实验学时：8

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解双螺杆挤出机结构、部件作用；掌握双螺杆挤出机的用途；掌握双螺杆挤出机挤出物料的工艺条件

 

教学要求：要求学生动手操作双螺杆挤出机对PE、PP进行挤出成型实验，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述双螺杆挤出机的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.根据挤出物料给挤出机加温，从加料口到机头温度逐渐升高。

一般设定温度为：HDPE： 160，180，190，200，200，200（℃）

                  PP：180，190，200，210，220，220（℃）

2.达到设定温度后恒温20~30分钟。

3.先手动盘车，若很轻松盘动，则可以开机，若不能轻松盘动，则要继续加温，直到盘动。

4.先开主机，再开喂料。

5.根据挤出情况调整主机转速和喂料转速，使两者匹配，一般主机转速不超过20Hz，再根据主机电流调整喂料转速，使电流不超过额定电流的80%即可。

6.将挤出料条拉进水槽进行冷却，通过风机吹干水分，送进切粒机进行切粒。

 

实验五  塑料的注塑成型

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解注塑机结构、部件作用；掌握注塑机的用途；掌握注塑机注塑PP力学性能试样的工艺条件。

 

教学要求：要求学生动手操作注塑机对PP进行注塑成型，注塑PP样条，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述注塑机的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.根据物料给注塑机加温，从加料口到喷嘴温度逐渐升高。

一般设定温度为：HDPE： 160，190，200，200，200（℃）

                PP：180，200，210，220，220（℃）

2.达到设定温度后恒温20~30分钟。

3.设定注塑压力，注塑时间，冷却压力，冷却时间等参数。

4.加入物料，先进行塑化。

5.将开关置于半自动位置。关闭行程门，开始注塑。

6.根据注塑情况调整注塑参数，使注出的试样饱满平整。

 

实验六  高分子材料加工流变性能测试

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解转矩流变仪结构、部件作用；掌握转矩流变仪的用途；掌握转矩流变仪混炼物料的工艺条件。

 

教学要求：要求学生利用转矩流变仪测试高分子材料的流变性能，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述转矩流变仪的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.根据物料给转矩流变仪加温。

一般设定温度为：HDPE：200℃；PP： 220℃；软质PVC：160℃。

                  转速：60转/分钟，混炼时间：6分钟

2.达到设定温度后恒温20~30分钟。

3.将40g物料迅速加入混炼室中，放上5Kg砝码。

4.按“开始”，转子转动。电脑同时记录混炼过程，可以得到转矩~时间曲线，混炼6分钟后自动停机。

5.取下砝码，打开混炼室，取出混炼物料，尽快压平备用。

6.根据转矩~时间曲线分析物料的动态流变性能。

 

实验七  橡胶硫化性能的测试

实验类型：验证实验

实验学时：4

每组人数：4~5人

 

实验目的：了解转子硫化仪结构、部件作用；掌握转子硫化仪的用途；掌握转子硫化仪硫化橡胶的工艺条件。

 

教学要求：要求学生利用转子硫化仪测试橡胶的硫化过程，得到焦烧时间和正硫化时间，实验完毕，编写实验报告。

 

教学方法：教师讲述转子硫化的结构、应用，示范仪器的操作方法，讲解仪器使用注意事项。

 

实验内容提要：

1.根据物料给转子硫化仪加温。

一般设定硫化温度为：CPE：160、165、170℃

                      硅橡胶：160、165、170℃

2.达到设定温度后恒温20~30分钟。

3.取两块聚酯薄膜，称量4g混料胶，压平，放在两个PET薄膜中间。

4.用空压机施加压力，一般控制在0.5MPa，而且实验过程中一直保持压力。

5.开启两个转子，把样品放在两个转子之间，按下仪器上的“测量”。

6.观察转矩~时间曲线，直到正硫化的平坦期出现变化（曲线向上或向下），修改实验时间，停止实验。

7.由转矩~时间曲线可以得到正硫化时间t₉₀、焦烧时间t₁₀、硫化速度、最大转矩、最小转矩等参数。

 

七、其他说明

    无       

 

 

大纲修订人：张桂云                 修订日期：2017-12-18

大纲审定人：陈循军                 审定日期：2017-12-30