高分子材料加工工艺

《塑料共混改性技术》要求：（1）“三不要”——不要迟到、不要早退、不要旷课。（2）“三带着”——带学习工具、带学习热情、带着礼貌。（3）“三不许”——不许睡觉、不许吵闹、不许做与本课学习无关的事。说明：成绩评定=项目×40%+实验操作×20%+期末考核×40%学习要求及说明10/3/20193•讨论：•不同的制品对材料性能的要求有哪些？（如水杯、塑料盆、矿泉水瓶、工艺品等）•当现有原材料不能满足制品要求时如何处理？（两种办法）•（1）更换原材料•（2）对现有材料改性10/3/20194•绪论1.本课程内容、性质、任务和要求1课程内容•情境一、啤酒包装用PE热收缩膜用料的制备•情境二、增溶剂MaPE的制备及应用•情境三、共混型热塑性弹性体的制备•情境四、抗冲击聚苯乙烯料的制备•情境五、阻燃电器外壳ABS合金料的制备10/3/201952课程性质《塑料共混改性技术》是高分子材料加工技术专业的一门专业核心课，教学内容是从事塑料加工技术人员必须具备的专业知识。该课程是在学习了高分子材料化学基础、高分子材料物理基础、塑料原材料与配方、材料性能测试技术等专业理论课程基础上开设的一门实践性和综合性都很强的课程。它与材料成型加工设备、材料成型加工工艺、材料配方与配制技术、毕业设计、顶岗实习等课程有着紧密的联系。10/3/20196•3学习内容及任务•塑料共混改性理论•塑料共混改性所需原材料品种、性能及相互作用机理•共混改性设备、工艺过程及操作10/3/20197•4学习安排•学习时间：课堂+课外•学习方法：学生主动学习，老师督促•课堂安排：同学汇报+老师讲解+讨论•学习分组：两个大组，四个小组，每个小组一名组长。•项目成绩评定：nM=(M1+M2+···+Mn)小组成绩M——老师评定组员成绩M1、···、Mn——小组长评定10/3/20198•5参考资料•吴培熙张留城编著《聚合物共混改性原理及工艺》、《聚合物共混改》•王国全编著《聚合物共混改性原理与应用》•图书馆电子资源中读秀、维普、知网查询相关科技论文。10/3/20199本次课的主要内容：高分子材料的改性方法共混改性的目的共混改性的方法能力目标：能区别不同的改性方法知识目标：1.了解高分子改性的主要方法2.理解共混改性的目的及方法。10/3/201910•通过什么方法可以改变现有原料性能？•（1）改变分子运动状况•（2）改变化学结构•（3）添加其它物质10/3/201911任务：选择改性方法一.高分子改性的主要方法（1）共混改性（2）填充改性（3）纤维增强改性（4）化学改性（5）纳米复合材料10/3/201912（1）共混改性将两种或两种以上的高分子物质加以混合与混炼，使其性能发生变化，形成一种新的表观均匀的聚合物体系，这种混合过程称为聚合物的共混改性。10/3/201913（2）填充改性在聚合物基体中添加与基体组成和结构不同的固体添加物以降低成本，或是聚合物制品的性能有明显改变。（3）纤维增强改性在聚合物基体中加入增强材料（纤维）以改进聚合物性能，特别是力学性能的改性方法10/3/201914（4）化学改性通过聚合物的化学反应，改变大分子链上的原子或原子团的种类及其结合方式，如嵌段和接枝共聚、交联、互穿聚合物网络等化学的方法进行的改性。（5）纳米复合材料通过在高聚物中添加纳米级尺寸的单元而制得的复合材料。本课程主要学习共混改性相关知识10/3/201915任务二为何要进行共混改性，如何实现二共混改性的目的与方法1、共混改性的目的（1）均衡各聚合物组分的性能，以改善材料的综合性能（2）一种聚合物（小量）作为另一种聚合物的改性剂，以获得显著的改性效果。（3）改善聚合物的加工性能（4）制备具有特殊性能的聚合物材料（5）提高性能/价格比（6）回收利用废弃聚合物材料10/3/2019162、共混改性的方法（1）物理共混法：机械共混：依靠分子链之间的物理作用实现共混的方法，包括干粉、熔融、溶液和乳液四种常用方法。干粉共混法：在非熔融态混合设备（高混机、捏合机、球磨机等）中完成。熔融共混法：各组分在软化或熔融流动状态下（Tf以上）用混炼设备（挤出机、高温开炼机等）加以混合。（工艺流程：如：P149-图4-1）10/3/2019172、共混改性的方法溶液共混法：将共混聚合物溶解到共溶剂中，搅拌混合均匀或将聚合物各组分分别溶解在混合均匀，然后加热驱除溶剂而得到共混物。乳液共混法：将不同聚合物分别制成乳液，再将其混合搅拌均匀后加入凝聚剂使聚合物共沉析而得到共混物。10/3/2019182、共混改性的方法（2）化学共混法：共聚-共混：包括接枝共聚共混和嵌段共聚共混接枝共聚流程（聚合物1溶解到聚合物2单体中，使单体聚合得到共混物）如：HIPS（PS+BR/SBR接枝共聚），ABS,MBSIPN：（制备一种交联聚合物，在含有活化剂和交联剂的另一种聚合物单体中溶解，然后聚合而形成互相贯穿的网络聚合物共混物。10/3/2019192、共混改性的方法（2）化学共混法：其它化学共混法动态硫化：（用于制备热塑性弹性体）反应挤出：（共混反应在成型设备中完成）分子复合：实现分子级共混10/3/201920总结复习：共混改性的目的共混改性的方法作业•1、共混改性的利弊分析•2、拟定啤酒包装用PE热收缩膜制备方案。10/3/201921学习情境一：啤酒包装用PE热收缩膜用料的制备任务一：共混原材料选择及方案拟定任务分析：1、热收缩膜及性能要求2、选择原材料3、确定成型工艺及设备4、确定初步的工艺条件5、拟定实施步骤10/3/2019221、收缩膜及性能要求热收缩薄膜是一种在生产过程中被拉伸定向而在使用过程中受热收缩的一种塑料薄膜，因这种使用功能而成为了一类收缩包装薄膜。在这些收缩薄膜中，用量最大的是聚乙烯和聚氯乙烯。性能要求：GBT13519-1992聚乙烯热收缩薄膜.pdfGBT19787-2005包装材料聚烯烃热收缩薄膜.pdfQBT3632-1999聚氯乙烯热收缩薄膜、套管.pdf10/3/2019232、选择原材料用于收缩包装的薄膜主要有聚氯乙烯和聚乙烯薄膜，其次还有聚丙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、离子型聚合物和以些新型收缩薄膜。1、PVC薄膜：作业性好，加工后透明、漂亮、封合部也美观但其缺点是（1）冲击强度低，尤其低温脆性，因此作为工业用的重型包装不如聚乙烯；（2）封合强度不高，熔封时、有可能产生恶臭的腐蚀性气体；（3）使用含增塑剂的薄膜有可能出现迁移粘连现象，薄膜会粘在商品上失去光泽。2、PE薄膜：聚乙烯冲击强度度大、价格便宜、加工后的热封部分强度高、破断少，故常用了运输包装，但其光降、透明件等方面则不如PVC。10/3/201924聚乙烯（PE）类型PE种类：1)低密度聚乙烯(LDPE)。2)线形低密度聚乙烯(LLDPE)：3)超低密度聚乙烯(U/VLDPE)。4)高密度聚乙烯(HDPE)：5)高分子量高密度聚乙烯(HMW—HDPF)6)超高分子量聚乙烯(1UHMWPF)。7)茂金属催化聚乙烯(mPE)，8)可发性聚乙烯(EPE)。9)回收聚乙烯(PCR)。目前使用量最大的是LDPE、LLDPE和HDPE10/3/20192510/3/201926以上行情资讯来自中塑资讯网：、确定成型工艺及设备10/3/2019294、确定初步的工艺条件（参考）1)挤出机温度：1段：150~160℃2段：180~185℃3段：190~200℃4段：210~220℃2）模具：1段：190—200℃2段：180—190℃3段：180—185℃3)螺杆转速：20—22r/min4)吹胀比：1.5—5.05)牵引比：3—1010/3/2019305、拟定实施步骤（1）原材料及配方确定（2）工艺选择及参数确定（3）原材料准备，设备准备（4）生产实施（5）性能检验（6）效果评价与分析10/3/201931课后任务：预习薄膜吹塑成型机组的使用10/3/201932任务二：啤酒包装用PE热收缩膜用料的制备10/3/201933原材料准原料用量生产用量LDPE802000gHDPE20500g任务二：啤酒包装用PE热收缩膜用料的制备10/3/2019341、开机前常规检查：①供电前检查电网电压，是否在规定范围内；②检查气泵、气阀等执行部件是否可靠有效；③查看机组各部分接地是否有效；④检查减速机油是否符合要求。2、开机前工艺准备：①确认口模和间隙是否符合生产制品要求；②确认加热器温度（设置、加热、恒温等）；如：LDPE(2102TN26)：温度（℃）：165-180-190-180③确认机械传动等运行情况；④按制品要求安装调整好剖刀、切刀、收卷轴等生产器具10/3/2019353、开机①主机起动前全部机组运转部分须供电备用；②主机起动后引膜同时供气（挤出——提膜——喂辊——充气——卷取），③按制品规定达到宽度后调整好制品厚度及偏差；④调整好风量，各部分运行线速度配合适当，收卷效果良好。10/3/2019364、运行过程重点检测：①纵横向收缩率；②直径尺寸及两端直径偏差；③厚度尺寸及偏差；④宽度尺寸及偏差；⑤端面平整度和外圆平整度。10/3/2019375、停机①先停止供料，尽量挤净料筒内剩余的物料；②逐渐降低主机转速至零，关闭主机；③待薄膜卷取完毕，逐个关闭牵引、卷取等辅机。④关闭加热。⑤最后关闭电源、风包、气源。6、停机后清理操作现场。并进行诸项记录的填写。10/3/201938注意事项：1、吹膜过程中因需要须停机换网时，必须关闭所有的加热电源。2、主机连续工作24小时后更换漏网，同时清理模口物料。3、熔体被挤出之前，操作者不得处于口模的前方。4、操作过程中严防金属杂质、小工具等物落入进料口中，以免损伤螺杆。5、清理螺杆、口模或模具时，只能采用铜棒、铜刀或压缩空气管工具，严禁使用硬金属制的工具如三角刮刀、螺丝刀等来清理，以免损伤设备。6、提膜时避免正对口模上方，以免烫伤；引膜时在上牵引、下牵引、卷取等处注意松开胶辊操作，避免挤伤。挂刀时注意刀片，以免划伤；7、操作过程中注意周边环境，避免烫伤、碰撞、物品坠落砸伤等现象发生。10/3/2019392、工艺流程生产工艺流程：料斗上料一物料塑化挤出→吹胀牵引→风环冷却→人字夹板→牵引辊牵引→电晕处理→薄膜收卷10/3/201940项目一：啤酒包装用PE热收缩膜用料的制备总结汇报1、原料及配方2、共混目的3、共混工艺流程4、产品质量标准及工艺控制要领5、共混物结构分析10/3/20194110/3/201942任务三：分析共混物形态结构及影响因素1、共混物形态（1）完全相容：（举例：水和酒精）（2）部分相容：（举例：水和食盐）（3）完全不相容：（举例：水和油）10/3/2019432、共混物形态结构（1）形态类型A均相体系：组分完全相容，形成分子级别分散的均一相态。B非均相体系：组分部分相容，体系由两组分各自单独相及两相过渡区域组成。C术语：连续相、分散相、相畴10/3/201944思考：非均相体系中各相是以何种结构共存。（2）非晶聚合物构成的多相体系结构A分散相形状不规则（P154—图4-3）B分散相较规则（P154—图4-4）C分散相为胞状结构或香肠状结构（P154—图4-5）D分散相为片状结构（P154—图4-6）10/3/201945（3）两相互锁或交错结构两相共连续结构，两组分交错排布，难以区分连续相/分散相。通常在相逆转组成范围内形成。层状结构（P154—图4-7）两相交错，相逆转（P154—图4-8）10/3/201946（4）互相贯穿的两相连续结构两相互相贯穿，使得整个体系成为一个交织的网络，两相都是连续相。（P154—图4-9）（5）结晶-非晶聚合物共混物的形态结构考虑：晶体结构、晶相与非晶相、连续相与分散相等。（P154—图4-9）（6）结晶-结晶聚合物共混物的形态结构考虑：各自晶态结构、晶区与非晶区、连续相