高分子材料生产认识实习报告

高分子材料生产认识实习报告聚氨酯的生产工艺本次给我们讲座的是我们学院的罗教授。罗老师在聚氨酯材料方向从事了多年研究。在聚氨酯材料领域有着深厚的造诣。从罗老师的讲座中，我归纳总结出以下内容。聚氨酯材料的“名片”聚胺酯（英语：Polyurethane，IUPAC缩写为PUR，一般缩写为PU）是指主链中含有胺基甲酸酯特征单元的一类高分子。这种高分子材料广泛用于黏合剂，涂层，低速轮胎，垫圈，车垫等工业领域。在日常生活领域聚氨酯被用于制造医用器材。聚氨酯材料的发展历史聚胺酯的研究开发最初是由OttoBayer和他的同事合作于1937年在德国勒沃库森的I.G.Farben实验室开始的。他们通过实验应用加成聚合原理，利用液态异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯生成一种有别于当时已发现的聚烯烃和缩聚生成塑料的新型塑料---聚胺酯。新的单体混合物也不同于WallaceCarothers已取得的对于聚酯的专利。起初，应用仅限于纤维和软质泡沫。随后其发展受二次世界大战影响（期间PU只小范围用于航空座椅），直到1952年异氰酸酯才开始可以通过商业途径购买到。1954年，开始使用甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚酯多元醇生产用于商业用图的软质聚胺酯泡沫。1967年，胺基甲酸乙酯改性的聚异氰酸酯硬质泡沫被生产出来了，生产出来的低密度隔热材料显示出更好的热稳定性和阻燃性。也是在60年代，汽车的内部安全组件如仪表盘和门的面板开始使用热塑性塑料回填半硬质泡沫制成。从二十世纪80年代初，水吹微孔柔性聚胺酯泡沫被用于汽车面板和轮胎密封空气过滤器的模型垫圈。此后，由于能源价格上升、以及减少PVC在汽车中使用的要求日增，聚胺酯的市场份额不断增加。基于已有的聚胺酯喷涂技术和聚醚氨化学理论，聚氨酯的喷涂弹性材料在二十世纪九十年代得到迅猛的发展。它们的快速反应和对潮湿相对不敏感的特性使得它们成为大面积项目的涂装的首选涂料。聚氨酯的合成聚氨酯是指具有氨基甲酸酯结构的高分子材料，生产反应见下图：简单的说就是：-N=C=O+HO-→-NH-COO-。聚胺酯属于反应型高分子材料，同类的塑料还包括：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛塑料。其中的氨基甲酸酯基团是由异氰酸酯官能团-N=C=O和羟基-OH反应生成的。聚氨酯是由聚亚氨脂和多元醇在催化剂和其它助剂存在下加成聚合反应而生成。发泡工艺聚氨酯发泡工艺分为如下三种：一、预聚体法预聚体法发泡工艺是将（白料）和（黑料）先制成预聚体，然后在预聚体中加入水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等在高速搅拌下混合进行发泡，固化后在一定温度下熟化即可。二、半预聚体法半预聚体法的发泡工艺是将部分聚醚多元醇（白料）和二异氰酸酯（黑料）先制成预聚体，然后将另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二异氰酸酯、水、催化剂、表面活性剂、其他添加剂等加入，在高速搅拌下混合进行发泡。三、一步发泡工艺将聚醚或聚酯多元醇（白料）和多异氰酸酯（黑料）、水、催化剂、表面活性剂、发泡剂、其他添加剂等原料一步加入，在高速搅拌下混合后进行发泡。一步发泡工艺是目前普遍采用的工艺。另外还有手工发泡法，那是最简便的方法，将所有原料准确称量后，置于一个容器中，然后立即将这些原料混合均匀，注入模具或需要充填泡沫塑料的空间中即可。注意：称量时一定要将多异氰酸酯（黑料）最后称入。聚氨酯硬泡一般为室温发泡，成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡；按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡；按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。聚氨酯材料的生产和应用按异氰酸、多元醇和水等的配比不同，可以合成硬泡和软泡等泡沫材料，聚氨酯硬质泡沫导热系数小，硬度高，被广泛应用于汽车、冰箱等腔体的填充。在当今能源紧缺的情况下，聚氨酯材料可以作为墙体内层涂料（因为聚氨酯及其易燃，所以作为涂料时要加入阻燃剂），以达到室内保温效果。聚氨酯是生活中最常见的一种高分子材料，广泛应用于制作各种“海绵”制品。以及避震、抗摩擦用途的弹性材料，例如鞋底、拖拉机及坦克的履带衬底和田径运动的跑道。以及天然橡胶的替代品例如医用制品等。木塑的生产工艺这次讲座是我们院材料系系主任雷教授给大家讲有关木塑材料方面的知识。我吸收的内容如下。木塑的“名片”塑木复合材料（WPC）是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，经挤出或压制成型为型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。塑木复合材料的性能和特点木纤维和植物纤维最初作为低成本、提高塑料刚性的改性填充材料。塑木复合塑料可充分利用资源，而且可以回收利用。而材料能否回收利用，已成为工业界选材的重要考虑因素，因而塑木复合材料的前景看好。塑木复合材料的主要特点可归结为：耐用、寿命长，有类似木质外观，比塑料硬度高；具有优良的物性，比木材尺寸稳定性好，不会产生裂缝、翘曲、无木材节疤、斜纹，加入着色剂、覆膜或复合表层可制成色彩绚丽的各种制品；具有热塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工，加工设备新投资金少，便于推广应用；有类似木材的二次加工性，可切割、粘接，用钉子或螺栓连接固定，可涂漆，产品规格形状可根据用户要求调整，灵活性大；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、吸水性小，不会吸湿变形；能重复使用和回收再利用环境友好；维护费用低。塑木复合材料的缺点是：韧性低于母体塑料，加工设备、下游装置、模具均需作相应调整和改造。塑木复合材料的应用北美是目前世界塑木复合材料市场最大的地区。美国PricipiaPartners咨询公司指出，2001年仅北美市场用量就达32万吨，预计2005年前需求量将以两位数速率递增，2005年用量将比2001年翻番，其中铺板（包括平台、路板、站台、垫板）用量就占总用量的60％以上。除铺板外，还有护墙板、天花板、装饰板、踏脚板、壁板、高速公路噪音隔板、海边铺地板、建筑模板、防潮板，均可使用塑木复合板材。此外，还可用于装饰边框、栅栏和庭园扶手、包装用垫板和组合托盘，以及家俱（包括室外露天桌椅）、船舶坐舱隔板、办公室隔板、贮存箱、花箱、活动架、披叠板、百页窗等。Strandex公司指出，由于塑木复合材料是环保型材料，尽管目前欧洲用量不大，但因为加工厂担心欧共体会以法规的形式来有效地限用PVC，所以塑木窗框替代PVC窗框是个巨大的市场和机会。因此有人认为，木塑制品替代PVC和其他塑料制品，会像以前塑料制品替代木制品一样——快速增长。总之，塑木复合材料是一种前景看好的环保型材料，加工技术已日趋成熟和多样化。玻璃钢的生产工艺本次给我们作讲座的是扬州润友复合材料有限公司的副总经理。该公司主要生产电解铝行业使用的高分子绝缘板、环氧酚醛玻璃布层压制品、耐高温绝缘制品等系列绝缘材料。而本次讲座李先生给我们介绍的主要是玻璃钢的制备工艺。玻璃钢的“名片”玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。玻璃钢的特点及优势耐腐蚀性能好FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。轻质高强相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。热性能良好FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100~1/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。可设计性好可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性。可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的，耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的，等等。工艺性优良可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺。工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。玻璃钢材料的生产方法基本上分两大类，即湿法接触型和干法加压成型。如按工艺特点来分，有手糊成型、层压成型、RTM法、挤拉法、模压成型、缠绕成型等。手糊成型又包括手糊法、袋压法、喷射法、湿糊低压法和无模手糊法。目前世界上使用最多的成型方法有以下四种。①手糊法：主要使用国家有挪威、日本、英国、丹麦等。②喷射法：主要使用国家有瑞典、美国、挪威等。③模压法：主要使用国家有德国等。④RTM法（树脂传递模塑）：主要使用国家有欧美各国、日本。还有：纤维缠绕成型法、拉挤成型法和热压灌成型法等等。我国目前的工艺生产大多数为手糊法。给我们讲座的扬州润友复合材料有限公司正是多采用这种方法进行加工。在李经理介绍的内容中我们看到有MPI耐高温绝缘材料。该类产品内容丰富，包括：耐高温无气隙绝缘板、U型绝缘槽、绝缘棒、电机底座，室内外中高压电器绝缘套管、接线柱、互感器、穿墙套管，高强度无气隙支柱绝缘子、大口径绝缘桶、绝缘箱，非金属高强度、耐高温、耐酸碱、耐油污零部件和绝缘插件；轻质、高强度体育用品等。讲座还介绍了高分子绝缘材料。高分子绝缘产品是采用FC水泥石棉纤维压力板，经机械加工及绝缘浸漆处理后而成。本产品作为绝缘材料，具有质坚、高强、耐腐蚀、抗冻、耐热、防火等优点。目前，本产品在电解铝行业中应用非常特出。讲座还涉及3240环氧酚醛层压玻璃布制品。3240环氧酚醛层压玻璃布板，是采用电工无碱玻璃布浸以环氧酚醛树脂，经热压而成的板状层压制品。它具有很高的机械性能，垂直层向弯曲强度≥340Mpa；很高的介电性能，tgδ＜0.03，PV1.0×105MΩ以上；还具有很高的耐热性能，防潮性能等。还有就是玻璃纤维复合制品。玻璃钢制品以外形美观、材质轻、强度高、耐腐蚀、抗冲击、韧性好等优点，在现代社会已慢慢取代了传统的其他材料，我公司现生产玻璃钢罩壳、管道、电缆桥架及消防器材、BMC/SMC模压产品等多种产品，产品广泛应用于建筑装饰、环保、消防、冶金、化工等多个领域。整个讲座介绍的重心内容是关于玻璃钢产品的制备工艺。李经理在讲座中以图片配以文字解释的形式向我们详细介绍公司的实际生产操作。让我们真实感受到玻璃钢制品的生产流程，对高分子材料的加工有了初步的了解和认识。从中我们对自己所学的高分子材料专业的应用有了一个具体的感触，对我们高分子材料的优越性有了更多的了解，这对我们培养专业兴趣有较大的积极影响。实验室参观总结在我们专业陈老师的带领和引导下，我们参观了我们学校具特色的高分子材料成型加工实验室。这里将成为我们后续学习和实践专业知识的主要资源。现将我参观学习到的主要的几个仪器简单总结一下。SHJ20B双螺杆挤出机技术参数螺杆直径(mm)：21分辨率槽深(mm)：3.85螺杆长度/直径：32最大螺杆转速(rpm)：600应用领域可加工色母粒及纤维级色母粒，填充改性，共混改性（橡塑共混、塑料合金料），功能母粒（炭黑母料、阻燃母粒、降解母粒、双防母粒等），各类电缆料，特殊物料（EVA热熔胶、光缆被覆料、抗紫外线塑料等），反应挤出、粉末涂料、大容量排气脱挥发处理。HPLC高效液相色谱仪Agilent―HPLC（1100）(美国安捷伦公司)技术参数四元溶剂梯度洗脱流量范围：0.001~5mL/min进样量：5~20mL波长范围:190～950nm应用领域适用于有机化合物的分离、分析、纯化，特别适合高沸点、难气化挥发、热稳定性差的有机化合物和生命物质。在化学化工、生