PP压片工艺设定及硬度测定

专业方向课程设计

题    目：         PP压片工艺设定及硬度测定                                  

学   院：             xxxxx              

专   业:高分子材料与工程 班级: xxxx学号:xxxxxx

学生姓名：                 xxxxx                           

导师姓名：  刘xxx   刘xxx   方xxxx   禹xxxx   

完成日期：            2016 年 6 月 24 日               

课 程 设 计 任 务 书

学院：   化学化工学院   专业：  高分子材料与工程     班级：   xxxxx

姓名：  xxxxx  同组人员姓名：      xxxxxxx                               

一．课程设计题目：

教研室主任：       xxxxxx            

教学副院长：       xxxxxxxxxx          

2016 年 6 月 15 日

一、引言······················································1

二、实验仪器及试剂············································2

三、实验步骤··················································2

1、PP压片的制备························································2

2.PP压片硬度测定························································3

四、实验数据与结论············································5

1、数据记录与产品图像····················································5

2、数据处理与分析·······················································6

3、结论··································································7

五、参考文献··················································8

一、引言

聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。 聚丙烯（PP）因具有质轻、价格低廉、耐化学药品性和耐热性好等优点而得到广泛应用。近年来PP凭借其优异的光学性能和力学性能而在包装等其他领域得到广泛、快速的发展，特别是在片材的热成型领域发展速度更快。随着热成型加工技术的改进，    PP片材在热成型加工领域中所占的比例逐渐增加，这主要是因为PP对氧气及水分的阻隔性较好，耐热性较高，比较适合于生产微波炉使用的各类食品包装用的瓶、盒等。另外，透明PP片材经热成型加工后还可生产各类生活用品，如桶、盆、盘等，用来包装货架稳定的低酸度食品，如调味品、奶酪等。目前，国内外PP片材的生产大都以均聚级PP为基础树脂，通过添加成核剂的技术生产的。

二、实验仪器及试剂

1、仪器

TR-501BD平板硫化机、洛氏硬度计

2、试剂

PP颗粒、石蜡

三、实验步骤

1、PP压片的制备

（1）接通电源，启动油泵；

（2）选择自动/半自动；选择高低压排气；选择排气次数：1,0,2次；

（3）设定第一次（设定的最少应大于3秒），第二次加压的时间，设定方法参见电控板之计时器说明；

（4）依次打开温控电源，设定需要的温度和加压的高低压压着时间（低压，时间应大于3秒），使模腔内电热管开始加热升温；

（5）当厚试料板冷加压时：加热与预热同时进行，将试料板放入上下模腔板之间，选择自动控制，按下红色热压上升开关，压力板开始上升进行第一次加压，当压力板刚刚合模时选择半自动开关，此时压力板处于低压力预热状态；当所设定温度到达时按下红色紧急下降开关，将试料板取出放料，然后重新将试料板放入上下模腔板之间，选择自动控制，按下红色热压上升开关上升，进行第一次加压，当第一次加压预热所设定的时间到达后，机器将自动开始第二次加压，到达时间后本机自行卸压；

（6）当厚试料板热加压时：选择自动控制，设定第一次加压时间3秒，将试料板放入上下模腔之间，选择自动控制，按下红色热压上升开关，压力板开始上升合模，进行3秒第一次加压后，机器将自动开始第二次加压。选择自动排气流程同上。

（7）采用控制变量法制备不同情况下的PP压片

①控制上模温度175℃

  模具压力13MPa

  低压高压加热时间都为2min

  冷却时间3min 

  改变下模温度165℃，170℃，175℃

②控制下模温度175℃

  模具压力13MPa

  低压高压加热时间都为2min

  冷却时间3min 

  改变上模温度175℃，185℃，198℃

   ③控制上模温度198℃，下模温度175℃

     模具压力13MPa

     冷却时间3min 

     低压时间2min

     改变高压时间2min,3min,4min。

（8）根据所设条件制备出PP压片。

2、PP压片硬度测定

采用洛氏硬度计来测定PP硬度

1 试验前的准备工作

 （1） 调整主试验力的加荷速度:   手柄[16]置于卸荷位置,手把[13]转到1471N的位置, 将35-55HRC的标准硬度块放在工作台上,旋转手轮[27]使硬度块顶起主轴[1],加上驭试验力,拉动手柄[15]加主试验力,观察指示表大指针,从开始转动到停止的时间应在4~8秒范围内,如不符,可转动油针[14]进行调整,反复进行,直到合适为止.

 （2） 试验力的选择:  转动手把[13]使所选用的试验力对准红点,但必须注意变换试验力时,手柄[16]必须置于卸荷状态即后极限位置 

 （3） 安装压头:  安装压头时应注意消除压头与主轴[1]端面的间隙.消除方法是: 裝上压头,并用螺丝钉[28]轻轻固定,然后将标准块或试验件放在工作台上,旋转手轮[27]加上初试验力,拉动手柄[15]使主试验力加于压头上,再将螺钉[28]拧紧,即可消除主轴与压头间的间隙. 

2 试验程序  

（1） 将丝杠[26]顶面及被选用的工作台上下端面擦干净,将工作台置于丝杠[26]上

（2） 将试件支撑面擦干净,放在工作台上,旋转手轮[27]使工作台缓慢上升,并顶起压头,到小指针指着红点,大指针旋转三圈垂直向上为止允许相差±5亇刻度,若超过5亇刻度,则此点应作废,重新试验  

（3） 旋转指示器[24]外壳,使C,B之间长刻线与大指针对正顺.逆时针旋转均可. 

（4） 拉动加荷手柄[15],施加主试验力,这时指示器的大指针按逆时针方向转动.  

（5） 当指示器指针的转动显著地停顿下来后,即可将卸荷手柄[16]推回,卸除主试验力.  注意:主试验力的施加与卸除,均需缓慢进行.  

（6） 从指示器上相应的标尺读数: 采用金刚石压头试验时,按表盘外圈的黑体字读取;采用钢球压头试验时,按表盘内圈的红字读取.  

（7） 转动手轮使试件下降,再轻轻移动试件后,按上述2-6过程进行新的试验.  

（8） 丝杠保护套[30]是为了保护丝杠[26]不受灰尘侵袭而制设的.当硬度计不使用时或试件高度小于100mm时,将其套在丝杠外面. 当试件高度大于100mm时,必须将其拿掉,以免将工作台顶起,造成试验无效. 

五、实验数据与结论

1、数据记录与产品图像

①改变下模温度

①下模温度与硬度关系图

由图可以看出，随着下模温度的升高，PP压片的硬度也随之提高。这是因为模压温度过低时，不仅物料流动性差，而且固化速度慢，交联反应难以充分进行，会造成制品强度低、无光泽，甚至由于低温下固化不完全的表层因承受不住内部低分子物挥发所产生的压力而出现制品表面肿胀现象。在一定的温度范围内，模温升高，物料流动性提高，充模顺利，交联固化速度增加，模压周期缩短，生产效率高。

②上模温度与硬度关系图

由图可以看出物料的硬度随着上模的温度升高而变大，但温度过高，硬度有呈下降的趋势。这是因为过高的模温会使塑料的交联反应过早开始和固化速度太快而使塑料的熔融黏度增加，流动性下降，造成充模不全。另外，由于塑料是热的不良导体，模温高，固化速度快，会造成模腔内物料内外层固化不一，表层先行硬化，内层固化时交联反应产生的低分子物难以向外挥发，会使制品发生肿胀、开裂和翘曲变形，而且内层固化完成时，制品表面可能已过热，引起树脂和有机填料的分解，会降低制品的机械性能。

③冷压时间与硬度关系图

由图可以看出，随着冷压加热时间的增加制品的硬度逐渐增加,但时间过长，制品的硬度变化减小。这是因为在一定模压压力和温度下，模压时间是决定制品质量的关键因素。模压时间太短，塑料固化不完全，制品的物理机械性能差，外观无光泽，且容易出现翘曲变形等现象。适当增加模压时间，可减小制品的收缩率，并提高其耐热性、物理机械性能和电性能；但时间过长，树脂会因过度交联而导致制品收缩率增大，引起制品表面发暗、起泡，甚至出现裂纹，使制品性能下降。

3、结论

PP压片的硬度随着下模温度的升高而增大；但上模温度有个范围，随温度升高而增大，超过范围硬度下降；随着冷压加热时间的增加而增大，但加热时间要适中，过短过长都会导致PP制品性能不良。

六、参考文献

（1）《中国塑料》 ，2010年6月12期06卷，中国塑料加工工业协会、轻工业塑料加工应用研究所，陈勇,谢洪泉

（2）《塑料制造》 ，2011年2月04期，广东省塑料工业协会主办、平凡国际传媒有限公司，张永超  崔万江  林君友 

（3）《塑料科技》 ，2004年02期，化学工业出版社，陈卫丰,孙超军

（4）《高分子材料成型加工》 ，2015年2月第三版，中国轻工业出版社，唐颂超

化学化工学院课程设计评分表（Ⅰ)

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