(9）关掉记录仪。（10）迅速清洗炉子，柱塞等。（11）测试3个样品，不用换炉子，恒温后即做，这样可节约时间，步骤同上。五、数据处理1.在流动速率图线上截取一平直段，将其对应的纵横坐标值代入（2）中，可计算出熔体容积流率Q，再用式（3)、（4）分别计算出各Q值对应的表观剪切应力（t,）和表观剪切速率w）。2.将Q、T,、w的计算值列入记录表中。同时在双对数坐标纸上绘制t,对的曲线，在不范围内可得到一条直线，该直线的斜率则为非牛顿1指数(n)。3.将n代入式（5），进行非牛顿校正可得到毛细管壁上的真实剪切速率（），并根据式（6）计算出表观粘度（n)。4.将塑料熔体流变数据记录于下表t,/PaPwst编号n./Pa'sT/°Q/ (cml/s)Ap/Pan1234六、分析讨论题1.如何由XLY-I流变仪绘制的某一高聚物在给定温度、压力下的熔体流动速率曲线计算表观粘度na？2．举例说明聚合物熔体的流变性能对塑料成型加工工艺有什么指导意义？20
20 （9）关掉记录仪。 （10）迅速清洗炉子，柱塞等。 （11）测试 3 个样品，不用换炉子，恒温后即做，这样可节约时间，步骤同 上。 五、数据处理 1. 在流动速率图线上截取一平直段，将其对应的纵横坐标值代入（2）中， 可计算出熔体容积流率 Q，再用式（3）、（4）分别计算出各 Q 值对应的表观剪 切应力（ w ）和表观剪切速率（ ）。 2. 将 Q、 w 、 的计算值列入记录表中，同时在双对数坐标纸上绘制 w 对 的流变曲线，在 不大的范围内可得到一条直线，该直线的斜率则为非牛顿 指数（n）。 3. 将 n 代入式（5），进行非牛顿校正可得到毛细管壁上的真实剪切速率 （ ），并根据式（6）计算出表观粘度（a）。 4. 将塑料熔体流变数据记录于下表： 编号 T/℃ Δp/Pa Q/（cm3 /s） w /Pa n a /Pa·s 1 2 3 4 六、分析讨论题 1. 如何由 XLY-Ⅱ流变仪绘制的某一高聚物在给定温度、压力下的熔体流动 速率曲线计算表观粘度ηa？ 2. 举例说明聚合物熔体的流变性能对塑料成型加工工艺有什么指导意义？
第三部分聚烯烃的注塑成型一、实验目的1.了解螺杆式注塑机的基本结构、性能参数、操作规程等有关事项2.理解注射性能参数、塑化性能参数的意义；3.掌握注塑机的操作规程，注射过程中工艺参数的确定和调节方法4.掌握聚丙烯等聚合物的注塑工艺，锻炼一种实际工作的技能。二、实验原理在塑料注射成型中，采用螺杆式注塑机进行实验，注塑机按照一定的程序完成塑料的均匀塑化、熔体注射、成型模具的启闭、注射成型中压力的保持和成型制件的脱模等一系列操作过程。1.螺杆式注塑机的主要结构及作用（1）注射装置：一般由塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴等）、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射油缸和移动油缸等组成。注射装置的主要作用是使塑料原料均匀塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到成型模具中。（2）合模装置：主要由模板、拉杆、合模机构、制件顶出装置和安全门组成。合模装置的主要作用是实现注射成型模具的启闭，并保证其可靠的锁紧。（3）液压传动和电气控制系统：主要作用是满足注塑机注射成型工艺参数（压力、注射速度、温度、时间等）的需要。2.注塑性能参数（1）注射性能参数：由注射量、注射速率、注射功率、注射速度等组成。注射量是指注塑机对空注射时，螺杆作一次最大注射行程时所能达到的最大注射量。注射量在一定程度上反映了注塑机加工制品能力的大小，标志着注塑机所能生产塑料制品的最大质量；注射速率是单位时间内熔体料从射嘴射出的理论容量，若乘以熔体密度即可换算为理论质量（g/s）。若在短时间内使熔体充满模腔，进行快速充模，就必须用高的注射速率。采用较高的注射速率注射，可减少充模过程中模腔内物料的温差，改善压力传递效果，得到密度均匀、应力小的精密制品，注射功率指的是熔体充模时注塑机做功能力的大小，它表征注塑机注塑能力的大小，包括注射压力和速度。注射功率的大小直接影响到注射充模过程和制品质量。21
21 第三部分 聚烯烃的注塑成型 一、实验目的 1. 了解螺杆式注塑机的基本结构、性能参数、操作规程等有关事项； 2. 理解注射性能参数、塑化性能参数的意义； 3. 掌握注塑机的操作规程，注射过程中工艺参数的确定和调节方法； 4. 掌握聚丙烯等聚合物的注塑工艺，锻炼一种实际工作的技能。 二、实验原理 在塑料注射成型中，采用螺杆式注塑机进行实验，注塑机按照一定的程序完 成塑料的均匀塑化、熔体注射、成型模具的启闭、注射成型中压力的保持和成型 制件的脱模等一系列操作过程。 1. 螺杆式注塑机的主要结构及作用 （1）注射装置：一般由塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴等）、料斗、计量装置、 螺杆传动装置、注射油缸和移动油缸等组成。注射装置的主要作用是使塑料原料 均匀塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到成型模具中。 （2）合模装置：主要由模板、拉杆、合模机构、制件顶出装置和安全门组 成。合模装置的主要作用是实现注射成型模具的启闭，并保证其可靠的锁紧。 （3）液压传动和电气控制系统：主要作用是满足注塑机注射成型工艺参数 （压力、注射速度、温度、时间等）的需要。 2. 注塑性能参数 （1）注射性能参数：由注射量、注射速率、注射功率、注射速度等组成。 注射量是指注塑机对空注射时，螺杆作一次最大注射行程时所能达到的最大注射 量。注射量在一定程度上反映了注塑机加工制品能力的大小，标志着注塑机所能 生产塑料制品的最大质量；注射速率是单位时间内熔体料从射嘴射出的理论容量， 若乘以熔体密度即可换算为理论质量（g/s）。若在短时间内使熔体充满模腔，进 行快速充模，就必须用高的注射速率。采用较高的注射速率注射，可减少充模过 程中模腔内物料的温差，改善压力传递效果，得到密度均匀、应力小的精密制品； 注射功率指的是熔体充模时注塑机做功能力的大小，它表征注塑机注塑能力的大 小，包括注射压力和速度。注射功率的大小直接影响到注射充模过程和制品质量
注射功率大，有利于改善制品外观质量，提高制品精度；注射速度是指螺杆在注射时移动速度的计算值（cm/s），与注射速率的意义不同。(2）塑化性能参数：由螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速和塑化能力等组成。其中最有代表性的是塑化能力，它表示螺杆与机筒在1小时内大约可塑化树脂的能力。在我国的现有标准中，螺杆塑化能力是指当背压为零，螺杆转速最大时，单位时间内所能提供的熔体料的质量（kg/h）。螺杆在塑化过程中，背压对螺杆塑化能力的影响显著，当背压增大时，即增大了螺杆均化段前部熔体的压力使反向熔体流量增大，塑化能力相应降低。3.注塑成型工艺参数注射工艺参数包括压力参数、注射速度参数、温度参数以及时间参数（1）压力参数：包括注射压力、锁模压力、保压压力、背压压力等。①注射压力：注射压力又称射胶压力，是最重要的注塑成型压力参数，它对熔融胶料的流动性能和模具型腔的填充有决定性的作用，对注塑制品尺寸精度品质质量也有直接影响。注射压力参数设置根据不同机型而不用。常见的机型中一般有一级，二级，三级注射压力。在具体生产中要根据塑料原料、具体成型产品结构等来合理选取和设置压力参数。②锁模压力：锁模压力是从低压锁模开始设置，经过高压锁模，直到锁模终止为止。锁模动作分为三个阶段，锁模开始时设置快速移动模板所需要的压力参数，以节省循环时间提高效率；锁模动作即将结束时，为了保护模具，清除惯性冲击，降低锁模压力参数，当模具完全闭合后，为了达到预设的锁模力，增加锁模压力参数的设定值。③保压压力：保压是在射胶动作完成后对模具腔内的熔胶料继续进行压实对模腔内制品冷却成型收缩而出现的空隙进行补缩，并使制品增密。保压压力可保证模腔压力一定，一直到浇口固化为止。常设定保压时间来控制保压压力，保压压力决定补缩位移的参量大小，决定制品质量的一致性、均匀性、致密性等重要性能，对于提高制品质量和生产效益有十分重要的意义。设置保压压力参数的一般原则是保压压力要略小于充模力，浇口保压时间大于固化时间。④背压压力：背压是指螺杆反转后退储料时所需要克服的压力。适当设置22
22 注射功率大，有利于改善制品外观质量，提高制品精度；注射速度是指螺杆在注 射时移动速度的计算值（cm/s），与注射速率的意义不同。 （2）塑化性能参数：由螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速和塑化能力等组 成。其中最有代表性的是塑化能力，它表示螺杆与机筒在 1 小时内大约可塑化树 脂的能力。在我国的现有标准中，螺杆塑化能力是指当背压为零，螺杆转速最大 时，单位时间内所能提供的熔体料的质量（kg/h）。螺杆在塑化过程中，背压对 螺杆塑化能力的影响显著，当背压增大时，即增大了螺杆均化段前部熔体的压力， 使反向熔体流量增大，塑化能力相应降低。 3. 注塑成型工艺参数 注射工艺参数包括压力参数、注射速度参数、温度参数以及时间参数 （1）压力参数：包括注射压力、锁模压力、保压压力、背压压力等。 ① 注射压力：注射压力又称射胶压力，是最重要的注塑成型压力参数，它 对熔融胶料的流动性能和模具型腔的填充有决定性的作用，对注塑制品尺寸精度、 品质质量也有直接影响。注射压力参数设置根据不同机型而不用。常见的机型中， 一般有一级，二级，三级注射压力。在具体生产中要根据塑料原料、具体成型产 品结构等来合理选取和设置压力参数。 ② 锁模压力：锁模压力是从低压锁模开始设置，经过高压锁模，直到锁模 终止为止。锁模动作分为三个阶段，锁模开始时设置快速移动模板所需要的压力 参数，以节省循环时间提高效率；锁模动作即将结束时，为了保护模具，清除惯 性冲击，降低锁模压力参数；当模具完全闭合后，为了达到预设的锁模力，增加 锁模压力参数的设定值。 ③ 保压压力：保压是在射胶动作完成后对模具腔内的熔胶料继续进行压实， 对模腔内制品冷却成型收缩而出现的空隙进行补缩，并使制品增密。保压压力可 保证模腔压力一定，一直到浇口固化为止。常设定保压时间来控制保压压力，保 压压力决定补缩位移的参量大小，决定制品质量的一致性、均匀性、致密性等重 要性能，对于提高制品质量和生产效益有十分重要的意义。设置保压压力参数的 一般原则是保压压力要略小于充模力，浇口保压时间大于固化时间。 ④ 背压压力：背压是指螺杆反转后退储料时所需要克服的压力。适当设置
背压压力参数，可增加熔融胶料的内应力，提高均匀性和混炼效果，提高注射成型的塑化能力。背压一般不超过注塑压力的20%。注塑泡沫塑料时，背压应该比气体形成的压力高，否则螺杆会被推出料筒。（2）注射速度参数：包括射胶速度、熔胶速度、开模动作速度、锁模动作速度等。①射胶速度：射胶速度对熔融胶料的流动性能、塑料制品中的分子排列方向及表面状态有直接影响。一般是从一段射胶开始，经过二段射胶，直到射胶终止为止。射胶速度推动熔融胶料流动，在相邻流动层间产生均匀的剪切力，稳定推动熔融胶料充模，对注塑成型制品质量和精度有重大的影响。射胶速度大小的设置，和射胶压力相辅相成，配合使用，同时结合塑料原料特性和注射成型模具设计的形状、尺寸、精度等综合参数而定。②锁模、开模速度：锁模和开模速度的设置基本上同压力参数设置。例如开模动作的三个阶段，第一个阶段为了减少机械振动，在开模动作开始阶段，要求动模板的移动缓慢，这是由于注塑成型制品在型腔内，如果快速开模，有损坏塑件的可能，过快的开模还可产生巨大的声浪，在开模二阶段，为了缩短循环周期时间，动模板快速移动，提高机器使用效率；第三阶段在动模板接近开模终止位置时，为了减少惯性冲击，减慢开模速度。综合各方因素，稳定，快速，高效是进行速度参数设置的目的。（3）温度参数：注塑成型温度参数是注塑成型工艺的核心内容，直接关系到注塑成型产品的质量，影响塑化流动和成型制品各工序的时间参数的设置。一般温度参数主要包括熔胶筒温度、射嘴温度、模具温度等。①熔胶筒温度：注塑成型是对塑料进行加温，将颗粒原料在熔胶筒中均匀塑化成熔融胶料，以保证熔融胶料顺利地进行充模。熔胶筒温度一般从料斗口到射嘴逐渐升高。因为塑料在熔胶筒内逐步塑化。螺杆螺槽中的剪切作用产生的摩擦热等直接影响温度，所以温度参数设置分段进行。通常将熔胶筒分成前端，中端和后端加热区间，分别设置所需参数。熔融胶料的温度一般要高于塑料流动的温度和塑料的熔点温度，要低于塑料的分解温度。实际生产中常凭借经验或根据注塑制品情况来确定。如工程塑料温度要求高些，可以适当使熔胶筒温度设置偏23
23 背压压力参数，可增加熔融胶料的内应力，提高均匀性和混炼效果，提高注射成 型的塑化能力。背压一般不超过注塑压力的 20%。注塑泡沫塑料时，背压应该比 气体形成的压力高，否则螺杆会被推出料筒。 （2）注射速度参数：包括射胶速度、熔胶速度、开模动作速度、锁模动作 速度等。 ① 射胶速度：射胶速度对熔融胶料的流动性能、塑料制品中的分子排列方 向及表面状态有直接影响。一般是从一段射胶开始，经过二段射胶，直到射胶终 止为止。射胶速度推动熔融胶料流动，在相邻流动层间产生均匀的剪切力，稳定 推动熔融胶料充模，对注塑成型制品质量和精度有重大的影响。射胶速度大小的 设置，和射胶压力相辅相成，配合使用，同时结合塑料原料特性和注射成型模具 设计的形状、尺寸、精度等综合参数而定。 ② 锁模、开模速度：锁模和开模速度的设置基本上同压力参数设置。例如 开模动作的三个阶段，第一个阶段为了减少机械振动，在开模动作开始阶段，要 求动模板的移动缓慢，这是由于注塑成型制品在型腔内，如果快速开模，有损坏 塑件的可能，过快的开模还可产生巨大的声浪；在开模二阶段，为了缩短循环周 期时间，动模板快速移动，提高机器使用效率；第三阶段在动模板接近开模终止 位置时，为了减少惯性冲击，减慢开模速度。综合各方因素，稳定，快速，高效 是进行速度参数设置的目的。 （3）温度参数：注塑成型温度参数是注塑成型工艺的核心内容，直接关系 到注塑成型产品的质量，影响塑化流动和成型制品各工序的时间参数的设置。一 般温度参数主要包括熔胶筒温度、射嘴温度、模具温度等。 ① 熔胶筒温度：注塑成型是对塑料进行加温，将颗粒原料在熔胶筒中均匀 塑化成熔融胶料，以保证熔融胶料顺利地进行充模。熔胶筒温度一般从料斗口到 射嘴逐渐升高。因为塑料在熔胶筒内逐步塑化。螺杆螺槽中的剪切作用产生的摩 擦热等直接影响温度，所以温度参数设置分段进行。通常将熔胶筒分成前端，中 端和后端加热区间，分别设置所需参数。熔融胶料的温度一般要高于塑料流动的 温度和塑料的熔点温度，要低于塑料的分解温度。实际生产中常凭借经验或根据 注塑制品情况来确定。如工程塑料温度要求高些，可以适当使熔胶筒温度设置偏
高些，使塑料充分塑化。②射嘴温度：射嘴是熔胶筒内连接模具型腔浇口、流道口和浇注口的枢纽。射嘴温度设置合理，熔融胶料流动性能合适，易于充模，同时塑料制品的性能如熔接强度、表面光泽度都能提高。射嘴温度过低，会发生冷料堵塞射嘴或堵塞浇注系统的浇口、流道口等情况不能正常顺利进行生产，还可因冷料使制品带有冷料斑，影响塑料制品的品质；射嘴温度过高，会导致熔融胶料的过热分解，导致塑料制品的物理性能和力学性能下降等。射嘴需保持射嘴温度恒定。③模具温度：模具温度一般是指模具腔内壁和塑料制品接触表面的温度。模具温度对精密注射成型加工的塑料制品的外观质量和性能影响很大。模具温度参数的设置常由塑件制品的尺寸与结构、塑料材料特性、塑料制品的工艺条件等来决定。模具温度的设置，对熔融胶料而言都是冷却，使塑料成型制品冷却成型，为顺利脱模提供条件；控制模具温度，可使模具型腔各部温度均衡一致，使型腔内制品散热程度一致，以避免因内应力的产生导致制品性能下降，保证制品质量。（4）时间参数注塑成型时间参数是保证生产正常的一个重要参数，它直接影响劳动生产效率和设备的利用率，通常完成一次注塑成型所需用的时间称作成型周期。注塑成型的成型周期由合模时间、充填时间、保压时间、冷却时间及脱模时间组成。其中以冷却时间所占比重最大，为70%～80%。因此冷却时间将直接影响塑料制品成型周期长短及产量大小。注塑时间（塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括模具开、合等辅助时间）要远远低于冷却时间，为冷却时间的1/10~1/15，这个规律可以作为预测塑件全部成型时间的依据。4.注射成型机的动作过程（1）闭模和锁紧注射成型过程。此过程是周期性操作过程，注塑机的成型周期一般是从模具闭合开始，模具先在液压及电气控制系统处于高压状态下进行快速闭合，当动模与定模快要接触时，液压及电气控制系统转换为低压、低速状24
24 高些，使塑料充分塑化。 ② 射嘴温度：射嘴是熔胶筒内连接模具型腔浇口、流道口和浇注口的枢纽。 射嘴温度设置合理，熔融胶料流动性能合适，易于充模，同时塑料制品的性能如 熔接强度、表面光泽度都能提高。 射嘴温度过低，会发生冷料堵塞射嘴或堵塞浇注系统的浇口、流道口等情况， 不能正常顺利进行生产，还可因冷料使制品带有冷料斑，影响塑料制品的品质； 射嘴温度过高，会导致熔融胶料的过热分解，导致塑料制品的物理性能和力学性 能下降等。射嘴需保持射嘴温度恒定。 ③ 模具温度：模具温度一般是指模具腔内壁和塑料制品接触表面的温度。 模具温度对精密注射成型加工的塑料制品的外观质量和性能影响很大。模具温度 参数的设置常由塑件制品的尺寸与结构、塑料材料特性、塑料制品的工艺条件等 来决定。 模具温度的设置，对熔融胶料而言都是冷却，使塑料成型制品冷却成型，为 顺利脱模提供条件；控制模具温度，可使模具型腔各部温度均衡一致，使型腔内 制品散热程度一致，以避免因内应力的产生导致制品性能下降，保证制品质量。 （4）时间参数 注塑成型时间参数是保证生产正常的一个重要参数，它直接影响劳动生产效 率和设备的利用率，通常完成一次注塑成型所需用的时间称作成型周期。 注塑成型的成型周期由合模时间、充填时间、保压时间、冷却时间及脱模时 间组成。其中以冷却时间所占比重最大，为 70%～80%。因此冷却时间将直接影 响塑料制品成型周期长短及产量大小。 注塑时间（塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括模具开、合等辅助时间） 要远远低于冷却时间，为冷却时间的 1/10～1/15，这个规律可以作为预测塑件全 部成型时间的依据。 4. 注射成型机的动作过程 （1）闭模和锁紧注射成型过程。此过程是周期性操作过程，注塑机的成型 周期一般是从模具闭合开始，模具先在液压及电气控制系统处于高压状态下进行 快速闭合，当动模与定模快要接触时，液压及电气控制系统转换为低压、低速状