林业生物质高分子材料加工工艺

林业生物质材料工程实验教学中心天然高分子材料实验室林业生物质高分子材料加工工艺目的和意义树立环保意识，为两型社会做贡献了解设备结构，掌握实验原理和正确的操作方法对实验数据或曲线能正确地进行计算和分析了解影响实验结果的各种因素，分析材料性能与结构的关系、材料性能与成型工艺参数的关系通过本课程的学习，使学生了解研发生物质高分子材料的基本过程林业生物质材料工程实验教学中心天然高分子材料实验室林业生物质高分子材料加工工艺淀粉基热塑性塑料母料的制备生物降解塑料母料流动速率的测定淀粉基热塑性塑料的注射成型工艺实验淀粉基热塑性塑料的拉伸强度测定生物降解塑料挤出吹膜成型实验热固性塑料模压成型工艺实验天然橡胶的加工成型热塑性塑料的中空吹塑成型工艺实验设计性实验：增容木粉/LDPE复合材料的制备与性能测试林业生物质高分子材料加工工艺实验一淀粉基热塑性塑料母料的制备实验目的母料配方和实验原理原料及主要设备实验内容和步骤数据处理结果与讨论安全注意事项母料配方和实验原理原料及主要设备实验内容和步骤数据处理结果与讨论安全注意事项掌握淀粉基热塑性塑料母料的制备原理和方法；了解填充改性PE挤出造粒原理、挤出机的工作特性，以及挤出成型工艺对粒子制品质量的影响；掌握制备母料的操作过程。实验目的玉米淀粉（表面处理）：100目100LDPE：100偶联剂（任选一种或几种来探索）1（可改动）钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂氧化聚乙烯：8油酸乙酯：1聚己内酯：8聚乙烯蜡1母料配方玉米淀粉改性在玉米淀粉中加入偶联剂后，淀粉上的羟基与其发生了络合作用，使其亲水性向疏水性结构转变，淀粉分子间的氢键被破坏，对玉米淀粉/LDPE进行混炼，非极性长链烷基－R就能溶入到PE链中，使淀粉相和PE相有机地联系起来。实验原理机械塑化原理高速混合机用于高分子材料的混色、配料、填料表面处理及共混材料的预混时，物料受到高速搅拌，使物料颗粒之间产生较高的剪切作用和热量，不仅使物料混合均匀，还可使塑料部分塑化。双螺杆挤出造粒的原理主要就是采用双螺杆的搅拌，利用剪切、塑化、摩擦生热达到对材料塑化、混合和分散的作用，通过机头挤出，再经牵引，在拉力作用下使制品连续地前进，最后切割造粒。干燥玉米淀粉配制淀粉基热塑性母料挤出造粒实验内容在120℃烘箱中干燥玉米淀粉4h;用偶联剂处理玉米淀粉将LDPE和用偶联剂处理好的玉米淀粉、分散剂、油酸乙酯、聚己内酯、聚乙烯蜡按照一定比例依次投入到高速混合机中，捏合5~8min;挤出造粒实验步骤及过程双螺杆挤出机操作规程开机前检查设备预热升温根据材料确定加工工艺温度，当各段温度达到设定值后，继续恒温30min。启动润滑油泵，打开冷却水开关用手转动电机联轴器，检查螺杆转动情况经手动检查后，将主机转速设为0，启动主电机，逐渐升高主螺杆转速，检查主机是否稳定。待主机运转平稳后，开启软水循环系统水泵进行各段的温度调节预启动筒体冷却系统及润滑油冷却水循环系统将水槽加满水并保持循环开启风机和切粒机，调节切粒机转速，使之与主机出条相匹配待主机稳定运行后，先打开真空泵进水阀，调整工作水量，启动真空泵挤出造粒时，仔细观察挤出物外观情况，再进行参数调整原料规格及产地挤出机工艺条件机头温度：_____℃熔体温度：_____℃料筒温度：_____℃一区_____℃二区_____℃三区_____℃四区_____℃五区_____℃熔体压力：一区_____MPa主机转速：_______RPM喂料转速：_______RPM电流：主机_______A；喂料_______A数据处理配方中各组分的作用是什么？根据选用不同的偶联剂情况，经后续实验的测试，选出改性效果最好的偶联剂；双螺杆有同向、异向转动之分，用于共混造粒，应选择哪种双螺杆挤出机，为什么？结果与讨论高速混合机运行中严禁打开盖；高速混合机的加料应在开动搅拌后进行；严格按照操作规程确定操作顺序；挤出机高温，注意严禁手触，避免烫伤；经常注意挤出机电机的电流指示，避免因为阻力过大造成对设备的损坏；严禁将手伸进切粒机。安全注意事项林业生物质高分子材料加工工艺实验二生物降解塑料流动速率的测定实验目的实验原理原料及主要设备实验步骤数据处理结果与讨论注意事项了解熔体流动速率仪的基本原理，熟练掌握其操作方法、应用范围及注意事项；掌握流动速率的计算方法；比较实验一在不同配方条件下制备的各种母料的MI值。实验目的大部分聚合物都是利用其粘流态下的流动行为进行加工成型。因此，必须在聚合物流动温度Tf以上下才能进行加工，应根据Tf以上粘稠聚合物的流动行为来确定加工温度，如果聚合物的流动性能好，加工时可选择略高于流动温度，所施加的压力也可小一些；相反，则需要温度适当高一些，施加的压力也要大一些，以便改善聚合物的流动性能。实验原理熔融指数（MI）是热塑性塑料在一定温度、压力下，熔体在10min内通过标准毛细管理体制的重量值，以（g/10min）来表示，是衡量聚合物流动性能好坏的指标。一般来说，MI小，分子量大，则聚合物的断裂强度、硬度等性能都有所提高；MI大，分子量小，加工时流动性就好一些。原料：淀粉基热塑性塑料母料原料与主要设备主要设备熔融指数仪试样准备取实验一所制备的母料于红外烘箱中进行干燥。根据MI大小决定所用试样量测试条件的选择温度、负荷的选择切取时间的选择实验步骤测试步骤阅读仪器使用说明书接通熔融指数仪的电源设定各实验参数料筒预热装料预热试样6~8min后，加载负荷，切去料头约15cm切取试样实验结束后，清洗毛细管和压料杆做好实验扫尾工作数据处理试样温度/℃切割段所需时间/S切割段重量/g平均重量/gMIg/10min123451234试样名称：测试条件：负荷重量：切割段所需时间：改变温度和剪切应力对不同聚合物的熔体粘度有何影响？聚合物的MI与其分子量有何关系？为什么MI不能在结构不同的聚合物之间进行比较？为什么要切取5个切段？是否可以直接切取10min流出的重量做为其MI？结果与讨论装料、按导套和压料都要迅速，否则物料全熔之后难以排除气泡；整个取样式及切割过程要在压料杆刻线以下进行，要求在试样加入料筒后20min内切割完；整个体系温度要求均匀，在试样切取过程中，要尽量避免炉温波动。注意事项实验三淀粉基热塑性塑料的注射成型工艺实验实验目的实验原理原料及主要设备实验内容和步骤实验记录与计算结果与讨论安全注意事项林业生物质高分子材料加工工艺了解注塑成型过程和成型工艺条件；掌握注塑成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响；掌握注塑机模具的结构、正确操作注塑机，掌握制作标准测试样条的方法。实验目的注塑成型是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，塑料在注塑机料筒中经外部加热及螺杆对物料和物料之间的摩擦升热使塑料熔化呈流动状态后，在螺杆的高压、高速作用推动下，塑料熔体通过喷嘴注入温度较低的封闭模具型腔中，经冷却定型成为所需制品。实验原理注塑成型工艺过程:注塑过程成型前的准备制件的后处理原料淀粉基热塑性塑料母料、LDPE、色母粒主要设备原料及主要设备注射成型机实验内容和步骤实验内容1、不同熔体温度、模温、注射压力下的注塑制品固定注射压力、模温等其他条件，改变熔体温度的模制制品；固定熔体温度、模温等其他条件，改变注射压力的模制制品；固定熔体温度、注射压力等其他条件，改变模温的模制制品；2、测定制品收缩率实验步骤根据操作规程做好注塑机开车前的检查和准备工作；安装调试模具；设定各种参数；判断料筒温度和喷嘴温度是否合适；选择手动、半自动或全自动操作模式；测制品收缩率；记录成型的参数。原料规格及产地注塑机模制制品的条件料筒（或熔体温度）一段二段三段温度/℃实验记录与计算一段二段三段压力/bar注射压力模温：______℃注射时间：___s；保压时间：___s；冷却时间：_____s螺杆前进速度：____mm/s加料量：_______g测定收缩率：式中:l1----模腔长度，/mml2----在室温下放置24h后样品的长度，/mm121%100lll收缩率一级二级三级四级注射行程/mm注射行程编号方向1234l1/mml2/mml1/mml2/mml1/mml2/mml1/mml2/mm平行垂直收缩率测试表注塑成型工艺条件如何确定？制品形态与制品性能之间有何关系？用注射充模流动过程讨论制品结构形态的形成注塑成型制品常见缺陷如何解决？平行于分流道方向和垂直于分流道方向的收缩率有何不同，为什么？结果与讨论未经实验室工作人员的同意，不得操作注塑机；未经实验室工作人员的允许，不得任意调整注塑机仪表上的阀门或开关；严禁硬金属工具接触模具型腔；设备运行过程中一定要关好安全门；在闭合动模、定模时务必保证模具方位的整体一致性，以防损伤模具；模具定位螺栓、压板、垫铁应该牢靠适宜；严禁料筒温度未达到设定值时启动电机进行予塑或注射等动作；主机运行时严禁手臂及工具等硬物进入料斗；喷嘴阻塞时切忌增压清除阻塞物；严防随意接触有关控制面板触式按钮或电器开关，使机器误动，造成设备或人身伤害事故。安全注意事项林业生物质高分子材料加工工艺实验四淀粉基热塑性塑料的拉伸强度测定实验目的实验原理主要设备实验内容和步骤数据处理结果与讨论注意事项实验目的测定实验一中不同配方的各种母料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长率，并绘制应力－应变曲线；观察高聚物的拉伸特征；掌握高聚物的静载拉伸实验方法实验原理应力－应变曲线A弹性极限点B屈服点E断裂点A弹性极限应变E断裂伸长率A弹性极限应力B屈服应力E断裂强度主要设备及试样万能材料试验机L——总长度（最小），180mmb——试样中间平行部分宽度，10±0.2mmC——夹具间距离，115±5mmd——试样厚度，2~10mmG——试样标线间的距离，50±0.5mmh——试样端部宽度，20±0.5mmR——半径，60mm准备两组试样(A组25mm/min，B组5mm/min)，每组三个样条，且用一种速度。熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。将合格试样编号、划线，用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。实验参数设定测定拉伸弹性模量、伸长率和应力—应变曲线实验内容和步骤数据处理试样编号b/mmd/mm样品面积/mm2拉伸速度mm/min测定值/N拉伸强度/MPaA组123B组123注意事项操作时要集中精力，认真负责；做好组织分工，每人负责一项内容。结果与讨论对于哑铃形试样如何使试样在拉伸试验时断裂在有效部分？拉伸性能包括哪些项目？林业生物质高分子材料加工工艺实验四淀粉基热塑性塑料的拉伸强度测定实验目的实验原理主要设备实验内容和步骤数据处理结果与讨论注意事项实验目的测定实验一中不同配方的各种母料的屈服强度、断裂强度和断裂伸长率，并绘制应力－应变曲线；观察高聚物的拉伸特征；掌握高聚物的静载拉伸实验方法实验原理应力－应变曲线A弹性极限点B屈服点E断裂点A弹性极限应变E断裂伸长率A弹性极限应力B屈服应力E断裂强度主要设备及试样万能材料试验机L——总长度（最小），180mmb——试样中间平行部分宽度，10±0.2mmC——夹具间距离，115±5mmd——试样厚度，2~10mmG——试样标线间的距离，50±0.5mmh——试样端部宽度，20±0.5mmR——半径，60mm准备两组试样(A组25mm/min，B组5mm/min)，每组三个样条，且用一种速度。熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。将合格试样编号、划线，用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。实验参数设定测定拉伸弹性模量、伸长率和应力—应变曲线实验内容和步骤数据处理试样编号b/mmd/mm样品面积/mm2拉伸速度mm/min测定值/N拉伸强度/MPaA组123B组123注意事项操作时要集中精力，认真负责；做好组织分工，每人负责一项内容。结