高分子材料成型加工及性能测试综合实验指导书

高分子材料性能测试实验报告一、实验目的本实验旨在对常见的高分子材料进行性能测试，以深入了解其物理、化学和机械性能，为材料的选择和应用提供科学依据。

二、实验材料与设备1、实验材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）2、实验设备电子万能试验机热重分析仪（TGA）差示扫描量热仪（DSC）硬度计冲击试验机三、实验原理1、拉伸性能测试高分子材料在受到拉伸力作用时，会发生形变。

通过测量材料在拉伸过程中的应力应变曲线，可以得到材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能指标。

2、热性能测试TGA 用于测量材料在加热过程中的质量损失，从而分析材料的热稳定性和组成成分。

DSC 则可以测量材料在加热或冷却过程中的热量变化，用于研究材料的相变温度、玻璃化转变温度等。

3、硬度测试硬度是衡量材料抵抗局部变形的能力。

硬度计通过压入材料表面一定深度，测量所施加的力来确定材料的硬度值。

4、冲击性能测试冲击试验机通过施加冲击载荷，测量材料在冲击作用下的吸收能量，评估材料的抗冲击性能。

四、实验步骤1、拉伸性能测试将高分子材料制成标准哑铃状试样。

安装试样到电子万能试验机上，设置拉伸速度和测试温度。

启动试验机，记录应力应变曲线。

2、热性能测试称取一定量的高分子材料样品，放入 TGA 和 DSC 仪器的样品盘中。

设置升温程序和气氛条件，进行测试。

3、硬度测试将试样平稳放置在硬度计工作台上。

选择合适的压头和试验力，进行硬度测量。

4、冲击性能测试制备标准冲击试样。

将试样安装在冲击试验机上，进行冲击试验。

五、实验结果与分析1、拉伸性能聚乙烯（PE）：拉伸强度较低，断裂伸长率较高，表现出较好的柔韧性。

聚丙烯（PP）：拉伸强度较高，断裂伸长率适中，具有一定的刚性和韧性。

聚苯乙烯（PS）：拉伸强度较高，但断裂伸长率较低，脆性较大。

聚氯乙烯（PVC）：拉伸强度和断裂伸长率因配方不同而有所差异。

2、热性能TGA 结果显示，不同高分子材料的热分解温度和分解过程有所不同。

高分子材料加工设计性实验与性能测试课程设计在上周一上完课程设计介绍课之后，我们小组选择到实验题目是（实验1）“PP增韧材料制备及其性能测试”，在经过查找有关PP、各种增塑剂以及增塑原理的原理之后，我们决定课题的研究方向为“对比不同含量的EPDM对PP增韧效果的影响”。

一、实验目的对比不同含量的EPDM对PP增韧效果的影响熟悉增韧改性和填充塑料常用配方。

根据所给条件，加强查阅文献能力，熟悉设计配方、实验路线和方法。

熟悉塑料复合材料的制备方法。

熟悉制样方法。

熟悉双螺杆挤出机、注塑机、拉力机、冲击仪、熔指仪等仪器设备的工作原理与操作方法。

提高综合运用课堂知识进行分析问题和解决问题的能力，调动自主参与实验的积极性，培养实践动手能力，为其下一步的毕业设计或毕业论文打好基础。

二、基本原理2.1、对聚乙烯的了解聚丙烯（PP）具有良好的综合力学性能、耐热性、耐化学药品性、绝缘性、成型加工性能和较低的密度，成本又较低廉，故其应用范围十分广泛。

PP的应用领域涉及汽车配件、电器配件、化工设备、建材、绝缘材料、包装材料、纺织材料、渔网、日用品等。

PP的应用领域还在逐年拓宽，其产量的增长率近年来一直居通用塑料之首。

PP本身脆性（尤其是低温脆性）较大，用于对韧性要求较高的产品（特别是结构材料）时必须对PP进行增韧改性。

采用EPDM（三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物）、EPR、SBS等一些橡胶或热塑性弹性体进行增韧改性，可以使PP的冲击性能得到明显改善。

但在热稳定性、耐候性、加工性等方面存在不少缺陷。

2.2、对EPDM的了解EPDM,三元乙丙橡胶(Ethylene-Propylene-Diene Monomer)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物。

EPDM最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。

由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。

热塑性乙丙橡胶（EPDM/PP）是以三元乙丙橡胶为主体与聚丙烯进行混炼。

高分子材料的合成与性能测试高分子材料是一类具有巨大应用潜力的材料，其在诸多领域中都有广泛的应用。

合成高分子材料的过程涉及到多种原料和反应条件的选择，同时也需要对其性能进行全面的测试和评估。

本文将对高分子材料的合成方法和性能测试进行探讨。

一、高分子材料的合成方法高分子材料的合成方法多样，常见的合成方法包括聚合反应、共聚反应、交联反应等。

其中，聚合反应是最为常见和基础的一种方法。

聚合反应通过将单体分子经过化学反应连接起来，形成长链结构的高分子化合物。

在聚合反应中，首先需要选择适当的单体，这个选择会直接影响到合成高分子材料的性能。

常见的单体有丙烯酸、乙烯、苯乙烯等。

接着，我们需要选择合适的引发剂或催化剂来促进聚合反应的进行。

不同的引发剂或催化剂对于聚合反应的速率和产物性质有着重要的影响。

在合成高分子材料的过程中，反应条件也是需要仔细控制的。

温度、压力、反应时间等因素都会对合成过程产生重要影响。

合适的反应条件可以提高产物的纯度和分子量，同时也可以调控分子结构和相态。

二、高分子材料的性能测试合成完高分子材料后，我们需要对其性能进行全面的测试和评估。

常见的高分子材料性能测试包括力学性能测试、热学性能测试、电学性能测试等。

力学性能测试主要用于评估高分子材料的强度和韧性。

其中，拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等是常用的方法。

拉伸试验可以评估高分子材料的拉伸强度和断裂伸长率，从而了解材料的抗拉性能。

压缩试验可以评估高分子材料的耐压性能，对于材料在承受压力时的变形和破坏行为有着重要意义。

弯曲试验主要用于评估材料的柔韧性和抗弯性能。

热学性能测试用于评估高分子材料在温度变化下的性能表现。

其中，热分析法是常用的测试方法之一，包括热失重分析、差示扫描量热法等。

热失重分析可以用来确定材料的热分解温度和热稳定性，从而了解材料在高温环境下的性能表现。

差示扫描量热法可以用于测量材料的熔点和热分解反应的放热量等。

电学性能测试主要用于评估高分子材料的导电性和介电性能。

高分子加工与力学性能测试综合实验塑料加工与力学性能综合实验是材料学院设置的基础实验课—专业实验的内容之一，要求学生针对高分子材料的加工特性进行自我设计加工工艺和加工条件，完成加工成型的全过程，并对成型产品的力学性能进行表征和分析。

让学生掌握高分子材料加工设备的基本原理及常用的高分子材料的加工设备的操作方法，培养学生实际动手能力，并初步了解塑料配方的基本设计过程，为其毕业设计打下良好的基础。

（一）热塑性塑料挤出造粒实验1.实验目的：（1）通过本实验，应熟悉挤出成型的原理，了解挤出工艺参数对塑料制品性能的影响。

（2）了解挤出机的基本结构及各部分的作用，掌握挤出成型基本操作。

（3）初步掌握塑料增韧配方设计方法及其增韧机理。

2.实验原理（1）塑料造粒：合成出来的树脂大多数呈粉末状，粒径小成型加工不方便，而且合成树脂中又经常需要加入各种助剂才能满足制品的要求，为此就要将树脂与助剂混合，制成颗粒，这步工序称作“造粒”。

树脂中加入功能性助剂可以造功能性母粒。

造出来的颗粒是塑料成型加工的原料。

使用颗粒料成型加工的主要优点有：①颗粒料比粉料加料方便，无需强制加料器；②颗粒料比粉料密度大，制品质量好；③挥发物及空气含量少，制品不易产生气泡；④使用功能性母料比直接添加功能性助剂更容易分散。

塑料造粒可以使用辊压法混炼，塑炼出片后切粒，也可以使用挤出塑炼，塑化挤出后切粒。

本实验采用挤出冷却后造粒的工艺。

（2）挤出成型原料及应用热塑性塑料的挤出成型是主要的成型方法之一，塑料的挤出成型就是塑料在挤出机中，在一定的温度和一定的压力下熔融塑化，并连续通过有固定截面的模型，得到具有特定截面形状连续型材的加工方法。

不论挤出造粒还是挤出制品，都分两个阶段，第一阶段，固体状树脂原料在机筒中，借助于料筒外部的加热和螺杆转动的剪切转动的剪切挤压作用而熔融，同时熔体在压力的推动下被连续挤出口模；第二阶段是被挤出的型材失去塑性变为固体即制品，可以分条状、片状、棒状、筒状等。

《高分子材料与工程专业综合性实验》教学大纲一、基本信息课程代码：实验课程名称：专业综合性实验英文名称：ComprehensiveExperiments课程总学时：64总学分:2 实验学时:64适用对象：高分子材料与工程专业二、实验课程的性质与任务《综合实验》是一门独立的实验课程。

学生经过本科前二年“无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验、分析化学实验、高分子化学实验及高分子物理实验”的课程训练，学习了“高分子化学、高分子物理及高分子材料加工”等基本理论，掌握了基本实验知识、实验技能，以及简单的综合实验、设计实验技能的基础上，所开设的一门专业综合实验课程。

三、实验教学目的与要求该课程与科学研究或产品开发等实际应用有机地结合起来，其目的在于将学过的理论知识与实验知识及技能融会贯通，进一步培养学生文献检索、资料搜集整理、实验设计、实际操作等实践能力,特别是综合运用知识和创新的能力；同时培养学生的学习兴趣以及解决科研实际问题的能力。

四、考核办法和成绩评定标准考查,根据学生的实验预习报告、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定。

五、实验指导书（小四黑体）自定实验内容及参考浙江大学、南京大学、北京大学、兰州大学主编，《综合化学实验》，高等教育出版社，2001年六、实验项目、内容与要求（小四黑体）实验一高温硫化硅橡胶的制备与性能实验类型：综合实验实验学时：32每组人数：2实验目的和要求：1 .掌握原料的选择，填料的选择，硫化剂的选择2 .掌握加工工艺的选择，工艺条件优化3 .掌握产品性能的表征如硫化时间、硬度、拉伸强度、冲击强度教学方法：课堂讲述、自行设计实验方案、动手操作实验内容提要：通过自行设计硫化硅橡胶的配方，选择合适的原料和填料，探讨不同硫化剂的选择。

根据配方调整加工工艺，通过单因素和正交试验设计进行工艺条件优化。

对所制备的产品进行各种性能的测试，包括硫化时间、硬度、拉伸强度、冲击强度、撕裂强度等测试。

高分子材料制备技术作业指导书第1章引言 (4)1.1 高分子材料概述 (4)1.2 制备技术简介 (4)第2章高分子合成基本原理 (5)2.1 高分子合成方法 (5)2.1.1 加聚反应 (5)2.1.2 缩聚反应 (5)2.1.3 模板聚合 (5)2.1.4 原子转移自由基聚合 (5)2.2 高分子聚合反应 (5)2.2.1 自由基聚合 (5)2.2.2 离子聚合 (6)2.2.3 配位聚合 (6)2.2.4 缩聚反应 (6)2.3 高分子结构及其功能 (6)2.3.1 高分子链结构 (6)2.3.2 高分子结晶性 (6)2.3.3 高分子取向 (6)2.3.4 高分子复合材料 (6)2.3.5 高分子功能材料 (6)第3章均相聚合反应 (7)3.1 溶液聚合 (7)3.1.1 原理 (7)3.1.2 操作步骤 (7)3.1.3 注意事项 (7)3.2 乳液聚合 (7)3.2.1 原理 (7)3.2.2 操作步骤 (7)3.2.3 注意事项 (7)3.3 悬浮聚合 (7)3.3.1 原理 (8)3.3.2 操作步骤 (8)3.3.3 注意事项 (8)第4章非均相聚合反应 (8)4.1 本体聚合 (8)4.1.1 概述 (8)4.1.2 基本原理 (8)4.1.3 实验操作 (8)4.2 熔融聚合 (8)4.2.1 概述 (8)4.2.2 基本原理 (9)4.3 水相聚合 (9)4.3.1 概述 (9)4.3.2 基本原理 (9)4.3.3 实验操作 (9)第5章高分子材料添加剂 (9)5.1 稳定剂 (9)5.1.1 光稳定剂 (9)5.1.2 热稳定剂 (10)5.1.3 抗氧化剂 (10)5.2 填充剂 (10)5.2.1 无机填充剂 (10)5.2.2 有机填充剂 (10)5.3 润滑剂 (10)5.3.1 外润滑剂 (10)5.3.2 内润滑剂 (10)5.4 阻燃剂 (10)5.4.1 无机阻燃剂 (10)5.4.2 有机阻燃剂 (11)第6章热塑性高分子材料制备 (11)6.1 热塑性塑料概述 (11)6.2 聚乙烯制备 (11)6.2.1 制备方法 (11)6.2.2 工艺流程 (11)6.2.3 影响因素 (11)6.3 聚丙烯制备 (11)6.3.1 制备方法 (12)6.3.2 工艺流程 (12)6.3.3 影响因素 (12)6.4 聚氯乙烯制备 (12)6.4.1 制备方法 (12)6.4.2 工艺流程 (12)6.4.3 影响因素 (12)第7章热固性高分子材料制备 (13)7.1 热固性塑料概述 (13)7.2 酚醛树脂制备 (13)7.2.1 原料选择与配比 (13)7.2.2 缩合反应 (13)7.2.3 凝胶化与固化 (13)7.2.4 后处理 (13)7.3 环氧树脂制备 (13)7.3.1 原料选择与配比 (13)7.3.2 开环聚合 (13)7.3.3 固化 (14)7.4 不饱和聚酯树脂制备 (14)7.4.1 原料选择与配比 (14)7.4.2 酯化反应 (14)7.4.3 固化 (14)7.4.4 后处理 (14)第8章橡胶材料制备 (14)8.1 天然橡胶 (14)8.1.1 橡胶树种植与采集 (14)8.1.2 天然橡胶的制备 (14)8.1.3 天然橡胶的性质与应用 (14)8.2 合成橡胶 (14)8.2.1 丁苯橡胶 (14)8.2.2 顺丁橡胶 (15)8.2.3 丁腈橡胶 (15)8.2.4 氯丁橡胶 (15)8.3 硫化橡胶 (15)8.3.1 硫化橡胶的制备原理 (15)8.3.2 硫化橡胶的配方设计 (15)8.3.3 硫化橡胶的功能评价 (15)8.3.4 硫化橡胶的应用 (15)8.4 特种橡胶 (15)8.4.1 硅橡胶 (15)8.4.2 氟橡胶 (15)8.4.3 聚氨酯橡胶 (15)8.4.4 氯磺化聚乙烯橡胶 (15)8.4.5 热塑性弹性体橡胶 (15)第9章复合材料制备 (15)9.1 复合材料概述 (16)9.2 纤维增强复合材料 (16)9.2.1 纤维的选择 (16)9.2.2 基体材料 (16)9.2.3 制备工艺 (16)9.3 层状复合材料 (16)9.3.1 层状复合材料的结构 (16)9.3.2 制备工艺 (16)9.4 颗粒增强复合材料 (17)9.4.1 颗粒的选择 (17)9.4.2 制备工艺 (17)第10章功能性高分子材料制备 (17)10.1 功能性高分子概述 (17)10.1.1 功能性高分子的定义与分类 (17)10.1.2 功能性高分子的基本性质与特点 (17)10.1.3 功能性高分子的应用领域 (17)10.2.1 导电高分子材料的类型与结构 (17)10.2.2 导电高分子材料的制备方法 (17)10.2.3 导电高分子材料的应用实例 (17)10.3 磁性高分子材料 (17)10.3.1 磁性高分子材料的结构与分类 (18)10.3.2 磁性高分子材料的制备技术 (18)10.3.3 磁性高分子材料的应用研究 (18)10.4 光学活性高分子材料 (18)10.4.1 光学活性高分子材料的特性与分类 (18)10.4.2 光学活性高分子材料的制备方法 (18)10.4.3 光学活性高分子材料的应用领域 (18)10.5 生物医用高分子材料 (18)10.5.1 生物医用高分子材料的特性与要求 (18)10.5.2 生物医用高分子材料的分类与选用 (18)10.5.3 生物医用高分子材料的制备与加工技术 (18)10.5.4 生物医用高分子材料的应用实例 (18)第1章引言1.1 高分子材料概述高分子材料是一类由相对分子质量较高的化合物构成的材料，具有独特的物理、化学及生物学功能。

《材料成型检测技术》实验指导书目录实验一温度测量实验实验二磁粉检测综合实验实验三利用X 射线衍射仪进行多相物质的相分析实验四扫描电镜及能谱分析实验实验一温度测量实验1 实验目的通过实验了解高温箱式电阻炉的构造，掌握使用电位差计配标准铂铑热电偶对加热炉进行温度测量的检测技术。

2 实验用设备、仪器的名称及型号高温箱式电阻炉，SRJ-8-13；高温箱式电阻炉，SRJ-3-9；直流电位差计，UJ-36；标准铂铑热电偶，S。

3 实验原理如图直流电位差计的组成，它是利用被测热电势与仪器本身可调电阻的已知压降相平衡的原理来实现被对温度的测量。

首先用标准电池En来校正工作电流。

将开关K打向位置1，调节R使检流计G电流为零，则工作电流I=En/Rn。

然后将开关K打向位置2，这时检流计接到被测热电势Ex一侧。

调节Ra上滑头x的位置，使检流计再次指零，由于测动触头并不影响工作电路中的电阻大小，因此工作电流保持不变。

这样就使被测热电势Ex与已知标准电阻Ra和ox段上的电压Uox相补偿。

Ex=(En/Rn)·Rox直流电位差计原理线路图直流电位差计外形4 实验步骤（1）将被测电压（热电势）Ex接入接线柱上。

（2）把“倍率”（x1断，x0,2）开关调节到需要的位置上，此时接通检流计及电位差计工作电源。

（3）将开关K打向U N（标准）侧，调节R P(多圈变阻器)，使检流计G指针指零。

（4）将开关K打向U X（未知），旋动两个测量盘使检流计G再次指零。

（5）两个测量盘之和乘上使用倍率，等于被测电压（热电势）。

（6）倍率开关旋向G1或G2时，电位差计处于X1及X0,2位置，此时检流计短路，可作标准电动势输出。

5 实验记录温度曲线及结论记录不同时刻由标准热电偶测得的温度，用电位差计测出对应温度的热电势，用下面所给的分度表查出每一个热电势对应的温度，并与实验测得的温度作比较。

(假设实验室室温为20℃)6 实验注意事项（1）实验结束时应将开关置于断处，以节省能源及提高电位差计的工作寿命。

高分子材料成型工艺学实验指导书材料学院实验实习中心实验一塑料共混改性 (3)实验二橡胶类材料混炼 (7)实验三塑料熔体流变性能测试 (9)实验四塑料压制成型 (14)实验五PP塑料制品注射成型及性能测定 (16)实验六塑料挤出成型 (19)实验一塑料共混改性一、实验目的1．加深对高分子材料共混改性基本原理的理解。

2．掌握塑料共混改性实验操作方法.二、实验原理塑料的简介塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)}，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。

是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

树脂[2]这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。

树脂约占塑料总重量的40％～100％。

塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。

有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。

所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料。

根据美国材料试验协会所下的定义，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借流动(flow)来造型。

因此，经由此说明我们可以得到以下几项了解：●它是高分子有机化合物●它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等●它可以成形(moldable)●种类繁多因为不同的单体组成所以造成不同之塑料●用途广泛产品呈现多样化●具有不同的性质●可以用不同的加工方法(processing method )塑料和树脂这两个名词也常混用。

塑料可区分为热固性与热可塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可一再重复生产。

材料成型及控制工程专业综合实验指导书实验一焊条电弧焊工艺1、实验目的与任务( 1) 比较不同类型焊条的焊接工艺性及对焊缝成形的影响。

( 2) 观察分析低碳钢熔化焊接头金相组织变化情况。

( 3) 分析焊接接头组织变化对机械性能的影响。

2、实验原理焊条电弧焊采用的焊条药皮类型有酸性、碱性、纤维素型和金红石型等。

不同药皮的焊条在焊接时表现出不同的工艺性。

比如, 酸性药皮中含有较多的稳弧物质和脱渣物质, 易于引弧, 电弧稳定, 飞溅小, 脱渣能力强, 焊缝成形美观。

但焊缝中氢的含量不易控制, 焊缝金属的冲击韧性一般。

碱性药皮焊条稳弧物质较少, 不易引弧, 电弧不稳, 易于断弧, 飞溅较大, 脱渣能力差, 焊缝成形也稍差。

但焊缝金属中氢含量低, 属低氢型焊缝, 冲击韧性高。

低碳钢电弧焊焊接接头包括焊缝金属、熔合区( 熔合线) 和热影响区三个主要区域。

其中, 焊缝金属为液态熔池结晶而成, 位于接头断面的中心, 其显微组织是典型的柱状晶。

熔合区为半熔化的母材结晶和冷却而成, 位于焊缝金属两侧, 与之紧密相连, 焊缝金属的柱状晶”镶嵌”于此。

热影响区是母材受到焊接热输入影响产生了组织形态变化的固态区, 紧邻熔合区, 向着远离焊缝中心的方向分别是过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。

过热区是母材在焊接时温度处于奥氏体区的高温区, 奥氏体严重长大, 冷却后得到的组织为粗大的铁素体+珠光体等轴晶, 其间夹杂着针状的魏氏组织; 正火区是母材在焊接时温度处于奥氏体均匀化的温度区间, 在空冷条件下发生相变, 相当于进行了一次正火热处理, 为均匀细小的铁素体+珠光体等轴晶; 部分相变区是母材在焊接时温度处于奥氏体-铁素体两相区的温度区间, 一部分铁素体发生了奥氏体相变, 冷却后得到组织不均匀的铁素体+珠光体组织; 再结晶区是母材在焊接时温度处于再结晶温度区, 轧制的带状组织发生了回复和再结晶, 成为均匀细小的等轴晶。

由于接头各部分组织形态的不同, 其力学性能也存在差异, 从焊缝中心向两侧测量其硬度, 硬度曲线将出现一个峰值, 峰值位置位于正火区, 说明该区域的力学性能指标较高。

实验一转矩流变仪实验一、实验目的1、了解转矩流变仪的基本结构及应用范围；2、了解转矩流变仪的工作原理及使用方法；3、掌握聚氯乙烯热稳定性的测试方法。

二、实验原理高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注射等工艺，化纤抽丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体进行的。

熔体受力作用，不但表现有流动和变形、而且这种流动和变形行为强烈地依赖于材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为（即流变性）。

测定高聚物熔体流变性质，根据施力方式不同，有多种类型的仪器，转矩流变仪是其中的一种。

转矩流变仪由微机控制系统、混合装置（挤出机、混炼器）等组成。

测量时，物料被加到混炼室中，受到两个转子所施加的作用力，使物料在转子与室壁间进行混炼剪切，物料对转子凸棱施加反作用力，这个力由测力传感器测量，在经过机械分级的杠杆和臂转换成转矩值的单位牛顿⋅米（N m⋅）读数。

其转矩值的大小反应了物料黏度的大小。

通过热电偶对转子温度的控制，可以得到不同温度下物料的黏度。

转矩数据与材料的粘度直接有关，但它不是绝对数据。

绝对粘度只有在稳定的剪切速率下才能测得，在加工状态下材料是非牛顿流体，流动是非常复杂的湍流，有径向的流动也有轴向的流动，因此不可能将扭矩数据与绝对粘度对应起来。

但这种相对数据能提供聚合物材料的有关加工性能的重要信息，这种信息是绝对法的流变仪得不到的。

因此，实际上相对和绝对法的流变仪是互相协同的。

从转矩流变仪可以得到在设定温度和转速（平均剪切速率）下扭矩随时间变化的曲线，这种曲线常称为“扭矩谱”，除此之外，还可同时得到温度曲线、压力曲线等信息。

在不同温度和不同转速下进行测定，可以了解加工性能与温度、剪切速度的关系。

转矩流变仪在共混物性能研究方面应用最为广泛。

转矩流变仪可以用来研究热塑性材料的热稳定性、剪切稳定性、流动和固化行为。

三、实验原料和仪器设备1、原料：硬质PVC干混料在硬质PVC干混料配方中，除PVC树脂外，为了获得合适的工作及加工性能，需要配合各种成分，这些成分对干混料熔体的流变性有不同的影响，从而显著地影响物料最终的加工性能。

高分子材料的成型加工一、实验目的（1）掌握高分子材料加工的基本知识；（2）掌握高分子材料加工的各个环节及其制品质量的关系；（3）了解高分子材料加工常用设备的基本结构原理，学会加工设备的操作方法；实验原理：聚氯乙烯（PVC）塑料是应用广泛的热塑性塑料。

通常PVC塑料。

通常PVC塑料可分为软、硬两大类，两者的主要区别在于塑料中增塑剂的含量。

纯粹的PVC树脂是不能单独成为塑料的，因为PVC树脂具有热敏性，加工成型时在高温下很容易分解，且熔融粘度大，流动性差，因此在PVC中都需要加入适当的配合剂，通过一定的加工程序制成均匀的复合物，才能成型得到制品。

PVC塑料的成型加工包括配方设计、混合与塑化、成型等工艺过程。

仪器设备与原料：仪器设备：高速混合机、双辊筒开放式炼塑机、电热平板压机。

原料（配方）：PVC树脂（SW-1000）100邻苯二甲酸二辛酯（DOP） 5三盐基性硫酸铅 3二盐基亚磷酸铅 2硬酯酸钡 1.5硬酯酸钙 1.0石蜡0.5轻质碳酸钙0~15CPE或ACR 0~10着色剂适量实验步骤：1）配料：按设计的配方准备原材料，用台秤和盘架天平准确称量并复核备用。

以PVC树脂300g为基准，其他助剂按配比称量。

误差都不应超过1%，根据配方中组分用量多少，选用灵敏度适当的天平或台秤。

2）混合：1、将已称量好的PVC树脂和粉状配合剂组分加入到高速混合机中，盖上釜盖，开机混合2~3min。

搅拌桨转速调整至1500r/min,同时加热，温控80摄氏度左右。

2、停机，将液状组分徐徐加入，再开机混合5min。

3、高速混合的全部时间通常为7~8min。

达到混合时间后，停机，打开出料阀卸料备用。

4、等待物料排除后，静止5min,打开釜盖，扫出混合器内全部余料。

3）开炼塑化1、辊筒恒温后，开动机器运转并调节辊筒间隙在0.5~1mm范围内。

2、在两辊筒的上部加入初混合的物料。

开始操作时，从辊筒间隙落下来的物料应立即加往辊筒上，不能让其上的辊筒下方接料盘内停留时间过长，且注意要经常保持一定量的辊隙上方存料。

实验一热塑性塑料熔融指数的测定一、实验目的1、测定高压聚乙烯的熔融指数；2、了解热塑性塑料在熔融状态时的流动黏性及其重要性；3、熟悉测定塑料熔体流动指数的原理及操作。

二、实验原理衡量高聚物流动性难易程度的指标有: 熔融指数、表观黏度、流动长度等多种方法。

这里介绍熔融指数。

熔融指数是指热塑性高聚物在规定的温度、压力条件下, 塑料熔体每10min通过标准口模的质量或体积, 习惯用MFR（MI）或MVR表示。

在塑料成型加工中, 熔融指数是用来衡量熔体流动性的一个重要指标, 其测试仪器通常称为熔体流动速率测试仪（熔融指数仪）。

对一定结构的塑料熔体, 可用MI来比较其相对分子质量的大小, MI越小, 其相对分子质量越高, 反之MI越大, 其相对分子量越小, 说明它的流动性越好, 其加工性能就相应好一些, 但其它性能如断裂强度、硬度、耐老化稳定性等将差一些。

此法测定熔体流动速率简便易行, 对材料的选择和成型工艺条件的确定有其重要的实用价值, 工业生产上得到广泛采用。

三、实验仪器与材料1、试样: ABS粉料或颗粒, 测试前进行干燥处理仪器：塑料熔体流动速率测试仪, 天平, 秒表, 装料漏斗, 锋利刮刀, 玻璃镜, 液体石蜡, 绸布和棉砂, 镊子, 清洗杆和铜丝。

四、实验步骤1、准备。

熟悉仪器结构和操作规程。

接通电源, 选择测试条件, 安装好口模, 在料筒插入料杆。

调节加热控制系统使温度达到要求温度, 恒温至少15min。

加料。

取出料杆将试料加入料筒, 把料杆再插入料筒并压紧试料, 预热4min使炉温回复至要求温度。

2、注意: 取出料杆后置于耐高温物体上, 避免料杆头部与其它坚硬物体碰撞；3、切勿用料杆去压紧物料, 避免损伤；4、在料杆顶托盘上加上砝码, 随即用手轻轻压下, 促使料杆在1min内降至下环形标记距料筒口5-10mm处。

待料杆（不用手）继续降至下环形标记与料筒口相平行时, 切除已流出的样条, 并按规定的切样时间间隔开始切样, 保留连续切取的无气泡样条三个。

高分子成型工艺及设备实验指导书湖南工业大学包装与材料工程学院高分子材料与工程系李祥刚编制实验一物料混合一、实验目的1．掌握物料混合的方法；2．认识配方中各组分的作用；3．学会使用高速混合机。

二、实验原理混合过程是使多相不均态的各组分转变为多相均态的混合料，常用的混合设备有Z 型捏合机和高速混合机：高速混合器是密闭的高强力、非熔融的立式混合设备，由圆筒型混合室和设在混合室底部的高速转动的叶轮组成，在固定的圆筒型容器内，由于搅拌叶的高速旋转而促使物料混合均匀，除了使物料混合均匀外，还有可能使塑料预塑化。

在圆筒型混合室内，设有挡板，由于挡板的作用使物料呈流化状，有利于物料的分散均匀，在混合时，物料沿容器壁急剧散开，造成旋涡状运动，由于粒子的相互碰撞和摩擦，导致物料温度上升，水分逃逸，增塑剂被吸收，物料与各组分助剂分散均匀。

为提高生产效率，混合过程一般需要加热，并按需要顺序加料。

三、实验原料及仪器设备高速混合机SHR-10 型最大容积10L，功率：3.3/4KW，转速720～1440 r/min。

四、实验步骤1.配料按照性能要求设计的配方称量树脂及各种助剂，要求配料总量3000g 左右。

2.混合（1）准备将混合器清扫干净后关闭釜盖和出料阀，在出料口上接上接料用接料袋。

（2）调速开机空转，在转动时将转速调至700r/min。

（3）加料及混合将已称量好的树脂及辅料倒入混合器中，盖上釜盖，将时间继电器调到5min，按启动按钮。

（4）出料到达所要求的混合时间后，马达停止转动，打开出料阀，点动按钮出料。

（5）清理待大部分物料已排出后，静止5min，打开釜盖，将混合器内的余料全部扫入袋内待用。

五、实验记录五、注意事项1．配料时称量必须准确；2．高速混合器必须在转动情况下调整。

六、思考题1. 物料混合的机理是什么？2. 聚合物成型加工用物料的主体是什么？有何作用？3. 粉料粒度大小对混合有何影响？实验二填充聚合物的制备一、实验目的1.了解填充改性聚丙烯的挤出造粒原理，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．2.掌握挤出造粒的操作过程．二、实验原理将聚丙烯（PP）以及各种无机填料（CaCO3 或CaSO4）按照一定比例加入到双螺杆挤出机中，经过加热，剪切，混合以及排气作用，PP 以及填料塑化成均匀熔体，在两个螺杆的挤压下熔体通过口模，水槽冷却定型，鼓风机冷却排水，切粒机切割造粒，最终成为聚丙烯填充改性料。

实验一聚合物热变形温度、维卡软化点的测定一、实验目的通过实验测定高聚物维卡软化点温度，掌握维卡软化点温度测试仪的使用方法和高聚物维卡软化温度的测试方法。

二、实验原理维卡软化温度是指一个试样被置于所规定的试验条件下，在一定负载的情况下，一个一定规格的针穿透试样1mm深度的温度。

这个方法适用于许多热塑性材料，并且以此方法可用于鉴别比较热塑性软化的性质。

图1. 维卡软化点试验装置图三、实验仪器维卡软化点测试仪主要由浴槽和自动控温系统两大部分组成。

浴槽内又装有导热液体、试样支架、砝码、指示器、温度计等构件，其基本结构见图1。

（1）传热液体：一般常用的矿物油有硅油、甘油等，最常用的是硅油。

本仪器所用传热液体为硅油，它的绝缘性能好，室温下黏度较低，并使用试样在升温时不受影响。

（2）试样支架：支架是由支撑架、负载、指示器、穿透针杆等组成。

都是用同样膨胀系数的材料制成。

+0.05mm的设有毛边的圆形（3）穿透针：常用的针有两种，一种是直径为1-0。

02mm平头针，另一种为正方形平头针。

（4）砝码和指示器：常用的砝码有两种，1kg和5kg；指示器为一百分表，精确度可达0.02mm。

（5）温度计：温度计测温精确度可达0.5℃,使用范围为0~360℃。

（6）等速升温控制器：采用铂电阻作感温元件与可变电压器、恒速电动机构组成。

作不定时等速运动来调整可变电位器的阻值，以达到自动平衡（可变电位器调整阻值的变化即为铂电阻受热后的阻值），电桥输出信号经晶体管放大输出脉冲，推动可控管工作，并控制了加热器工作时间，以（5±0.5）℃/6min的速度来提高浴槽温度。

（7）加热器：一个1000W功率的电炉丝直接加热传热液体。

四、试样与测试条件（1）试样：所用的每种材料的试样最少要有2个。

一般试样的厚度必须大于3mm，面积必须大于10mm×10mm 。

（2）测试条件：保持连续升温速度为（5±0.5）℃/min，并且穿透针必须垂直地压入试样，压入载荷为5kg。

高分子材料成型加工及性能测试一、实验目的应用《高分子物理》、《高分子材料工艺学》、《高分子材料成型与加工》所学的理论知识，进行高分子材料压制成型和注射成型实验，制得的高分子材料试样进行性能测试与分析。

通过本实验，掌握常用塑料的压制成型和注射成型工艺流程，了解影响塑料制品性能的因素，初步锻炼学生对高分子材料成型加工方法的实践能力以及对实验数据的综合分析能力。

二、实验内容1、塑料压制成型：（1）熟练操作开炼机、高速混合机、平板硫化仪成型设备，操作步骤见附录1；（2）制备出塑料试样。

2、塑料注射成型：（1）了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点，操作步骤见附录2；（2）了解注射成型设备对制品性质的影响；（3）掌握如何根据聚合物的性质，确定注射成型机料筒温度和模具温度；（4）制备出塑料试样。

3、塑料制品拉伸性能测试：（1）掌握电子拉力机测定塑料拉伸试样的基本操作，操作步骤见附录3；（2）依据应力-应变曲线，计算出各种力学参数（拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度）。

4、塑料制品硬度测试：利用邵氏A型硬度计测定试样的硬度，操作步骤见附录4；5、塑料制品导电性测试：利用高阻仪测定试样的表面电阻。

测试时，将充分放电后的试样，接入仪器测量端，调整仪器，加上实验电压一分钟，读取电阻的指示值。

三、实验原理大多数高分子材料（尤其是热塑性塑料）可以通过压制和注射成型。

压制是板材成型的重要方法，其工艺过程包括下列工序：（1）混合：按照一定配方称量各组分，按照一定的加料顺序，将各组分加入到高速分散机中进行几何分散；（2）双辊塑炼拉片：用双辊开炼机使混合物料熔融混合塑化，得到片材；（3）压制：把片材放入恒温压制模具中预热、加温、加压，使片材熔融塑化，然后冷却定型成板材。

正确选择和调节压制温度、压力、时间以及制品的冷却程度是控制板材性能的工艺措施。

通常在不影响制品性能的前提下，适当提高压制温度，降低成型压力，缩短成型周期对提高生产效率是行之有效的；但过高的温度、过长的加热时间会加剧树脂降解和熔料外溢，致使制品的各方面性能变劣。

《高分子材料成型加工原理》课程实验教学大纲一、课程中文名称：高分子材料成型加工原理（The Processing Principle of Polymer Materials）二、课程编码：1121227007三、课程目标和基本要求：本课程在材料科学与工程专业培养计划中属于材料专业高分子方向的关门课程，它综合了一些前面所学的专业基础课知识，并与高分子材料加工工程相结合，形成了对高分子材料加工深入研究的，理论与实践相验证的，具有较强实用性的工科课程。

课程目标是通过本门课程的教学使学生掌握高分子材料成型加工的主要原理以及一些重要的成型加工方法，熟悉高分子材料加工过程中的工艺调节以及高分子制品的质量控制等，为学生以后的就业和生产、科研工作打下坚实基础。

基本要求是掌握注塑成型、挤出造粒、中空吹塑、压延、模压等生产工艺的原理和基本操作方法。

四、课程总学时： 52 学时 [理论： 32 学时；实验： 20 学时]五、课程总学分: 2.5 学分六、适用专业和年级：材料专业高分子材料方向，四年级。

七、实验项目汇总表：八、大纲内容：[实验目的和要求]1、了解注塑机的基本结构2、掌握注塑成型的基本原理3、掌握注塑成型的操作方法[实验内容]1、原粒料干燥2、预热注塑机、设定工艺参数、调节工艺参数3、注塑PE、PP的标准试样[主要实验仪器与器材]1、注塑机2、烘箱3、塑料模具4、常用工具实验二挤出造粒实验[实验目的和要求]1、了解挤出机的基本结构2、掌握挤出造粒的基本原理3、掌握挤出机工艺参数的设定4、生产出塑料粒子[实验内容]1、原料干燥2、预热、设定工艺参数，调节工艺条件3、挤出、冷却、切割生产出塑料粒子[主要实验仪器与器材]1、双螺杆挤出造粒机组2、烘箱3、PE、PP等4、常用工具[实验目的和要求]1、了解挤出吹塑机的基本结构2、熟悉挤出吹塑的基本原理3、掌握挤出吹塑的工艺条件４、制造聚乙烯塑料桶[实验内容]1、预热设备、设定工艺参数2、加料、启动油泵、气泵、主机3、挤出吹塑成型中空塑料桶4、修边，得到成品[主要实验仪器与器材]1、中空吹塑机组2、中空吹塑模具3、粉碎机4、常用工具5、HDPE实验四压延实验[实验目的和要求]1、了解二辊压延机的基本结构2、熟悉压延成型的基本原理3、锻炼学生综合设计透明PVC薄膜配方能力4、熟悉透光率雾度测定仪对透明薄膜的质量监控[实验内容]1、预热二辊压延机，设定工艺参数2、设计透明PVC薄膜的配方，称量原料3、将混合好的原料加入到二辊压延机上压延薄膜4、预热透光率雾度测定仪5、通过透光率雾度测定仪检测薄膜质量[主要实验仪器与器材]1、二辊压延机2、透光率雾度测定仪3、电子天平4、混合器5、常用工具6、PVC、DOP、热稳定剂、润滑剂等实验五模压实验（压缩模塑实验）[实验目的和要求]1、了解热模压机的基本结构2、熟悉热固性塑料的成型特点3、掌握压缩模塑成型的基本原理4、熟悉电阻率的测定方法[实验内容]1、设备的预热及工艺条件的设定2、原料的称量3、加料模压4、切割5、测定模压制品的电阻率[主要实验仪器与器材]1、加热板、模具、液压机2、万能制样机3、高阻计4、常用工具九、主要实验教材（指导书）及参考用书：教材：刘建平，郑玉斌编. 高分子科学与材料工程实验. 化学工业出版社，2005.4 参考用书：刘喜军，杨秀英主编，高分子实验教程. 东北林业大学出版社，2000，7 十、课程考核方式及成绩评定办法：以实验预习、提问、操作情况和实验报告综合评定成绩。

高分子物理实验指导书一、实验目的本实验旨在通过实践，加深对高分子物理性质的理解和掌握，培养实验操作和数据分析的能力。

二、实验原理1. 高分子材料的基本性质2. 高分子结构与性能的关系3. 高分子物理性质的测量方法4. 高分子材料的结晶与玻璃化过程三、实验仪器与材料的准备1. 热分析仪（例如差示扫描量热仪）2. 动态力学分析仪（DMA）3. 红外光谱仪4. 多用途实验台5. 高聚物样品（例如聚丙烯、聚苯乙烯等）四、实验步骤1. 热分析法测定热稳定性a) 将高聚物样品制备成适当形状的试件b) 将试件放入差示扫描量热仪中，设置合适的温度范围和升温速率c) 记录热分析曲线，分析高聚物的热稳定性2. 动态力学分析法测定力学性能a) 制备高聚物样品的拉伸试件或剪切试件b) 将试件放入DMA中，设置合适的测试条件（如频率、应变等）c) 测量高聚物的模量、损耗因子等力学性能参数3. 红外光谱法表征结构a) 制备高聚物样品的薄膜b) 将样品放入红外光谱仪中，记录红外光谱图c) 分析红外光谱图，了解高聚物的官能团及结构特征4. 结晶与玻璃化过程的研究a) 选取合适的高聚物样品b) 制备样品的不同状态（如非晶态、部分结晶态）c) 运用热分析仪和DMA，研究高聚物的结晶和玻璃化过程五、实验数据处理和分析根据实验结果，进行数据分析和统计，并撰写实验报告。

报告中应包括实验目的、原理、实验步骤、数据分析和结论等。

六、实验安全注意事项1. 实验过程中需佩戴安全眼镜和实验服，注意防护措施。

2. 高温仪器需要注意烫伤风险，操作时要小心轻放。

3. 在红外光谱仪操作时，注意避免样品因氧化或污染造成误差。

七、实验结果示例1. 热分析曲线示意图2. DMA测量的力学性能曲线示意图3. 红外光谱图示例以上，为了更好地展示实验指导书的排版要求和格式美观，请以实际文字替代示例图片。

八、实验总结通过本实验，我们深入了解了高分子物理性质的测量方法和性能特征。