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。 注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重要成型方法。注射成型是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热溶化，当呈流动状态时，熔融塑料在柱塞或螺杆的加压下被压缩并向前移动，进而通过塑料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合

模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。在热塑性塑料注射成型时，塑料的流变性、热性能、结晶行为、定向作用及模具结构等因素对注射成型工艺条件及制品性质都会产生很大的影响。注射成型的设备是注射机，它由注射系统、锁模系统和模具三部分组成。

成型制品受配方、设备工艺参数等因素的影响，通过仪器可测得制品的拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度、硬度、导电性等性能。

四、实验主要设备及材料

1. 主要仪器设备：高速混合机、开炼机、平板硫化仪、注射成型机、电子拉力机、邵氏A型硬度计、高阻仪

2. 实验材料 PS、 ABS、PP、PE、PVC

五、实验要求

1、实验前每组学生要介绍实验方案。

2、实验前学生要描述主要设备的操作过程。

3、每组学生选用不同原料进行成型和性能测试实验，要求每名学生制备符合质量要求的样品2块，独立完成样品性能的测试，实验数据的整理和分析。

4、每名学生提交实验报告一份。

六、进度要求

1、每组学生选择两种原料（PE/ABS、PP/ABS、PS/ABS、PP/PS、PE/PS）进行实验，根据所选原料，研读高分子材料成型加工的理论书籍，查阅与本实验相关的文献资料，依据实验内容要求设计实验方案；（1周）

2、根据实验方案，配制不同的配方（配合剂的种类和用量、填料的种类和用量、两种原料的比例），进行压制成型和注射成型实验，制得试样进行拉伸性能、硬度、导电性能测试，分析影响制品力学性能的各种因素。（2.5周）

3、实验数据整理、分析，撰写实验报告。（0.5周）

七、注意事项

1、注射成型过程中，主机运转时，严禁手臂及工具等硬物质进入料斗内，不得用硬金属工具接触模具型腔。

2、注射成型过程中，禁止料筒温度未达到规定要求时进行预塑或注射动作，手动操作方式在注射-保压时间未结束时不得开动预塑。

3、开炼机混炼物料时，禁止带手套操作。辊筒运转时，手不能接近辊缝处，双手尽量避免越过辊筒水平中心线上部，送料时手应作握拳状。

4、进行平板硫化仪操作时必须戴手套，以防伤手。

5、遇到危险时应立即拉动安全刹车。

6、留长辫子的学生要求戴帽或结扎成短发后操作。

八、实验报告要求

1、简述实验目的与原理。

2、说明本实验所用设备及仪器的型号。

3、简述塑料注射成型、压制成型和性能测试实验的实验步骤。

4、根据测试数据，绘制图表反映不同因素（包括配合剂的种类和用量、填料的种类和用量、两种原料的比例、两种不同成型方法）对样品拉伸性能、硬度、导电性的影响规律，并分析原因。

九、思考题

1、注射成型过程中，根据聚合物的哪些性质选择料筒温度和模具温度？

2、影响注射制品产生缺料、溢料、凹痕、气泡的因素有哪些？

3、影响压制制品产生缺料、气泡的因素有那些？

4、硬度测试实验过程中，哪些操作因素会影响测定结果的精确度？

十、实验参考文献

吴智华.高分子材料加工工程实验教程.北京：化学工业出版社，20xx年

附录1

塑料的注射成型

一、实验目的

1、了解实验设备的基本结构，工作原理和操作要点。

2、了解成型工艺因素、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。

二、仪器设备

HTF58X1注射成型机

三、实验步骤

（一）确定注射成型工艺参数

注射成型工艺参数包括：注射机料筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射压力、注射时间、保压时间、无压冷却时间等。

1、根据实验用原料的玻璃化温度，熔融温度（Tm或Tf）和分解温度选择注射机料筒温度和模具温度。

2、根据原料注射成型工艺特性及试样质量要求，拟定注射压力，保压压力，保压时间和压冷却时间。

（二）开机调试和注射成型

1、把料筒电热的温度设定为当前使用料的合适温度，并等待料温到达设定的温度后大约15分钟后开始下一步工作；

2、打开料斗盖，倒入塑料原料，盖好料斗盖；

3、根据制品的重量、原料的比重、机器的总注射量，大致设置好储料结束的位置、储料的压力、速度和调节好储料背压阀的压力；同时设定好注射和保压的相关参数。

4、按电机启动键，启动电动机；

5、按下关模键做关模动作到关模结束；

6、按下注射座前进键，使注射座前进，至喷嘴口与模具的浇口紧贴；

7、按储料按钮，使螺杆旋转同时逐渐退回至设定的位置后，自动停止储料；在储料过程中，也可以再次按储料按钮，使储料动作停止；

8、按下注射键，开始注射动作和保压动作；

9、当保压结束后，松开注射键，按储料键开始下一模的储料；

10、当储料结束后，估计冷却时间足够后，按下开模键做开模动作；

11、开模结束后做顶出动作，打开安全门，取出制品；

12、观察制品的成型情况，相应调整各个有关的参数；

重复步骤5-12，直至成型出合格的制品。

13、制品合格后，按半自动或全自动键，进入自动工作状态。

附录2

塑料的压制成型

一、实验目的

1、熟练操作开炼机、高速混合机、平板硫化仪等成型设备；

2、进行塑料成型的配方设计、制备塑料试样。

二、仪器设备

高速混合机、开炼机、平板硫化仪

三、实验步骤

1、粒料配制

（1）按照配方在天平上称量各添加剂；

（2）熟悉混合机操作规程，将塑料粒料加入高速混合机中，盖上加料盖，搅拌1-2min，打开加料盖，缓慢加入各种添加剂，搅拌，后出料放入浅搪瓷盘中待用。

2、塑炼拉片

预热双辊开炼机，在辊隙上部加上初混物料，待混合料已粘接成包辊的连续状料带后，适当放宽辊隙以控制料温和料带的厚度。塑炼过程中，用切割装置或铜刀不断地将料带从辊筒上拉下来折叠辊压，使各组分充分地分散，塑化均匀。

3、压制成型

根据平板硫化机操作规程，预热上、下模板，将裁剪好的片坯重叠在不锈钢模板之间，放入工作台中心位置。启动平板硫化机，使已加热的上、下模板与装有叠合板坯的模具相接触，预热板坯，然后闭模加压至所需压力，保温、保压，出片。

4、机械加工制备试样

将已制得的透明或不透明的板材，在制样机上切取试样，试样数量纵、横各不少于5个，进行性能测试。

附录3

塑料制品拉伸性能测试

一、实验目的

1、熟悉高分子材料拉伸性能测试原理及其操作。

2、了解测试条件对测定结果的影响。

二、仪器设备

微机控制电子拉力机

三、实验步骤

1、测量试样中间平行部分的宽度和厚度，精确至0.01mm。试样中间平行部分的宽度，精确至0.05mm。每个试样测量三点，取算术平均值。

2、在试样中间平行部分做标线示明标距，此标线对测试结果不应有影响。

3、夹持试样，夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱或断在夹具内。

4、选定实验速度，进行实验。

5、测定塑料试样的应力-应变曲线，得到拉伸强度、断裂伸长率、断裂强度数据。若试样断裂在中间平行部分之外时，此试样作废，另取试样补做。

6、将断裂后的试样放置3min，再把断裂的两部分吻合在一起。用精度为0.5mm的量具测量吻合好的试样的标距并计算永久变形值。

附录4

制品邵氏硬度测试

一、实验目的

1、了解高分子材料邵氏硬度测定的方法、原理。

2、熟悉测定高分子材料邵氏硬度的操作和影响测定结果误差的因素。

二、实验设备及试样

邵氏A型硬度计；

试样应厚度均匀，试样厚度应小于5mm。当试样厚度太薄时，可以采用两层、最多不能超过三层试样叠合成所需要的厚度，并应保证各层之间接触良好。试样表面应光滑、平整、无气泡、无机械损伤及杂质等。试样大小应保证每个测量点与试样边缘距离不小于12mm，各测量点之间的距离不小于6mm，可以加工成50mm×50mm的正方形或其他形状的试样。

三、实验步骤

1、调节实验环境并检查和处理试样。

2、将硬度计垂直安装在硬度计支架上，用厚度均匀的玻璃片平放在试样平台上，在相应的力作用下使硬度计下压板与玻璃片完全接触，此时显示屏上应显示“100”。当指针完全离开玻璃片时，指针应指示“0”。允许最大偏差为±1个邵氏硬度值。

3、把试样置于测定架的试样平台上，使压针头离试样边缘至少12mm，平稳而无冲击地使硬度计在规定力的作用下压在试样上，从下压板与试样完全接触15s后立即读数。如果规定要瞬时读数，则在下压板与试样完全接触后1s内读数。

4、在试样上相隔6mm以上的不同点处测量硬度五次。取其算术平均值。

 

第二篇：高分子加工与成型实验 讲稿

讲 稿

高分子加工与成型实验

陈 泳

理 学 院

热固性树脂复合材料的手糊成型（1）

一、基本原理

手糊成型工艺又称接触成型，是树脂基复合材料生产中最早使用和应用最普遍的一种成型方法。手糊成型工艺是以加有固化剂的树脂混合液为基体，以玻璃纤维及其织物为增强材料，在涂有脱模剂的模具上以手工铺放结合，使二者粘接在一起，制造玻璃钢制品的一种工艺方法。基体树脂通常采用不饱和聚酯树脂或环氧树脂，增强材料通常采用无碱或中碱玻璃纤维及其织物。在手糊成型工艺中，机械设备使用较少，它适于多品种、小批量制品的生产，而且不受制品种类和形状的限制。

二、实验步骤

不饱和树脂配方实验

塑料小杯①：100克不饱和树脂

塑料小杯②：红配方，钴盐，0.8~2.0克

塑料小杯③：白配方，过氧化物，0.8~2.0克

将②和③倒入①中，搅拌均匀，放入温度计，测量温度变化，画出曲线。2分钟测一个点。温度变化快时可缩短测量时间，温度变化缓慢时可增大测量间隔。

注意：需将②和③缓缓加入到①中，②和③不能直接混合，否则容易燃烧或爆炸。

复合材料的制备

需准备的材料：塑料盆、搅拌棒、米拉薄膜、玻纤布、压辊、钢锯条、

不饱和聚酯树脂、红配方、白配方、玻璃板、铲刀、胶带、毛刷等。

1. 取玻璃板（300 mm × 300 mm）2块，用铲刀铲净其表面；

2. 裁剪米拉薄膜2张，规格300 mm × 300 mm；

3. 裁剪玻纤布5张，规格250 mm × 250 mm；

4. 将一块玻璃板放置在平台上，铺放1张米拉薄膜，并用胶带固定；

5. 将所裁剪的5张玻纤布称重，记为W；

6. 称取1.5W重量（根据经验，实际称量约350克左右）的不饱和聚酯树脂，放置于塑料盆中；

7. 按树脂重量的1.5~2.0％称取红配方，加入到树脂中，搅匀；

8. 按树脂重量的l.5~2.0％称取白配方，加入到树脂中，搅匀；

9. 用毛刷蘸上不饱和聚酯树脂，均匀涂刷在已固定好的米拉薄膜上，不得漏涂；

10. 铺上一层玻纤布，并用压辊压实，确保玻纤布上浸透树脂；

11. 用毛刷再蘸取少量树脂，涂刷在玻纤布上；

12. 铺放第二层玻纤布，并用压辊压实，赶出气泡；

13. 依次类推，直至5层玻纤们全部铺放完毕为止；

14. 在第5层玻纤布上在涂刷少量树脂；

15. 另取一张米拉薄膜，覆盖在玻纤布上，用锯条平边刮米拉薄膜，让表面树脂分布均匀，并消除可能存在的气泡；

16. 在米拉薄膜上贴上写有自己班级学号、姓名的纸条。盖上另一张玻璃板，放置好，等待固化；

17. 用热水清洗压辊、塑料盆及毛刷等工具，清理完毕，上交工具。

三、注意事项

1. 红配方与白配方不可直接混合接触，容易燃烧或爆炸。

2. 不饱和聚酯树脂气味较大，注意实验室通风。

3. 搬动玻璃板时注意安全。

4. 复合材料手糊成型时，不要有缺胶，不要有气泡。

5. 注意实验室卫生，树脂不要弄在地上或实验台上。压辊、塑料盆及毛刷等工具使用后，热水清洗干净。

热固性树脂复合材料的手糊成型（2）

一、基本原理

同（1）

二、实验步骤

1. 取一块上次成型的复合材料板，裁边后将其锯成150 mm×100 mm，作为座椅面板；

2. 取另一块上次成型的复合材料板，裁边后将其锯成100 mm×50 mm的矩形板2块，作为座椅腿；

3. 取一玻璃板，上铺米拉薄膜，作操作平台使用；

4. 将复合材料座椅面板放置在操作平台上；

5. 在距离面板长度方向两端各30 mm处画一直线，利用砂纸将直线两侧各10 mm范围内拉毛；

6. 利用砂纸将复合材料座腿椅沿任一长度边两侧各10 mm范围内拉毛；

7. 裁剪100mm×20mm玻纤布12块，并称重W；

8. 按1.5W称重不饱和聚酯树脂；

9. 按1.5W×1.5% 称重红配方，加入到树脂中，搅匀；

10. 按1.5W×1.5% 称重白配方，加入到树脂中，搅匀；

11. 将复合材料座腿椅立放在复合材料面板上，保持拉毛部位居中接触；

12. 用毛刷蘸取少量树脂，涂覆在拉毛部位，覆盖一层玻纤布，赶气泡后，补涂树脂，再覆盖玻纤布…，直至3层玻纤布铺放完毕后，

再其表面再补涂树脂后，覆盖米拉薄膜。

三、注意事项

1. 注意锯条锯齿的方向，不要装反了。

2. 粘结前，相应部位要用砂纸打磨。

塑料注射成型

一、基本原理

注射成型，是热塑性塑料成型制品的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此法成型。用注射成型可成型各种形状，满足各种要求的模制品，注射成型制品约占塑料制品总量的20～30％。

注射成型是一种注射兼模塑的成型方法，又称注塑成型。通用注射方法是将聚合物组分的粒料或粉料放入注射机的料筒内，经过加热、压缩、剪切、混合和输送作用，使物料进行均化和熔融，这一过程又称塑化。然后再借助于柱塞或螺杆向熔化好的聚合物熔体施加压力，则高温熔体便通过料筒前面的喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的低温模腔中，再经过冷却定型就可开启模具，顶出制品，得到具有一定几何形状和精度的塑料制品。

二、实验步骤

1．模具的安装和调试

2．注射机检查调整

3．开机

（1）开启总电源

（2）预热熔胶筒：设定熔胶筒各段温度

（3）开启泵浦电机：在熔胶筒温度到达设定温度时，即可按“马达启动键”。

4．手动注射操作

加料→注射座前进→合模→注射→冷却10秒→开模→顶出制品

三、注意事项

1．切勿使金属或其他硬件渗入料筒。

2．喷嘴阻塞时应取下清理，切忌用增加注射压力的方法清理。

3．机器操作时切勿将身体的任何部分或任何物品放置在机器活动的部件上或活动的部件间。

参考温度

塑料模压成型

一、基本原理

塑料按受热行为不同，可以分为热塑性和热固性两种。在成型过程中，两者根本区别在于“形状固定”的方式不同。

热塑性塑料的分子构造通常是线型高分子，随温度升高，分子间力被破坏，黏度逐渐下降，因而树脂充满型腔后，需将模具冷却使熔融塑料变为具有一定强度的固体才能脱模成为制品。这种变化只是物理变化过程（分子结构没有发生改变），具有可逆性，可反复多次加工。

热固性塑料在加工前通常其分子的支链（或侧基）带有可继续反应的基团的线型或支链型高分子结构。当加热至一定温度后，树脂开始熔融成为黏流态，并在压力作用下粘裹着纤维一起流动充满整个行腔，并发生树脂分子间交联反应，形成网状的体型结构，使分子量增加，黏度迅速增大，随即失去流动性，形成坚硬的整体，即固化成型，最后脱模成为制品，这种变化过程是不可逆的。由此看来，热固性塑料模压成型制品过程中，不但塑料的外观发生了变化，而且其结构和性能也发生了本质性的改变。

二、实验步骤

1．实验前准备

（1）检查

（2）空载试车

2．负载试车

3．电加热系统试车

4．复合材料成型

（1）压制前的准备

模具安装→装料量的估算→涂脱模剂→模塑料准备→物料预热

（2）压制

安装嵌件→加料→闭模、排气→保温、保压、固化→脱模→清理模具

三、注意事项

1. 操作前要确保紧急制动按钮可以正常工作。

2. 防止触电、防止烫伤。

3. 实验结束后，清洁设备。

聚丙烯塑料的挤出成型

一、基本原理

挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。

物料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。

二、实验步骤

1．开车前准备

检查风机、切粒机、水槽、水箱、喂料机、真空泵、料斗等各个部分是否正常。

准备开机后必须要使用的工具和物品，如剪刀、铲刀、通模孔的钢丝、包装袋等。

2．开车操作

（1）预热升温。按工艺要求对各加热区温控仪表进行参数设定。各段加热温度达到设定值后，继续恒温30 min。

（2）启动润滑油泵，再次检查系统油有无泄漏，打开润滑冷却

器冷却水开关。

（3）用手盘动电机联轴器，保证螺杆正常方向至少转动3转。将主机调速旋钮设置在零位，启动主电机，逐渐升高主螺杆转速，在不加料的情况下空转转速不高于20 r/min，时间不大于1 min，检查主机空载电流是否稳定。主机转动若无异常，低速启动主机主喂料电机，开始加料。待机头有物料排出后再缓慢地升高主螺杆转速和主喂料螺杆转速，升速时应先升主机速度，待电流回平稳无异常后再升速加料。并使喂料机和主机转动相匹配，每次主螺杆升速不大于50转是合理的，若喂料机升速按工艺要求逐渐加量，主电源上升过快，应适当降低加料量，升速直至达到工艺要求的工作状态。

（4）启动水槽冷却水循环，开启风机及切粒机，拉条正常，调整切粒机转速与主机出条相匹配；切粒机转速随主机产量大小而升降。

（5）启动筒体冷却系统及润滑油系统的冷却器冷却水循环。

（6）对于排气操作一般应在主机进入稳定运转状态后，先打开真空泵进水阀，调节控制适当的工作水量，再启动真空泵。从排气口观察螺槽中物料塑化完全，并不冒料时，即可打开调节真空管路阀门，并闭排气室上盖，将真空度控制在要求的范围内。

3．停车操作

（1）正常停车：

①停止喂料机。对于多路进料系统，同时停止各辅助喂料机。 ②关闭真空管路阀门，打开真空室上盖。

③逐渐降低螺杆转速，尽量排尽筒体内残存物料，对于受热易分解的热敏性料，停车前应用聚烯烃料对主机中残留物料进行置换，物料基本排完后停双螺杆主机。即，转速调至零位，按下主电机停止按钮。

④依次停止主电机冷却风机、油泵、真空泵、水泵。断开电仪控制柜上各段加热器电源开关。

⑤停切粒机等辅助设备。

⑥关闭各外接水管阀门，包括加料段筒体冷却水、油润滑系统冷却水、真空泵和水槽冷却水等（主机筒体各软水冷却管路节流阀门不动）。

（2）紧急停车：

遇有紧急情况需要停主机时，可迅速按下电仪柜红色紧急停车钮。并将主机及各喂料调速旋钮旋回零位，然后将总电源开关切断。消除故障后，才能再次按正常开车顺序重新开车。

三、注意事项

1. 物料内不允许有杂物，严禁金属和砂石等硬物料进入料斗。禁止用金属工具在料斗内手动搅拌物料。

2. 螺杆只允许在低速下启动，空转时间不超过1 min，及时喂料后才能逐渐提高螺杆转速。

3. 每次作业完毕，及时清扫主机、辅机工作环境。对于残存在模头内粘性物料，有必要清理干净。

橡胶的混炼与硫化曲线测定

一、基本原理

橡胶加工是指由生胶及其配合剂，经过一系列化学与物理作用制成橡胶制品的过程。主要包括生胶的塑炼，塑炼胶与各种配合剂的混炼、成型及胶料的硫化等几个加工工序。

混炼的目的是通过机械的作用，使各种配合剂均匀地分散在胶料中。从而提高橡胶产品使用性能、改进橡胶工艺性能或降低成本。配合剂主要包括硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、补强剂、填充剂、着色剂等。橡胶硫化剂是使橡胶由线型结构转变为体型结构，使之成为弹性体的物质。硫化促进剂是为了缩短硫化时间，添加使硫化剂活化的物质。炭黑是最常用的补强剂（活性填充剂），它能提高橡胶力学性能。填充剂主要起增容作用以降低成本，常用的有碳酸钙、硫酸钡等。

混炼时各种配合剂的加料顺序是有要求的，一般按如下顺序加入：塑炼胶 → 小料（促进剂、活性剂、防老剂） → 液体软化剂 → 补强剂、填充剂 → 硫磺。

常用的混炼加工设备有开炼机和密炼机。

硫化是成型品在一定温度、压力下形成网络结构的过程，其结果是使半成品失去塑性，同时获得高弹性和足够强度。

在硫化过程中，橡胶的各种性能都随硫化时间增加而发生变化，若将橡胶的某一项性能的变化与对应的硫化时间作图，则可得到一个

曲线图形，从这种曲线图形中可显示出胶料的硫化历程，故称为硫化历程曲线或硫化曲线。

如下图所示，用硫化仪测出的硫化历程曲线。该曲线反映胶料在一定硫化温度下，转矩（模量）随硫化时间的变化。工业上从硫化工艺控制的角度考虑将硫化曲线分成四个阶段，即焦烧阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段。

橡胶硫化历程曲线

二、实验步骤

1．检查炼胶机的各个部分的运转是否正常，检查的辊缝中是否有杂物，检查紧急刹车是否正常。

2．称取规定重量的天然橡胶。

3．启动炼胶机，将辊筒的温度调整到50 ℃左右，保持转速30～40转/分。

4．将天然橡胶放入炼胶机中，进行10 min左右的塑炼操作，最后将辊距调到所要求的下片厚度，切割下片。

5．按照以下配方中规定的比例，往橡胶中加入各种配合剂，进

行混炼操作，注意配合剂的加入顺序。

6．将混炼好的橡胶放入硫化仪中，测定其硫化曲线，硫化仪的使用方法参见课本“ODR－100E型橡胶硫化仪使用说明简介”。

三、注意事项

1. 使用炼胶机炼胶时，手一定不能接近辊缝。操作时双手尽量避免越过辊筒中心线上部，送料时应握拳。炼胶时必须有2人以上在场，如遇到危险时应立即出触动安全刹车。留长发的学生应事先戴帽，以免头发被卷入炼胶机中。

2. 操作硫化仪机必须带上手套，防止被烫伤。

橡胶的平板硫化

一、基本原理

橡胶硫化是指橡胶的线型大分子链通过化学交联而构成三维网状结构的化学变化过程。随之胶料的物理性能及其他性能都发生根本变化。橡胶分子链在硫化前后的状态如下图所示。

(a)生胶 (b)硫化胶

橡胶分子链硫化前后的网络结构示意图

硫化是橡胶生产加工过程中的一个非常重要阶段，也是最后的一道工序。这一过程赋予橡胶各种宝贵物理性能，使橡胶成为广泛应用的工程材料，在许多重要部门和现代尖端科技如交通、能源、航天航空及宇宙开发的各个方面都发挥了重要作用。硫化过程中，橡胶的各种性能随硫化时间的增加而有一定规律的变化。随着硫化时间的增加，硬度、定伸强度和回弹性等随硫化时间增加而逐渐增高；伸长率、永久变形和可塑性等随硫化时间的增加而逐渐下降；抗撕强度当增高到一定值后便开始下降；抗张强度的变化则随不同胶种和硫化体系而有不同的规律。对于天然胶，其抗张强度随硫化时间增加到一定程度后又逐渐下降；而很多合成橡胶（如丁苯橡胶）的抗张强度并无这种下降的现象。这些规律都是由于在硫化过程中橡胶分子链产生交联及交联度不同所致。

二、实验步骤

1. 检查平板硫化机各个部分的运转是否正常。

2. 根据计算好的工艺条件，对平板硫化机进行温度设定和压力设定。

3. 将平板硫化机加热到规定的温度。（注意：上下板都需加热）

4. 检查模具是否完好、清洁，清除模具上残留的胶屑及油污。

5. 将模具放入平板硫化机的加热板间预热约15 min。

6. 将胶料裁剪成模具所需的形状大小。

7. 取出预热好的模具，并将裁好的胶料装入模具中，放到平板硫化机的加热板上，加压。

8. 将模具放气3次，然后保压，并开始计算硫化时间。

9. 到规定的硫化时间后，取出模具，开模后取出橡胶。

10. 对模具进行必要的清理。

三、注意事项

1. 操作平板硫化机必须有2人以上在场。

2. 操作平板硫化机必须带上手套，防止被烫伤。

3. 将模具放入平板硫化机中时，应将其放在加热板中间位置，防止模具受力不均。

聚氨酯硬泡塑料的制备

一、基本原理

聚氨酯硬泡，具有绝热效果好、比强度大、电学性能耐化学药品以及隔音效果优越等特点，广泛用作绝热保温材料、结构材料以及“合成木材”等。它占聚氨酯总产量约30 %左右，是一大品种。

聚氨酯硬泡的制造化学，基本上与软泡的化学原理一样，唯一不同的是异氰酸酯化合物与聚醚等含活泼氢化合物的支化度比较多，形成的聚氨酯化合物的交联密度大，各交联点之间的分子量（Mc）比较小。高官能度化合物的官能度大于2，就形成交联的聚合物，诸如平均官能度2.6 的粗MDI与三官能度的甘油聚醚醇反应，形成了交联的体型结构聚氨酯：

在发泡体系中采用异氰酸酯三聚催化剂时，尤其体系的异氰酸酯指数大于1.05以上，一般在250～300之间时，将会引起异氰酸酯的三聚反应，生成聚异氰脲酸酯类化合物：

二、实验步骤

塑料小杯①：黑料，异氰酸酯 塑料小杯②：白料，组合聚醚

将①和②倒入塑料小碗③中，搅拌均匀。

几分钟后泡沫开始生长，待发泡完毕。用锯子或刀片将泡沫裁成一定的形状，测量其密度。

使用万能试验机测量聚氨酯泡沫的压缩性能。

三、注意事项

1. 黑料与白料混合后，立刻将其搅拌均匀。发现泡沫开始生长时，

就可以停止搅拌。

2. 塑料小碗里的原料不易加入过多，以免发泡后溢出。

3. 注意不要将原料洒在实验台上，很难清理。