高分子材料加工工艺及设计实验教程

第1章　聚合物挤出成型 1
1.1　概述 1
1.2　实验目的 1
1.3　实验原理 1
1.4　实验设备 2
1.4.1　挤出机的基本结构及作用 2
1.4.2　挤出过程螺杆各段的职能 4
1.4.3　挤出成型的工艺过程 5
1.5　工艺设定对制品性能的影响 5
1.5.1　原料准备和预处理 5
1.5.2　工艺设定 6
1.6　实验原料及实验仪器 7
1.6.1　实验原料 7
1.6.2　实验仪器 7
1.7　实验步骤 9
1.7.1　原料的准备和预处理 9
1.7.2　挤出机的操作步骤 9
1.8　实验数据处理 9
1.9　实验现象与结果分析 10
1.10　思考题 10
1.11　注意事项 11
参考文献 11

第2章　橡胶的塑炼与混炼 12
2.1　橡胶的塑炼 12
2.1.1　概述 12
2.1.2　实验目的 12
2.1.3　实验原理 12
2.1.4　实验设备 15
2.1.5　工艺设定对制品性能的影响 15
2.1.6　实验原料 16
2.1.7　实验步骤 16
2.1.8　实验数据处理 17
2.1.9　实验现象与结果分析 17
2.1.10　思考题 17
2.1.11　注意事项 17
2.2　橡胶的混炼 17
2.2.1　概述 17
2.2.2　实验目的 17
2.2.3　实验原理 17
2.2.4　实验设备 20
2.2.5　工艺设定对制品性能的影响 20
2.2.6　实验原料 21
2.2.7　实验步骤 21
2.2.8　实验数据处理 22
2.2.9　实验现象与结果分析 22
2.2.10　思考题 23
2.2.11　注意事项 23
参考文献 23

第３章　橡胶硫化工艺 24
3.1　橡胶硫化过程 24
3.1.1　硫化的定义 24
3.1.2　橡胶硫化体系的发展历程 24
3.1.3　橡胶硫化历程 24
3.1.4　橡胶硫化过程中的性能变化 26
3.2　实验目的 26
3.3　橡胶正硫化时间 27
3.3.1　实验设备 27
3.3.2　实验原料（以天然胶硫化为例） 28
3.3.3　实验步骤 28
3.4　橡胶硫化工艺 28
3.4.1　实验设备 28
3.4.2　实验原料（以天然胶硫化为例） 29
3.4.3　实验步骤 29
3.5　工艺设定对制品性能的影响 30
3.5.1　硫化温度 30
3.5.2　硫化压力 30
3.5.3　硫化时间 31
3.6　实验数据处理 31
3.6.1　硫化曲线实验记录 31
3.6.2　平板硫化操作实验记录 31
3.7　实验现象与结果分析 31
3.8　思考题 32
3.9　注意事项 32
参考文献 33

第4章　聚合物的注射成型 34
4.1　概述 34
4.2　实验目的 34
4.3　实验原理 35
4.3.1　闭模 35
4.3.2　注射装置前移和注射 35
4.3.3　保压 36
4.3.4　冷却和预塑 36
4.3.5　开模顶出制件 36
4.4　实验原料及实验设备 36
4.4.1　实验原料 36
4.4.2　实验设备 36
4.5　工艺设定对制品性能的影响 43
4.5.1　理论注射量 43
4.5.2　注射压力 43
4.5.3　注射速率（注射速度） 43
4.5.4　锁模力 44
4.5.5　塑化能力 44
4.5.6　模板尺寸及拉杆内间距 44
4.5.7　动模板行程 44
4.5.8　模具最小厚度与最大厚度 44
4.6　实验步骤 44
4.6.1　拟定实验方案 44
4.6.2　界面 45
4.6.3　注射试样（制品） 47
4.6.4　试样性能检验 49
4.7　实验数据处理 49
4.8　思考题 50
4.9　注意事项 51
参考文献 51

第5章　聚合物熔融纺丝实验及纤维形貌观察 52
5.1　聚合物熔融纺丝 52
5.1.1　概述 52
5.1.2　实验目的 54
5.1.3　实验原理 54
5.1.4　实验原料及实验设备 56
5.1.5　工艺设定对制品性能的影响 57
5.1.6　实验步骤 60
5.1.7　实验数据处理 62
5.1.8　实验现象与结果分析 63
5.1.9　思考题 63
5.1.10　注意事项 63
5.2　纤维微观形貌观察 64
5.2.1　概述 64
5.2.2　实验目的 65
5.2.3　实验原理 65
5.2.4　实验原料及实验设备 66
5.2.5　工艺设定对制品性能的影响 66
5.2.6　实验步骤 66
5.2.7　实验现象与结果分析 67
5.2.8　思考题 67
5.2.9　注意事项 67
参考文献 67

第6章　3D 打印技术原理与工程实践 68
6.1　概述 68
6.2　实验目的 69
6.3　实验原理 70
6.3.1　FDM型3D打印工艺的基本原理 70
6.3.2　FDM型3D打印工艺的优缺点 70
6.4　实验设备 71
6.4.1　FDM型3D打印机的结构组成及分类 71
6.4.2　实验设备技术参数 74
6.4.3　三维建模软件——SolidWorks软件 75
6.4.4　三维切片软件——Cura软件 75
6.5　工艺设定对制品性能的影响 79
6.5.1　切片厚度 79
6.5.2　喷头温度 80
6.5.3　热床温度 80
6.5.4　打印速度 80
6.5.5　风扇速度 80
6.5.6　支撑结构 80
6.5.7　填充结构 80
6.5.8　模型摆放 81
6.6　实验原料 81
6.6.1　FDM型3D打印线材的种类及特性 81
6.6.2　实验使用的打印线材 82
6.7　实验步骤 83
6.7.1　开机及平台调平 83
6.7.2　上料和换料 84
6.7.3　开始打印 85
6.7.4　暂停/继续打印 85
6.7.5　打印完毕 86
6.8　实验数据处理 86
6.8.1　打印线材的线径测量（千分尺） 86
6.8.2　打印参数对打印质量的影响 86
6.9　实验现象与结果分析 87
6.10　思考题 87
6.11　注意事项 87
参考文献 88

第7章　橡胶配方设计 89
7.1　概述 89
7.1.1　橡胶配方的表示方法 89
7.1.2　典型的硫化体系 90
7.2　实验目的 91
7.3　实验原理 91
7.3.1　硫化体系组成对橡胶硫化速率的影响 91
7.3.2　填料对胶料硫化速率的影响 92
7.3.3　橡胶厚制品正硫化时间的测定 92
7.3.4　发泡点的定义 94
7.3.5　后硫化效应 94
7.4　实验设备 94
7.4.1　橡胶无转子硫化仪 94
7.4.2　平板硫化机 94
7.4.3　密炼机 94
7.4.4　开炼机 94
7.4.5　硫化在线测温仪 95
7.5　实验步骤 95
7.6　实验任务 98
7.7　实验报告要求 98
7.8　思考题 101

第8章　增韧聚酰胺6高分子材料及制品设计 102
8.1　概述 102
8.2　实验目的 102
8.3　实验原理 103
8.3.1　增韧改性方法 103
8.3.2　增韧机理 104
8.3.3　增容机理 105
8.3.4　耐摔玩具拱桥注塑模具设计原理 105
8.4　实验任务 106
8.4.1　增韧PA6设计配方 106
8.4.2　耐摔玩具拱桥的设计 107
8.5　实验报告要求 108
8.6　思考题 110
参考文献 111

第9章　高光泽丙纶色丝的制备 112
9.1　概述 112
9.2　实验目的 112
9.3　实验原理 113
9.4　实验任务 115
9.5　实验报告要求 115
参考文献 118

第10章　动态交联弹性体的制备 119
10.1　概述 119
10.2　实验目的 119
10.3　实验原理 120
10.4　实验设备 121
10.4.1　翻转式密炼机 121
10.4.2　双腕挤出造粒机 123
10.5　实验任务 125
10.6　实验报告要求 126
10.7　思考题 128