前　言

《功能高分子材料加工设备与实验》是高等学校高分子材料与工程、复合材料成型工程和材料成型及控制工程相关专业的专业课主要教材之一。本教材是根据全国高校高分子材料与工程相关专业本科高等工程技术人员的培养目标和要求,精心编写而成。

本教材是以;设备专项实验综合实践为主线编写的，共分为三部分。第1部分为功能高分子材料加工设备，主要介绍了适用于功能高分子材料的加工设备的基本结构和工作原理，包括挤出成型机、注射成型机、橡胶原材料加工设备、轮胎生产设备、工业橡胶制品成型设备、化学纤维纺丝机械等。第2部分为功能高分子材料加工实验，包括PVC转矩流变实验、 PP/EPDM合金材料制备实验、 PE发泡成型实验、 PP/玻璃纤维增强复合材料制备实验10个专项实验。第3部分为功能高分子材料专业综合实践。

本教材是校企合作的成果，具体写作分工为:江苏理工学院向萌老师编写第1部分和第3部分；常州工学院董爽老师及江苏理工学院杨菁菁老师编写第2部分；此外，江苏理工学院朱云峰、周仕?、杨洲、陈建香老师，李乐、张雨垚同学，常州大学李建斌老师对全书进行了修整；全书由向萌负责统稿。同时，常州鹓鸾新材料科技有限公司为本教材提出了大量内容编写建议，提高了本教材的实用价值。本教材除了用作高等院校相关专业的教材外,也可供从事功能高分子材料制品生产及开发研究的科技人员的参考阅读。在编写过程中，我们参考了大量公开发表的专著、教材、论文、标准等文献，在此向相关作者致以崇高的敬意和衷心感谢。本教材力求观点正确、能充分反映新的科技成就及尽量符合教学需要,但限于编者水平,不当之处在所难免,恳请使用本教材的广大师生及读者批评指正。

编　者

《功能高分子材料加工设备与实验》是以设备_专项实验_综合实践为主线编写的，共分为三部分。第1部分为功能高分子材料加工设备，主要介绍了适用于功能高分子材料的加工设备的基本结构和工作原理，包括挤出成型机、注射成型机、橡胶原材料加工设备、轮胎生产设备、工业橡胶制品成型设备、化学纤维纺丝机械等。第2部分为功能高分子材料加工实验，包括PP/EPDM合金材料制备实验、PE发泡成型实验、PP/玻璃纤维增强复合材料制备实验10个专项实验。第3部分为功能高分子材料专业综合实践。《功能高分子材料加工设备与实验》除用作高等院校高分子材料与工程、复合材料成型工程和材料成型及控制工程相关专业的教材外, 亦可供从事功能高分子材料相关研究人员或工程师参考。

《功能高分子材料加工设备与实验》是高等学校高分子材料与工程、复合材料成型工程和材料成型及控制工程相关专业的专业课主要教材之一。本教材是根据全国高校高分子材料与工程相关专业本科高等工程技术人员的培养目标和要求,精心编写而成。《功能高分子材料加工设备与实验》是以;设备专项实验综合实践为主线编写的，共分为三部分。第1部分为功能高分子材料加工设备，主要介绍了适用于功能高分子材料的加工设备的基本结构和工作原理，包括挤出成型机、注射成型机、橡胶原材料加工设备、轮胎生产设备、工业橡胶制品成型设备、化学纤维纺丝机械等。第2部分为功能高分子材料加工实验，包括PVC转矩流变实验、 PP/EPDM合金材料制备实验、 PE发泡成型实验、 PP/玻璃纤维增强复合材料制备实验10个专项实验。第3部分为功能高分子材料专业综合实践。

向萌，材料学博士，副教授，江苏省双创博士，江苏省;青蓝工程优秀青年骨干教师。近年来以一作和通讯身份发表论文30余篇，其中SCI论文20余篇。申请发明专利二十余项，授权2项。

董爽，高级实验师，硕士，主要从事大学物理实验、大学物理等研究教学实践工作。主持完成横向项目2项，发表SCI论文4篇，授权国家发明专利1项。杨菁菁，硕士研究生，高级实验师。主要从事导热复合材料制备及应用、高分子复合材料功能化改性等方面的研究。主持结题横向项目4项；主持完成教研项目2项。

目　录第1部分　功能高分子材料加工设备1　　1.1　绪论1　　　　1.1.1　功能高分子材料加工设备1　　　　1.1.2　功能高分子材料加工设备的现状及其发展趋势2　　　　1.1.3　本课程的性质、任务及其要求3　　1.2　挤出成型机5　　　　1.2.1　概述5　　　　1.2.2　特种挤出机及其应用8　　　　1.2.3　挤出生产线的计算机在线控制19　　　　1.2.4　现代挤出设备的发展趋势28　　1.3　注射成型机30　　　　1.3.1　概述30　　　　1.3.2　注射成型机的基本参数34　　　　1.3.3　专用注射成型机40　　　　1.3.4　新型注射成型及其装置简介48　　　　1.3.5　注射成型机的发展趋势62　　1.4　橡胶原材料加工设备69　　　　1.4.1　概述69　　　　1.4.2　卧式液压切胶机70　　　　1.4.3　橡胶填料粉碎机72　　　　1.4.4　筛选机74　　　　1.4.5　胶浆搅拌机78　　1.5　轮胎生产设备80　　　　1.5.1　轮胎成型机80　　　　1.5.2　轮胎钢丝圈设备82　　　　1.5.3　轮胎定型及硫化准备设备83　　　　1.5.4　轮胎定型硫化机87　　　　1.5.5　水压硫化罐90　　1.6　工业橡胶制品成型设备92　　　　1.6.1　概述92　　　　1.6.2　帘布浸胶机93　　　　1.6.3　裁布机95　　1.7　化学纤维纺丝机械98　　　　1.7.1　概述98　　　　1.7.2　纺丝预处理设备100　　　　1.7.3　纺丝配套设备103　　　　1.7.4　纺丝的后加工设备120　　　　1.7.5　非织造布成型设备137第2部分　功能高分子材料加工实验144　　2.1　ABS注射成型实验144　　　　2.1.1　实验目的144　　　　2.1.2　实验原理144　　　　2.1.3　设备的基本构造、操作步骤及注意事项144　　　　2.1.4　原料与仪器设备146　　　　2.1.5　实验步骤146　　　　2.1.6　实验结果、实验报告146　　2.2　PE板材模压成型实验148　　　　2.2.1　实验目的148　　　　2.2.2　实验原理148　　　　2.2.3　设备的基本构造、操作步骤及注意事项149　　　　2.2.4　原料与仪器设备151　　　　2.2.5　实验步骤151　　　　2.2.6　实验结果、实验报告152　　2.3　高分子材料熔体流变性能测试实验153　　　　2.3.1　实验目的153　　　　2.3.2　实验原理153　　　　2.3.3　实验仪器与试样153　　　　2.3.4　设备的基本构造及操作步骤153　　　　2.3.5　实验结果、实验报告154　　2.4　LDPE挤出吹塑薄膜实验155　　　　2.4.1　实验目的155　　　　2.4.2　实验原理156　　　　2.4.3　设备的基本构造、操作步骤及注意事项156　　　　2.4.4　原料与仪器设备157　　　　2.4.5　实验步骤158　　　　2.4.6　实验结果、实验报告158　　2.5　PP流延薄膜成型实验159　　　　2.5.1　实验目的159　　　　2.5.2　实验原理160　　　　2.5.3　设备的基本构造、操作步骤及注意事项160　　　　2.5.4　原料与仪器设备161　　　　2.5.5　实验步骤161　　　　2.5.6　实验结果、实验报告161　　2.6　PVC转矩流变实验162　　　　2.6.1　实验目的162　　　　2.6.2　实验原理163　　　　2.6.3　设备基本构造164　　　　2.6.4　原料与仪器设备165　　　　2.6.5　实验步骤165　　　　2.6.6　实验结果、实验报告166　　2.7　PP/EPDM合金材料制备实验166　　　　2.7.1　实验目的166　　　　2.7.2　实验原理167　　　　2.7.3　原料与仪器设备167　　　　2.7.4　实验步骤168　　　　2.7.5　实验结果、实验报告170　　2.8　PVC软板的配制及成型实验171　　　　2.8.1　实验目的171　　　　2.8.2　实验原理171　　　　2.8.3　实验设备及原料175　　　　2.8.4　准备工作175　　　　2.8.5　实验内容及操作步骤176　　　　2.8.6　实验结果、实验报告176　　　　2.8.7　实验注意事项177　　2.9　PE发泡成型实验178　　　　2.9.1　实验目的178　　　　2.9.2　实验原理178　　　　2.9.3　原料与仪器设备178　　　　2.9.4　实验步骤179　　　　2.9.5　实验结果、实验报告180　　2.10　PP/玻璃纤维增强复合材料制备实验180　　　　2.10.1　实验目的180　　　　2.10.2　实验原理181　　　　2.10.3　原料与仪器设备182　　　　2.10.4　实验步骤182　　　　2.10.5　实验结果、实验报告184第3部分　功能高分子材料专业综合实践186　　3.1　功能高分子材料改性综合实验186　　　　3.1.1　实验目的186　　　　3.1.2　实验内容186　　　　3.1.3　实验要求186　　　　3.1.4　实验仪器设备、原料及方法187　　3.2　功能高分子材料的实验设备187　　　　3.2.1　功能高分子材料共混改性实验187　　　　3.2.2　功能高分子材料挤出成型实验188　　　　3.2.3　功能高分子材料注射成型实验190　　　　3.2.4　功能高分子材料拉伸性能测试实验193　　　　3.2.5　功能高分子材料冲击性能测试实验194　　　　3.2.6　功能高分子材料弯曲性能测试实验195　　　　3.2.7　功能高分子材料维卡软化点温度测试实验196　　　　3.2.8　功能高分子材料差示扫描量热(DSC)分析实验197　　　　3.2.9　功能高分子材料的热重分析实验198　　　　3.2.10　功能高分子材料熔融指数测定实验200　　　　3.2.11　功能高分子材料的流变实验201　　　　3.2.12　功能高分子材料的氧化诱导期测试实验203　　　　3.2.13　功能高分子材料表面电阻系数和体积电阻系数测试实验204　　3.3　主要技术重点、难点205　　3.4　测试操作206　　　　3.4.1　功能高分子材料共混测试操作206　　　　3.4.2　功能高分子材料挤出成型测试操作206　　　　3.4.3　功能高分子材料注射成型测试操作206　　　　3.4.4　功能高分子材料拉伸性能测试操作208　　　　3.4.5　功能高分子材料冲击性能测试操作209　　　　3.4.6　功能高分子材料弯曲性能测试操作210　　　　3.4.7　功能高分子材料维卡软化点温度测试操作211　　　　3.4.8　功能高分子材料的差示扫描量热(DSC)测试操作211　　　　3.4.9　功能高分子材料的热重测试操作212　　　　3.4.10　功能高分子材料的熔融指数测定操作212　　　　3.4.11　功能高分子材料的流变测试操作213　　　　3.4.12　功能高分子材料氧化诱导期的测试操作213　　　　3.4.13　功能高分子材料表面电阻系数和体积电阻系数测试操作214　　3.5　实验报告要求215　　3.6　实验注意事项216参考文献220

第1部分　功能高分子材料加工设备1. 1　绪论1. 1. 1　功能高分子材料加工设备1. 1. 1. 1　功能高分子材料加工设备的定义与分类高分子材料有天然与合成之分, 天然高分子材料主要指的是动、 植物天然树脂, 可生产出塑料、 橡胶、 化学纤维、 涂料等材料, 合成高分子主要指来自石油提炼、 合成的相对分子质量为104~106 的高分子化合物, 也称为高聚物或聚合物。 合成高分子材料可生产塑料、 橡胶、 化学纤维、 涂料等材料。 功能高分子材料是一类具有催化性、 导电性、 光敏性、 生物活性等特殊功能的高分子材料, 对物质、 能量、 信息具有传输、 转换或储存的作用。 功能高分子材料具有重量轻、 力学性能好、 专用性能强等特点, 广泛应用于机电、 信息技术、 生物医学等多个领域。 因此, 功能高分子材料加工设备可定义为所有能对功能高分子材料原料 (树脂) 进行加工和成型制品的机械设备。功能高分子材料从原料 (树脂) 到制成制品的工艺方法繁多, 决定了功能高分子材料加工设备的多样性。 高分子材料成型机械可概括划分为以下几类:①预处理机械, 如筛析机、 研磨机、 混合机、 捏合机、 开炼机、 密炼机、 团粒机、烘料装置和浸胶机等;②独立成型机械, 如压力机、 压延机、 挤出机、 注射机、 流延机、 浇铸机、 喷涂机、搪塑成型机、 浸渍装置、 轮胎成型机和硫化设备等;③组合成型机械, 如挤出中空吹塑成型机、 注射中空吹塑成型机和连续纺丝机等;④二次加工机械, 如圆织机、 层合机、 制袋机、 热成型机、 组装拼焊设备、 印刷机和粉碎机等;⑤成型辅助机械, 如计量装置、 定型装置、 冷却装置、 牵引装置、 切割 (切粒) 装置、 堆放 (卷取) 装置和表面处理装置等。 由于功能高分子材料具有许多独特的性能,其成型加工设备与普通机械相比, 还具有许多特殊性和复杂性。

1. 1. 1. 2　功能高分子材料加工设备的作用功能高分子材料加工设备是聚合物成型工业中的一个重要组成部分, 是完成制品生产的必要手段。 因此, 功能高分子材料加工设备工业是发展整个功能高分子材料工业的基础。 通常, 一个国家的功能高分子材料加工设备的制造水平可以作为衡量这个国家整体工业制造技术水平的主要标准之一。 可见, 功能高分子材料加工设备在国民经济建设中具有重要的地位。