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聚合物成型工艺综合实验教学大纲

一、制定本大纲的依据
聚合物成型工艺综合实验教学大纲是根据教育部高分子材料加工工程本科专业实验教学大纲，在本校原塑料工程实验讲义基础上进行修改和编写的。
本大纲实验涉及高分子材料加工工程中原材料、成型加工、成型制品、成型设备及模具诸方面，包括性能检测、规范操作、设备控制和工艺技术等实际操作能力的综合训练内容，
性能测试条件、操作方法和数据处理均参照执行相应的国家标准，突出原材料的选择、制品配方设计、标准试样的制备、高分子材料产品的生产过程、各种宏观性能的检测等，注重实验结果的数据处理与分析，强调工艺参数变化对产品性能的影响等。
在进行专项实验的基础上，设置了综合实验，使实验项目整体上具有设计性、创新性和综合性，可以极大提高学生的实验技能。
二、本实验课程的具体安排
实验项目的设置及学时分配表
序号
实验项目名称
内容简介（50字左右）
实验学时
实验要求
实验类型
实验类别
每组人数
1
实验理论及数据处理课堂讲授
教授塑料测试的特点、塑料测试的影响因素（试样制备、状态调节及测试环境温度和湿度）、实验条件及标准实验方法及数据处理等内容
4
必修

2
热塑性塑料熔体流动速率的测定
对高聚物的流动性的评价可采用不同的参数，在工业生产和科学研究中常采用熔体流动速率。
5
必修
综合
专业
6～7
3
热塑性塑料注射成型
注射成型（又称注射模塑或者简称“注塑”），是成型塑料制品的一种重要方法。几乎所有的热塑性塑料及多种的热固性塑料都可以适用于注塑方法成型制品。
5
必修
综合
专业
6～7
4
高密度聚乙烯挤出片材成型
转矩流变仪配合测量挤出机及各种模头（机头），模拟挤出成型加工是其重要的应用功能之一
挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。
5
必修
综合
专业
6～7
5
拉伸强度及断裂伸长率测定
塑料的拉伸性能是塑料力学性能中最重要、最基本的性能之一，几乎所有的塑料材料都要考核拉伸性能的各项指标，这些指标的高低很大程度地决定该种塑料的适用场合。
5
必修
综合
专业
6～7
6
静弯曲强度测定
塑料静弯曲强度实验，是试样受静弯曲负荷能力的测定。弯曲性能也是力学性能的一项重要指标。
4
必修
综合
专业
6～7
7
冲击强度测定(简支梁法)
冲击实验是测定塑料材料和制品在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力，这一实验对研究材料在经受冲击载荷时的力学行为有一定的实际意义。
3
必修
综合
专业
6～7
8
高聚物维卡软化点(VST) 温度的测定
适用于大多数热塑性材料，并且以此方法可适用于鉴别比较热塑性材料软化的性质、控制质量和作为鉴定新品种热性能的一个指标，但不代表材料的使用温度。
5
必修
综合
专业
6～7
9
高聚物电阻系数的测定
聚合物的电性能，主要包括介电性能、导电性能、和电绝缘性能。测量聚合物的电性能，对高分子材料合成、应用和研究，都有重要的意义。
4
必修
综合
专业
6～7
10
聚氯乙烯的配方设计对其加工流变性能及物理机械性能的影响

掌握聚氯乙烯塑料配方设计的基本知识，熟悉硬质及半硬质聚氯乙烯配方中常用的原料、助剂、配比及其与制品性能（硬度）的关系。了解不同配方体系的成型工艺条件。塑化记录仪为转矩流变仪，具有直接反映高分子材料塑化、熔融过程的特性，以及材料加工中的熔体流动性和动态热稳定性的功能。研究其特定配方的塑化时间、塑化特性和熔体流动性，确定不同的PVC配方的加工特性，对于筛选和优化配方是颇有益处的。
20
必修
综合设计
专业
6～7
三、本实验课在该课程体系中的地位与作用
聚合物成型工艺综合实验是高分子材料与工程专业的一门重要的专业课，是一门实践性很强的课程。随着聚合物材料生产和科研工作的日益发展，应用范围的不断扩大，对聚合物材料性能测试的要求也日趋迫切。高分子材料经过性能测定可以正确掌握它们的各种性能。这对控制产品质量、了解加工性能和使用特性，评价和应用新型聚合物材料，研究新型材料的配方和结构等都有着重要意义。通过实验教学使学生掌握有关聚合物成型及性能测试过程中最基本的实验手段、基本理论和基本方法，巩固已学过的聚合物成型原理与工程的理论知识，为从事高分子材料制备、高分子材料改性、加工、应用打下扎实基础。
四、学生应达到的实验能力与标准
通过本实验课的学习，使学生初步掌握聚合物成型及性能测试过程中最基本的实验手段、研究方法和分析问题及解决问题的能力，巩固已学过的聚合物成型原理与工程的理论知识，学习拟定实验方案、选择和制定工艺参数、熟悉检测方法、掌握各实验的目的、原理及各种仪器设备的操作使用方法，学会实验数据的处理方法、了解实验报告的撰写方法等，从而培养学生的实际操作能力和科学研究能力，为毕业后从事高分子材料与工程工作奠定良好的基础。
五、讲授实验的基本理论与实验技术知识
实验一：热塑性塑料熔体流动速率的测定
基本内容及要求：
(1) 了解熔体流动速率仪的结构和使用方法；
(2) 掌握高聚物熔体流动速率的测量原理；
(3) 了解热塑性高聚物的流变性及加工最佳条件的选择。
实验仪器设备：XRZ-40型熔体流动速率仪
实验耗材：干燥好的PE、PP、ABS等粒料
实验二：热塑性塑料注塑成型
基本内容及要求：
(1) 了解螺杆式注射成型机的基本结构，熟悉注塑成型的基本原理；
(2) 掌握热塑性塑料注射成型设备的操作过程；
(3) 掌握工艺条件对注塑制品质量的影响，学会注射成型工艺条件设定的基本方法。
实验仪器设备：注射成型机
实验耗材：干燥好的PE、ABS等粒料
实验三：高密度聚乙烯挤出成型
基本内容及要求：
(1) 掌握挤出加工成型的基本工艺流程和操作方法；
(2) 了解挤出主机和辅机的基本结构；
(3) 学会挤出工艺条件设定的基本方法。
实验仪器设备：单螺杆挤出机
实验耗材：HDPE粒料
实验四：拉伸强度及断裂伸长率测定
基本内容及要求：
(1) 掌握塑料拉伸强度和伸长率的测定方法；
(2) 学会由被测试材料的应力-应变曲线判断材料的类型。
实验仪器设备：实验采用微机控制电子拉伸实验机
实验耗材：HDPE哑铃型标准测试样条
实验五：静弯曲强度测定
基本内容及要求：
(1) 了解塑料静弯曲强度的基本原理；
(2) 掌握塑料静弯曲强度的测定方法；
(3) 掌握影响塑料材料静弯曲强度的因素（从材料结构进行分析）。
实验仪器设备：实验采用微机控制电子拉伸实验机
实验耗材：HDPE标准测试样条
实验六：冲击强度测定(简支梁法)
基本内容及要求：
(1) 了解塑料冲击强度的基本原理；
(2) 掌握简支梁法冲击强度的测定方法；
(3) 掌握影响塑料材料冲击强度的因素（从材料结构进行分析）。
实验仪器设备：筒支粱摆锤式冲击机
实验耗材：HDPE标准测试样条（试样有带缺口和不带缺口两种形状）
实验七：高聚物维卡软化点(VST) 温度的测定
基本内容及要求：
(1) 通过实验测定高聚物维卡软化点温度、熟悉实验仪器设备、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定原理。
(2) 掌握塑料维卡软化点的测试方法、掌握一般实验程序。
实验仪器设备：维卡软化点测试仪
实验耗材：PVC板材
实验八：高聚物电阻系数的测定
基本内容及要求：
(1) 了解测量高聚物电性能的意义，学习测量板状聚合物电阻系数的方法。
(2) 了解测定体积电阻系数及表面电阻系数的ZG31型超高阻计的构造以及测试原理、测试方法，掌握定义及三电极作用。
(3) 了解聚合物导电性，掌握测量电阻系数的原理，学会选择测试条件。
(4) 掌握测定Rv和Rs的方法，了解电阻系数的意义，计算ρv和ρs。
(5) 了解有关的数据计算及影响因素。了解注意事项。
实验仪器设备：ZG31-1型振动电容式超高阻计。
实验耗材：PVC软或硬片

实验九：聚氯乙烯的配方设计对其加工流变性能及物理机械性能的影响
基本内容及要求：
（1）掌握聚氯乙烯塑料配方设计的基本知识，熟悉硬质及半硬质聚氯乙烯配方中常用的原料、助剂、配比及其与制品质量的关系。
（2）了解不同配方体系的成型工艺条件，加工成型的各个环节及其与制品质量的关系。
（3）了解聚氯乙烯塑料加工常用的设备如高速混合机、双辊塑炼机等基本结构及原理，学会这些设备的使用方法。
（4）了解平板压机的基本结构及原理，学会使用。
（5）掌握模压法制备板材试样方法。
（6）了解转矩流变仪的基本结构及其适用范围。
（7）熟悉转矩流变仪的工作原理和使用方法。
（8）掌握聚氯乙烯塑化曲线的测定方法。
（9）了解测试塑料球压痕硬度的原理、标准、方法及影响因素。
（10）熟悉塑料球压痕硬度计的使用方法。
要求：
(1) 依据所学的专业知识，设计出硬质及半硬质聚氯乙烯配方各一个，分别写出树脂的型号、各类助剂的名称及加入量。
(2) 制定实验的工艺条件，包括以下几项：
① 双辊塑炼机的前、后辊温度及塑炼时间。
② 压机的预压时间、上中下板温度、硫化压力、预压压力及硫化工作时间。
③ HAAKE转矩流变仪混合器转子的转速及混合器温度。
(3) 对实验结果进行合理的分析及讨论。
实验仪器设备：
(1) GH一l0型高速混合机；
(2) SK－160B(160X320)型双辊塑炼机；
(3) XLB—DC—420×420型电磁平板硫化机；
(4) HAAKE转矩流变仪 Rheomix 600p型；
(5) 万能制样机
(6) P·HBI－98A型塑料球压痕硬度计。
实验耗材：PVC树脂、各类热稳定剂、润滑剂、增塑剂、增韧剂、加工助剂、填充剂及着色剂等
六、实验的考核与成绩评定
考核内容：
（1）关于聚合物材料性能测试的基础理论知识（包括塑料测试的特点、塑料测试的影响因素试样制备、状态调节及测试环境温度和湿度、实验条件及标准实验方法等内容）
（2）所有9个实验所涉及的相关内容（包括拟定实验方案、选择和制定工艺参数、掌握各实验的目的、原理及各种仪器设备的操作使用方法，实验数据的处理方法等）。
考核方式：
以期末开卷考试成绩、实验报告和学生实际操作能力为主，参考提问和出勤情况等，综合评定给出成绩。
七、主要参考书
1. 聚合物成型工艺综合实验 天津科技大学高分子材料与工程专业编
2. 高分子材料与工程实验 刘长维主编，化学工业出版社，2004
3. 高分子材料加工工程实验教程 吴智华主编，化学工业出版社，2004

制定人： 邬素华

审定：

批准：

2007年6 月