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1、落锤冲击改性实验 余恺伦 2014-10-6 （试验日期安排：2014/9/21 2014/9/22） 1 实验目的 为了改良管材的落锤冲击性能，这次试验是在正常车间TCN的配方里加入相应的EPDM(7471)和白色纳米材料改性剂以及CMG5904，还有正常车间TCN和POE混合打样条，正常TCN和蓝色改性剂混合打样条，加入CMG5904的TCN和POE混合打样条，加入CMG5904的TCN和蓝色纳米材料改性剂混合打样条，由于之前我们做过一系列的实验，但是冲击效果没有明显的提高，这次的实验是在9月6日实验基础之上而进行改进的实验，也是为了更加进一步改善管材的冲击性能。 2 实验室试料
2、过程（实验一） 2.1 TCN实验室试料 2.1.1 试料用TCN-9号配方见表1。 表1 试料用TCN配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 LDPE 白色纳米材料改性剂 牌号 400目 400目 厂家 用量 2000g 1000g 660g 110g TCN-9号配方：粉体含量占82份，LDPE占18份，白色改性剂占3份 2.1.2 试料用TCN-10号配方见表2。 表2 试料用TCN配方 试料用 TCN配方 名称
3、 CaCO3 滑石粉 LDPE 白色纳米材料改性剂 牌号 400目 400目 厂家 用量 2000g 1000g 750g 112.5g TCN-10号配方：粉体含量占80份，LDPE占20份，白色改性剂占3份 2.1.3正常TCN配方见表3 表3 正常TCN配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工 用量
4、2000g 1000g 30g 30g 140g 240g 2.1.4试料主要设备：高速混料锅（张家巷市快乐机械有限公司） 双螺杆挤出机（南京杰恩特） 2.1.5试料主要工艺如下： 高速搅拌锅工艺参数如下： 电热温度：90-110℃ 物料温度：57-59℃ 电流：70-80A 双螺杆挤出机温度参数如表5所示： 表5 双螺杆挤出机温度参数 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头 熔体温度 165 170 185 190 200 210 210 210 210
5、 210 200 主机转速：15.5rpm 主机电流：27.5-28.5A 喂料转速：5.3r/min 切粒转速：9.5r/min 熔体压力6-8 2.1.6 TCN实验室试料过程中出现的主要异常现象 在实验室造粒过程中，所用工艺是模面热切制造TCN，在造粒的过程中出现了1次模头堵塞现象，这次造粒的熔压与车间正常TCN造粒时熔压相比要高，造粒的粉末要比正常的TCN要多。 2.2实验室样条测试 2.2.1所用仪器：注塑机（宁波市海达塑料机械有限公司） 万能试验机（承德金建） 悬臂
6、梁冲击试验机（承德市金建检测仪器有限公司） 2.2.2注塑机工艺参数： 区域 一区 二区 三区 温度/℃ 220 215 210 注射压力 95 90 注射速度 50 50 在这次实验中一共打了四组样条，纯料5502BN，TCN-9号加5502BN，TCN-10号加5502BN，正常TCN加5502BN。TCN里面的粉体含量占样条总质量37%，同时保证注塑机油温在正常范围内，样条经过24小时23℃恒温之后进行测试。 2.2.3样条测试数据 冲击数据 组数 纯料5502BN TCN-9号+5502BN TCN-10号+5502BN 正常T
7、CN+5502BN 最大值 796.875 148.438 164.064 164.063 最小值 656.250 132.813 132.813 195.313 平均值 743,750 138.281 150.781 182.031 拉伸数据 试验速度5mm/min 传感器20000N 组数 弹性模量( MPa ) 屈服力( N ) 屈服应力( MPa) 屈服伸长率( % ) 断裂应力( MPa ) 断裂伸长率( % ) 最大力( N ) 最大应力( MPa ) 最大应力伸长率( % ) 纯料5502BN 9.69 11
8、22.41 27.62 9.66 22.65 312.06 1148.17 28.25 112．8 TCN-9号+5502BN 53.32 965.62 23．76 8.49 23.02 21.74 988.78 24.33 13．76 TCN-10号+5502BN 22.55 912．21 22.45 8.66 21.5 27.12 947.22 23.31 16.82 正常TCN+5502BN 23.4 1017.31 25.03 9.02 24.64 11.33 1020.64 25.11 10.05 弯曲数
9、据 试验速度1.37mm/min 传感器500N 组数 弯曲模量( MPa ) 破坏应力( MPa ) 弯曲强度( MPa ) 定挠度应力( Mpa ) 最大力( N ) 纯料5502BN 902.95 25.33 25.38 25.39 42.97 TCN-9号+5502BN 1084.18 22.81 22.85 22.85 38.7 TCN-10号+5502BN 1359.25 26.59 26.64 26.64 45.12 正常TCN+5502BN 1458.83 23．97 24 23.99 40.64
10、 试验结果与分析 通过试验我们看出白色改性剂对冲击性能改变不大，加了白色改性剂之后冲击数据反而比车间还低，加入白色改性剂后HDPE比车间的HDPE含量还少，所以冲击有所下降。 3 实验室试料过程（实验二） 3.1 TCN实验室试料 3.1.1 试料用TCN-11号配方见表4 表4 试料用TCN-11配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE EPDM（7471） 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工
11、 用量 2000g 1000g 30g 30g 140g 240g 560g TCN-11号配方：EPDM（7471）占总样条质量的6.91% 3.1.2 试料用TCN-12号配方见表5 表5试料用TCN-12号配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE CMG5904 EPDM（7471） 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工 南通日之升 上海分公司
12、 用量 2000g 1000g 30g 30g 140g 240g 240g 560g TCN-12号配方：EPDM（7471）占总样条质量的6.91%，CMG5904占总样条质量的3%。 3.1.3 试料用TCN-13号配方见表6 表6试料用TCN-13号配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE CMG5904 EPDM（7471） 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工 南通日之升 上
13、海分公司 用量 2000g 1000g 30g 30g 140g 240g 400g 560g TCN-13号配方：EPDM（7471）占总样条质量的6.91%，CMG5904占总样条质量的5%。 3.1.4试料主要设备：高速混料锅（张家巷市快乐机械有限公司） 双螺杆挤出机（南京杰恩特） 3.1.5试料主要工艺如下： 高速搅拌锅工艺参数如下： 电热温度：90-110℃ 物料温度：57-59℃ 电流：70-80A 双螺杆挤出机温度参数如表5所示： 表5 双螺杆挤出机温度参数 一区 二区 三区
14、 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头 熔体温度 165 175 185 195 205 210 210 210 210 205 200 主机转速：15rpm 主机电流：26.5-28.5A 喂料转速：5r/min 切粒转速：10r/min 熔体压力6-8 3.1.6 TCN实验室试料过程中出现的主要异常现象 在实验室造粒过程中，所用工艺是模面热切制造TCN，在造粒的过程中没有出现模头堵塞现象，这次造粒的熔压与车间正常TCN造粒时熔压相比要高，造出的粒子表面光滑度要比正常的TCN要好。但是造粒时有很大的烟。 3.2
15、实验室样条测试 3.2.1所用仪器：注塑机（宁波市海达塑料机械有限公司） 万能试验机（承德金建） 悬臂梁冲击试验机（承德市金建检测仪器有限公司） 3.2.2注塑机工艺参数： 区域 一区 二区 三区 温度/℃ 220 215 210 注射压力 100 95 注射速度 55 50 在这次实验中一共打了5组样条，纯料7660，TCN-11号加7660，TCN-12号加7660，TCN-13号加7660，正常TCN加7660。TCN里面的粉体含量占样条总质量37%，同时保证注塑机油温在正常范围内，样
16、条经过24小时23℃恒温之后进行测试。 3.2.3样条测试数据 冲击数据 组数 纯料7660 TCN-11号+7660 TCN-12号+7660 TCN-13号+7660 正常TCN+7660 最大值 692．188 281.250 140.625 140.625 195.313 最小值 523.438 234.375 132.813 125.000 164.063 平均值 587.188 253.125 135.156 131.250 182.031 拉伸数据 试验速度5mm/min 传感器20000N 组数 弹性模量( M
17、Pa ) 屈服力( N ) 屈服应力( MPa) 屈服伸长率( % ) 断裂应力( MPa ) 断裂伸长率( % ) 最大力( N ) 最大应力( MPa ) 最大应力伸长率( % ) 纯料7660 42.91 1056.59 26 9.66 20.9 110.05 1056.59 26 9.66 TCN-11号+7660 61.72 684.37 16.84 6.9 12.61 41.79 731.46 18 12.88 TCN-12号+7660 28.36 806.42 19.84 7.84 14.01 21.45 8
18、20.96 20.2 10.57 TCN-13号+7660 87.54 790.26 19.45 8.86 14.64 37.2 807.91 19.88 11.72 正常TCN+7660 23.4 1017.31 25.03 9.02 24.64 11.33 1020.64 25.11 10.05 弯曲数据 试验速度1.37mm/min 传感器500N 组数 弯曲模量( MPa ) 破坏应力( MPa ) 弯曲强度( MPa ) 定挠度应力( Mpa ) 最大力( N ) 纯料7660 832.63 2
19、2.15 22.23 22.25 37.65 TCN-11号+7660 1092.06 20.92 20.96 20.96 35.49 TCN-12号+7660 1089.43 22.68 22．74 22.75 38.51 TCN-13号+7660 1035.01 23.31 23.37 23.39 39.58 正常TCN+7660 1458.83 23．97 24 23.99 40.64 实验结果与分析： 从数据可以看出，TCN-11号的冲击强度比车间正常TCN的冲击强度要高，但是和纯料相比还差很远，当时弯曲模量比车间TCN的弯曲模
20、量低400多。 TCN-12，TCN-13号的冲击强度比车间正常TCN要低，也许是加入相容剂的原因，按原理来说加入相容剂效果要好些，相容剂可以改变粉体表面的粘性，对ＨＤＰＥ粘性更好。 4 实验室试料过程（实验三） 4.1 TCN实验室试料 4.1.1试料用TCN-15号配方见表7 表7 试料用TCN-15配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE CMG5904 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工 南通日之升 上海
21、分公司 用量 2000g 1000g 30g 30g 140g 240g 240g TCN-15号配方：CMG5904占样条总质量3% 4.1.2试料用TCN-19号配方见表8 表8 试料用TCN-19配方 试料用 TCN配方 名称 CaCO3 滑石粉 HSt HY-988 石蜡 LDPE CMG5904 牌号 400目 400目 SA-1840 58号 厂家 嘉里油脂化学工业 杭州杰西卡化工 南通日之升 上海分公司 用量 2000g 1000g 30g 30g 140
22、g 240g 400g TCN-19配方：CMG5904占样条总质量的5% 4.1.3试料主要设备：高速混料锅（张家巷市快乐机械有限公司） 双螺杆挤出机（南京杰恩特） 4.1.4试料主要工艺如下： 高速搅拌锅工艺参数如下： 电热温度：90-110℃ 物料温度：57-59℃ 电流：70-80A 双螺杆挤出机温度参数如表5所示： 表5 双螺杆挤出机温度参数 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头 熔体温度 165 175 185 195 205 210 210 210
23、210 205 200 主机转速：12rpm 主机电流：26.5-28.5A 喂料转速：4r/min 切粒转速：8r/min 熔体压力6-8 4.1.5 TCN实验室试料过程中出现的主要异常现象 在实验室造粒过程中，所用工艺是模面热切制造TCN，在造粒的过程中没有出现模头堵塞现象，这次造粒的熔压与车间正常TCN造粒时熔压相比差不多，没有出现高熔压现象，造出的粒子表面光滑度要比正常的TCN要好。 4.2实验室样条测试 4.2.1所用仪器：注塑机（宁波市海达塑料机械有限公司） 万能试验机（承德金建）
24、 悬臂梁冲击试验机（承德市金建检测仪器有限公司） 4.2.2注塑机工艺参数： 区域 一区 二区 三区 温度/℃ 220 215 210 注射压力 100 95 注射速度 55 50 在这次实验中一共打了2组样条，TCN-15号加7660，TCN-19号加7660，TCN里面的粉体含量占样条总质量37%，同时保证注塑机油温在正常范围内，样条经过24小时23℃恒温之后进行测试。 4.2.3样条测试数据 冲击数据 组数 TCN-15号加7660 TCN-19号加7660 试料TCN-3号+B2555 试料TCN-4号+B2555 正常T
25、CN+7660 最大值 132.813 125 85.938 85.938 195.313 最小值 125 109.375 101.563 93.750 164.063 平均值 129.688 114.844 97.656 86.719 182.031 拉伸数据 试验速度5mm/min 传感器20000N 组数 弹性模量( MPa ) 屈服力( N ) 屈服应力( MPa) 屈服伸长率( % ) 断裂应力( MPa ) 断裂伸长率( % ) 最大力( N ) 最大应力( MPa ) 最大应力伸长率( % ) TCN-15
26、号加7660 52.84 908.48 22.35 9.32 19.53 19.42 918.51 22.6 11.03 TCN-19号加7660 28.67 882.69 21.72 7.71 19.27 18.72 897.21 22.08 9.86 试料TCN-3号+B2555 28.25 932.11 22.94 10.08 16.05 30.77 942.64 23.19 12.11 试料TCN-4号+B2555 28.25 932.11 22.94 10.08 16.05 30.77 942.64 23.1
27、9 12.11 正常TCN+7660 23.4 1017.31 25.03 9.02 24.64 11.33 1020.64 25.11 10.05 弯曲数据 试验速度1.37mm/min 传感器500N 组数 弯曲模量( MPa ) 破坏应力( MPa ) 弯曲强度( MPa ) 定挠度应力( Mpa ) 最大力( N ) TCN-15号加7660 1231.923 26.38 26.44 26.44 44.76 TCN-19号加7660 1303.54 25.82 25.85 25.84 43.77 试料T
28、CN-3号+B2555 1413.64 26.69 26.72 26.71 45.25 试料TCN-4号+B2555 1382.09 27.21 27.23 27.23 46.11 正常TCN+7660 1458.83 23．97 24 23.99 40.64 实验结果与分析： TCN-3号是上次加1.937%CMG5904数据，TCN-4号是上次加4.255%的CMG5904数据，由比较可以看出CMG5904含量占3%的时候冲击强度要高，但是与车间相比还是相差很多。 5 实验室试料过程（实验四） 在这次实验中一共打了3组样条，TCN-14号：正常
29、TCN+蓝色纳米材料改性剂+7660，TCN-18号：（含3%CMG5904）TCN+蓝色纳米材料改性剂+7660，TCN-22号：（含5%份CMG5904）TCN+蓝色纳米材料改性剂+7660，样条里面的粉体含量占样条总质量37%，同时保证注塑机油温在正常范围内，样条经过24小时23℃恒温之后进行测试。 其中TCN-14号配方：蓝色改性剂占样条总质量的1% TCN-18号配方：蓝色改性剂占样条总质量的1% TCN-22号配方：蓝色改性剂占样条总质量的1% 5.1数据分析 冲击数据 组数 TCN-14号 TCN-18号 TCN-22号 正常TCN+7660 最小值
30、179.688 117.188 109.375 195.313 最大值 210.938 132.813 117.188 164.063 平均值 195.313 124.219 114.063 182.031 拉伸数据 试验速度5mm/min 传感器20000N 组数 弹性模量( MPa ) 屈服力( N ) 屈服应力( MPa) 屈服伸长率( % ) 断裂应力( MPa ) 断裂伸长率( % ) 最大力( N ) 最大应力( MPa ) 最大应力伸长率( % ) TCN-14号 48.13 851.45 20.95 8.56
31、 14.63 23.52 861.98 21.21 10.47 TCN-18号 39.42 859.59 21.15 8.02 15.5 24.3 876.84 21.58 10.64 TCN-22号 34.98 921.33 22.67 8.53 20.88 16.32 939.2 23.11 11.33 正常TCN+7660 23.4 1017.31 25.03 9.02 24.64 11.33 1020.64 25.11 10.05 弯曲数据 试验速度1.37mm/min 传感器500
32、N 组数 弯曲模量( MPa ) 破坏应力( MPa ) 弯曲强度( MPa ) 定挠度应力( Mpa ) 最大力( N ) TCN-14号 1482.75 25.82 25.9 25.91 43.85 TCN-18号 1247.65 25．51 25.56 25.56 43.28 TCN-22号 1374.33 26.86 26.89 26.89 45.54 正常TCN+7660 1458.83 23．97 24 23.99 40.64 实验结果与分析：蓝色纳米材料改性剂对冲击效果也不是很好，已经和厂家取得联系，在后一段时
33、间里，把问题反馈到该公司，该公司技术总工会和我们有技术交流。 6 实验室试料过程（实验五） 在这次实验中一共打了4组样条，TCN-16号：正常TCN+3%POE（DF610）+7660，TCN-17号：正常TCN+5%POE（DF610）+7660，TCN-20号：（含3%CMG5904）TCN+3%POE（DF610）+7660，TCN-21号：（含5%份CMG5904）TCN+5%POE（DF610）+7660，样条里面的粉体含量占样条总质量37%，同时保证注塑机油温在正常范围内，样条经过24小时23℃恒温之后进行测试。 数据分析： 冲击数据 组数 TCN-16号 TCN-1
34、7号 TCN-20号 TCN-21号 正常TCN+7660 最小值 132.813 148.438 132.813 140.625 195.313 最大值 156.250 179.688 148.438 164.063 164.063 平均值 142.188 165.625 139.063 154.531 182.031 拉伸数据 试验速度5mm/min 传感器20000N 组数 弹性模量( MPa ) 屈服力( N ) 屈服应力( MPa) 屈服伸长率( % ) 断裂应力( MPa ) 断裂伸长率( % ) 最大力( N
35、) 最大应力( MPa ) 最大应力伸长率( % ) TCN-16号 53.02 832.1 20.47 9.14 14.6 24.08 841.78 20.71 11.35 TCN-17号 119.38 811.56 19.97 7.59 14.03 28.21 831.09 20.45 10.32 TCN-20号 29.5 890.2 21.9 8.56 18.84 18.37 899.96 22.14 9.87 TCN-21号 27.62 830.47 20.43 8.16 16.71 22.96 850.7
36、9 20.93 10.78 正常TCN+766 23.4 1017.31 25.03 9.02 24.64 11.33 1020.64 25.11 10.05 弯曲数据 试验速度1.37mm/min 传感器500N 组数 弯曲模量( MPa ) 破坏应力( MPa ) 弯曲强度( MPa ) 定挠度应力( Mpa ) 最大力( N ) TCN-16号 1191.88 23.04 23.08 23.07 39.08 TCN-17号 1110.08 22.48 22.53 22.54 38.15 TCN-20号
37、 1130.22 23.7 23.72 23.72 40.16 TCN-21号 1119.98 23.49 23.53 23.53 39.84 正常TCN+766 1458.83 23．97 24 23.99 40.64 试验结果与分析 试验证明了：加ＰＯＥ打样条效果也不是很好。 实验1-5可以发现一些问题。 1、 在高速搅拌锅搅拌的时候，偶联剂没有很好的融化，结束之后，还是发现大块的偶联剂存在粉体里面，下次做实验的时候，尽量把偶联剂弄成粉末，这样也许会好些。 2、 相容剂加进去之后，对体系没有很好的作用，材料的冲击性能反而降低，原因是材料加入相容剂后，所加的HDPE的量就降低，可能影响了材料的冲击性能。 3、 POE对PE体系的效果不是很好，POE的对PP的效果还是很明显的。 下一段时间主要是针对以上的数据和厂家进行技术交流，查相应的文献，寻求解决冲击性能的方法
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