实验 1— 塑料挤出造粒

南京理工大学化工学院 一、 实验目的  1. 通过本实验使学生了解双螺杆挤出机的结构组 成及工作原理，熟悉挤出成型的原理，了解挤出 工艺参数对塑料制品性能的影响。  2. 掌握挤出成型的基本操作，熟悉塑料改性的方 法，探讨不同配方、加工工艺对材料性能的影响 关系，加深对挤出理论的理解。

南京理工大学化工学院 二、 实验原理  1 ．挤出成型原理：挤出成型是热塑性塑料重要 的成型方法之一。利用挤出成型的方法可以加工 塑料制品，也可以对塑料进行造粒和改性。挤出 成型是连续性生产过程，由挤出机（主机）、机 头（口模）和辅机协同完成，加工的制品不同， 机头（口模）和辅机也不同。挤出机有单螺杆挤 出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机等，但挤出 成型的原理是相似的。

南京理工大学化工学院  塑料的挤出成型是塑料在挤出机中，通过加热的 方法使塑料粒子在一定温度和一定压力下熔融塑 化，使之成粘流状态，在加压的情况下，使之通 过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相 仿的连续体，然后通过降温，使具有一定几何形 状和尺寸的塑料由粘流态变为高弹态，最后冷却 定型为玻璃态，得到所需要的制品。

南京理工大学化工学院  不论挤出造粒还是挤出制品，都要经历两个阶段。  第一阶段，固体状的热塑性树脂原料在料筒中， 借助料筒外部加热和螺杆转动的剪切挤压作用而 逐渐熔融，在螺杆转动过程中融料进一步均化， 均化好的熔融物料在压力的推动下，定量、定压、 定温地被挤出口模。

南京理工大学化工学院  这个过程看似简单，按照高分子材料发生的物理 状态的变化，在这个过程中可分为三个阶段，分 别对应三个理论，称为固体输送理论、熔融理论 和熔体输送理论，具体参见相关的专业书。第二 阶段，被挤出口模的型材经过冷却定型和其它工 序，得到成型好的制品。第一阶段由主机和机头 完成，第二阶段由辅机完成。

南京理工大学化工学院 三、实验设备和原料  1. 设备：双螺杆挤出机组，造粒机，干燥箱，高 速混合机。  2. 原料：聚乙烯、聚丙烯、加工助剂以及各种功 能性助剂。  本实验是利用同向旋转的双螺杆挤出机和切粒机 进行挤出造粒的。对不同品种塑料或不同配方体 系进行挤出成型、造粒，以便对材料性能进行后 续研究。结合不同品种、不同配方的塑料进行实 验，探讨其合理的成型加工工艺。

南京理工大学化工学院 四、 实验步骤  1. 实验准备：  （ 1 ）首先阅读安全注意事项。根据实验要求， 确定实验原料，查阅挤出塑料的熔融指数，确 定挤出温度的范围；用于挤出机生产的物料根 据需要确定其干燥的要求；根据实验要求确定 塑料是否需要添加适当加工助剂，或者是改性 助剂，根据改性工艺采用高速混合机对原料进 行预处理。（记录相应的改性配方）

南京理工大学化工学院  （ 2 ）根据产品的品种、尺寸，选好机头规格， 按顺序将机头装好：安装机头法兰、模体、口 模、多孔板以及过滤网。  （ 3 ）接好压缩空气管，装上机头加热圈，检 查用水系统。  （ 4 ）调整口模各处间隙均匀一致，检查主机 与辅机中心线是否对准。  （ 5 ）检查挤出机各个部分，确认设备是否正 常。

南京理工大学化工学院  2. 开机实验：开车是生产中的重要环节，控制 不好，会损坏螺杆或者机头，温度过高，会引 起塑料的分解。  （ 1 ）在挤出机的控制系统设定制品需要的各 加热段的温度，启动电热器，对机头、料筒进 行均匀加热升温，待各段温度到达设定值后， 恒温保持 30 分钟，使机器内部温度一致。  （ 2 ）开动主机，首先以低速启动开车、空转 （不能加塑料），检查螺杆转动有无异常，检 查电动机的电流表有无超负荷现象，压力表是 否正常。（注意开机空转时间不宜过长，控制 3 分钟以内。）

南京理工大学化工学院  （ 3 ）逐渐少量加料，待物料挤出口模时，方 可大量投料，投料时注意进料和电流指示。塑 料熔体在挤出前，任何人不得站在机头的正前 方。  （ 4 ）塑料熔体挤出后，将挤出物用手（带手 套）和镊子慢慢牵引经过冷却水槽，引上造粒 机（辅机），开动、调整造粒机到合适的速度 进行切粒操作，并收集造出的粒料。  （ 5 ）调整各个部分，使挤出平稳进行，继续 加料，控制温度、牵引速度等工艺条件，维持 正常操作。

南京理工大学化工学院  （ 6 ）观察挤出料的外观质量，记录在挤出物 均匀、光滑时各个加热段的温度、压力等工艺 条件，记录运转正常后一定时间内的挤出量。 （对于不同的实验配方，要记录各个配方之间 挤出量、工艺条件的差异。）  （ 7 ）完成一个改性配方后，在更换物料以前， 必须将前面的物料挤出完毕，才能更换物料， 更换物料之前必须确定工艺条件。

南京理工大学化工学院  3. 实验完毕停车  （ 1 ）停止加料，将挤出机内的塑料全部挤出， 关闭主机、辅机的电源。  （ 2 ）趁热消除机头的残留物料，整理各个部 分，待机头冷却后，打开机头连接法兰，清理 多孔板及机头的各个部件，清理时应使用铜棒、 铜片，如果机器长期不用，还要涂上少许机油。

南京理工大学化工学院  （ 3 ）螺杆、料筒的清理，必要时可用软聚乙 烯通过最后挤出来清理螺杆、料筒。  （ 4 ）关闭所有电源、水源等，清扫干净现场。 保存好实验造出的粒料，待用。

南京理工大学化工学院 五、实验注意事项  1 ．实验前，检查料斗中是否有异物，检查设备 是否正常，清理设备现场，严格防止金属杂质、 小工具等落入进料料斗中。在操作或者维修过程 中切记工具不能随便乱放。  2 ．塑料熔体在挤出前，任何人不得站在机头的 正前方，防止高压熔体射出伤人。  3 ．清理设备和机头时，切忌损坏螺杆和口模等 处的光洁表面。  4 ．挤出过程中，要密切注意工艺条件的变化， 一旦稳定后，不得随意改动。如果发现不正常现 象立即停车，进行检查排出毛病后再恢复实验。  5 ．制品刚刚流出口模，温度很高，防止烫伤。

南京理工大学化工学院 六、实验报告  六、实验报告  1 ．列出挤出机的主要技术参数。报告实验所用 原料和助剂，操作工艺条件，计算单位时间的挤 出量（公斤 / 小时）？  2 ．对于功能性助剂改性的塑料粒子，记录实验 配方，并对改性的塑料进行相应表征，如添加阻 燃剂要表征改性前后的阻燃性的区别。  3 ．讨论实验中挤出工艺参数对塑料制品性能的 影响。

南京理工大学化工学院 七、思考题  1 ．挤出机组中各个组成部分在制品生产中的作 用？  2 ．为什么要对高分子树脂进行造粒？  3 ．挤出机的哪个参数影响挤出机的挤出量，怎 样影响？  4 ．结合螺杆的 “ 三段 ” 论，分析塑料在塑化过程中 的熔融情况。