材料性能塑料电磁动态塑化挤出机与应用加工制品的力学性能¥瞿金平卿艳梅田野春周南桥(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心、工业装备与控制工程系,广州510640)本文采用塑料电磁动态塑化挤出机挤出的条料和吹塑的薄膜进行制样,并对其试样进行力学性能测试分析,结果表明,由于在挤出加工的全过程中引入了周期性振动力场,经塑料电磁动态塑化挤出机加工的制品的力学性能得到了改善和提高。对于PP和LDPE挤出试样,拉伸强度分别提高42%和47%,对HDPE吹塑膜,纵横向拉伸强度分别提高19.2%和37.4%.通过改变加工条件,控制聚合物凝聚态结构,提高聚合物力学性能的潜力是非常大的。前人在这方面也做了大量的工作。瞿金平〔3‘4发明与研制的塑料电磁动态塑化挤出机,发现振动力场的引入,对挤出物的凝聚态结构产生了很大影响,使得制品各项力学性能明显提高6〕。本文将对聚合物经电磁动态塑化挤出机加工后的挤出物进行力学性能测试分析,确定合适的加工工艺,为塑料电磁动态塑化挤出设备的推广应用提供可靠的依据。
1实验部分1.1主要设备及仪器挤出机:SDD-260型塑料电磁动态塑化挤出机,实验型;挤出机:SDD-285型塑料电磁动态塑化挤出机,生产实用型;万能材料测试机:AG-10TA,日本。
1.2主要原料为C1400,燕山石化公司;HDPE:熔体流动速率为10min;LDPE:溶体流动速率为1.3试样制备实验时在固定某一螺杆转速60r/min和挤出模头以及模头温度的情况下,在不同振动频率下进行试样采集,实验时对PP、LDPE挤出条料进行造粒取样,将挤出过程采集的粒料在注射机上制成标准试样,以用于作拉伸强度的测试分析。
对在新型和传统挤出机两种机型加工出来的吹塑薄膜从薄膜外端先剪去1m,再截取面积为1m2的样品多块,用作力学性能对比分析测试。
1.4性能测试拉伸强度在万能材料测试机上进行,在室温下以20mm/min的拉伸速率进行试验测试,其标准为GB104042.吹塑薄膜按GB445fr84标准进行,拉伸强度及断裂伸长率按GB1040-79进行,试样为哑铃形,试验速度为250进行。
PPLDPE的拉伸强度随频率变化图(振幅0.25mm)曲线为PP和LDPE挤出物拉伸强度测试结果。
从可知,振动力场作用下PP和LDPE挤出试样的拉伸强度均有不同程度的提高。在较大振动强度/=25Hz)时,对于试样PP拉伸强度分别提高了4.2%和4.7%.从还可看出,随着所施加振动频率的增大,试样拉伸强度有增大的趋势。
这种拉伸测试结果与实际情况是有差异的,因为试样经过注射机制备,很大程度上改变了由于振动力场的作用在挤出过程中留在粒料样品中的凝聚态结向纵向横向横向纵构,这一点从DSC测试结果可得到证明略。尽管经过了二次制备标准试样,拉伸测试结果还是证明了振动力场引入聚合物熔体输送和挤出过程可以提高聚合物制品的力学性能。
2.2吹塑薄膜力学性能是电磁动态塑化挤出机生产HDPE和LDPE吹塑薄膜与传统设备生产的吹塑薄膜力学性能的对比。
新旧设备吹塑薄膜力学性能对比□新型□传统型由可看出,引入振动力场的新型挤出机生产的薄膜各项力学性能都优于传统挤出机生产的制品,各项力学性能明显提高。对物料HDPE,其纵、横向拉伸强度分别约提高了19.2%和37.4%,其撕裂强度分别提高了24.9%和18.6%对物料LDPE,其纵、横向拉伸强度分别约提高了24.4%和16.4%,其撕裂强度分别提高了20.1%和18.8%.这说明在振动力场的作用下,聚合物得到了自增强,从而达到优良的力学性能。
3结论与稳态挤出相比,塑料电磁动态塑化挤出机中,由于振动力场的引入,对聚合物挤出制品的凝聚态结构产生了重要的影响,使得挤出制品的拉伸强度有不同程度的提高;与传统的挤出设备相比,塑料电磁动态塑化挤出机生产的吹塑薄膜的拉伸强度、撕裂强度都有明显的提高和改善。