PVCASA雙色共擠異型材

1、第1章 緒 論1.1 概述1.1.1國內(nèi)外發(fā)展情況隨著人們對塑料材料的應用的加強，特別是汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代社會對塑料的需求量逐年增加，在眾多的塑料產(chǎn)品中，聚丙烯復合材料以其優(yōu)異的性能和產(chǎn)量的不斷增長受到人們的青睞。聚丙烯復合材料主要應用于汽車的內(nèi)飾，建筑材料和包裝行業(yè)。尤其是覆絨聚丙烯復合板不但能對汽車的內(nèi)部能起到保溫、隔熱、隔音、美觀的效果，同時也能夠減少汽車的重量，起到汽車輕量化的效果。這樣更能降低汽車的生產(chǎn)成本，節(jié)約生產(chǎn)原料，從而在汽車發(fā)展行業(yè)具有良好的應用價值和社會效益。聚丙烯( PP)塑料具有質(zhì)輕、原料來源豐富、性能/ 價格比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性 、耐化學腐蝕性、易于成型 、回

2、收等特點。但是 PP也存在著抗沖擊性能、耐老化性和尺寸稱定性較差的缺陷 , 難以滿足汽車板材彎曲強度和沖擊強度均衡的要求。因此在汽車制件中使用的 PP 材料均為改性PP 。 國內(nèi)從 70所代中期起就采用化學或物理改性方法對 PP進行了大量的改性研究工作。開發(fā)出超高韌性 、耐熱型 、高剛性以及力學性能可調(diào)范圍寬的改性PP品種。改性PP以其優(yōu)異的綜合性能,質(zhì)輕價廉等特點, 很快進入了汽車工業(yè)領(lǐng)域。 隨著汽車向舒適化、輕量化 、自動化方向發(fā)展, 改性PP 在汽車工業(yè)中應用的速度也特別快 ,無論是品種還是數(shù)量都是汽車用塑料中增長最快的。近年以來我國引進了多條轎車生產(chǎn)線，如一汽的奧迪、二汽的雪鐵龍、上海

3、的SAN TANA、天津的夏利、北京的切諾基、廣州的標致等, 使我國的汽車工業(yè)快速發(fā)展。轎車中塑料的使用量從 70年代開始不斷增加 , 現(xiàn)約占轎車總重量的8 % 10 %左右, 約 110kg 。隨著我國引進的輕型車 、轎車生產(chǎn)線塑料件國產(chǎn)化進程的加速和國產(chǎn)微型車的快速發(fā)展 , PP復合板材的需求量將不斷增加。 而國外也是在70年代中期采用化學或物理方法對PP進行了改性研究工作。由于國外的一些發(fā)達國家的汽車行業(yè)相對于國內(nèi)發(fā)展較發(fā)達，因此，在汽車工業(yè)領(lǐng)域方面對于PP復合材料的需求量更大。目前，歐洲每輛汽車所用的 PP 約占所用塑料總量的28.1 %,美國每輛汽車所用的PP約占所用塑料總量的27.

4、8%，日本為 28. 8 %,居各種塑料之首1 。 由此可以看出在未來的汽車工業(yè)領(lǐng)域,PP復合板材的市場發(fā)展前景將十分廣闊 。 1.1.2 聚丙烯的特性 優(yōu)點: 聚丙烯(PP)是一種熱塑性高分子材料，具有價格低、性能優(yōu)異、化學穩(wěn)定性好、應用廣泛等特點2。 缺點:PP是非極性聚合物，與許多高分子化合物或機填料的相容性很差, 易發(fā)生熱氧化和光老化；耐寒性差，低溫易脆裂；收縮率大, 抗蠕變性差。 1.1.3 聚丙烯的改性聚丙烯是一種通用型樹脂，其產(chǎn)量大，用量也大。聚丙烯單體的源豐富，聚合工藝相對簡單，具有優(yōu)異的性能，適合大多數(shù)產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)，廣泛的用于包裝、汽車板材制造等領(lǐng)域。但聚丙烯也有諸多的缺

5、點，如低溫韌性差、剛性較低、缺口敏感性很大、易開裂、耐候性差等，這在一定程度上限制了PP的生產(chǎn)和應用。近年來，如何按照 PP自身特性、 PP產(chǎn)品的用途及性能指標特點對 PP 進行改性，改善PP的力學性能、加工性能，降低產(chǎn)品的工業(yè)成本，使 PP材料能夠?qū)崿F(xiàn)專用化、功能化，充分利用PP的優(yōu)勢占領(lǐng)更多的應用領(lǐng)域，吸引了大量的國內(nèi)外學者的研究興趣。聚丙烯的改性方法主要有物理改性與化學改性兩種方法，其中聚丙烯的物理改性的設(shè)計靈活、生產(chǎn)工藝簡單易行、生產(chǎn)周期短、投資成本低，適于工業(yè)生產(chǎn)。 （1）物理改性的方法按照主要包括填充改性、共混改性及混雜復合等。填充改性是在PP的加工過程中，將一定量無機填料加入到

6、PP 基體中，在降低材料成本的同時，改善材料某些性能。由于無機填料顆粒阻礙了PP鏈段的運動，影響了PP的晶型、結(jié)晶度、分子鏈間的作用力等，最終導致復合材料的宏觀性能發(fā)生改變。 （2）溶液接枝此改性，首先要將PP溶于適當?shù)娜軇?然后加人引發(fā)單體進行接枝。這類反應副產(chǎn)物少,PP降解程度輕,接枝率相對來說比較高,操作簡單,但大量使用有機溶劑,生產(chǎn)成本高,環(huán)境污染嚴重,其使用受到限制。（3）熔融接枝改性，此方法操作簡單,無須回收溶劑,可實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生 產(chǎn)等優(yōu)點。常用的引發(fā)劑為DCP 或 過氧化二苯甲酞( BPO) 。 但由于過程中 高溫， 即鏈斷裂傾向大,易產(chǎn)生降解和交聯(lián)反應,甚至造成產(chǎn)物二次加工困

7、難。（4）固相接枝改性，此法所需溫度較高,產(chǎn)物易降解,產(chǎn)品質(zhì)量難于控制3。（5）懸浮接枝改性，此法采用水相懸浮液聚合,降低了環(huán)境污染，是一 種 比較好的方法。（6）輻射聯(lián)改性，該方法由于采用輻射方法,成本較大, 多數(shù)停留在試驗階段,目前難于推廣和應用。 本課題應用的聚丙烯主要是用于生產(chǎn)汽車的內(nèi)飾板,建筑板材,包裝材料等。所以我們要用物理改性的方法加入輕質(zhì)碳酸鈣、硬質(zhì)酸鋅和抗氧化劑，用來提高聚丙烯復合板材表面的光滑度，提高產(chǎn)品的抗老化性，抗氧化性以及降低生產(chǎn)成本等。1.1.4 聚丙烯的選擇 無規(guī)聚丙烯的特征是結(jié)晶度低 、 透明性好 , 較之均聚聚丙烯 , 在同樣的熔體流動速率情況下,無規(guī)聚丙烯的

8、脆化溫度顯著降低 , 沖擊強度也有所提高。近年來無規(guī)共聚聚丙烯在熱水給水管道上的應用得到認可 , 并得以大規(guī)模推廣應用。用無規(guī)聚丙烯制成的管材料輸送 70 的熱水 , 長期內(nèi)壓達到 1 MP a 時,使用壽命可達到 50年 。一般 P P無規(guī)共聚物中共聚單體的質(zhì)量分數(shù)為1% 7%, 其中大部分共聚單體在分子鏈上以孤立的形式存在, 也可能有少量共聚單體發(fā)生連排的現(xiàn)象。無規(guī)共聚 P P的結(jié)構(gòu)與均聚等規(guī) P P有許多相似之處,只是在聚合物鏈上, 由于共聚單體分子無規(guī)則地插在丙烯分子中間, 破壞了 P P的連續(xù)鏈結(jié)構(gòu), 阻礙了聚合物分子的結(jié)晶排列, 從而降低了它的結(jié)晶度 。另外 , 由于 P P具有球

9、晶結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu), 二者折光指數(shù)有差別 , 往往造成霧濁現(xiàn)象。丙烯無規(guī)共聚的目的就是要降低球晶尺寸 , 改變其熔融和結(jié)晶性能 。例如含 3%乙烯時, 聚丙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降 11, 如果用此種聚丙烯為原料制成薄膜, 其使用最低溫度可降低 10 左右。共聚物結(jié)晶度的降低和球晶的細化引起了聚合物物理性質(zhì)的改變:與均聚物相比 , 無規(guī)共聚物具有更低的濁度和熔化溫度, 高的抗沖擊性能和撓性 ;與嵌段共聚物相比 , 產(chǎn)品具有更低的熔點 、 更高的透明性和高溫抗蠕變性能 。 由于本課題所要生產(chǎn)的是汽車的內(nèi)飾板材，我們需要對聚丙烯板材的表面覆絨。所以我們所需要選用的聚丙烯必須擁有良好的流動性，表面光滑

10、性，所以我們選取的是無規(guī)聚丙烯。另外，無規(guī)聚丙烯的熔融粘度也要低于均聚聚丙烯，在擠出成型的過程中，更容易被擠出，所以我們選用無規(guī)聚丙烯作為生產(chǎn)的主要原料。1.2 設(shè)計依據(jù) （1）年產(chǎn)5000噸覆絨聚丙烯復合板材車間工藝設(shè)計。本課題來自哈爾濱第四塑膠材料有限公司。（2）齊齊哈爾大學材料科學與工程學院，高分子材料與工程設(shè)計任務(wù)書年產(chǎn)5000噸覆絨聚丙烯復合板材車間工藝設(shè)計。 1.3 設(shè)計原則 1、合理使用原材料，合理利用自然資源及地理環(huán)境，減少環(huán)境污染，減少占地面積，達到高效生產(chǎn)、方便日常生活，又減少建設(shè)投資，努力改進達到技術(shù)上的先進，經(jīng)濟上的合理。 2、積極采用國產(chǎn)的先進設(shè)備和先進技術(shù)，同時根據(jù)

11、實際情況吸收國外的先進技術(shù)，引進先進的設(shè)備，因地制宜，揚長避短，精心設(shè)計，努力提高經(jīng)濟效益，力求質(zhì)優(yōu)、高產(chǎn)低耗。3、堅持理論與實踐相結(jié)合的原則，努力以理論為指導，從生產(chǎn)實際出發(fā)，實事求是，克服主觀主義和形而上學，認真貫徹和執(zhí)行黨中央和國家關(guān)于塑料板材工業(yè)發(fā)展的一系列方針政策。4、重視環(huán)保，合理處理工業(yè)廢水，配方中原料也盡量是環(huán)保料，盡量做到工業(yè)環(huán)境整潔。5、保障產(chǎn)品的質(zhì)量，要有嚴格的檢測體系，保證生產(chǎn)以及出廠的產(chǎn)品次品降到最低，保證信譽。6、充分利用資源和回收的原料，機頭擠出料以及邊角料都可以作為回收料經(jīng)處理后選擇性的加入到生產(chǎn)中。減少不必要的損失，節(jié)約成本，創(chuàng)造利益。用水用電均要做到節(jié)約有度

12、。 1.4 廠址選擇 廠址選擇原則是根據(jù)國民經(jīng)濟建設(shè)計劃和工業(yè)布局要求，選擇確定工廠的建設(shè)位置，廠址選擇是建廠工作中的一個關(guān)鍵問題，將對建廠速度、建設(shè)投資、產(chǎn)品成本、生產(chǎn)發(fā)展及農(nóng)業(yè)關(guān)系等方面產(chǎn)生直接的影響。在廠址抉擇方面，我們更加需要充分考慮影響該企業(yè)生產(chǎn)和銷售的各個方面的影響因素條件。主要包括工廠的原料來源、工廠占地面積及經(jīng)濟核算、廠房規(guī)模及材料的使用、交通條件和市場需求問題、生產(chǎn)對周圍環(huán)境的影響等等，只有充分考慮這各方面的因素，才能更好地確保工廠廠址抉擇的合理性。因此，廠址選擇是建設(shè)中前期工作相當重要的環(huán)節(jié)，也是一項政策性和科學性很強的綜合性工作。 1.4.1 意義工廠建在固定的廠址，位置

13、一經(jīng)確定，就不能移動。廠址選擇是否得當，對工業(yè)在各個地區(qū)的合理分布，城市和工業(yè)區(qū)的建設(shè)，自然資源的開發(fā)利用和環(huán)境保護，都具有深遠的影響。同時，也直接關(guān)系到擬建企業(yè)的建設(shè)投資、建設(shè)工期和投產(chǎn)后的經(jīng)濟效益。這是一項政策性強、技術(shù)性和經(jīng)濟性要求高的工作，對大型和特大型建設(shè)項目的廠址選擇尤為重要。 1.4.2 廠址選擇原則 在廠址選擇中，不僅需要考慮自然條件還需要考慮原材料和產(chǎn)品的供銷、交通運輸情況，燃氣、水、電、氣的供應情況，勞動力市場后備力量的來源，施工條件，建筑材料的來源等問題。因此，廠址選擇應遵循如下原則： (1) 根據(jù)國家城市或區(qū)域規(guī)劃要求，堅持工業(yè)布局要大分散小集中的原則，既要避免工業(yè)高度

14、集中，又要考慮與臨近企業(yè)的協(xié)作關(guān)系。 (2) 貫徹以農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)工業(yè)為主導的方針，節(jié)約用地。 (3) 堅持調(diào)查研究，實事求是的原則。 (4) 注意廠址的防洪排澇，保證不被洪水淹沒。 (5) 注意保護環(huán)境，工廠于居民居住區(qū)要滿足衛(wèi)生防護規(guī)范，盡量減少對生態(tài)、自然風景的破壞和影響，特別是廠址應選在居民區(qū)的下風處。 (6) 廠址選擇盡量接近原料產(chǎn)地和產(chǎn)品銷售中心，并且要有較好的交通運輸條件。生產(chǎn)覆絨聚丙烯復合板材車間的廠址要考慮眾多因素:如地理位置；交通便利情況；原材料來源遠近；生產(chǎn)銷售范圍；動力供應；勞動力成本；該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展狀況等等。初步選出三個地方：蘇州、大連、哈爾濱。三個地區(qū)各方面比較如表1-

15、1，A，B，C分別表示好、較好、一般。地理位置交通便利原材料來源銷售途徑范圍動力供應勞動力成本地區(qū)發(fā)展情況廠址建造成本蘇州ABA B C C A C大連B A C A B B B B哈爾濱C C B B A A C A 1.4.3 廠址確定 從表1中可以看出。在地理位置上，大連和蘇州工業(yè)園區(qū)比較多，工廠也比較多。在交通方面大連靠海，進出口更便利一些。從原材料方面講，蘇州工廠也多，離廣州、上海也更近一些，買進原料更方便，從銷售上來講，大連可以出口到國外，哈爾濱可以滿足北方新建住房要求，蘇州可以供應上海、廣州等地。在動力供應方面，蘇州、大連等地工廠多，相比在哈爾濱工廠供電競爭小一些。蘇州工資比大連

16、要高一些，哈爾濱的工資偏低一些。南方比北方發(fā)展更好，工資也更高。建廠成本上也是北方偏低一些。如果從成本上考慮在哈爾濱建廠更好一些。 1.5 設(shè)計1.5.1設(shè)計范圍 本設(shè)計主要任務(wù)是年產(chǎn)5000噸覆絨聚丙烯復合板材生產(chǎn)車間工藝方面的設(shè)計，包括廠址的選擇、配方設(shè)計、生產(chǎn)方法選擇、生產(chǎn)工藝選擇、工藝流程選擇、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、車間平面布置設(shè)計、機頭選擇確定、公用工程和經(jīng)濟核算等。其中生產(chǎn)設(shè)備的選型和擠出板材機頭的選擇是重點。1.5.2 生產(chǎn)規(guī)格 生產(chǎn)13608005mm的PP四層復合板材。 1.6 生產(chǎn)指標 產(chǎn)品生產(chǎn)嚴格按照國家輕工業(yè)部聚丙烯擠出片材標準,參見表1-2表1-2 聚丙烯擠出

17、片材規(guī)格序號項目數(shù)值執(zhí)行標準1厚度極限偏差/%00.05-2寬度極限偏差/mm1.0-3外觀片材表面光滑平整不得有氣泡穿孔-4縱向拉伸屈服強度/MPa大于20.0GB10405橫向拉伸屈服強度/MPa大于20.0GB10406縱向尺寸變化率/%不超過60-7密度/(g/cm3)1.31.5GB10338沖擊強度(缺口)/(kJ/m2)5.0GB10439拉伸強度/MPa52.0GB104010彎曲強度/MPa大于52.0ZBY28003-8511落球沖擊/%小于40ZBY28003-85*表1-2來源于哈爾濱第四塑膠股份有限公司技術(shù)部1.7 設(shè)計范圍 年產(chǎn)5000噸覆絨聚丙烯復合板材車間工藝設(shè)

18、計,包括廠址的選擇、配方設(shè)計、生產(chǎn)方法選擇、生產(chǎn)工藝選擇、工藝流程選擇、物料衡算、能量衡算、設(shè)備選型、車間平面布置設(shè)計、機頭選擇確定、公用工程和經(jīng)濟核算等等。1.8 生產(chǎn)制度 采用四班三倒的生產(chǎn)制度，以八天為一個輪休循環(huán)周期。實行早，中，夜三班輪流生產(chǎn)。保持設(shè)備連續(xù)生產(chǎn)。工人每八天輪休兩天的輪班工作制度。在實行每周40小時的工時制度下，企業(yè)采用本輪班方法時，每個月需要安排一個公休日，其他的法定假日暫時不定。第2章 配方設(shè)計 2.1 配方設(shè)計原則 優(yōu)異的配方設(shè)計是保障聚丙烯復合板材的正常加工及高性能產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提。聚丙烯配方設(shè)計的重要目的，就是通過加入適當?shù)妮p質(zhì)碳酸鈣、硬質(zhì)酸鋅和抗氧化劑，用

19、來提高聚丙烯復合板材表面的光滑度，提高產(chǎn)品的抗老化性，抗氧化性以及降低生產(chǎn)成本等。 (1)根據(jù)制品的用途設(shè)計 產(chǎn)品的用途決定了它本身應該具有的性質(zhì)。本工藝生產(chǎn)的覆絨聚丙烯復合板材,主要應用于汽車行業(yè)，所以我們首先要考慮產(chǎn)品的沖擊性，韌性,質(zhì)量輕等性能。所以在設(shè)計的過程中應該注意增韌劑的選擇。 （2）根據(jù)助劑與樹脂的相容性設(shè)計 助劑與樹脂的相容性的好壞會直接影響加工效果以及產(chǎn)品的性能，如果助劑與樹脂相容不好，那么產(chǎn)品會出現(xiàn)物料分布不均勻，外表面會出現(xiàn)裂斑，裂紋厚度不均勻等現(xiàn)象更會出現(xiàn)力學上的差距，這樣的產(chǎn)品質(zhì)量是不合格的，是沒有辦法使用的。同時，助劑與樹脂的相容性不好，也會影響產(chǎn)品的美觀效果。所

20、以在選擇助劑的時候一定要考慮到物質(zhì)之間的相容性。 （3）根據(jù)助劑的來源和成本設(shè)計 選用的助劑一定要有良好的純度和質(zhì)量，而且我們要參考市場上的價格選擇性價比最高的助劑，這樣既達到了質(zhì)量的要求，又能降低生產(chǎn)成本。 （4）根據(jù)助劑的加工性能設(shè)計 要考慮在對物質(zhì)加工時，溫度，壓強對加工過程的影響，要在相對穩(wěn)定的加工條件下進行加工。 （5）根據(jù)助劑的安全性能設(shè)計 在加工的過程中不能產(chǎn)生氣體和對人有害的物質(zhì)，不可以對環(huán)境造成污染。2.2 原料的選擇 原料本身需要有高改性性能，化學性質(zhì)穩(wěn)定，容易獲取，加工過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。加工性能要符合產(chǎn)品所選擇的工藝流程：因為該產(chǎn)品為復合板材，所以選擇的生產(chǎn)原料需要具

21、有一定的流動性和可擠壓性。2.2.1 樹脂的選擇 聚丙烯最突出的性質(zhì)是多面性，它能適合于許多加工方法和用途。它的價值和多面性主要來自于優(yōu)良的耐化學品性能、在大宗熱塑性塑料中最低的密度和最高的熔點、適中的成本。根據(jù)高分子鏈立體結(jié)構(gòu)的不同，聚丙烯有三個品種：等規(guī)聚丙烯（IPP)，間規(guī)聚丙烯（SPP）和無規(guī)聚丙烯（APP）。 無規(guī)聚丙烯是在PP鏈上間隔地插入乙烯，鏈會變得更缺乏規(guī)則和更柔軟，從而降低聚合物的結(jié)晶度、模量、熔點和熔點銳度。典型的無規(guī)聚丙烯是比較透明的，熔點在293305F范圍內(nèi)。當乙烯含量升高時，聚合物的結(jié)晶度越來越低，最后變成乙烯一丙烯橡膠（EPR）。無規(guī)聚丙烯分子量小，一般為300

22、0至幾萬，結(jié)構(gòu)不規(guī)整，缺乏內(nèi)聚力，在室溫下是非結(jié)晶、微帶粒性的蠟狀固體。 等規(guī)聚丙烯的甲基原子團都處在聚合物骨架的同一側(cè)，這一結(jié)構(gòu)很容易形成結(jié)晶態(tài)。等規(guī)形式的結(jié)晶性賦予它良好的抗溶劑和抗熱性能。等規(guī)聚丙烯是高結(jié)晶的高立體定向性的熱塑性樹脂，結(jié)晶度60%70%，等規(guī)度90%，吸水率0.01%03%，有高強度、高剛度、高耐磨性、高介電性，其缺點是不耐低溫沖擊，不耐氣候，靜電高。 間規(guī)聚丙烯結(jié)晶點較低為20%30%，密度低（0.70.8g/cm3），熔點低（125148），分子量分布較窄（Mw/Mv=1.72.6），彎曲模量低，沖擊強度高，最為優(yōu)異的是透明性、熱密封性和耐輻射性，但加工性較差（以茂金

23、屬催化劑聚合可得間規(guī)度大于80%的間規(guī)聚丙烯）。 由此可知，我們所要選擇的原料本身應具有高改性性能，化學性質(zhì)穩(wěn)定，容易獲取，加工過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，選擇的生產(chǎn)原料需要具有一定的流動性和可擠壓性，因為本課題研究的是聚丙烯復合板材的生產(chǎn)，所以我們要選擇加工性能符合產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程的樹脂，無規(guī)聚丙烯是最符合本課題生產(chǎn)要求的2.2.2 原料的選擇 滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱。它是以精對苯二甲酸（PTA）或?qū)Ρ蕉姿岫柞ィ―MT）和乙二醇（EG）為原料經(jīng)酯化或酯交換和縮聚反應而制得的成纖高聚物聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），經(jīng)紡絲和后處理制成的纖維。1強度高。短纖維強度

24、為2.65.7cN/dtex，高強力纖維為5.6 8.0cN/dtex。由于吸濕性較低，它的濕態(tài)強度與干態(tài)強度基本相同。耐沖擊強度比錦綸高4倍，比粘膠纖維高20倍。2彈性好。彈性接近羊毛，當伸長5%6%時，幾乎可以完全恢復。耐皺性超過其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。彈性模性為22141cN/dtex，比錦綸高23倍。.滌綸織物具有較高的強度與彈性恢復能力，因此，其堅牢耐用、抗皺免燙。3耐熱性。滌綸是通過熔紡法制成，成形后的纖維可又再經(jīng)加熱熔化，屬于熱塑性纖維。滌綸的熔點比較高，而比熱容和導熱率都較小，因而滌綸纖維的耐熱性和絕熱性要高些。是合成纖維中最好的。4熱塑性好，抗熔性較差。由于滌綸

25、表面光滑，內(nèi)部分子排列緊密，因此滌綸是合成纖織物中耐熱性最好的面料，具有熱塑性，可制做百褶裙，且褶裥持久。同時，滌綸織物的抗熔性較差，遇著煙灰、火星等易形成孔洞。因此，穿著時應盡量避免與煙頭、火花等接觸。5耐磨性好。耐磨性僅次于耐磨性最好的錦綸，比其他天然纖維和合成纖維都好。6耐光性好。耐光性僅次于腈綸，滌綸織物的耐光性較好，除比腈綸差外，其耐曬能力勝過天然纖維織物。尤其是在玻璃后面的耐曬能力很好，幾乎與腈綸不相上下。7耐腐蝕?？赡推讋⒀趸瘎?、烴類、酮類、石油產(chǎn)品及無機酸。耐稀堿，不怕霉，但熱堿可使其分解。還有較強的抗酸堿性，抗紫外線的能力。8染色性較差，但色牢度好，不易褪色。滌綸分子鏈上

26、因無特定的染色基團，而且極性較小，所以染色較為困難，易染性較差，染料分子不易進入纖維。9. 吸濕性較差，穿著有悶熱感，同時易帶靜電、沾污灰塵，影響美觀和舒適性。不過洗后極易干燥，且濕強幾乎不下降，不變形，有良好的洗可穿性能。 用石油精煉的副產(chǎn)物丙烯為原料制得的合成纖維等規(guī)聚丙烯纖維，又稱聚丙烯纖維。原料來源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品價格相對比其他合成纖維低廉。1形態(tài) 丙綸的縱面平直光滑，截面呈圓形。2密度丙綸最大的優(yōu)點是質(zhì)地輕，其密度僅為0.91g/cm3是常見化學纖維中密度最輕的品種，所以同樣重量的丙綸可比其他纖維得到的較高的覆蓋面積。3強伸性 丙綸的強度高，伸長大，初始模量較高，彈性優(yōu)良。所

27、以丙綸耐磨性好。此外，丙綸的濕強基本等于干強，所以它是制作漁網(wǎng)、纜繩的理想材料。4吸濕性和染色性質(zhì)輕保暖性好；幾乎不吸濕，但芯吸能力很強，吸濕排汗作用明顯；丙綸的吸濕性很小，幾乎不吸濕，一般大氣條件下的回潮率接近于零。但它有芯吸作用，能通過織物中的毛細管傳遞水蒸氣，但本身不起任何吸收作用。丙綸的染色性較差，色譜不全，但可以采用原液著色的方法來彌補不足。5耐酸耐堿性 丙綸有較好的耐化學腐蝕性，除了濃硝酸，濃的苛性鈉外，丙綸對酸和堿抵抗性能良好，所以適于用作過濾材料和包裝材料。6耐光性等 丙綸耐光性較差，熱穩(wěn)定性也較差，易老化，不耐熨燙。但可以通過在紡絲時加入防老化劑，來提高其抗老化性能。此外，丙

28、綸的電絕緣性良好，但加工時易產(chǎn)生靜電。由于丙綸的導熱系數(shù)較小，保暖性好。7強度高 丙綸彈力絲強度僅次于錦綸，但價格卻只有錦綸的1/3；制成織物尺寸穩(wěn)定，耐磨彈性也不錯，化學穩(wěn)定性好。但熱穩(wěn)定性差，不耐日曬，易于老化脆損，為此常在丙綸中加入抗老化劑。尼龍是美國杰出的科學家卡羅瑟斯(Carothers)及其領(lǐng)導下的一個科研小組研制出來的，是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維。尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新，它的合成是合成纖維工業(yè)的重大突破，同時也是高分子化學的一個非常重要里程碑。聚酰胺主要用于合成纖維，其最突出的優(yōu)點是耐磨性高于其他所有纖維，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混紡織物中稍加入一些聚

29、酰胺纖維，可大大提高其耐磨性；當拉伸至3-6%時，彈性回復率可達100%；能經(jīng)受上萬次折撓而不斷裂。聚酰胺纖維的強度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘膠纖維的3倍。但聚酰胺纖維的耐熱性和耐光性較差，保持性也不佳，做成的衣服不如滌綸挺括。另外，用于衣著的錦綸-66和錦綸-6都存在吸濕性和染色性差的缺點，為此開發(fā)了聚酰胺纖維的新品種錦綸-3和錦綸-4的新型聚酰胺纖維，具有質(zhì)輕、防皺性優(yōu)良、透氣性好以及良好的耐久性、染色性和熱定型等特點，因此被認為是很有發(fā)展前途的。 由于本課題設(shè)計的是覆絨聚丙烯復合板材，在覆絨的過程中板材擠出的溫度大約在210230之間，滌綸是通過熔紡法制成，成形后的纖維可又

30、再經(jīng)加熱熔化，屬于熱塑性纖維。滌綸的熔點比較高，而比熱容和導熱率都較小，因而滌綸纖維的耐熱性和絕熱性要高些。是合成纖維中最好的。所以覆絨的溫度只有滌綸符合，其他的丙綸和錦綸都不符合覆絨溫度。另外滌綸的彈性好，耐皺性超過其他纖維，即織物不折皺，尺寸穩(wěn)定性好。同時滌綸織物具有較高的強度與彈性恢復能力，堅牢耐用、抗皺免燙。覆絨聚丙烯復合板應對汽車的內(nèi)部能起到保溫、隔熱、隔音、美觀的效果，同時減少汽車的重量。所以綜上條件，滌綸是最符合作為覆絨板材的纖維材料。2.3 助劑的選擇 建筑和包裝材料以及汽車行業(yè)對于板材的要求，首先需要板材具有一定的剛度，彈性和熔體強度以保證板材的吸塑成型聚丙烯作為一種通用塑料

31、，具有許多良好的性能，但是因為機械強度低耐熱性差，收縮形變大，抗蠕變性差，所以本設(shè)計中采用的是改性聚丙烯，改性聚丙烯在性能上有很大的提高。1. 填充劑 塑料填充劑就是用于與塑料，樹脂復合。一般填充劑的填充量較大，有時甚至可達幾百份（以樹脂100份計算），因此填料是塑料工業(yè)重要的，不可缺少的輔助材料。從總體上來講，世界范圍內(nèi)填料的消耗量要占總量的10%左右，可見其消耗量是巨大的。常用的填充材料有滑石，碳酸鈣，云母和木屑。 表2-1幾種無機填料對聚丙烯復合物性能影響性質(zhì)改變幅度木棉纖維40%滑石粉20%輕質(zhì)碳酸鈣60%玻璃球40%云母40%強度%+45+15+15+15+10抗彎強度%+30+70

32、+150+10+150熱穩(wěn)定性%+20+20+15+40拉伸強度%00-35-50-10密度g/cm3+40+12+25+55+25 從對聚丙烯復合物剛度，韌性及耐熱性等綜合因素的考慮。碳酸鈣是塑料工業(yè)中使用較早，用量最大的填充劑。碳酸鈣廣泛的應用于聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等樹脂中，用來增加塑料（制品）的體積，節(jié)約昂貴的樹脂，降低產(chǎn)品成本。碳酸鈣的添加在塑料中起到一定的骨架作用，對塑料的尺寸穩(wěn)定有很大作用。塑料的硬度隨著碳酸鈣配入量的增加而增大，塑料的伸長率又隨其硬度的增加而降低，因此碳酸鈣的加入可以調(diào)節(jié)塑料的硬度和剛性。加入碳酸鈣還可以改善塑料的加工性能、提高所料的

33、耐熱性、改進塑料的閃光性，并可以使塑料具有絕緣、阻燃等特殊性能。 2.增韌劑 聚丙烯有較大的晶粒，加工時晶球界面易出現(xiàn)裂紋導致其通過摻入各種有韌性高分子鏈的橡膠彈性體，可大幅度提高聚丙烯的沖擊強度，常見的增韌材料有EPDM，POE，EPR。因為EPDM與PP結(jié)構(gòu)相近，溶解參數(shù)相近，相容性好，而且隨著EPDM的含量的增加，PP/EPDM共聚物沖擊強度有明顯上升的趨勢。PP/EPDM彈性體可使PP球晶細化，使基體有韌性。三元乙丙橡膠是以乙烯，丙烯為原料，采用有機金屬催化劑在溶液中共聚而成的三元共聚物，分子中無極性取代基，鏈接柔順，抗臭氧，耐化學藥品性喝抗腐蝕性都較好。3.潤滑劑按潤滑劑成分分類，主

34、要有飽和烴、鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酷類、脂肪族酰胺類、金屬皂類、脂肪醇及多元醇類等。按潤滑劑的作用分類可分為內(nèi)、外潤滑劑兩種，內(nèi)、外潤滑劑的區(qū)分主要依其與樹脂的相容性大小。內(nèi)潤滑劑與樹脂親和力大，其作用是降低大分子間的作用力；外潤滑劑與樹脂的親和力小、其作用是降低樹與加工機械之間的摩擦。在極性不同的樹脂中，內(nèi)、外潤滑劑的作用有可能發(fā)生變化。例如硬脂酸醇、硬脂酸酰胺、硬脂酸丁脂及硬脂酸單甘油酯對極性樹脂如PVC及PA而言，起內(nèi)潤滑作用；但對于非極性樹脂(如PE及PP）而言，則顯示外潤滑劑作用。相反，高分子石蠟等與極性樹脂相容性差，如在極性PVC中用做外潤滑劑，而在PE及PP等非極性樹脂中則為

35、內(nèi)潤滑劑。本工藝中用滑石粉填充改性聚丙烯，是作用也是消除聚丙烯樹脂和填充材料的表面能，改善而這的親和性，從而使滑石粉更好的更均勻的分散在聚丙烯的樹脂中，保證無機粉末與聚丙烯的結(jié)合力，是填充改性聚丙烯強度得到某種程度的加強。本設(shè)計選用的潤滑劑是硬脂酸鋅。4.抗氧劑對工程塑料加工來說，抗氧劑可以防止某些聚合物加工過程中的熱氧化降解，使其成型加工能順利進行?？寡鮿┑奶砑恿堪阒挥?.1%份。理想抗氧劑應具備以下條件： （1）應具有高的抗氧化能力。 （2）加工性能良好，在高聚物的加工溫度下不揮發(fā)、不分解。 （3）與樹脂的相容性好，不析出。 （4）本身顏色最好為無色，以免污染制品。 （5）不溶于水和油中。

36、 （6）加工過程中不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。 （7）產(chǎn)品價格低廉。2.4 配方的確定 表2-2PP配方序號名稱型號份數(shù)作用廠家價格1PP母料PPT30S40份樹脂蘇州塑吉龍業(yè)國際貿(mào)易有限公司9.2元/kg輕質(zhì)碳 酸鈣 55份泉州市旭豐粉體原料有限公司1元/kg硬質(zhì)酸鋅5份蘇州乾昌商貿(mào)有限公司3.4元/kg抗氧劑10100.1%份上海凡力化工有限公司1.26元/kg2PPT30S50份樹脂蘇州塑吉龍業(yè)國際貿(mào)易有限公司9.2元/kg3黑色母料0.1份東莞市常平昱信塑化經(jīng)營部3.2元/kg4EPDMEPT-404520份增韌日本三井油化21.5元/kg5回收料10%份表2-3PP相關(guān)指標的測試方法與標準指標相

37、關(guān)指標測試方法標準指標熔體流動速率g/10minD1238L0.25-0.35特性粘度230，dl/gME150712.6-3.0密度，g/cm3D-15050.900-0.905結(jié)晶度X射線，%ME149/6758-59結(jié)晶熔點dsc法，ME15702161-163結(jié)晶溫度dsc法，ME15702104-105等規(guī)指數(shù)IS0187396.0Mw/Mn，gpc法ME156278-10螺旋流動度，230ME17544390-45060kg，mm熔體張力實驗溶脹/24hME171151.57-1.60拉伸比ME17115500-700線性膜壓收縮，%1.9拉伸屈服強度D63829-31艾古德沖擊強

38、度，23，J/mD2561.5-2.0洛氏硬度，C標準D-785855-60畸度溫度1.8MPa，D64850-55維卡特溫度9.8MPa，D-1525150黃變指數(shù)，粒料，%D-19258-15光澤，板%D52348-50線性熱膨脹系數(shù)105D696從-3006.5從03010.5從306014.0發(fā)光度，板%D163568-70吸水性，24h浸泡D5700.03環(huán)境應力開裂，hD1693不裂介電常數(shù)D1531 第3章 生產(chǎn)方法及工藝流程選擇3.1生產(chǎn)方法選擇塑料成型的選擇主要決定于塑料的類型(熱塑性還是熱固性)、起始形態(tài)以及制品的外形和尺寸。加工熱塑性塑料常用的方法有擠出、注射成型、壓延、

39、吹塑和熱成型等，加工熱固性塑料一般采用模壓、傳遞模塑，也用注射成型。塑料成型是將各種形態(tài)(粉料、粒料、溶液和分散體）的塑料制成所需形狀的制品或坯件的過程。成型的方法多達三十幾種。層壓、模壓和熱成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡膠加工。此外，還有以液態(tài)單體或聚合物為原料的澆鑄等。在這些方法中，以擠出和注射成型用得最多，也是最基本的成型方法。本工藝目的是生產(chǎn)聚丙烯復合板材，通過機頭的型號來控制產(chǎn)品尺寸，主要生產(chǎn)運用擠出成型方法。3.2 工藝流程確定真空上料高混機混合原料與助劑準備 板材擠出機 泡板成型單螺桿擠出機擠出單層板成型 板材擠出機 單層板成型板材擠出機 隧道熱烘箱熱定

40、型覆絨加工復合板三板復合 成品切斷輥輪牽引風冷卻 牽引切斷覆絨單層板成型板材擠出機 板材擠出機 板材擠出機 加入輕質(zhì)碳酸鈣高速混合各種助劑PP/EPDM真空上料單層板成型泡板成型復合熱定型 冷卻成品通過對比選擇第二種工藝流程3.3 工藝流程敘述3.3.1配料 將PP與輕質(zhì)碳酸鈣、硬質(zhì)酸鋅和抗氧劑1010均勻的混在一起，制成易于加工的PP母料，加工完成的PP母料為粒料。3.3.2混料 物料混合常用方法有高速混合機混合和人工混合。人工混合耗費人力，雖然可人為確定混合程度并可使其混合更好，但是費時費力，不適用于大型生產(chǎn)。而高速混合機速度快，效率高，混合程度良好，因此選擇高速混合機來進行物料混合。3.

41、3.3 上料 上料通常分為人工上料，彈簧上料和真空上料。人工上料耗費人力，能以達到連續(xù)自動化；彈簧上料一次性上料量少，有機械故障的可能性；而真空上料上料量大，可以高速混合，智能控制上料量且能達到連續(xù)上料，節(jié)省人力與時間。因此此工藝選用真空上料裝置。3.3.4 擠出成型 螺桿擠出機通常按螺桿數(shù)目分為：單螺桿擠出機，雙螺桿擠出機和多螺桿擠出機。單螺桿擠出機又分為普通螺桿擠出機、雙極排氣式螺桿擠出機和排氣式錐形螺桿擠出機。普通單螺桿擠出機通常使用與粒料擠出，由于PP的性質(zhì)穩(wěn)定，加工時要求不高，單螺桿擠出機設(shè)計簡單，價格便宜，因而應用廣泛。雙螺桿擠出基本結(jié)構(gòu)和單螺桿擠出機相似，但雙螺桿機與之配合的料筒

42、具有特殊的混煉、擠出系統(tǒng)，由于兩根螺桿之螺菱和螺槽批次嚙合，除具有混煉效應外還有類似于齒輪泵的正位移輸特性。本設(shè)計選用的普通單螺桿擠出機。3.3.5 熱烘 熱烘箱通常分為箱式熱烘箱和隧道式熱烘箱，由于此工藝為連續(xù)生產(chǎn)因此用隧道式熱烘箱。3.3.6 冷卻定型 冷卻裝置通常有水槽冷卻，噴淋式冷卻以及風冷卻。此工藝生產(chǎn)的是板材，若用水槽冷卻則需要很大的空間，同時也提高了成本；同樣，噴淋式冷卻也需要很大的空間，成本更高，而且噴淋的水霧難以使板材均勻冷卻；而風冷卻占地面積小，成本低廉，而且能保證板材的均勻冷卻。因此此工藝中選用風冷卻。3.3.7 牽引裝置 牽引裝置一般滾輪式和履帶式兩種。由于生產(chǎn)的是板材

43、，所以牽引過程中要保證板材各部分的水平運動以防發(fā)生形變，同時牽引速度與擠出速度之間也需達到一定比例以使得板材厚度均勻，這些功能履帶式牽引是無法實現(xiàn)的，因此此工藝選擇滾輪式牽引。3.3.8 切割裝置 切割產(chǎn)品有手動切割和自動機械切割。手動切割有誤差，而且耗費人力，又由于是連續(xù)生產(chǎn)難以精確把握尺寸。而機械切割可良好的把握時間與尺寸，在連續(xù)生產(chǎn)中切割刀會與板材保持相對靜止進行切割，使得誤差大大減小以把握尺寸的精確。因此此工藝選擇自動機械切割。3.3.9 堆放 由于該課題生產(chǎn)的是板材，對其外觀及其它性能進行檢驗，合格后用小型托運車將板材送入庫房。3.4 成型工藝條件的控制 （1） 混合 高速混合時間：

44、5min。 高速混合溫度：室溫。（2）擠出 機頭壓強（MPa）：7-20。 螺桿冷卻溫度（）：50-90。牽引速度（r/min）：7-10。擠出機各部分溫度見表表3-1擠出機機頭，機身各部分加工溫度部位一區(qū)二區(qū)三區(qū)四區(qū)五區(qū)擠出機機身190210220225230擠出機機頭2202202102202103.5 產(chǎn)品質(zhì)量的要求 （1）復合板材具有彎曲強度和沖擊強度均衡的要求。 （2）板材的質(zhì)量輕量化。 （3）能起到保溫、隔熱、隔音、美觀的效果。 （4）表面光滑，尺寸整齊。3.6 生產(chǎn)中異常現(xiàn)象的解決故障原因螺桿曲動電機不能啟動線路中保險絲斷；潤滑油泵沒有啟動，油泵電流連鎖作用；開車順序有誤。螺桿驅(qū)

45、動電機啟動后電流不穩(wěn)定供料螺桿轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定，機筒內(nèi)用料不均勻；機筒成型模具溫度波動變化傳動系統(tǒng)潤滑油供應不足，有的傳動部位沒有得到充分潤滑。螺桿驅(qū)動電機電流偏高機筒加熱升溫時間不足加熱升溫系統(tǒng)中有不工作線路；控溫儀表出現(xiàn)故障；續(xù)上表2-5機筒內(nèi)擠出原料溫度偏低；電機轉(zhuǎn)子軸承磨損嚴重，電機碳刷磨損，接觸不好；可控元件出現(xiàn)故障。電機軸承溫度高軸承部位沒有潤滑油后潤滑油不足；滾動軸承磨損嚴重或軸承架損壞。第4章 工藝計算4.1 物料衡算工藝設(shè)計中，物料衡算是在工藝流程確定后進行的。目的是根據(jù)原料與產(chǎn)品之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計算原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品，產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中各階段的消耗量以及組

46、成，進而為熱量衡算，其他工藝計算及設(shè)備計算打基礎(chǔ)。在實際生產(chǎn)中，有物料衡算與應用兩種情況：一種是對已有裝置進行標定，即利用實際測定的數(shù)據(jù)計算出一些不能直接測量的物料量，進而對這個裝置的生產(chǎn)能力進行分析，確定生產(chǎn)能力，衡量操作水平，尋找薄弱環(huán)節(jié)，挖掘生產(chǎn)的潛力，為改進生產(chǎn)提出有效的方法；另一種是對新裝置進行設(shè)計，即利用已有的生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)，在已知生產(chǎn)任務(wù)下計算需用原料量，產(chǎn)品量，副產(chǎn)品量和三廢的生產(chǎn)量；或者在已知原料量的情況下，計算出產(chǎn)品，副產(chǎn)品和三廢的量。此外，通過物料衡算，可以計算出原料消耗定額，并在此基礎(chǔ)上作出能量平衡，計算出動力消耗量和消耗定額，可以計算出原料消耗定額，并在此基礎(chǔ)上作出能量平衡。初始數(shù)據(jù)的計算： （1）生產(chǎn)指標：年產(chǎn)5000噸覆絨聚丙烯復合板材。（2） 年擬定休息時間：法定假日11天；每月檢修和養(yǎng)護2次，每次10小時；年大型修理15