高分子材料生產(chǎn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)報(bào)告

1、 高分子材料生產(chǎn)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)報(bào)告聚氨酯的生產(chǎn)工藝本次給我們講座的是我們學(xué)院的羅教授。羅老師在聚氨酯材料方向從事了多年研究。在聚氨酯材料領(lǐng)域有著深厚的造詣。從羅老師的講座中，我歸納總結(jié)出以下內(nèi)容。聚氨酯材料的“名片”聚胺酯（英語：Polyurethane，IUPAC 縮寫為 PUR，一般縮寫為PU）是指主鏈中含有胺基甲酸酯特征單元的一類高分子。這種高分子材料廣泛用于黏合劑，涂層，低速輪胎，墊圈，車墊等工業(yè)領(lǐng)域。在日常生活領(lǐng)域聚氨酯被用于制造醫(yī)用器材。聚氨酯材料的發(fā)展歷史聚胺酯的研究開發(fā)最初是由Otto Bayer和他的同事合作于1937年在德國(guó)勒沃庫(kù)森的I.G.Farben實(shí)驗(yàn)室開始的。他們通過實(shí)驗(yàn)

2、應(yīng)用加成聚合原理，利用液態(tài)異氰酸酯和液態(tài)聚醚或二醇聚酯生成一種有別于當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的聚烯烴和縮聚生成塑料的新型塑料-聚胺酯。新的單體混合物也不同于Wallace Carothers 已取得的對(duì)于聚酯的專利。起初，應(yīng)用僅限于纖維和軟質(zhì)泡沫。隨后其發(fā)展受二次世界大戰(zhàn)影響（期間PU只小范圍用于航空座椅），直到1952年異氰酸酯才開始可以通過商業(yè)途徑購(gòu)買到。1954年，開始使用甲苯二異氰酸酯（TDI）和聚酯多元醇生產(chǎn)用于商業(yè)用圖的軟質(zhì)聚胺酯泡沫。1967年，胺基甲酸乙酯改性的聚異氰酸酯硬質(zhì)泡沫被生產(chǎn)出來了，生產(chǎn)出來的低密度隔熱材料顯示出更好的熱穩(wěn)定性和阻燃性。也是在60年代，汽車的內(nèi)部安全組件如儀表盤和門

3、的面板開始使用熱塑性塑料回填半硬質(zhì)泡沫制成。從二十世紀(jì)80年代初，水吹微孔柔性聚胺酯泡沫被用于汽車面板和輪胎密封空氣過濾器的模型墊圈。 此后，由于能源價(jià)格上升、以及減少PVC在汽車中使用的要求日增，聚胺酯的市場(chǎng)份額不斷增加。基于已有的聚胺酯噴涂技術(shù)和聚醚氨化學(xué)理論，聚氨酯的噴涂彈性材料在二十世紀(jì)九十年代得到迅猛的發(fā)展。它們的快速反應(yīng)和對(duì)潮濕相對(duì)不敏感的特性使得它們成為大面積項(xiàng)目的涂裝的首選涂料。聚氨酯的合成聚氨酯是指具有氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)的高分子材料，生產(chǎn)反應(yīng)見下圖：簡(jiǎn)單的說就是：-N=C=O+HO-NH-COO-。聚胺酯屬于反應(yīng)型高分子材料，同類的塑料還包括：環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛塑料。其中

4、的氨基甲酸酯基團(tuán)是由異氰酸酯官能團(tuán)-N=C=O和羥基-OH反應(yīng)生成的。聚氨酯是由聚亞氨脂和多元醇在催化劑和其它助劑存在下加成聚合反應(yīng)而生成。發(fā)泡工藝聚氨酯發(fā)泡工藝分為如下三種： 一、預(yù)聚體法 預(yù)聚體法發(fā)泡工藝是將（白料）和（黑料）先制成預(yù)聚體，然后在預(yù)聚體中加入水、催化劑、表面活性劑、其他添加劑等在高速攪拌下混合進(jìn)行發(fā)泡，固化后在一定溫度下熟化即可。 二、半預(yù)聚體法 半預(yù)聚體法的發(fā)泡工藝是將部分聚醚多元醇（白料）和二異氰酸酯（黑料）先制成預(yù)聚體，然后將另一部分的聚醚或聚酯多元醇和二異氰酸酯、水、催化劑、表面活性劑、其他添加劑等加入，在高速攪拌下混合進(jìn)行發(fā)泡。 三、一步發(fā)泡工藝 將聚醚或聚酯多元

5、醇（白料）和多異氰酸酯（黑料）、水、催化劑、表面活性劑、發(fā)泡劑、其他添加劑等原料一步加入，在高速攪拌下混合后進(jìn)行發(fā)泡。 一步發(fā)泡工藝是目前普遍采用的工藝。另外還有手工發(fā)泡法，那是最簡(jiǎn)便的方法，將所有原料準(zhǔn)確稱量后，置于一個(gè)容器中，然后立即將這些原料混合均勻，注入模具或需要充填泡沫塑料的空間中即可。注意：稱量時(shí)一定要將多異氰酸酯（黑料）最后稱入。 聚氨酯硬泡一般為室溫發(fā)泡，成型工藝比較簡(jiǎn)單。按施工機(jī)械化程度可分為手工發(fā)泡及機(jī)械發(fā)泡；按發(fā)泡時(shí)的壓力可分為高壓發(fā)泡及低壓發(fā)泡；按成型方式可分為澆注發(fā)泡及噴涂發(fā)泡。聚氨酯材料的生產(chǎn)和應(yīng)用按異氰酸、多元醇和水等的配比不同，可以合成硬泡和軟泡等泡沫材料，聚氨

6、酯硬質(zhì)泡沫導(dǎo)熱系數(shù)小，硬度高，被廣泛應(yīng)用于汽車、冰箱等腔體的填充。在當(dāng)今能源緊缺的情況下，聚氨酯材料可以作為墻體內(nèi)層涂料（因?yàn)榫郯滨ゼ捌湟兹迹宰鳛橥苛蠒r(shí)要加入阻燃劑），以達(dá)到室內(nèi)保溫效果。聚氨酯是生活中最常見的一種高分子材料，廣泛應(yīng)用于制作各種“海綿”制品。以及避震、抗摩擦用途的彈性材料，例如鞋底、拖拉機(jī)及坦克的履帶襯底和田徑運(yùn)動(dòng)的跑道。以及天然橡膠的替代品例如醫(yī)用制品等。木塑的生產(chǎn)工藝這次講座是我們?cè)翰牧舷迪抵魅卫捉淌诮o大家講有關(guān)木塑材料方面的知識(shí)。我吸收的內(nèi)容如下。木塑的“名片”塑木復(fù)合材料（WPC）是用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)擠

7、出或壓制成型為型材、板材或其他制品，替代木材和塑料。 塑木復(fù)合材料的性能和特點(diǎn)木纖維和植物纖維最初作為低成本、提高塑料剛性的改性填充材料。塑木復(fù)合塑料可充分利用資源，而且可以回收利用。而材料能否回收利用，已成為工業(yè)界選材的重要考慮因素，因而塑木復(fù)合材料的前景看好。塑木復(fù)合材料的主要特點(diǎn)可歸結(jié)為：耐用、壽命長(zhǎng)，有類似木質(zhì)外觀，比塑料硬度高；具有優(yōu)良的物性，比木材尺寸穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生裂縫、翹曲、無木材節(jié)疤、斜紋，加入著色劑、覆膜或復(fù)合表層可制成色彩絢麗的各種制品；具有熱塑性塑料的加工性，容易成型，用一般塑料加工設(shè)備或稍加改造后便可進(jìn)行成型加工，加工設(shè)備新投資金少，便于推廣應(yīng)用；有類似木材的二次加

8、工性，可切割、粘接，用釘子或螺栓連接固定，可涂漆，產(chǎn)品規(guī)格形狀可根據(jù)用戶要求調(diào)整，靈活性大；不怕蟲蛀、耐老化、耐腐蝕、吸水性小，不會(huì)吸濕變形；能重復(fù)使用和回收再利用環(huán)境友好；維護(hù)費(fèi)用低。塑木復(fù)合材料的缺點(diǎn)是：韌性低于母體塑料，加工設(shè)備、下游裝置、模具均需作相應(yīng)調(diào)整和改造。塑木復(fù)合材料的應(yīng)用 北美是目前世界塑木復(fù)合材料市場(chǎng)最大的地區(qū)。美國(guó)PricipiaPartners咨詢公司指出，2001年僅北美市場(chǎng)用量就達(dá)32萬噸，預(yù)計(jì)2005年前需求量將以兩位數(shù)速率遞增，2005年用量將比2001年翻番，其中鋪板（包括平臺(tái)、路板、站臺(tái)、墊板）用量就占總用量的60以上。除鋪板外，還有護(hù)墻板、天花板、裝飾板、

9、踏腳板、壁板、高速公路噪音隔板、海邊鋪地板、建筑模板、防潮板，均可使用塑木復(fù)合板材。此外，還可用于裝飾邊框、柵欄和庭園扶手、包裝用墊板和組合托盤，以及家俱（包括室外露天桌椅）、船舶坐艙隔板、辦公室隔板、貯存箱、花箱、活動(dòng)架、披疊板、百頁(yè)窗等。Strandex公司指出，由于塑木復(fù)合材料是環(huán)保型材料，盡管目前歐洲用量不大，但因?yàn)榧庸S擔(dān)心歐共體會(huì)以法規(guī)的形式來有效地限用PVC，所以塑木窗框替代PVC窗框是個(gè)巨大的市場(chǎng)和機(jī)會(huì)。因此有人認(rèn)為，木塑制品替代PVC和其他塑料制品，會(huì)像以前塑料制品替代木制品一樣快速增長(zhǎng)?？傊苣緩?fù)合材料是一種前景看好的環(huán)保型材料，加工技術(shù)已日趨成熟和多樣化。玻璃鋼的生產(chǎn)工

10、藝本次給我們作講座的是揚(yáng)州潤(rùn)友復(fù)合材料有限公司的副總經(jīng)理。該公司主要生產(chǎn)電解鋁行業(yè)使用的高分子絕緣板、環(huán)氧酚醛玻璃布層壓制品、耐高溫絕緣制品等系列絕緣材料。而本次講座李先生給我們介紹的主要是玻璃鋼的制備工藝。玻璃鋼的“名片” 玻璃鋼（FRP）亦稱作GRP，即纖維強(qiáng)化塑料，一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料，稱謂為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。 玻璃鋼的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)耐腐蝕性

11、能好 FRP是良好的耐腐材料，對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個(gè)方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。輕質(zhì)高強(qiáng) 相對(duì)密度在1.52.0之間，只有碳鋼的1/41/5，可是拉伸強(qiáng)度卻接近甚至超過碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到400Mpa以上。熱性能良好 FRP熱導(dǎo)率低，室溫下為1.251.67kJ/（m·h·K），只有金屬的1/1001/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)

12、超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保護(hù)宇宙飛行器在2000以上承受高速氣流的沖刷。 電性能好 是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過性良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。 可設(shè)計(jì)性好可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來滿足使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性?？梢猿浞诌x擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計(jì)出耐腐的，耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。 工藝性優(yōu)良可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來靈活地選擇成型工藝。工藝簡(jiǎn)單，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對(duì)形狀復(fù)雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。玻璃鋼材料的生

13、產(chǎn)方法基本上分兩大類，即濕法接觸型和干法加壓成型。如按工藝特點(diǎn)來分，有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無模手糊法。 目前世界上使用最多的成型方法有以下四種。 手糊法：主要使用國(guó)家有挪威、日本、英國(guó)、丹麥等。 噴射法：主要使用國(guó)家有瑞典、美國(guó)、挪威等。 模壓法：主要使用國(guó)家有德國(guó)等。 RTM法（樹脂傳遞模塑）：主要使用國(guó)家有歐美各國(guó)、日本。 還有：纖維纏繞成型法、拉擠成型法和熱壓灌成型法等等。我國(guó)目前的工藝生產(chǎn)大多數(shù)為手糊法。給我們講座的揚(yáng)州潤(rùn)友復(fù)合材料有限公司正是多采用這種方法進(jìn)行加工。在李經(jīng)理介紹的內(nèi)容中我們看到有

14、MPI耐高溫絕緣材料。該類產(chǎn)品內(nèi)容豐富，包括：耐高溫?zé)o氣隙絕緣板、U型絕緣槽、絕緣棒、電機(jī)底座，室內(nèi)外中高壓電器絕緣套管、接線柱、互感器、穿墻套管，高強(qiáng)度無氣隙支柱絕緣子、大口徑絕緣桶、絕緣箱，非金屬高強(qiáng)度、耐高溫、耐酸堿、耐油污零部件和絕緣插件；輕質(zhì)、高強(qiáng)度體育用品等。講座還介紹了高分子絕緣材料。高分子絕緣產(chǎn)品是采用FC水泥石棉纖維壓力板，經(jīng)機(jī)械加工及絕緣浸漆處理后而成。本產(chǎn)品作為絕緣材料，具有質(zhì)堅(jiān)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗凍、耐熱、防火等優(yōu)點(diǎn)。目前，本產(chǎn)品在電解鋁行業(yè)中應(yīng)用非常特出。講座還涉及3240環(huán)氧酚醛層壓玻璃布制品。3240環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板，是采用電工無堿玻璃布浸以環(huán)氧酚醛樹脂，經(jīng)熱壓

15、而成的板狀層壓制品。它具有很高的機(jī)械性能，垂直層向彎曲強(qiáng)度340Mpa；很高的介電性能，tg0.03，PV1.0×105M以上；還具有很高的耐熱性能，防潮性能等。還有就是玻璃纖維復(fù)合制品。玻璃鋼制品以外形美觀、材質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗沖擊、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代社會(huì)已慢慢取代了傳統(tǒng)的其他材料，我公司現(xiàn)生產(chǎn)玻璃鋼罩殼、管道、電纜橋架及消防器材、BMC/SMC模壓產(chǎn)品等多種產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、環(huán)保、消防、冶金、化工等多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)講座介紹的重心內(nèi)容是關(guān)于玻璃鋼產(chǎn)品的制備工藝。李經(jīng)理在講座中以圖片配以文字解釋的形式向我們?cè)敿?xì)介紹公司的實(shí)際生產(chǎn)操作。讓我們真實(shí)感受到玻璃鋼制品的生產(chǎn)

16、流程，對(duì)高分子材料的加工有了初步的了解和認(rèn)識(shí)。從中我們對(duì)自己所學(xué)的高分子材料專業(yè)的應(yīng)用有了一個(gè)具體的感觸，對(duì)我們高分子材料的優(yōu)越性有了更多的了解，這對(duì)我們培養(yǎng)專業(yè)興趣有較大的積極影響。實(shí)驗(yàn)室參觀總結(jié)在我們專業(yè)陳老師的帶領(lǐng)和引導(dǎo)下，我們參觀了我們學(xué)校具特色的高分子材料成型加工實(shí)驗(yàn)室。這里將成為我們后續(xù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐專業(yè)知識(shí)的主要資源?，F(xiàn)將我參觀學(xué)習(xí)到的主要的幾個(gè)儀器簡(jiǎn)單總結(jié)一下。SHJ 20B 雙螺桿擠出機(jī)技術(shù)參數(shù)螺桿直徑(mm)：21分辨率槽深(mm)：3.85螺桿長(zhǎng)度/直徑：32最大螺桿轉(zhuǎn)速(rpm)：600 應(yīng)用領(lǐng)域可加工色母粒及纖維級(jí)色母粒，填充改性，共混改性（橡塑共混、塑料合金料），功能母

17、粒（炭黑母料、阻燃母粒、降解母粒、雙防母粒等），各類電纜料，特殊物料（EVA熱熔膠、光纜被覆料、抗紫外線塑料等），反應(yīng)擠出、粉末涂料、大容量排氣脫揮發(fā)處理。 HPLC高效液相色譜儀 Agilent HPLC（1100）(美國(guó)安捷倫公司)技術(shù)參數(shù)四元溶劑梯度洗脫流量范圍：0.0015mL/min進(jìn)樣量：520 mL波長(zhǎng)范圍: 190950nm應(yīng)用領(lǐng)域適用于有機(jī)化合物的分離、分析、純化，特別適合高沸點(diǎn)、難氣化揮發(fā)、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物和生命物質(zhì)。在化學(xué)化工、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地學(xué)諸學(xué)科應(yīng)用廣泛。包括：合成反應(yīng)進(jìn)程監(jiān)控，主副產(chǎn)物及中間體分析；新藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制訂，臨床藥物監(jiān)控，體內(nèi)藥物分析；各類生命

18、物質(zhì)分析；污染物的監(jiān)測(cè)等。CMT4204電子萬能試驗(yàn)機(jī)本機(jī)采用高強(qiáng)度光杠固定上橫梁和工作臺(tái)面，使之構(gòu)成高剛性的結(jié)構(gòu)框架。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)移動(dòng)橫梁上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)工作。技術(shù)參數(shù) 最大負(fù)荷 20kN應(yīng)用領(lǐng)域 適用于橡膠、塑料、電線、電纜、復(fù)合材料、土木建材、簾子布、彈簧、膠片、陶瓷、金屬等進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、撕裂、剪切、刺破、低周疲勞等項(xiàng)試驗(yàn)，可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及ISO、JIS、ASTM、DIN等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。IR 紅外光譜儀 Bruker VETERX 70IR (德國(guó)布魯克公司)利用物質(zhì)對(duì)紅外光的吸收特性，通過測(cè)量物質(zhì)的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)吸收光譜，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物的

19、結(jié)構(gòu)鑒定與定性定量分析。技術(shù)參數(shù)光譜范圍：25,000-20cm-1分辨率：0.4cm-1,可選0.15cm-1采樣速率：80張譜秒（16cm-1譜分辨率）步進(jìn)掃描時(shí)間分辨率：5ns信噪比：45,000:1應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)物分析（有機(jī)合成、石油化工）聚合物研究（塑料分析、聚合物共混與改性、橡膠工業(yè)、粘合劑分析及研究）無機(jī)物分析（礦物、晶體材料、超導(dǎo)、納米、多層膜及界面研究）環(huán)保分析（水中有機(jī)污染物、農(nóng)藥、大氣懸浮物、氣體）生物醫(yī)藥 （藥物研究、生物材料）GCMS 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀AgilentGC（6890）& MS（5973）(美國(guó)安捷倫公司)技術(shù)參數(shù)掃描范圍：10-700amu 靈敏度：1pg/1 OFN（八氟萘）, 進(jìn)樣11信噪比：RMS201應(yīng)用領(lǐng)域可廣泛地應(yīng)用于復(fù)雜有機(jī)組份的分離和鑒定，各種有機(jī)物、高聚物及其添加劑的分析，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜確定化合物的分子式、分子量、結(jié)構(gòu)式。此外，還可用于各種化工產(chǎn)品的剖析及配方研制, 產(chǎn)品的質(zhì)量控制，環(huán)