材料专业工程实习报告

苏州大学材料与化学化工学部

实习报告

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综述

大四过来，我们班级开始了毕业实习，经过了两周的毕业实习后，我了解了我们专业在行业中的基本应用以及未来的发展，学会了几种设备的基本使用与操作，收获很多。

一：同相平行双螺杆混炼挤出

挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。

挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。

1.实验装置图

(1)传动装置。由电动机、减速机构和轴承等组成。具有保证挤出过程中螺转速恒定、制品质量的稳定以及保证能够变速作用。

(2)加料装置。无论原料是粒料、粉状和片状加料装置都采用加料斗。加料斗内应有断料流、标定量料和卸除余料等装置。

(3)料筒。料筒是挤出机的主要部件之一塑料的混合、塑化和加压过程都在其中进行。挤压时料筒内的压力可达55MPa工作温度一般为180250℃因此料筒是受压和受热的容器通常由高强度、坚韧耐磨和耐腐蚀的合金钢制成。料筒外部设有分区加热和冷却的装置而且各自附有热电偶和自动仪表等。

(4)螺杆。螺杆是挤出机的关键部件。通过螺杆电转动料筒内的物料才能发生移动得到增压和部分热量。螺杆的几何参数如直径、长径比、各段长度比例以及螺槽深度等对螺杆的工作特性均有重大影响。

(5)口模和机头。机头是口模和料筒之间的过渡部分其长度和形状随所用塑料的种类、制品的形状、加热方式及挤出机的大小和类型而定。机头和口模结构的好坏对制品的产量和质量影响很大其尺寸根据流变学和实践经验确定。

2.实验步骤

1)工艺参数控制温度控制塑料的挤出成型温度包括料筒、机头和口模等温度控制这些温度控制与物料粘度的高低、对温度的敏感性和高聚物聚集态等有关

一般来讲低粘度物料的机头和口模温度低高粘度物料的机头和口模温度高流动性好。转速控制对于挤出加工来说螺杆转速加大则剪切速率增加热塑性塑料熔体大都是非牛顿型假塑性流体其粘度随剪切速率的增加而下降流动性提高挤出产量也随之提高。但过大的剪切速率熔体粘度过低会造成生产操作上的困难同时低粘度熔体在螺杆反压作用下倒流、漏流量明显增加在一定程度上又影响了产量有时甚至会出现螺杆在高转速下打滑现象因此应该把螺杆转速控制在一定范围内。此外在生产过程中应尽量保持螺杆转速稳定避免时快时慢。否则将会因物料熔融粘度变化过大而造成出料不匀影响正常生产。

2）开、停机操作检查挤出机的各部分确认设备正常接通电源设定挤出温度参数加热。当各部分达到指定温度后再保温2030分钟检查机头连接螺栓是否松动并趁热拧紧防止漏料。开动挤出机调节转速。挤出平稳继续加料调整各部分工艺参数维持正常操作。观察挤出物形状和外观质量记录挤出物均匀、光滑时的各段温度等工艺条件记录一定时间内的挤出量计算产率重复加料挤出。实验完毕关闭主机和电源。如果停车时间较长对热稳定性较差的塑料一定要将料筒内的塑料全部挤完以免下次开车时因升温和保温时间长而引起热分解必要时对机头、螺杆和多孔板应拆卸清洁对于热稳定性较好的物料可以带料停车。

3.螺杆机的几何参数

螺杆的几何结构参数有直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等（见图４）其中长径比（Ｌ／Ｄｓ）对螺杆的工作特性有重大的影响。一般挤出机长径比为１５～２５，但近年来发展的挤出机有达４０的，甚至更大。Ｌ／Ｄｓ大，能改善塑料的温度分布，能使混合更均匀，还可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。Ｌ／Ｄｓ过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状塑料要求塑化时间长，应选较大的。Ｌ／Ｄｓ大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出。但Ｌ／Ｄｓ太大，热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解，同时增加螺杆的自重，使制造和安装都困难，也会增大挤出机的功率消耗。目前，Ｌ／Ｄｓ以２５居多。

螺杆的压缩比ε是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。ε越大，塑料受到挤

压的作用也就越大，排除物料中空气的能力就大。但ε太大，螺杆本身的机械强度下降。一般压缩比ε在２～５之间。压缩比ε的大小取决于挤出塑料的种类和形态，如粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时，压缩比ε应比挤出厚壁制品的大。

螺槽深度影响塑料的塑化及挤出效率，Ｈ较小时，对塑料可产生较高的剪切速率，有利于传热和塑化，但挤出生产率降低。因此，热敏性塑料宜用。Ｈ大的深槽螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的塑料。在实际生产中，根据工艺需要，螺槽深度往往是变化的，根据螺杆各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是渐变螺杆，如：加料段的螺槽深度Ｈｌ是个定值，一般Ｈ１＞０．１Ｄｓ；压缩段的螺槽深Ｈ２是渐变的，是一个变化值；均化段的螺槽深Ｈ３是个定值，按经验Ｈ３＝０．０２～０．０６Ｄｓ。螺旋角θ是螺纹与螺杆横截面之间的夹角，随着θ的增大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少。出于机械加工的方便，取Ｄｓ＝Ｌｓ，则θ为１７．２６。为最常用的螺杆。

螺杆与料筒的间隙δ，其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。δ值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。但δ小时，热传导和剪切率都相应提高。但δ过于小，就易引起物料降解。

4.实验原理

双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似，但工作原理差异却很大。在双螺杆挤出机中，物料由加料装置（一般为定量加料）加入，经螺杆作用到达机头口模。在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向不同而不同。

（1）非啮合型双螺杆挤出系统

物料在非啮合双螺杆挤出系统中，除了向机头方向的运动形式外，还有多种流动方式，见图７。由于两螺杆不啮合，它们之间的径向间隙很大，存在较大的漏流。主要流动方式：１、由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的，即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一螺杆拖带面的物料压力，从而产生了流动。２、物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆拖带面的流动，同时随着螺杆的旋转，在两螺杆的间隙处物料不断受到搅动并被不断带走、更新（不论两螺杆的转向如何），特别是在异向旋转过程中，物料在Ａ处受到阻碍，产生了流动。３、多种

物料的流动形式（包括由于在两根螺杆的相互作用下产生的各种流动）都增加了对物料的混炼和剪切。但这种双螺杆没有自清洁作用，一般仅用于混料，不适合ＰＶＣ型材的生产。

（2）啮合型同向旋转双螺杆挤出系统

物料在同向旋转的双螺杆挤出系统的全螺纹段的流动情况见图８。由于同向旋转双螺杆在啮合位置的速度方向相反，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆要把物料从间隙中推出，结果使物料从一根螺杆转到另一个螺杆，呈∞形前进，这种速度的改变以及啮合区较大的相对速度，非常有利于物料混合和均化，由于啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自洁作用，即能刮去粘附在螺杆上的任何积料，从而使物料的停留时间很短。这种挤出机主要用于混炼物料和造粒。但由于物料在啮合区间所受剪切力很大，所以也不适应ＰＶＣ型材的生产。

（3）啮合型异向旋转双螺杆挤出系统

啮合型异向旋转双螺杆挤出系统中物料的运动情况见图９。在啮合型异向旋转的双螺杆挤出中，两根螺杆是对称的，由于回转方向不同，一根螺杆上物料螺旋前进的道路被另一根螺杆的螺棱堵※，不能形成“∞”字型运动。在固体输送部分，物料是以近似的密闭“Ｃ”形小室的形态向前输送。但为了使物料混合设计中将一根螺杆的外径与另一根螺杆的根径之间留有一定的间隙量，以便使物料能够通过。物料通过两螺杆之间的径向间隙时，受到强烈的剪切、搅拌和压延作用，因此，物料的塑化比较好，多用于加工制品。由于两螺杆的径向间隙比较小，因此，有一定的自洁性能，但自洁性比同向旋转的双螺杆要差。

6.实验产物图

二：伊之密注塑机

1.机器结构

zy-623注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。

（1）注射系统

注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注

射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。

注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。

螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、过胶组件、射嘴部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。

（2）合模系统

合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。

合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、机绞、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。

（3）液压系统

液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。

（4）电气控制

电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种

（5）加热/冷却

加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。

（6）润滑系统

润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰、射台等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑；

（7）安全监测

注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、安全挡板、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气——机械——液压的联锁保护。

监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。

2.工作原理

注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通入压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品（保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料，以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平

均压力一般在20~45MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。

3.操作注意事项

开机之前

1．注塑机操作前，检查电器控制箱内是否有水、油进入，若电器受潮，切勿开机。应有维修人员将电器零件吹干后再开机。

2．注塑机操作前，检查供电电压是否符合，一般不应超过±6%。

注塑机的操作

注塑机的操作

3．检查急停开关，前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。

4．检查各冷却管道是否长途畅通，并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。

5．注塑机操作前，检查各活动部位是否有润滑油，并加足润滑油。

6．打开电热，对机筒各段进行加热。当各段温度达到要求时，再保温一段时间，以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。

7．在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求，有些原料最好先经过干燥。

8．要盖好机筒上的隔热罩，这样可以节约电能，又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。

操作过程

1．不要为贪图方便，随意取消安全门的作用。

2．注意观察压力油的温度，油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45-50℃之间，一般在35-60℃范围内比较合适。

3．注意调整各行程开关，避免机器在动作时产生撞击。

工作结束

1．注塑机操作完毕后，应将机筒内的塑料清理干净，预防剩料氧化或长期受热分解。

2．应将模具打开，使肘杆机构时间处于闭锁状态。

3．车间必须备有起吊设备。装拆模具时应十分小心，以确保生产安全。

4.实验产物图

三：3D打印技术

3d打印技术介绍

3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3d打印。

日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D 打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打

印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。

我认为这是一项十分有意义的科技。具体操作如下。首先在电脑中安装打印机驱动程序，然后导入模型图调试机器，开始打印，打印过程中打印机将材料加热融化形成流体，最后流体经过导入的程序控制在底盘上一层一层的形成模型。也就是说日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

3d打印技术的发展状况

3d打印涉及的领域十分广泛，小到日常生活，大到航天航海都有所波及。我们使用的都是桌面级的打印机，打印出模型的分辨率和大小都有很大的限制。我在新闻上了解到几年前就有打印出的金属手枪，无人飞机等问世了，前年我国也有“土豪金”汽车问世，这些都说明3d打印的前景十分广阔，将来能够应用到医疗、军事、建筑、航天等各个领域。但就目前来看3d打印的发展还有很长一段路要走，首先材料就是一个大问题，3D打印的产品只能看不能用，因为这些产品上不能加上电子元器件，无法为电子产品量产。3D打印即使不生产电子产品，但受材料的限制，可以生产的其他产品也很少，即使生产出来的产品，也无法量产，而且一摔就碎。在这方面我也一些体会，因为我们所使用的打印机材料就受到一定限制。同时，3d打印如果真的发展下去也会收到各个方面的制约，比如日本的一个青年就因为打印枪支而被起诉，更重要的是知识产权将会收到更大的冲击，如今的中国山寨抄袭横行，更何况3d打印普及以后呢。

在日常生活中，我们也可以利用3d打印技术，来制造一些自己喜欢的小物

件，如某个动漫角色的小手办，小杯子，梳子，等等。这对我们来说并不算特别复杂，却又特别有趣。制作这些东西，关键步骤在于用电脑编程制作，这是不容易的。然而，为了省略这一步骤，现在网上有许多3d模型库，我们大可以从上面下载编好的软件来打印。当然，如果我们有好的作品，也可以上传到这些网站上去，说不定还可以挣到一些外块，不失为给有能力的同学一条兼职的好道路。

3d打印应用实例

2014年8月28日，46岁的周至农民胡师傅在自家盖房子时，从3层楼坠落后砸到一堆木头上，左脑盖被撞碎，在当地医院手术后，胡师傅虽然性命无损，但左脑盖凹陷，在别人眼里成了个“半头人”。除了面容异于常人，事故还伤了胡师傅的视力和语言功能。医生为帮其恢复形象，采用3D打印技术辅助设计缺损颅骨外形，设计了钛金属网重建缺损颅眶骨，制作出缺损的左“脑盖”，最终实现左右对称。

2014年8月，北京大学研究团队成功地为一名12岁男孩植入了3D打印脊椎，这属全球首例。据了解，这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤，医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过，这次的手术比较特殊的是，医生并未采用传统的脊椎移植手术，而是尝试先进的3D打印技术。

2015年8月5日，首款由Aprecia制药公司采用3D打印技术制备的SPRITAM （左乙拉西坦，levetiracetam）速溶片得到美国食品药品监督管理局（FDA）上市批准，并将于2016年正式售卖。这意味着3D打印技术继打印人体器官后进一步向制药领域迈进，对未来实现精准性制药、针对性制药有重大的意义。该款获批上市的“左乙拉西坦速溶片”采用了Aprecia公司自主知识产权的ZipDose3D 打印技术。

2014年8月，10幢3D打印建筑在上海张江高新青浦园区内交付使用，作为当地动迁工程的办公用房。这些“打印”的建筑墙体是用建筑垃圾制成的特殊“油墨”，按照电脑设计的图纸和方案，经一台大型3D打印机层层叠加喷绘而成，10幢小屋的建筑过程仅花费24小时。

2014年9月15日，世界上已经出现3D打印建筑、裙帽以及珠宝等，第一辆3D打印汽车也终于面世。这辆汽车车身上靠3D打印出的部件总数为40个

只有40个零部件，建造它花费了44个小时，最低售价1.1万英镑（约合人民币

11万元）。

3d打印技术产物图与原图对比

因考虑打印过程中立式结构不太牢靠，如高度较高的样品，易发生打印断裂等现象。所以我选用了一张卡牌模型作为样本。这种样品的特点是基本为长方形，高度较低。照理说打印时难度较低。在选择打印时，考虑到上课时间等因素的影响，将其尺寸调小了许多。由于这个原因，可以看到产物与原图的细节差了许多。如在原图中的卡牌描述这些英文单词，在产物中并没有体现。说明，在细节处理上，如果尺寸过低，一些内容将被忽略，不能很好的体现。但整体轮廓和大块地方基本完整。

3d打印与传统模具的对比

传统模具:

1.模具耐用性:要耐磨损,而且要经济实惠.鉴于此,大部分模具都采用钢制,有些甚至采集硬质合金制造.

2.模具制造:用3D建模软件例如PRO-E将模具图绘制出来,经过不断调整达到最终成效果.

3.模具用途:以传统注塑和冲压产品为主.

4.模具强度精度:根据用户实际需求确认强度,精度较高.

5.模具生产时间:较为快速

3D打印技术:

1.3D打印所需材料:根据用户实际需求考虑最适合的

2.3D打印成型方式:累积式,一点一点增加上去,最终打印完成作品.

3.3D打印用途:小型复杂零件用3D打印可以轻松实现,大型零件,整体打印拼凑

4.3D打印强度精度:关于3D打印的强度和精度有很多综合因素,3D打印机的精度,所选材料的好坏,3D模型图的精度都决定了最终出来的产品精度,强度尚可.关于强度和精度正在以飞快的速度在改善.

5.3D打印生产时间:成型时间较长。

四：静电纺丝技术

1.综述

静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝

2.实验原理

3.静电纺丝技术的应用

随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。

①在生物医学领域，纳米纤维的直径小于细胞，可以模拟天然的细胞外基质的结构和生物功能；人的大多数组织、器官在形式和结构上与纳米纤维类似，这为纳米纤维用于组织和器官的修复提供了可能；一些电纺原料具有很好的生物相容性及可降解性，可作为载体进入人体，并容易被吸收；加之静电纺纳米纤维还有大的比表面积、孔隙率等优良特性，因此，其在生物医学领域引起了研究者的持续关注，并已在药物控释、创伤修复、生物组织工程等方面得到了很好的应用。

②纤维过滤材料的过滤效率会随着纤维直径的降低而提高，因而，降低纤维直径成为提高纤维滤材过滤性能的一种有效方法。静电纺纤维除直径小之外，还具有孔径小、孔隙率高、纤维均一性好等优点，使其在气体过滤、液体过滤及个体防护等领域表现出巨大的应用潜力。

③静电纺纤维能够有效调控纤维的精细结构，结合低表面能的物质，可获得具有超疏水性能的材料，并有望应用于船舶的外壳、输油管道的内壁、高层玻璃、汽车玻璃等。但是静电纺纤维材料若要实现在上述自清洁领域的应用，必须提高其强力、耐磨性以及纤维膜材料与基体材料的结合牢度等。

④具有纳米结构的催化剂颗粒容易团聚，从而影响其分散性和利用率，因此静电纺纤维材料可作为模板而起到均匀分散作用，同时也可发挥聚合物载体的柔韧性和易操作性，还可以利用催化材料和聚合物微纳米尺寸的表面复合产生较强的协同效应，提高催化效能。

⑤静电纺纳米纤维具有较高的比表面积和孔隙率，可增大传感材料与被检测物的作用区域，有望大幅度提高传感器性能。此外，静电纺纳米纤维还可用于能源、光电、食品工程等领域。

4.实验现象图

五：聚合反应釜

1.综述

聚合反应釜由锅体、锅盖、搅拌器、电加热油夹管、支承及传动装置、轴封装置、溢油槽等组成，并配有电加热棒及测温、测压表。

由于用户因生产工艺、操作条件不尽相同，搅拌形式一般有锚式、浆式、涡轮式、推进式或框式。支承座有悬挂或支承式二种。

夹套内放置导热油，由电热棒加热，夹套上开有进、排油、溢测量、放空及电热棒、测温等接管孔。夹套外壁焊接支座，聚合反应釜下部开有放料口。

2.操作流程

（1）确认准备工作已经做好，将分馏柱进口端打开，置酯化水接收罐放空阀为打开状态，加料，加完后搅拌30分钟。

（2）用0.2Mpa的氦气置换三次，最后液压至0.05Mpa，设定反应釜内温度为240°c，打开电加热开始升温带压酯化，控制压力不超过0.5MPa。

（3）随着温度的不断升高，反应釜压力和柱顶温度不断升高，柱项温度达到139C开始出水。

（4）随着反应的不断进行，当实际出水量达到工艺给定值，且柱顶温度降至120C以下时，关闭分馏柱进口间。打开真空系，打开缩聚冷凝器出口阔，打开真空变送器保护阀，缓慢打开真空出口旁路针型阀，缓慢建立低真空，使得低真空时间控制在40分钟，进入高真空后打开真空出口阀，关闭真空出口旁路阀继续反应。

（5）随着反应的不断进行，EG不断产生，分子量不断增加，熔体粘度不断增加，出料阀提前升温;

（6）当搅拌功率和温度达到工艺给定值时，停搅拌电机，关闭釜体电加热，关闭真空出口管电加热，关闭真空变送器保护阀(切记)，关闭缩聚冷凝器出口阀，向反应釜内充0.4MPa氮气，打开缩聚真空缓冲罐放空阀，停真空系，关闭真空阀，将真空缓冲罐内液体放出; 缓慢打开反应釜出口阀，当熔体流出，经水槽冷却进入切粒机直至切粒完毕。

3.注意事项

1.必须进行充分的排除空气操作，加热开始前一定要打开冷却水。

2，逐步升高温度，防止出现暴沸现象，否则将有大量的料液冲出。

3、缩聚阶段转速还步降低，防止因为粘度过大出现扭力变形，

4.仪器参数

材质：1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12M02Ti、TA2等优质材料（可选）特殊要求可进行加衬处理，以提高材料的抗强腐蚀能力。

机械和连接结构：连接结构采用螺栓式结构或快开始卡环连接，省力快开，同时釜盖可提升，釜体可取下。

搅拌方式：采用强磁筒形回转式耦合结构，搅拌速度为0～1000r/min，并可根据用户需要对搅拌能力进行调节。

安全性：聚合反应釜配有安全阀，安全阀采用爆破膜片，爆破数值误差小，瞬间排气速度快，安全可靠。反应釜各阀采用针形阀，往复关闭形式，密封可靠经久耐用，各类阀安装合理，泄放畅通，无死角。

加热方式：采用电加热方式。也可根据客户需要提供电加热型、液体加热型、电、液两用加热型。

控制系统：配备相关智能控制仪，控制仪采用智能化数字控制仪表，提供对电

机转速、釜内反应温度及压力等的数据采集和控制，具有精度高、操作简便、抗干扰能力强等特点。

5.实验装置

六：湿法纺丝

1.综述

化学纤维主要纺丝方法之一，简称湿纺。湿纺包括的工序是：(1)制备纺丝原液；(2)将原液从喷丝孔压出形成细流；(3)原液细流凝固成初生纤维；(4)初生纤维卷装或直接进行后处理。

2. 实验原理

将成纤高聚物溶解在适当的溶剂中，得到一定组成、一定粘度并具有良好可纺性的溶液，称纺丝原液。也可由均相溶液聚合直接得到纺丝原液。高聚物在溶解前先发生溶胀，即溶剂先向高聚物内部渗入，使大分子之间的距离不断增大，然后溶解形成均匀的溶液。整个过程所需时间很长，溶胀过程的速度对溶解速度有重要影响。高聚物溶液在纺丝之前，须经混和、过滤和脱泡等纺前准备工序，以使纺丝原液的性质均匀一致，除去其中所夹带的凝胶块和杂质并脱除液中的气泡。在粘胶纤维生产中，纺前准备还包括熟成工序，使粘胶具有必要的可纺性。

3.实验过程

纺丝原液被循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头（帽）。喷丝头一般采用黄金与铂的合金或钽合金材料制成。在喷丝头上有规律地分布若干孔眼，孔径为0.05～0.08毫米。从喷丝孔眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。湿纺中的扩散和凝固是物理化学过程，但某些化学纤维在湿纺过程中还同时发生化学变化。例如粘胶纤维，纤维素黄酸钠分解成为纤维素再生纤维。

4.流程工艺图

七：熔体纺丝

1.综述

化学纤维的主要成形方法之一，简称熔纺。合成纤维主要品种涤纶、锦纶、丙纶等都采用熔纺生产。熔纺的主要特点是卷绕速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短。熔点低于分解温度、可熔融形成热稳定熔体的成纤聚合物，都可采用这一方法成型。

2.实验步骤

熔纺包括以下步骤：①制备纺丝熔体（将成纤高聚物切片熔融或由连续聚合制得熔体）；②熔体通过喷丝孔挤出形成熔体细流;③熔体细流冷却固化形成初生纤维;④初生纤维上油和卷绕。熔纺分直接纺丝法和切片纺丝法。

3.制作步骤

切片熔融过程通常在螺杆挤压机内进行，控制螺杆挤压机各段温度和箱体温度可以改变熔体的温度，使其具有适当的粘度和良好的可纺性。从螺杆挤压机出来的熔体经过计量泵送往喷丝头组件。后者由过滤网、分配板和喷丝板等组成，其作用是除去熔体中的杂质，使熔体均匀地送至喷丝板。喷丝板用耐热、耐腐蚀的不锈钢材料制成，面上的小孔按一定规律排布，孔径通常为0.2～0.5毫米。熔体通过喷丝板上的小孔形成熔体细流。细流直径在出喷丝小孔处会出现膨胀现象，这是因熔体的弹性所致。不同的聚合物孔口膨胀程度不同。聚酯、聚酰胺熔体在正常纺丝条件下，孔口胀大比在1.5以下。冷却室内吹出冷空气的风速、风温需要均匀恒定，以保证熔体细流在纺丝过程中的温度分布、速度分布和固化点的位置恒定。纤维所受的轴向拉力恒定才能制得粗细和结构均匀的纤维。冷却吹风方式分横吹风和直吹风两种。横吹风的风向与纤维垂直，直吹风方向与纤维平行，一般多采用横吹风。冷风从四周吹向纤维的环形吹风，适用于短纤维的多孔纺，能有效地提高纤维质量。短程纺指纺丝甬道缩短，从纺丝螺杆到卷绕部分都可以安装在单层厂房内，简化厂房和纺丝设备。不同品种的纤维根据需要可以适当地改变冷却方式。如纺制民用纤维常在约2米长的冷却室内用空气介质冷却成

形;纺制聚酯和聚酰胺帘子线纤维则常在喷丝头下方和冷却室上方设置加热装置以降低纤维的冷却速度，使初生纤维结构均匀，拉伸性能良好。在纺制粗条子纤维时(如棕丝)常以水为冷却剂，使纤维迅速冷却。