圆珠笔的合成工艺和加工成型报告.doc
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1、 上海大学课程报告 报告题目:圆珠笔的合成工艺和加工成型 课程名称:高分子成型和加工 组长:12122367葛鑫进 组员:12122398汪頔 12121398庞圣杰 12121586曹志强 12123158王伟 12122793王雲 12122872黄侃 12123220曾庆杰 12122948方圆 12123027闫霄目录1、前言2、原料2.1圆珠笔外壳原料的性能要求2.1.1力学性能的要求2.1.2热性能的要求2.1.3成型加工工艺要简单方便2.2六种原料的比较2.2.1六种材料的性能的比较2.2.2六种材料的价格比较2.2.3综合比较2.2.4小结3、原料(PP)聚合工艺3.1淤浆法工
2、艺3.2溶液法工艺3.3本体法工艺3.4本体法-气相法组合工艺3.5气相法聚丙烯工艺4、圆珠笔笔杆成型加工工艺4.1 PP作为圆珠笔原材料工艺条件4.2圆珠笔笔杆的加工工艺4.2.1充模阶段4.2.2增密阶段4.2.3保压阶段4.2.4冷却阶段5、总结1、前言圆珠笔是近数十年来风行世界的一种书写工具。它具有结构简单、携带方便、书写润滑,且适宜于用来复写等优点,因而,从学校的学生到写字楼的文职人员等各界人士都乐于使用。圆珠笔与自来水笔不同,由于它使用的是干稠性油墨,油墨又是依靠笔头上自由转动的钢珠带出来转写到纸上,因此不渗漏、不受气侯影响,并且书写时间较长,省去了需经常灌注墨水的麻烦。圆珠笔的书
3、写原理,主要是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力,使圆珠在球座内滚动,带出笔芯内的油墨或墨水,以达到书写的目的。圆珠笔的制作过程有四步:制作塑料成型模具注塑机加工各零部件组装各零件包装。制作模具是很复杂的,需要大量的计算。圆珠笔主要是由笔帽,笔筒,笔芯三部分组成。制作圆珠笔时需要这3部分的精密模具。我们在找了很多的关于圆珠笔模具的资料。笔筒模具设计首先需要确定好原材料,如是用ABS还是PP作为原材料,同是选好加工成型用的注塑机,再然后设计模具!2、原料2.1圆珠笔外壳原料的性能要求 2.1.1力学性能的要求 虽然笔外壳对力学性能上的要求不是很高但是还是需要具有一定的力学强度 (1)最重要
4、的是刚性要优良,刚度大。 (2具有一定的冲击强度。在生活中有很多人喜欢转笔,不经意间笔就会掉落在地上,为了防止笔摔落在地上后断开或是出现裂纹,所以笔外壳需要一定的抗冲击性能。 (3)具有一定的摩擦性能。我们在使用笔书写时必须得让手握紧笔为了防止在我们握紧笔时,笔杆在手中滑动,所以笔外壳需要具有一定的摩擦性能这样才能更好地方便书写。 (4)具有一定的硬度。在我们握紧笔书写时不会折断笔。 2.1.2热性能的要求 (1)具有一定的耐热性热变形温度应该在50以上。 (2)具有一定的耐寒性脆化温度应该高于-20以上。 2.1.3成型加工工艺要简单方便 网上资料的搜索,市场上存在着PP、PC、HDPE、A
5、BS、PVC、PS这六种高分子材料制作的圆珠笔外壳。2.2六种原料的比较2.2.1六种材料的性能的比较 2.2.2六种材料的价格比较2.2.3综合比较 PP性能优良、价格便宜、来源比较广泛可以做不透明的圆珠笔外壳。 PC的价格太高如果作为制作圆珠笔的外壳会提高成本。因此PC只能制作中高档的透明圆珠笔外壳。 HDPE 抗冲击性能高于PP外其他绝大多数性能都不如PP而且价格高于PP,所以一般不会选择HDPE做圆珠笔的外壳。 ABS 高度透明,性能较好,价格和PS差不多,所以AS可以取代PS制作透明的圆珠笔外壳。 PVC 卫生性不好,老化后的氯乙烯单体会对人体有害,虽然它的价格较为便宜,但是还是不适
6、合制作圆珠笔的外壳。2.2.4小结 综上所述,一般适合选用PP作为原材料。而PP的聚合工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类。以下以PP为例,讨论原料聚合工艺。3、原料(PP)聚合工艺3.1淤浆法工艺 淤浆法工艺(SlurryProcess)又称浆液法或溶剂法工艺,是世界上最早用于生产聚丙烯的工艺技术。从1957年第一套工业化装置一直到20世纪80年代中后期,淤浆法工艺在长达30年的时间里一直是最主要的聚丙烯生产工艺。典型工艺主要包括意大利的Montedison工艺、美国Hercules工艺、日本三井东压化学工艺、美国Amoco工艺、日本三井油化工艺以
7、及索维尔工艺等。这些工艺的开发都基于当时的第一代催化剂,采用立式搅拌釜反应器,需要脱灰和脱无规物,因采用的溶剂不同,工艺流程和操作条件有所不同。近年来,传统的淤浆法工艺在生产中的比例明显减少,保留的淤浆产品主要用于一些高价值领域,如特种BOPP薄膜、高相对分子质量吹塑膜以及高强度管材等。目前世界淤浆法PP的生产能力约占全球PP总生产能力的13%。 3.2溶液法工艺溶液法生产工艺是早期用于生产结晶聚丙烯的工艺路线,由Eastman公司所独有。该工艺采用一种特殊改进的催化剂体系-锂化合物(如氢化锂铝)来适应高的溶液聚合温度。催化剂组分、单体和溶剂连续加入聚合反应器,未反应的单体通过对溶剂减压而分离
8、循环。额外补充溶剂来降低溶液的粘度,并过滤除去残留催化剂。溶剂通过多个蒸发器而浓缩,再通过一台能够除去挥发物的挤压机而形成固体聚合物。固体聚合物用庚烷或类似的烃萃取进一步提纯,同时也除去了无定形聚丙烯,取消了使用乙醇和多步蒸馏的过程,主要用于生产一些与浆液法产品相比模量更低、韧性更高的特殊牌号产品。该方法工艺流程复杂,且成本较高,聚合温度高,加上由于采用特殊的高温催化剂使产品应用范围有限,目前已经不再用于生产结晶聚丙烯。3.3本体法工艺本体法生产工艺按聚合工艺流程,可以分为间歇式聚合工艺和连续式聚合工艺两种。(1)间歇本体法工艺。间歇本体法聚丙烯聚合技术是我国自行研制开发成功的生产技术。它具有
9、生产工艺技术可靠,对原料丙烯质量要求不是很高,所需催化剂国内有保证,流程简单,投资省、收效快,操作简单,产品牌号转换灵活、三废少,不足之处是生产规模小,难以产生规模效益;装置手工操作较多,间歇生产,自动化控制水平低,产品质量不稳定;原料的消耗定额较高;产品的品种牌号少,档次不高,用途较窄;(2)连续本体法工艺。该工艺主要包括美国Rexall工艺、美国Phillips工艺以及日本Sumitimo工艺。3.4本体法-气相法组合工艺本体法-气相法组合工艺主要包括巴塞尔公司的Spheripol工艺、日本三井化学公司的Hypol工艺、北欧化工公司的Borstar工艺等。 (1)Spheripol工艺。S
10、pheripol工艺由巴塞尔(Basell)聚烯烃公司开发成功。该技术自1982年首次工业化以来,是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺,工艺采用高效催化剂,生成的PP粉料粒度其催化剂生产的粉料呈园球形,颗粒大而均匀,分布可以调节,既可宽又可窄。可以生产全范围、多用途的各种产品。其均聚和无规共聚产品的特点是净度高,光学性能好,无异味。(2)Hypol工艺。Hypol工艺由日本三井化学公司于20世纪80年代初期开发成功,该工艺采用HY-HS-II催化剂(TK-II),是一种多级聚合工艺。它把本体法丙烯聚合工艺的优
11、点同气相法聚合工艺的优点融为一体,是一种不脱灰、不脱无规物能生产多种牌号聚丙烯产品的组合式工艺技术。该工艺与Spheripol工艺技术基本相同,主要区别在于Hypol工艺中均聚物不能从气相反应器旁路排出,部分从高压脱气罐来的闪蒸气被打回到气相反应器。生产均聚物时,第一气相反应器实际上也起闪蒸作用。气相反应器是基于流化床和搅拌(刮板)容器特殊设计的。反应器在生产抗冲击性共聚物时,无污垢,不需要清洗。在生产均聚物期间,气相反应器又可用做终聚合釜,提高了生产能力,而且气相反应器操作灵活,可生产乙烯含量25%的抗冲击性共聚物。 (3)Borstar工艺。Borealis公司(北欧化工)的Borstar
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