材料生产认识实习报告

材料生产认识实习报告 材料生产认识实习报告学院理学院专业材料化学班级1011031学号101103119姓名时永祥日期xx/10/30认识与实践是加深学习的重要组成部分，真正的学习离不开实践与认识，学校给我们的这次实践机会非常难得，这次学习与实践共包括二个部分第一部分包括三次讲座、第二部分是一次参观学习。 其中，三次讲座分别围绕聚氨酯材料、玻璃钢、木塑复合材料，学校邀请有关专家及教授给我们做了有深度的讲座；另外，学校老师带领我们参观了学校的实验室及各种生产实验用的精密仪器。 第一部分聚氨酯材料聚氨酯材料聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料。 聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。 产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。 聚氨酯在20世纪30年代由德国化学家O.Bayer发明以来,半个多世纪以来迅速用于制造泡沫塑料、纤维、弹性体、合成革、涂料、胶黏剂、铺装材料和医用材料等,广泛应用于交通、建筑、轻工、纺织、机电、航空、医疗卫生等领域。 近20多年来,聚氨酯产品品种、应用领域、产业规模迅速扩大,已成为发展最快的高分子合成材料工业之一。 可以预料,随着科技的进步及新应用领域的拓展,聚氨酯工业的发展将为人们带来更为便利和舒适的生活。 而我国这一具有巨大潜力的市场,必将成为世界聚氨酯工业发展的动力源。 聚氨酯的制备由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物、二元胺等作用而成的高分子化合物。 聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有NHCOO单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下-N=C=O+HO-NH-COO-。 主要用途及生产根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。 可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。 聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。 世界聚氨酯消耗量1999年估计达7.7Mt，2000年聚氨酯总产量达到8.5Mt。 近年来亚太地区成为世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。 据估计，1998年聚氨酯制品总产量约为770kt(扣除溶剂后约为555kt)，2000年约为920kt，预计到xx年聚氨酯材料需求量将达1.41.5Mt。 20世纪40年代，德国Bayer实验室用二异氰酸酯及多元醇为原料，制得了硬质泡沫塑料等聚氨酯样品。 美国于1946年起开展了硬质聚氨酯泡沫塑料的研究，产品用于飞机夹心板材部件。 1952年，Bayer公司报道了聚酯型软质聚氯酯泡沫塑料中试研究成果；19521954年，又开发连续方法生产聚酯型软质聚氨酯泡沫塑料技术，并开发了相应的生产设备；1961年，采用蒸气压较低的多异氰酸酯PAPI制备硬质聚氨酯泡沫塑料，提高了硬质制品的性能和减少了施工时的毒性，并应用于现场喷涂工艺，使硬质泡沫塑料的应用范围进一步扩大。 由于价格较低的聚醚多元醇在60年代的大量生产，以及一步法和连续法软泡生产工艺及设备的开发，聚氨酯软泡获得应用。 60年代中期，冷熟化半硬泡和自结皮模塑泡沫被开发，70年代在高活性聚醚多元醇的基础上开发了冷熟化高回弹泡沫。 70年代开发了聚氨酯软泡的Maxfoam平顶发泡工艺、垂直发泡工艺，使块状聚氨酯软泡的工艺趋于成熟。 后来，随着各种新型聚醚多元醇及匀泡剂的开发，还开发了各种模塑聚氨酯泡沫塑料。 各种聚氨酯材料的在生产中的具体应用PU软泡Flexible PUPU硬泡Rigid PUPU半硬泡Semi-rigid PU聚氨酯弹性体（PU Elastomers）聚氨酯鞋底料（Shoe Sole）聚氨酯浆料聚氨酯纤维（Spandex，简称氨纶）聚氨酯涂料（PU Coatings）聚氨酯胶粘剂（PU Adhesives）聚氨酯密封胶（PU Sealants）聚氨酯材料研究进展及应用前景聚氨酯(PU)材料由于具有优良的耐磨、抗撕裂、抗曲挠性能,广泛应用于橡胶、皮革、胶粘剂及涂料等方面。 由于聚氨酯的结构易于设计、加工,在合成材料中发展较快而且应用领域不断被拓宽,但是由于聚氨酯耐热性能、耐水以及抗静电等性能存在一些不足,因而限制了它的应用。 有些研究者1-2采用共混或填充的方法对其进行改性,如采用天然产物、丙烯酸树脂、有机硅、环氧树脂与塑料共混或采用短纤维进行填充。 然而这些改性方法有的效果不佳或者成本太高。 而聚氨酯无机杂化材料由于在聚氨酯中引入无机相,可以提高聚氨酯的强度、模量、耐磨性能、热稳定性等性能,因而在这方面的研究也取得了较多进展,有的已经产业化。 所用的改性纳米粒子主要有SiO 2、蒙脱土、CaCO 3、纳米碳、T iO 2、Mg(OH) 2、Al2O 3、ZnO、CeO2等,均可用来制备聚氨酯无机杂化材料3-5。 聚氨酯无机杂化材料的研究主要集中在聚氨酯弹性体、胶粘剂涂层、生物医学等领域,对性能的研究主要集中在力学、热稳定性、阻燃、阻隔等性能方面,在聚氨酯注浆材料方面的应用还很少有报道。 作为聚氨酯材料的一个分支,聚氨酯注浆材料具有质量轻和导热系数低、耐化学腐蚀、耐磨性等特点47。 它主要是通过压力或化学渗透作用灌入混凝土缝隙、各种岩体裂隙及各种松散地质层中,能在较短的时间内很快固结并达到非常高的强度,使松散的或破碎的围岩、混凝土结构或散粒体胶结形成连续体,恢复结构的整体性。 它具有渗透性好、粘结强度高、强度增长快、抗变形性好等优异的性能。 在煤矿、隧洞、水利水电、铁道、币政等工程领域中有着较广泛的应用48。 根据用途不同聚氨酯注浆材料还可以细分为加固材料、堵水补强材料、充填材料、防灭火和隔热材料等,针对其应用的不同情况,人们在聚氨酯注浆材料方面进行了一些探索,但还有改进的空间。 如对于注浆材料的增韧、增强、隔热、防灭火等方面性能的改进,可以通过纳米无机杂化手段解决,然而在聚氨酯注浆领域中,有关杂化材料研究还较少。 从以往相关文献可以看到,无机纳米杂化聚氨酯在力学性能、热稳定性、阻燃、阻隔等性能方面均有提高,当用于注浆材料后,由于聚氨酯整个发泡体系相对复杂,影响因素很多,固化后性能可能会有所提高,但可能会出现体系黏度增高、双组分混合是否困难、注浆效果是否会受到影响、纳米粒子对硬泡沫塑料的力学性能和热稳定性的影响、反应体系的选择性和适应性等基础问题,另外根据发泡体系的不同,需要选择合适的纳米粒子和粒子类型及确定添加量,这些都是今后应该研究的方向。 聚氨酯无机杂化材料是目前值得研究与开发的新型体系,其制备的关键是如何使纳米粒子充分分散,创造一个良好的相界面。 另外聚氨酯和纳米粒子的相互作用机理、结构与物理性能之间的关系仍有待进一步研究。 随着纳米技术的不断进步,纳米粒子增强、增韧聚合物机理的研究不断完善,聚氨酯无机杂化材料的应用前景将日趋广阔。 绝缘复合材料玻璃钢的生产、研发玻璃钢玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。 以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。 由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。 质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。 可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。 玻璃钢轻质高强相对密度在1.52.0之间，只有碳钢的1/41/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。 因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。 某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。 耐腐蚀性能好FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。 已应用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。 电性能好是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。 高频下仍能保护良好介电性。 微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。 热性能良好FRP热导率低，室温下为1.251.67kJ/（mhK），只有金属的1/1001/1000，是优良的绝热材料。 在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000以上承受高速气流的冲刷。 玻璃钢用途玻璃钢是近五十多年来发展迅速的一种复合材料。 玻璃纤维的产量的70%都是用来制造玻璃钢。 玻璃钢硬度高，比钢材轻得多。 玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。 我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业等，节约了不少钢材。 由于玻璃钢是一种复合材料，其性能的适应范围非常广泛，因此它的市场开发前景十分广阔。 1、建筑行业冷却塔、玻璃钢门窗New、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室，建筑施工模板、储仓建筑，以及太阳能利用装置等等。 2、化学化工行业耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施，以及污水和废水的处理设备及其附件等等。 3、汽车及铁路交通运输行业汽车壳体及其他部件，全塑微型汽车，大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏，小型客货车，以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等； 4、铁路运输方面，有火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、冷藏车门、储水箱，以及某些铁路通讯设施等； 5、公路建设方面，有交通路标、路牌、隔离墩、公路护栏等等。 船艇及水上运输行业 6、内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等等。 7、电气工业及通讯工程有灭弧设备、电缆保护管，发电机定子线圈和支撑环及锥壳，绝缘管、绝缘杆，电动机护环，高压绝缘子，标准电容器外壳，电机冷却用套管，发电机挡风板等强电设备；配电箱及配电盘，绝缘轴，玻璃钢罩等电器设备；印刷线路板、天线、雷达罩等电子工程应用。 近年来，随着科学技术的发展，以及人民生活水平的提高，许多民用玻璃钢产品大量地被开发，例如许多城市雕塑、工艺美术造型，快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等，都成功地被大量应用。 玻璃钢发展及市场应用我国的玻璃钢工业自1958年起步以来，经过50多年的发展，玻璃钢制品已经得到了广泛的应用。 据中国玻璃钢工业协会统计，至xx年，我国玻璃钢总产量已超过270万t。 玻璃钢是复合材料的一种，玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等等相关十多个行业中广泛应用，并深受赞誉，成为材料行业中新时代商家的需求宠儿。 玻璃钢制品也不同于传统材料制品，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品。 其易造型、可定制、色彩随意调配的特点，深受商家和销售者的青睐，占有越来越大的市场比分，前景广阔！具体有如下这些行业黑色冶金业、有色冶金业、电力行业、煤炭业、石油化工、化学工业、机电工业、纺织工业、汽车及摩托车制造业、铁路业、船舶工业、建筑业、轻工业、食品工业、电子工业、邮电业、文化、体育及娱乐业、农业、商业、医药卫生业，及军工及民用应用等各个方面的应用领域。 玻璃钢生产工艺纤维增强材料的材料特性，导致其常用的基本成型工艺有如下几种手糊成型工艺、拉挤成型工艺、缠绕成型工艺、模压成型工艺。 (一)手糊成型工艺原理:手糊成型工艺又称接触成型，是树脂基复合材料生产中最早使用和应用最普遍的一种成型方法。 手糊成型工艺是以加有固化剂的树脂混合液为基体，以玻璃纤维及其织物为增强材料，在涂有脱模剂的模具上以手工铺放结合，使二者粘接在一起，制造玻璃钢制品的一种工艺方法。 基体树脂通常采用不饱和聚酯树脂或环氧树脂，增强材料通常采用无碱或中碱玻璃纤维及其织物。 在手糊成型工艺中，机械设备使用较少，它适于多品种、小批量制品的生产，而且不受制品种类和形状的限制。 (二)模压成型法原理:热固性模压成型是将一定量的模压料加入预热的模具内，经加热加压固化成型塑料制品的方法。 其基本过程是将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。 在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 (三)缠绕成型法原理:纤维缠绕工艺是树脂基复合材料的主要制造工艺之一。 是一种在控制张力和预定线型的条件下，应用专门的缠绕设备将连续纤维或布带浸渍树脂胶液后连续、均匀且有规律地缠绕在芯模或内衬上，然后在一定温度环境下使之固化，成为一定形状制品的复合材料成型方法。 (四)拉挤成型工艺原理:拉挤成型工艺是通过牵引装置的连续牵引，使纱架上的无捻玻璃纤维粗纱、毡材等增强材料经胶液浸渍，通过具有固定截面形状的加热模具后，在模具中固化成型，并实现连续出模的一种自动化生产工艺。 对于固定截面尺寸的玻璃钢制品而言，拉挤工艺具有明显的优越性。 首先，由于拉挤工艺是一种自动化连续生产工艺，与其它玻璃钢生产工艺相比，拉挤工艺的生产效率最高;其次，拉挤制品的原材料利用率也是最高的，一般可在95%以上。 另外，拉挤制品的成本较低、性能优良、质量稳定、外表美观。 由于拉挤工艺具有这些优点，其制品可取代金属、塑料、木材、陶瓷等制品，广泛地应用于化工、石油、建筑、电力、交通、市政工程等领域。 木塑复合材料木塑复合材料木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。 主要用于建材、家具、物流包装等行业。 将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。 主要特点木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。 1）良好的加工性能木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。 机械性能优于木质材料。 握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。 2）良好的强度性能木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。 此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。 表面硬度高，一般是木材的25倍。 3）具有耐水、耐腐性能，使用寿命长木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。 使用寿命长，可达50年以上。 4）优良的可调整性能通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。 5）具有紫外线光稳定性、着色性良好。 6）其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。 可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。 7）原料广泛生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。 8）可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。 第二部分参观实验室我们这次主要参观了学校的实验室，对我校现有的有关材料生产和检测的仪器进行了解，主要的仪器有双螺杆挤出机、高效液相色谱仪、紫外分光光度计、红外光谱仪等实验仪器。 双螺杆挤出机双螺杆挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。 挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同，如还有切断器、吹干器、印字装置等。 双螺杆挤出机应用范围广泛，可适用于多种物料的加工，表现出以下优点直观了解易损件的磨损情况、降低生产成本、提高劳动效率、高扭矩、高转速、应用范围广、高产量、高质量、高效率。 高效液相色谱仪高效液相色谱仪是用高效液相色谱法对物质进行定性、定量分析的仪器。 由储液器、泵、进样器、色谱柱、检测器、记录仪等几部分组成。 储液器中的流动相被高压泵打入系统，样品溶液经进样器进入流动相，被流动相载入色谱柱(固定相)内，由于样品溶液中的各组分在两相中具有不同的分配系数，在两相中作相对运动时，经过反复多次的吸附-解吸的分配过程，各组分在移动速度上产生较大的差别，被分离成单个组分依次从柱内流出，通过检测器时，样品浓度被转换成电信号传送到记录仪，数据以图谱形式打印出来。 高效液相色谱是目前应用最多的色谱分析方法，高效液相色谱系统整体组成类似于气相色谱，但是针对其流动相为液体的特点作出很多调整。 HPLC的输液泵要求输液量恒定平稳；进样系统要求进样便利切换严密；由于液体流动相粘度远远高于气体，为了减低柱压高效液相色谱的色谱柱一般比较粗，长度也远小于气相色谱柱。 HPLC应用非常广泛，几乎遍及定量定性分析的各个领域。 使用高效液相色谱时，液体待检测物被注入色谱柱，通过压力在固定相中移动，由于被测物种不同物质与固定相的相互作用不同，不同的物质顺序离开色谱柱，通过检测器得到不同的峰信号，最后通过分析比对这些信号来判断待侧物所含有的物质。 高效液相色谱作为一种重要的分析方法，广泛的应用于化学和生化分析中。 高效液相色谱从原理上与经典的液相色谱没有本质的差别，它的特点是采用了高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相，适于分析高沸点不易挥发、分子量大、不同极性的有机化合物。 高效液相色谱有高压、高速、高效、高灵敏度的特点。 紫外分光光度计紫外分光光度计是指波长范围在紫外辐射区的分光光度计。 1852年，比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的朗伯比尔定律。 1854年，杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人将此理论应用于定量分析化学领域，并且设计了第一台比色计。 到1918年，美国国家标准局制成了第一台紫外可见分光光度计。 此后，紫外可见分光光度计经不断改进，又出现自动记录、自动打印、数字显示、微机控制等各种类型的仪器，使光度法的灵敏度和准确度也不断提高，其应用范围也不断扩大。 紫外可见分光光度法从问世以来，在应用方面有了很大的发展，尤其是在相关学科发展的基础上，促使分光光度计仪器的不断创新，功能更加齐全，使得光度法的应用更拓宽了范围。 紫外分光光度计工作原理如下物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。 由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同。 因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。 分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。 又因为许多物质在紫外-可见光区有特征吸收峰，所以可用紫外分光光度法对这些物质分别进行测定（定量分析和定性分析）。 紫外分光光度法使用基于朗伯-比耳定律。 朗伯-比耳定律(LambertBeer)是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。 当入射光波长一定时，溶液的吸光度A是吸光物质的浓度C及吸收介质厚度l(吸收光程)的函数。 适用范围凡具有芳香环或共轭双键结构的有机化合物，根据在特定吸收波长处所测得的吸收度，可用于药品的鉴别、纯度检查及含量测定。 主要应用有检定物质、与标准物及标准图谱对照、比较最大吸收波长吸收系数的一致性、纯度检验、推测化合物的分子结构、氢键强度的测定、络合物组成及稳定常数的测定、反应动力学研究、在有机分析中的应用。 红外光谱仪红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的仪器。 红外光谱仪通常由光源，单色器1，探测器和计算机处理信息系统组成。 根据分光装置的不同，分为色散型和干涉型。 对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言，当样品吸收了一定频率的红外辐射后，分子的振动能级发生跃迁，透过的光束中相应频率的光被减弱，造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差，从而得到所测样品的红外光谱。 红外光谱仪原理傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪，利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。 探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。 红外光谱仪特点只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段；专利干涉仪，连续动态调整，稳定性极高；可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用；智能附件即插即用，自动识别，仪器参数自动调整；光学台一体化设计，主部件对针定位，无需调整。 红外光谱仪的广泛应用进行化合物的鉴定、进行化合物的结构分析、进行化合物的定量分析、进行化学反应动力学、晶变、相变、材料拉伸与结构的瞬变关系研究、工业流程与大气污染的连续检测、在煤炭行业对游离二氧化硅的监测、卫生检疫，制药，食品