《聚合物加工进展》word版

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1、聚合物加工进展姓名方嫃嫃专业材料科学与工程学号2013132一、研究背景传统的聚合物工业生产中,聚合物材料的制备和加工成型是两个截然不同的工艺过程,这导致了聚合物制品生产工艺流程长、能耗高、环境污染严重，从而增加了制造成本。随着现代工业的发展，对于聚合物的性能要求越来越高，单纯依靠合成新聚合物或者简单的机械共混已不能满足需要，故具有两者优点的反应挤出加工是一门新兴的边缘科学，是一种将化学反应与聚合物加工过程一体化的技术。这门新兴的科学既需要具备传统的聚合物学科知道和化学工程基础，又要求对传统学科有更深的理解和发展。聚合物反应加工分为两部分，即反

2、应挤出和反应注射成型。目前同内外研究与开发的热点集中在反应挤出领域。1反应挤出概述所谓反应挤出，是把挤出机作为连续化的微背混式柱塞流反应器，使欲反应的混合物在熔融挤出过程中同时完成指定的化学反应。具体地讲，它具有利用挤出机处理高粘度聚合物的独特功能，对挤出机螺杆料筒上的各个区域进行独立的温度控制、物料停留时间控制和剪切强度控制，使物料在各个区域传输过程中完成固体输送、增压熔融、物料混合、熔体加压、化学反应、排除副产物和未反应单体、熔体输送和泵出成型等一系列化工基本单元操作，因此它是理想的高粘度聚合物熔融态反应方法。2反应挤出的发展史反应挤出是2

3、0世纪60年代后期才兴起的一种新技术，因其能使聚合物多样化、功能化、生产连续化、工艺操作简单经济而越来越受到重视。1965年Dow公司发表了聚乙烯（PE）与丙烯酸（AA）反应挤出的专利，1966的英国人用单螺杆挤出机反应挤出的专利，1966年英国人用单螺杆挤出机反应挤出得到可控降解PP。1967年起，埃克森公司就开始利用挤出机结构进行熔融相化学反应的研究和商业应用，1971年Kowdski研究了反应挤出PP降解与O2的关系。到20世纪80年代，反应挤出广泛用于聚合物共混改性，BASF、Dow、Monsanto、Du-Pont等多家公司已发表了多

4、篇这方面的专利。我国的反应挤出加工技术起步较晚。近年来，国内外的工业实验室和挤出机公司对于聚合物反应挤出加工改性的研究一直非常活跃，并且内容相当广泛。3反应挤出的原理及优缺点反应挤出是以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统作为连续反应器，将欲反应的各种原料组分，如单体、引发剂、聚合物、助剂等一次或分次由相同的或不同的加料口加入到螺杆中，在螺杆转动下实现各原料之间的混合、输送、塑化、反应和从口模挤出的过程。传统挤出过程一般以聚合物为原料，通过外加热量和螺杆转动过程中施加给物料的剪切摩擦热将其熔融并混合均匀，然后经口模挤出、模具造型、脱模冷却后得到制品。其

5、挤出过程是物料由固态（结晶态或玻璃态）→液态（粘流态）→固态（结晶态或玻璃态）的以物理变化为主的过程。而反应挤出中存在着化学变化，如单体之间的缩聚、加成、开环形成聚合物的聚合反应，聚合物与单体之间的接枝反应，聚合物之间的交联反应等。聚合物在反应过程或者在聚合物合成过程中反应体系的粘度往往越来越高。实践证明，当聚合物粘度在10-1000Pa·s时，聚合物原料在传统反应器中已不能进行聚合反应，需要进行稀释以降低其粘度。反应挤出却可以在此高粘度下实现聚合反应。其主要原因为螺杆和料筒组成的塑化挤出系统能将聚合物熔融后降低粘度，并利用螺杆转动使之混合均匀

6、，从而把聚合物的化学反应与挤出加工有机地结合成一个完整连续的过程。反应挤出具有很多优点，如：①螺杆挤出机可根据需要设置多处加料口，根据各种化学反应自向的规律，沿螺杆的轴向将物料按一定程序和最合适的方式分步加入，可以控制化学反应按预定的顺序和方向进行。②可以精确控制反应温度，并可根据化学反应本身的特点和规律，通过温度沿螺杆轴向的分布和分面梯度来控制反应进行的方向、速度和程度，以减少副反应的发生。③螺杆挤出机的混合能力很强，提高了反应物料体系的混合均匀程度。④通过调整螺杆转速和螺杆的几何结构，可以控制反应物料的停留时间和停留时间分布。反应挤出比较适

7、合于反应速度较快的化学反应。⑤副反应较少，选择性较好。⑥螺杆挤出机既是反应器，又是制品成型设备，从而使生产工艺过程做到了工序少、流程短、能耗低、成本低、生产效率高。尽管反应挤出技术有上述优点，但也存在一些缺点，如：①技术难度大。不但要进行配方和工艺条件的研究，而且要针对没的反应设计所需的新型反应挤出机，研发资金投入大，时间长。②难以观察检测。物料在挤出机中始终处于动态、封闭的高温、高压环境中，难以观察、检测物料的反应程度；物料停留时间较短，一般只有几分钟时间，因而要求所要进行的反应必须快速完成；如果反应时间超过20min，则用反应挤出技术就没有

8、意义。③技术含量高。反应挤出技术涉及到聚合物材料、化学工程、聚合反应工程、橡塑机械、聚合物成型加工、机械加工、电子等诸多学物，需较长时间的研究和多方合