聚乙烯尼龙1010体系双螺杆挤出过程中的在线分析及相结构研究

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1、摘要用啮合同向双螺杆挤出机制备了不同组成的PE／PAIOIO(PE／PAl010=90／10、80／20、70／30、60／40、50／50(V／V))和PE／PAl010／PP—g—MA}I(PE／PAlOIO／PP—g—MAH=90／10／5、80／20／5、70／30／5(V／V／V))共混物，制备过程采用了不同的螺杆转速(40r／min、35r／min、30r／min)和不同的螺杆构型(常规螺纹元件螺杆组合、捏合盘元件螺杆组合)。利用小角激光光散射在线检测系统和在线取样两种方法对整个挤出过程进行了在线检测和分析。根据Debye

2、—Bueche光散射理论，利用自编光散射图像处理软件，得出表征合金体系相结构的参数：相关距离岛、平均弦长厶积分不变量口、分形维数口，等。用扫描电镜观察在线取得的样品的相结构，同时得出各结构参数：分散相平均粒径d分散相粒径分布宽度o、分形维数％等。用二维Fourier变换分析讨论了光散射图像和扫描电镜图像的内在联系。小角激光光散射在线分析结果与在线取样的扫描电镜分析结果吻合的很好，说明用小角激光光散射在线采集分析系统来研究双螺杆挤出过程中的相形态变化是准确的、可行的。分析结果表明：沿着螺杆轴向方向，离出料口处越近，分散相颗粒的尺寸越小，

3、分布也越均匀，分散的效果越好：PE／PAIOIO在双螺杆中沿螺杆轴向距离的形态演化符合E1emans提出的共混初期形态演化模式：分散相先形成带状结构，随后撕裂分离出小块，最后带状结构消失，形成近乎球状的粒子。在轴向距离s=54．5cm和s=70cm处，转速越快(扭矩越大)，分散相粒子的平均粒径越小，分布越均匀；在轴向距离s=38cm，颗粒的尺寸与转速没有直接的关系。随着低组分PAIOIO含量的增加，分散相颗粒尺寸变大，PE／PAlOlO=70／30时形成双连续相。相容剂PP—g—MAH的加入能有效的改善PE／PAIOIO体系的相容性，

4、使整个熔体输送段的分散相颗粒明显减小。用捏合盘元件取代常规螺杆中靠近出口处的部分常规螺纹元件，即可提高整个熔体输送段的混炼效果，使分散相颗粒变小、变均匀，同时这种对相结构的影响越靠近出口处体现越明显。关键词：高分子共混物、双螺杆挤出、光散射、在线分析、相形态、扫描电镜、分形分析Abs拄actAbstractFivePE／PAlol0blendeompositions(PE／P：AlOl0=90／10，80／20．70／30，60／40．50／50fV／VnandthreePE攘AlOlo／PP-g-MAilblendcoml30sit

5、ions(PE／PAl010／PP—g-MAtt=90／t搿5，80忿彰5，70／30／5fVN／v))wereprocessedinallintermeshingco．rotatingtwin—screwextruderwiththreekindsofscrewrotatingspeeds(30．35and40r／minlandtwokindsofscrewconfigurationsfconventionalscrewelementsandkneadingdiscselements)，Phasemorphologyduringth

6、ewholeextrusionprocesswasstudiedbytheSmall，AngleLaserScattering≤SALS)onlineanalysissystemandOnlinesampling．AccordingtoDebye—Buechetheorysomeparametersdescribingthephasestructure，suchascorrelationdistanceac，averagechordlengthsL，integralinvariantO，fractalsdimensionD，andSO

7、on，werecalculatedbyuseofSALSImageProcessingsoftwaremadebymyself．ThemorphologyofblendswhichwereordinesampledwereobservedbyScanningElec扛onMicroscop《SEM)。SomeparametersaboutSEMphoto，suchasaverageparticlediameter砘particlediameterdistributionwidth口andfractalsdimensionDm，were

8、alsocalculated．Inaddition，theunderlyingrelationshipofSALSphotoandSEMphotowasdiscussedbymeansofTwo．dimensionalF