多级磨盘式强剪切分散混炼器对聚烯烃及其碳酸钙填充体系流变行为和分散性能影响的研究

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1、四J¨大学硕士学位论文多级磨盘式强剪切分散混炼器对聚烯烃及其碳酸钙填充体系流变行为和分散性能影响的研究材料加工工程专业研究生：周海荚指导教师：申开智教授摘要塑料填充改性技术的进步促进了超细化填料的应用，大量的研究及生产实践证实，在相同的填充条件下，超细填料与普通填料相比填充改性效果更好，改性效率更高。对于超细粒子在高聚物基体中的分散问题，分散设备成为一个至关重要的因素。因此，研制高效分散混合设备来解决超细粒子在塑料基体的分散就显得特别有意义。而现在的混炼设备大多是在现有加工设备(混炼机，球磨机，挤出机)上的改进，具有一定的局限性。为此，我们结合磨盘研磨能产生机械剪切以

2、及齿盘分流分散的思想，从全新的角度设计了一套简单经济且应用范围广的强剪切分散式混炼器，其核心部分由3—5对磨盘式剪切元件和3-5对齿盘式分散元件构成，期望通过这些元件转动时产生的强烈剪切及分散作用获得良好的剪切．分流、置换等混炼效果．本论文就此自行设计的多级磨盘式强剪切分散混炼器，研究了其强剪切分散作用对聚烯烃(PP．HDPE)及其碳酸钙(naRo-CaC03、micro．CaC03)填充体系流变行为和分散性能的影响。具体的研究结果表明：四川大学硕士学位论文1．通过对聚丙烯(PPF401)和高密度聚乙烯(HDPE5000s)经混炼器作用后流变性能的测试以及用GPC法对

3、其分子量及分子量分布的测定，可以确定磨盘式剪切元件所产生的强机械剪切力能使PP和HDPE的分子链被剪断，产生大量的活性自由基，从而引发进一步的降解和交联反应。而这也将为进一步利用此混炼装置研究高分子领域的机械力化学反应打下基础，如机械力作用下的高分子共聚，接枝等；2．通过对PP经混炼器强剪切作用后降解程度的研究，结合GPC的测试结果推断：改变物料经过混炼器的次数或混炼元件的转速，抑或改变混炼元件的间隙或数目，可以获得不同分子量大小和分子量分布的聚丙烯。所以该混炼器在制取可控降解PP或者可控流变特性PP等方面将有很好的应用前景。3．通过对不同粒径的碳酸钙(纳米，微米)填

4、充聚烯烃(PP，HDPE)体系的流变测试，结合SEM观察，证明了该混炼器对粒子填充体系有良好的分散效果。对于纳米级碳酸钙填充体系，混炼器中齿盘式分散元件的转动使体系中的粒子明显以原生状态分散存在；对于微米级碳酸钙填充体系，不仅能使其中的粒子均匀分散，而且元件产生的强烈机械剪切能够将大尺寸的颗粒破碎，使得粒径变小，粒度均匀。4．在混炼器的作用下，碳酸钙含量的增加会导致聚烯烃体系的流动性相对减弱，高含量体系的黏度有所升高。但是在无抗氧剂存在时，对于碳酸钙(纳米／微米碳酸钙)填充PP体系，其黏度仍然比纯PP低；而同样的条件下，碳酸钙(纳米／微米碳酸钙)填充HDPE体系，其流

5、动性与纯HDPE相比则变困难。而且，各填充体系的动态粘弹特性也因为碳酸钙粒子的加入而变化。5．通过对PP．HDPE及PP／nano．CaC03体系在有无抗氧剂条件下成型试样的力学性能对比，证明了在强烈机械力及热，氧存在的条件下，抗氧剂在聚合物成型加工中对控制最终制品的综合性能有着至关重要的作用。关键词：混炼器；磨盘；齿盘；剪切；分散；流变；纳米碳酸钙；微米碳酸钙；聚丙烯；高密度聚乙烯；抗氧剂；四川大学硬士学位论文StudiesonInfluenceofIntensiveShearandDisperseofMulti-—stage··millMixeronRheolog

6、icalPerformanceandDispersingofPolyolefinandPolyolefin／CaC03CompositesMajor：MaterialProcessingEngineeringPostgraduate：Hal·yingZhouSupervisor：ProLKai-zhiShenABSTRACTUltra-finefillingparticlesarewidelyusedwiththeadvanceoffillingmodificationinpolymerindustry．Lotsofresearchesandproductivepra

7、cticesapprovedthatinthesamefillingconditions，themodificationoftheultra-finefillerisbetterandmoreeffectivethanthecon'unonones．Astothedispersionofsuchultra-f"mefillersinthepolymermaterials，dispersionfacilityisanimportantfactorbecausetheUltra-fineparticlesaremoredifficulttodispers