螺杆组合对pp多相体系中分散相分布、分散及其阻燃性能的影响

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1、四川大学硕士学位论文螺杆组合对PP多相体系中分散相分布、分散及其阻燃性能的影响材料加工工程专业聚合物加工方向研究生：李媛指导教师：杨呜波教授摘要本论文较为系统的研究了不同螺杆组合对于聚合物共混物以及无机填充物形态和阻燃行为的影响，旨在寻找到能提高PP阻燃体系分布和分散效果的螺杆组合方式，为工业生产提供螺杆组合设计和选择的依据。为了研究螺杆组合与PP阻燃复合体系力学及燃烧性能之间的关系，首先需要阐明不同螺杆组合形式对于微观粒子形态变化的影响，因此设计了十种典型的组合形式。在两种体系(PP共混物以及PP无机

2、填充物)的熔融塑化区，分别具体讨论了捏合段数量、捏合块错列角对于分散相粒子在机体中粒径及其分布的影响。同时考察了这两种体系中，分散相含量的不同所产生的形态差异。研究中，对两种体系的分散相粒子进行了统计分析，为合理的螺杆设计提供了有价值的参考。结果表明：对于PP／PA共混体系，分散相PA含量为5wt％时，增大塑化区中前段螺杆的剪切作用和延长其停料时间，可明显减小分散相粒子的尺寸；增加剪切捏合段数量，对表层分散相粒子尺寸没有明显的作用，但可有效减小内层分散相粒子尺寸；对于在塑化区域内采用前后两段捏合段式的螺

3、杆组合，增大后段剪切作用和停料时间，比在前段设置更为有效，可同时显著的降低共混物分散相表层和内层粒子尺寸及其集中分布特性。此外，在螺杆后段采用不同错列角的捏合盘，对于分散相粒子尺寸和分布状态都有明显影响。在塑化区多段式组合的后段采用剪切强、停留时间长的捏合盘(K450、K600)，可有效地减小分散相粒子尺寸但分布状态不理想；使用K30。的捏合盘时，分散相粒子分布状态最佳；整体两段式螺杆的前段混合段中设置K450捏合盘，有利于分散相含量较少情况四川大学硕士学位论文下粒子的尺寸及分布的均匀性的提高。对于20

4、wt％PA含量的共混物，在熔融塑化前段设置反向螺纹元件、大错列角的捏合盘以及在后段设置多个的捏合段对于物料的混合和粒子粒径的减小效果明显；不同捏合盘之间的错列角差别越大，粒子粒径减小的效果越显著。对于PP／无机填料体系，低含量条件下，螺杆组合对于内层分散状态的影响较小，添加反向螺纹元件和强剪切捏合盘元件之后，团聚量减少，球形粒子的数量增多，而且分布越来越均匀。但这种均匀性的集中分布性较强，某些区域较多，某些区域较少。后段强剪切、长停料时间的两段式组合(s5)对于粒子的分布均匀性有一定的作用，但是粒子多数

5、呈现不规则的条状。另一方面，改变捏合盘错列角对于材料表层粒子的形态影响分为两种情况：多段式螺杆组合效果较为明显，特别是后段采用三个捏合段区域的组合(s8)，球形粒子粒径很小，而且均匀性很好，但同时集中分布性很明显。而对于整体两段式的螺杆设计，则变化不大。中含量下，保持球形粒子的能力下降，几乎以不规则的形状存在。增加捏合段数量，与低含量的情况类似，其分散和分布混合效果较好，而整体两段式螺杆组合则优势不明显，粒子粒径相差较大。对于捏合盘角度的影响，仍然是错列角度大的连用，所得到的均匀性更好。在对单纯添加Mg

6、(OH)2的体系来说，其力学性能在含量不同时表现出来的行为和结果也有区别。对于拉伸强度来说，在低含量条件下(20％)，低剪切强度，短停料时间的整体两段式螺杆组合(s1)表现出来脆性断裂行为。但是后段强剪切、长停料时间的整体两段式螺杆组合(s5)，其拉伸韧性有所增强。另外，随着捏合段段数的增加，逐渐呈现韧性断裂的特点，而且应变越来越大，可见材料的拉伸韧性有增强的趋势。错列角变化上，整体趋势仍然是多捏合段的螺杆组合表现出了较好的韧性断裂特点，而整体两段式组合同样存在从脆性到韧性断裂点转变的特点，但应变范围较

7、窄。在高含量(60％)以上时，整体出现的断裂行为为脆性断裂，整体来看多捏合段的螺杆设计所表现出来的拉伸断裂强度较整体两段式更优。但是，最低剪切强度、短停料时间的两段式组合形式(S1)则较为特别，表现出最大的断裂点应力值。对于燃烧结果，除整体两段式设计的螺杆组合外，其余在氢氧化镁含量为70％以下达到FV-1级，以上达FV-0级。摄优秀的组合仍然是捏合段数最多的TI四川大学硕士学位论文设计。对于捏合盘错列角变化的影响较小，但是在燃烧的过程中，错列角大的捏合盘连用的组合，其燃烧火焰更小。整体两段式设计的组合，

8、无论错列角如何改变，最高也只能达到FV-1级，与多段捏合段的设计相比则有不足之处。关键词：聚丙烯，氢氧化镁，双螺杆，螺杆组合，分散混合，分布混合，阻燃III四川大学硕士学位论文Theeffectoftwin—screwconfigurationsonmixingandflameretardationperformancesforPPblendingAbstractMaior：MaterialsProcessingEngineeringPos