《聚合物的反应加工》PPT课件

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1、第四章聚合物的反应加工ReactionProcessing本篇内容：反应挤出反应注射4.1概述一、发展反应加工:同时进行化学反应和聚合物加工的技术，或者是将化学反应与聚合物加工过程相结合的一种技术。传统上聚合物制品生产分为聚合与加工两个截然不同的过程。化学反应由单体到聚合物，其中还有洗涤、提纯、精制等过程，得到粉料，然后再混炼造粒以及挤出或注射，即加工过程，将聚合物加工成制品。在热量传递过程中，首先加热使单体聚合，多数工艺还必须同时进行冷却，以移走聚合热，聚合完毕，冷却经精制，到加工时又重新使物料加热成为粘流

2、态，按需要加工成制品。从物料的加工过程来看，这是一个漫长的有多段工艺组成的复杂过程，往往需要数小时甚至数十小时，从能耗来看，经历了多次加热、冷却、再加热、再冷却的反复循环，浪费已成必然，另外就是环境污染的问题。由于六十年代后，聚合物加工技术的发展，使人们萌发了将聚合物反应与加工有机联系在一起同步进行的设想，因此反应加工这一新技术形成。反应注射成型是20世纪70年代后期发展起来的。美国采用反应注射成型方法，以异氰酸酯和聚醚制成聚氨酯半硬质塑料的汽车保险杠、翼子板、仪表板等。此法具有设备投资及操作费用低、制件外表

3、美观，耐冲击性好,设计灵活性大等优点,80年代发展很快。反应注射成型还可制得表层坚硬的聚氨酯结构的泡沫塑料。为了进一步提高制品刚性和强度，在原料中混入各种增强材料时称为增强反应注射成型，产品可作汽车车身外板、发动机罩。新近开发的品种有环氧树脂、双环戊二烯聚合物、有机硅树脂和互穿聚合物网络等。1980年美国化学会聚合物分会在Pittsburg举行第一次国际聚合物反应加工年会，正式将聚合物反应加工确定为一门新兴的学科二、分类根据主要的加工方法来分：①反应挤出成型REX（REM）②反应注射成型RIMREX是一种先进

4、、节能、环保的高分子材料合成和改性的工艺，不用反应釜，不用溶剂，将单体从一头喂入双螺杆挤出机，另一头就源源不断地挤出高性能的聚合物。RIM主要用于热固性树脂，1966-1969年由Bell公司开发，1972年投入市场，可用于PU、聚脲、改性聚酰胺、聚环戍二烯、不饱和聚酯、环氧树脂等快速反应成型体系，还可以加入发泡剂、增强剂4.2聚合物的反应挤出一、反应挤出的概念reactiveextrusion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

5、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。为什么化学反应可以在挤出机上进行呢？挤出机具有处理高粘度聚合物的特点，还能熔化、挤出、配混聚合物，而且有排气、脱挥等功能。这种功能也是化学反应器所需要的。聚合物的化学反应为了避开高粘度，以致多

6、是在稀释过程中形成的，而挤出机可以处理高粘体系，能量和环保方面得以改善。这种技术的优势来源于挤出机的流动机理或拖曳流原理Q=AN-BΔP/η粘度的位置说明了为什么挤出机适用于高粘度介质。拖曳流要求介质与机器表面完全粘附，并可以改变聚合物的反应性能。埃克森Exxon公司用挤出机进行熔融相化学反应的研究和商业应用已经有30多年的历史。丁烯-1反应挤出聚合和聚丁烯-1热塑性弹性体的合成（国家863计划，编号2006AA03Z546）聚丁烯-1热塑性弹性体反应挤出试验生产线丁烯-1反应挤出聚合和聚丁烯-1热塑性弹性体

7、的合成（国家863计划，编号2006AA03Z546）二、反应挤出的原理及特点1.原理反应挤出是以螺杆和料简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。其挤出过程是物料由固态(结晶态或玻璃态)—液态(粘流态

8、)—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。2.反应挤出的优点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身的规律，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