连续混炼装备混合性能的对比研究.pdf

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1、74工程塑料应用2010年，第38卷，第6期连续混炼装备混合性能的对比研究木毕超闫新华。付志峰江波(1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；2．北京化工大学材料科学与工程学院，北京looo29)摘要以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)／聚丙烯(PP)不相容体系的共混为结合点，对比研究了啮合同向平行双螺杆挤出机(TSE)、往复式单螺杆销钉挤出机(RSPE)和串联式磨盘挤出机(SDSE)三种连续混炼装备的混炼性能。共混物微观结构以及宏观力学性能均表明，三种装备中SDSE的混炼效果最好，RSPE的混炼效果稍强于TS

2、E。从比能耗看，加工单位质量物料SDSE耗能最多，而RSPE和TSE耗能基本一致。关键词不相容体系啮合同向平行双螺杆挤出机往复式单螺杆销钉挤出机串联式磨盘挤出机近年来，聚合物加工领域飞速发展，不断有新型PP：PA14D一1，熔体流动速率0．3g／10min，密材料和工艺涌现，传统的常规单螺杆挤出机已不能度0．9g／cm。，中国石化大庆炼化公司；完全满足生产要求，于是特种连续混炼装备应运而聚丙烯接枝马来酸酐(PP—g—MAH)：KT一1，沈生¨。经过多年的研究和生产实践，特种混炼装阳科通塑胶有限公司；备的结构和性

3、能日趋完善，在高分子材料成型加工抗氧剂A：168，北京极易化工有限公司；中发挥出愈来愈大的作用。目前较为成熟的特种连抗氧剂B：1010，北京极易化工有限公司。续混炼装备包括啮合同向平行双螺杆挤出机为改善两种不相容体系界面的相容性，加入一(TSE)、往复式单螺杆销钉挤出机(RSPE)和串联式定量的增容剂PP—g—MAH。为防止PP在240—磨盘挤出机(SDSE)。这些装备的混炼性能受到越250~C高温下氧化，加入微量抗氧剂1010和抗氧剂来越广泛的关注。168，两种抗氧剂的质量比为3：2。PET／PP不相容TSE

4、是应用最为广泛的特种连续混炼装备，针体系配方见表l。实验前将PET在真空干燥箱内于对其混炼性能的研究已经有几十年的历史，内容涉120~C温度条件下烘干24h，预结晶并排除水分。及该类装备在许多领域中的应用J。2O世纪八、PP和PP—g．MAH在真空干燥箱内于60~C条件下烘九十年代，国外不少学者开始研究RSPE内物料的干12h。物料预混在高速搅拌机内完成。流动¨』。自20世纪九十年代该类装备引入我国表1PET／PP不相容体系配方后，十几年来我国研究人员对该类混炼装备的设计组分IPET{PP1PP-g—MAHI抗

5、氧剂原理、运动过程仿真、混炼性能、停留时间分布以及质量分数／％}56．33J28．17l15j0．5新型混炼元件开发进行了全面的研究¨。与上1．2主要仪器、设备述两种装备相比，SDSE的研究还处于开始阶段。直(1)混炼装备到近几年，国内李翱等-24]研究人员才对该类装备RSPE：wxj一45型，螺杆直径45mill，螺杆长径的设计原理和混炼机理进行理论分析和实验研究。比21：1，螺杆最高转速500r／min，配有28×28型熔值得注意的是，有关于上述三种连续混炼装备混炼体齿轮泵，挤出机挤压系统结构如图1所示。实

6、验性能的对比研究还尚未见相关报道。中机简1至口模温度依次设定为210、240、240、笔者采用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)／聚丙烯(PP)不相容体系作为共混对象，以共混体系的微观结构、宏观力学性能以及比能耗作为评价指标，对比机筒4机筒3机筒2机筒1研究上述三种混炼装备的混炼性能，为聚合物共混Ez～输送元件；KE一混炼元件；sT一止逆环元件改性装备的选择提供理论依据。图1RSPE挤压系统结构示意图1实验部分1．1原材料及配方北京化工大学青年教师自然科学研究基金(QN0805)、中央高PET：CB608，密度I．4

7、0g／cm。，台湾远东纺织公校基本科研业务费项目(ZZ0913)司：收稿Et期：2010—04—10毕超，等：连续混炼装备混合性能的对比研究75250、245、215~C，南京金沃化工设备有限公司。螺纹元件动盘元件螺纹元件SDSE：CPJ一75／135型，计量段和熔融段螺纹元件直径为75mm，加料段螺纹元件直径为135inlTl，；计量段!熔融段{喂料段l磨盘元件外径为135mm，按照计量段螺杆直径计算图2SDSE螺杆构型示意图螺杆长径比为17，螺杆结构示意图见图2。机组加TSE：TE一34型，螺杆直径32mm

8、，长径比28，料段强制水冷，其余包括模头共分为5段温控，实验螺杆结构如图3所示。挤出机温控从第一段机筒开中沿挤出方向设定温度依次为225、235、245、240、始到模头共分为5段，实验中设定温度依次为210、230cc，大连通用橡胶机械有限公司。230、240、245、220~C，江苏南京科亚机械有限公司。墓、量复蓦蓦蓦蓦蓦蓦星薹薹蓦藿蚕藿蓦薹嚣蓦藿蓦藿蓦蓦蓦喜喜喜喜喜甥甥星旦旦旦旦