资源描述：
《四段式单螺杆反应挤出机的研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第3期高分子材料科学与工程Vol.16,No.32000年5月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGMay2000a四段式单螺杆反应挤出机的研制吴大呜,丁玉梅,龙文保,王伟明,刘颖,陈自卫(北京化工大学,北京100029)摘要:反应挤出机除了塑化功能外,在设计上应充分考虑反应挤出工艺的要求。虽然不同反应体系的反应类型和工艺要求有很大的差别,但它们对挤出机反应功能的要求,主要包括能量传递、物料停留时间及其分布。在对乙烯基硅烷2聚乙烯体系熔融接枝反应动力学深入研究的基础上,我们对三段式单螺杆挤出机进行了改进,增设了反应段,
2、首次提出了适于聚乙烯硅烷接枝反应过程的四段式单螺杆反应挤出机的设计原理和方法。所设计的四段式单螺杆反应挤出机成功地用于硅烷交联聚乙烯管的生产过程,经生产运行考核,证明四段式反应挤出机的接枝反应效率明显提高。文中还提出了挤出机中熔体停留时间的简化计算方法,可以为确定反应工艺条件、控制反应时间提供参考数据。关键词:反应挤出;四段式;单螺杆挤出机;熔融接枝+中图分类号:TQ320.663文献标识码:A文章编号:100027555(2000)0320145203挤出机作为连续反应器,可用于本体聚合、接③硅烷接枝聚乙烯自由基通过自由基转移,形成硅枝、交联、共聚、增容、可控
3、降解、官能团改性等过程。烷接枝聚乙烯近年来,国外在反应挤出领域的研究和开发十分活CH2CH+CH2CH2[1,2]õ跃,并取得了一系列成果。这些成果的取得,在很CH2CHSi(OR′)3大程度上应归功于反应挤出机的不断创新。本文讨õ论一种用于聚乙烯2硅烷接枝反应成型过程的单螺CH2CH+CH2CH杆反应挤出机,其主要特点是采用了四段式螺杆设CH2CH2Si(OR′)3计。这种四段式设计的优点是可以有效地避免接枝高聚物的过度剪切,并能够增加物料在挤出机中的停留时间,有利于接枝反应的顺利完成。1聚乙烯硅烷接枝反应历程及影响因素1.1聚乙烯硅烷接枝反应历程硅烷交联聚乙
4、烯管生产过程要进行聚乙烯2硅烷接枝反应和水解交联反应,其中聚乙烯2硅烷接枝[3]反应是在挤出机中进行,经历如下3个过程:①过氧化物引发PE自由基Fig.1Variationofhalfdecayperiod(t1ö2)oftheDCPwith△temperatureROOR+2CH2CH2õ1.2影响接枝反应的主要因素2CH2CH+2ROH1.2.1温度的影响:接枝反应的速度主要取决于接②PE自由基与硅烷接枝,得到硅烷接枝聚乙[4]枝引发剂的分解速度,我们采用过氧化二异丙苯烯自由基:(DCP)作为接枝引发剂,DCP的分解速度强烈地依õCH2CH+CH2=CHSi
5、(OR′)3赖于挤出温度,DCP分解半衰期与温度的关系如CH2CHFig.1所示。由Fig.1可知,提高温度有利于提高接õCH2CHSi(OR′)3枝反应速度。a收稿日期:1999-03-08作者简介:吴大呜,男,42岁,博士,教授.146高分子材料科学与工程2000年1.2.2物料在挤出机中停留时间的影响:工艺上要宽的问题,较宽的熔体停留时间分布对提高接枝反求将物料在挤出机中的平均停留时间控制在DCP应效率是十分不利的。分解半衰期的5～10倍,由Fig.1可知,DCP在1712.2四段式单螺杆反应挤出机的设计原理℃时的半衰期为1min;192℃时,约为0.1m
6、in,上针对普通三段式单螺杆挤出机熔体停留时间述温度时物料在挤出机中熔融区的停留时间应分别短、熔体停留时间分布宽的缺点,我们提出了四段式控制在10min和1min左右。反应挤出机的设计要点:1.2.3配方的影响:硅烷交联聚乙烯配方主要包含①螺杆设加料段、熔融段、均化段和反应段,前聚乙烯树脂、接枝引发剂、乙烯基硅烷、抗氧剂、催化3段结构设计与传统三段式螺杆相似,但压缩比取剂等。各组分对接枝反应速率Rg的影响由下式表值范围较宽;[5]示:②反应段螺槽比均化段要深,这样可以使熔体减压并明显增加熔体停留时间;Rg=kgõMõIõkdökt(1)③在熔融段设置混炼元件,或
7、采用分离型螺杆式中kg为接枝反应速率常数;kt为链终止反应速率结构,以加速物料的融化;常数;kd为分解反应速率常数;M为接枝单体浓度;④优化螺杆结构参数,使熔体停留时间分布尽I为引发剂浓度。式(1)表明,接枝反应速率与接枝可能窄;单体浓度成正比,与接枝引发剂浓度的1ö2次方成⑤在加料段机筒采取特殊的开槽结构,在提高正比。为提高接枝反应速率,应适当增加乙烯基硅烷固体输送效率的同时,防止物料中的液体助剂在轴和DCP的浓度。向压力的作用下从加料口泄漏;2四段式单螺杆反应挤出机的设计原理⑥为增加挤出机连续运转时间,应提高螺杆及2.1传统三段式挤出机的局限性机筒的表面光洁
8、度,消除螺棱死角,防止物
