聚酯共混改性的原理

1、聚酯共混改性的原理與實(shí)踐聚酯改性 PET聚酯的改性一般分為化學(xué)改性、物理改性和納米復(fù)合材料改性。其中物理改性以其簡(jiǎn)單易行而應(yīng)用普遍。 在聚酯的物理改性中，雙螺桿機(jī)不可或缺。雙螺桿擠出機(jī)誕生的背景 雙螺桿擠出機(jī)是在單螺桿擠出機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 用單螺桿擠出機(jī)加工 材 料：摻混料（纖維與樹(shù)脂） 填充、增強(qiáng)材料（CaCO3、紅泥、礦渣等） 出現(xiàn)問(wèn)題：吃料難、熔融難、塑化差 70年代以來(lái)，雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展十分迅速，歐洲100%管、板、異型材制品用雙螺桿擠出機(jī)加工雙螺桿擠出機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 聚合物反應(yīng)擠出：PU、PA、POM、PMMA反應(yīng)成型為型材、單絲等； 共混、填充改性：PA/玻纖、橡塑共混（PP/EP

2、DM、 PP/POE等）、塑塑共混（合金） 廢塑料再生利用：將形狀、比重、品種不同的聚合物回收、 利用 成型加工HPVC管材、異型材等雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與單螺桿相比雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的分類1.1.按照螺桿結(jié)構(gòu)按照螺桿結(jié)構(gòu)雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的分類2.2.按照螺桿相對(duì)位置（嚙合方式）分類按照螺桿相對(duì)位置（嚙合方式）分類 全嚙合（A= r +R） A-兩根螺桿中心距離 非嚙合（A2 R ） （體現(xiàn)不出雙螺桿的優(yōu)點(diǎn)） 部分嚙合（ r +R A 2 R ） 雙螺桿擠出機(jī)的分類雙螺桿擠出機(jī)的分類雙螺

3、桿擠出機(jī)的分類雙螺桿擠出機(jī)的分類3.3.按照螺紋的旋向與轉(zhuǎn)向分類按照螺紋的旋向與轉(zhuǎn)向分類異向雙螺桿：異向螺紋、異向轉(zhuǎn)動(dòng) （異向向內(nèi)、異向向外） 同向雙螺桿： 同向螺紋、同向轉(zhuǎn)動(dòng) 雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的分類雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿間的開(kāi)放和封閉物料的流動(dòng)空間不同雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理螺桿輸送機(jī)理：螺桿輸送機(jī)理：由摩擦和粘性拖曳輸送 固體（加料段）：摩擦輸送（fs、fb ） 熔體（計(jì)量段）：摩擦和粘性拖曳輸送雙螺桿輸送機(jī)理：雙螺桿輸送機(jī)理：強(qiáng)制輸送 (正位移輸送） 不同類型雙螺桿：正位移輸送能力不同，輸送機(jī)理有差異 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)

4、理非嚙合型雙螺桿的工作原理非嚙合型雙螺桿的工作原理 不能形成封閉或半封閉的型腔，無(wú)正位移輸送條件，其輸送機(jī)理與單螺桿相似。嚙合型雙螺桿的工作原理嚙合型雙螺桿的工作原理 能形成封閉或半封閉的型腔，有正位移輸送條件，其正位移輸送程度與封閉程度有關(guān)。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理（全嚙合型）1.1.異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 特點(diǎn)（形成特點(diǎn)（形成C C形室沿螺桿軸向移動(dòng)）形室沿螺桿軸向移動(dòng)）雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理（全嚙合型）1.1.異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 分開(kāi)看：兩根旋向不同的雙螺桿 合著看：嚙合區(qū) 一根螺桿螺棱插入另一根螺槽中，把兩個(gè)

5、連續(xù)的螺旋通道分割成一段段的封閉“C”形室，室數(shù)與螺紋圈數(shù)相同。 動(dòng) 作：螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，“C”形室前移（軸向移動(dòng)）螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，“C”形室前移一個(gè)導(dǎo)程的距離。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理（全嚙合型）1.1.異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 C C形室沿螺桿軸向移動(dòng)的速度為：形室沿螺桿軸向移動(dòng)的速度為： VLt n，其中 t為螺桿導(dǎo)程，n為螺桿轉(zhuǎn)速異向全嚙合雙螺桿擠出機(jī)的理論擠出量：Q2n V，其中V為單個(gè)C型小室的體積雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理 異向全嚙合雙螺桿嚙合處的相對(duì)速度異向全嚙合雙螺桿嚙合處的相對(duì)速度雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理 旋向的影響旋向的影響 異向向外：

6、在加料口不斷騰出空間，使物料不斷進(jìn)入螺槽，即進(jìn)入“C”形室，然后隨著“C”形室向前輸送。 異向向內(nèi)：在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空間暴露少，易充滿螺槽，且物料受到強(qiáng)烈的擠壓，從而對(duì)螺桿產(chǎn)生反壓力，即螺桿分離力。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理 兩螺桿間存在間隙，兩螺桿產(chǎn)生分離力更大。兩螺桿間存在間隙，兩螺桿產(chǎn)生分離力更大。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理 異向雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)及操作特點(diǎn)異向雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)及操作特點(diǎn) 兩螺桿主要設(shè)計(jì)成螺紋式： 有正向螺紋、反向螺紋和特種螺紋之安排 兩螺桿之間的間隙： 間隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好,但兩螺桿的分離力大。 間隙越大，剪切速率越小，但通過(guò)量越

7、大，分布混合效果好。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理定量加料： 控制物料的塑化情況，熔融與單螺桿相似加設(shè)排氣口： 相鄰的腔室間沒(méi)有壓差，氣體向料斗方向排氣比較 困難，必須設(shè)置排氣口。雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理 加強(qiáng)壓縮：因?yàn)楣腆w輸送段螺槽未充滿，所以要加強(qiáng)壓縮，有利于傳熱，加速熔融，更好排氣。 壓縮方式：改變螺紋導(dǎo)程、螺棱寬度、螺桿外徑、螺桿根徑、設(shè)置反向螺紋等。（1）結(jié)構(gòu)（與異向轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺桿相比）：相同點(diǎn)：在嚙合區(qū)，螺棱插入螺槽形成“C”形室不同點(diǎn)：“C”形室不封閉，兩個(gè)螺桿間有一個(gè)連續(xù)通道 （“C”形室相連）。通道形成在嚙合區(qū)（開(kāi)口處），物料沿一根螺桿螺槽的“C”形室進(jìn)入另一根螺桿螺槽的“

8、C”形室前進(jìn)，再到嚙合區(qū)時(shí)，又跨回前一根螺桿螺槽的“C”形室。2.2.同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理2.2.同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 VAVBAB雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理注意：注意：2.2.同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理2.2.同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 同向雙螺桿兩螺桿之間沒(méi)有壓迫效應(yīng) 同向雙螺桿之間一般制作成緊密?chē)Ш希蕴岣咦詽嵞芰Α?同向雙螺桿兩螺桿嚙合處的相對(duì)速度V1S雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理等深、等距、槽寬等于棱寬

9、、縱橫向皆封閉的輸送元件 正位移能力強(qiáng) 混合作用差 用于固體輸送和熔體輸送雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件輸送元件 螺槽和棱寬基本接近，可在較短的時(shí)間內(nèi)建立起較高的壓力。 縱橫向開(kāi)放較大的輸送元件，混合作用好，漏流大，物料停留時(shí)間分布較寬。 縱向開(kāi)放、橫向封閉的輸送元件，具有較強(qiáng)的輸送能力，但混合作用差。雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件輸送元件 優(yōu)點(diǎn) a.a.輸送率高輸送率高 雙螺桿：QP=0 雙螺桿：Q=Qd+QL 所以需要定量加料（饑餓加料，不能充滿） b.b.螺桿特性線平緩，對(duì)機(jī)頭適應(yīng)性強(qiáng)螺桿特性線平緩，對(duì)機(jī)頭適應(yīng)性強(qiáng)Q Q隨隨P P變化小變化小Q雙（雙（Qd+Ql)單單（Qd+QP+Ql)P0雙螺

10、桿擠出機(jī)中的的功能元件輸送元件c. 自潔性好自潔性好單螺桿：在螺槽后面易滯料（PVC、PVDC易分解） 無(wú)自潔性雙螺桿：在嚙合處有速度差，相互擦離，防止滯料 同向：Vr=V1b+V2s（自潔性更強(qiáng)） 異向：Vr=V1b- V2s雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件輸送元件d. 物料停留時(shí)間短而均勻物料停留時(shí)間短而均勻 單螺桿：有Qd、QP、QL，各處速度不同， 物料歷程差異大（同進(jìn)不同出） 停留時(shí)間分布寬，少部分停留時(shí)間長(zhǎng)，易分解，難控制。 雙螺桿：穩(wěn)定輸送，QP0， QL也很少，物料歷程基本相同，停留時(shí)間分布窄，停留時(shí)間短。雙螺桿擠出機(jī)中的功能元件輸送元件單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)中的的功能

11、元件輸送元件 缺點(diǎn) a. a.擠出量波動(dòng)擠出量波動(dòng) 螺紋末端：終嚙合點(diǎn)打開(kāi)：出料 終嚙合點(diǎn)嚙合：不出料異向比同向更突出，必須想辦法解決擠出量波動(dòng)的問(wèn)題 b. b. 排氣性能差排氣性能差氣體被圍在螺槽內(nèi)氣體被圍在螺槽內(nèi) 所以擠出機(jī)要設(shè)排氣段，并有抽真空系統(tǒng)排氣系統(tǒng)雙螺桿擠出機(jī)中的功能元件輸送元件缺點(diǎn)c.c.異向雙螺桿易產(chǎn)生壓延效應(yīng)異向雙螺桿易產(chǎn)生壓延效應(yīng) 雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件輸送元件異向向內(nèi)雙螺桿：壓延效應(yīng)嚴(yán)重，使用甚少異向向外雙螺桿：n=850rpm，減輕機(jī)筒磨損同向轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺桿：不產(chǎn)生壓延效應(yīng)，n=300rpm 在嚙合處，物料被拉入間隙，物料受擠壓同時(shí)對(duì)螺桿產(chǎn)生較大反作用力分離力，使螺桿彎曲，對(duì)機(jī)筒產(chǎn)生磨損，稱為“壓延效應(yīng)”?；旌匣鞜捲p螺桿擠出機(jī)中的的功能元件偏心圓形混合比較難以混合的物料。菱形剪切不強(qiáng)烈，適用于剪敏性的物料曲邊三角形剪切強(qiáng)烈，適用于能承受剪切的物料雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件混合混煉元件雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件混合混煉元件雙螺桿擠出機(jī)中的的功能元件混合混煉元件雙螺桿擠出機(jī)中的