聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件

31十月20221聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)23十月20221聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)聚合物共混技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

第一代第二代第三代~19501950~19701970~1985~經(jīng)驗(yàn)科學(xué)單純的共混技術(shù)接枝技術(shù)多層乳液技術(shù)相容劑技術(shù)IPN技術(shù)動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)分子復(fù)合技術(shù)無(wú)規(guī)共聚物相容性技術(shù)聚合物合金化技術(shù)的復(fù)合化技術(shù)聚合物共混技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程第一代第二代第三代~1950195簡(jiǎn)單機(jī)械共混技術(shù)

簡(jiǎn)單的機(jī)械共混技術(shù)也稱為單純共混技術(shù)，它是在共混過(guò)程中，直接將兩種聚合物進(jìn)行混合制得聚合物混合材料。簡(jiǎn)單機(jī)械共混技術(shù)簡(jiǎn)單的機(jī)械共混技術(shù)也稱為單純共混技術(shù)，它是混合作用示意圖分散作用示意圖（1）分散前（2）顆粒減小（3）分子分散

機(jī)械共混法混合過(guò)程一般包括混合作用和分散作用兩方面含義。

混合作用系指不同組分相互分散到對(duì)方所占據(jù)的空間中，即使得兩種或多種組分所占空間的最初分布情況發(fā)生變化；

分散作用則指參與混合的組分發(fā)生顆粒尺寸減小，極端情況達(dá)到分子程度的分散?；旌献饔檬疽鈭D分散作用示意圖物料的混合過(guò)程通常依靠擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用來(lái)完成。參與混合各組分在不同區(qū)域的濃度差是擴(kuò)散作用的推動(dòng)力，各組分的微?？偸菑钠錆舛容^高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域遷移。對(duì)流作用是各種物粉在空間位置上相互變換，機(jī)械攪拌是促進(jìn)對(duì)流作用的主要手段。剪切作用是利用剪切力，促使物料顆粒產(chǎn)生變形（偏轉(zhuǎn)與拉長(zhǎng)）以致破碎分散。共混過(guò)程中粒子分散作用示意物料的混合過(guò)程通常依靠擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用來(lái)完成。共混過(guò)大多數(shù)聚合物共混物均可用機(jī)械共混法制備。此法依靠各種聚合物混合、捏合及混煉設(shè)備實(shí)現(xiàn)。在混合、捏合和混煉操作中，通常僅有物理變化。有時(shí)，由于強(qiáng)烈的機(jī)械剪切作用使一部分聚合物發(fā)生降解、產(chǎn)生大分子自由基，繼而形成少量接枝或嵌段共聚物，這種伴隨有化學(xué)變化的機(jī)械共混可稱為物理化學(xué)共混法。大多數(shù)聚合物共混物均可用機(jī)械共混法制備。此法依靠各種聚物理共混法分類干粉共混法熔體共混法溶液共混法乳液共混法物理共混法分類干粉共混法干粉共混法將兩種或兩種以上品種不同的細(xì)粉狀聚合物在各種通用的塑料混合設(shè)備中加以混合，形成各組分均勻分散的粉狀聚合物混合物的方法稱為干粉共混法?；旌蜁r(shí)，可以同時(shí)加入必要的塑料助劑（如增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填充劑等）。干粉共混法將兩種或兩種以上品種不同的細(xì)粉狀聚合物在各種通用的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。缺點(diǎn)：1、所用聚合物原料必須呈細(xì)粉狀；2、干粉混合時(shí)，聚合物料溫度低于它們的粘流溫度(＜Tf)，物料不易流動(dòng)，混合分散效果差。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。熔體共混法又稱為熔融共混，此法系將共混所用的聚合物組分在它們的粘流溫度以上(＞Tf)用混煉設(shè)備制取均勻聚合物共混物，然后再冷卻，粉碎(或造粒)的方法。熔體共混法又稱為熔融共混，此法系將共混所用的聚合物組分在它們?nèi)廴诠不爝^(guò)程示意熔融共混過(guò)程示意優(yōu)點(diǎn)共混的聚合物原料在料度大小及粒度均一性方面不似干粉共混法那樣嚴(yán)格，所以原料準(zhǔn)備操作較簡(jiǎn)單；熔融狀態(tài)下，異種聚合物分子之間擴(kuò)散和對(duì)流激化，加之混煉設(shè)備的強(qiáng)剪切分散作用，使得混合效果顯著高于干粉共混，共混物料成型后，制品內(nèi)相疇較小；在混煉設(shè)備強(qiáng)剪切作用下，導(dǎo)致一部分聚合物分子降解并可形成一定數(shù)量的接枝或嵌段共聚物，從而促進(jìn)了不同聚合物組分之間的相容。優(yōu)點(diǎn)共混的聚合物原料在料度大小及粒度均一性方面不似干粉共混法溶液共混法將各原料聚合物組分加入共同溶劑中(或?qū)⒃暇酆衔锝M分分別溶解、再混合)攪拌溶解混合均勻，然后加熱蒸出溶劑或加入非溶劑共沉淀獲得聚合物共混物。溶液共混法所制之聚合物共混物混和分散性差，并且消耗大量溶劑，工業(yè)上意義不大。溶液共混法將各原料聚合物組分加入共同溶劑中(或?qū)⒃暇酆衔锝M乳液共混法乳膠共混法的基本操作是將不同的聚合物乳液一起攪拌混合均勻后，加入凝聚劑使異種聚合物共沉析以形成聚合物共混體系。乳液共混法乳膠共混法的基本操作是將不同的聚合物乳液一起攪拌混反應(yīng)性共混技術(shù)指兩種或多種聚合物在混煉的過(guò)程中同時(shí)伴隨著其中一種或多種聚合物上有化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生，而這種反應(yīng)最終的結(jié)果是在聚合物與聚合物之間產(chǎn)生化學(xué)鍵接。

類型：A反應(yīng)性密煉B反應(yīng)性擠出反應(yīng)性共混技術(shù)指兩種或多種聚合物在混煉的過(guò)程中同時(shí)伴隨著其中反應(yīng)性密煉動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)：是指在混煉過(guò)程中共混物的化學(xué)反應(yīng)主要是橡膠組分的交聯(lián)反應(yīng)，共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)則為橡膠組分成為分散相，塑料相成為連續(xù)相，橡膠組分分散于塑料組分之中。原理：橡膠與剛性熱塑性樹(shù)脂熔融共混時(shí)，在交聯(lián)劑作用下“就地”(insite)被硫化而形成的。這類以橡膠為主的共混物，在未動(dòng)態(tài)硫化之前，依照共混原理，組分含量高的橡膠傾向于形成連續(xù)相，隨著動(dòng)態(tài)硫化程度的提高，橡膠的粘度隨之增大。此時(shí)盡管樹(shù)脂含量低，但粘度小，因而導(dǎo)致粘度成為決定相態(tài)的主要因素。粘度大的橡膠由連續(xù)相過(guò)渡為分散相，樹(shù)脂則轉(zhuǎn)變成為連續(xù)相。在低比例的熱塑性塑料基體中混入高比例橡膠，再與硫化劑一起混煉的同時(shí)使彈性體發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，形成的大量橡膠微粒分散到少量塑料基體中，所以TPV

(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)的強(qiáng)度、彈性、耐熱性、抗壓縮永久性顯著提高，熱塑性、耐化學(xué)性及加工穩(wěn)定性也明顯改善。反應(yīng)性密煉動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)：是指在混煉過(guò)程中共混物的化學(xué)反應(yīng)主要TPE簡(jiǎn)介熱塑性彈性體(thermoplasticelastomer，TPE)是一種兼有塑料和橡膠特性、在高溫下能塑化成型、在常溫下又能顯示出橡膠彈性的材料，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域。目前工業(yè)化生產(chǎn)TPE主要分為以下幾類:苯乙烯類(TPS)（SBS、SEBS、SIS）、烯烴類(TPO)(由橡膠和聚烯烴構(gòu)成)、氯乙烯類(TPVC)、氨酯類(TPU)、聚酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機(jī)氟類(TPF)、雙烯類(TPB、TPI)等。TPE簡(jiǎn)介熱塑性彈性體(thermoplasticela從制備工藝上，熱塑性彈性體可分為兩大類：一類是合成共聚物；另一類是彈性體和塑料的共混物。同合成型相比，共混型TPE具有制造工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣，結(jié)構(gòu)和性能可靈活設(shè)計(jì)及其產(chǎn)業(yè)化速度快等特點(diǎn)。共混型TPE是橡膠和塑料兩種組分在高溫和高剪切速率的機(jī)械共混條件下制備而成的。在機(jī)械共混條件下，橡膠組分在動(dòng)態(tài)硫化的同時(shí)又被充分地剪切成微小的顆粒。實(shí)質(zhì)上，這一過(guò)程為反應(yīng)性共混。在機(jī)械作用下，橡膠被均勻地分散于塑料組分之中，最后制成以橡膠組分為分散相，塑料組分為連續(xù)相的共混體系。從制備工藝上，熱塑性彈性體可分為兩大類：一類是合成共聚物；另

聚烯烴熱塑性彈性體聚烯烴熱塑性彈性體由橡膠和聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成，采用機(jī)械共混法和動(dòng)態(tài)部分硫化法制備的聚烯烴熱塑性彈性體稱為TPO，采用動(dòng)態(tài)全硫化法制備的聚烯烴熱塑性彈性體稱為TPV。TPO和TPV的橡膠組分主要為EPDM、NBR和IIR，聚烯烴樹(shù)脂組分主要為PP和PE。橡膠組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2～0.3的機(jī)械共混型TPO一般用于汽車保險(xiǎn)杠及家用電器配件等。橡膠組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6～0.7的動(dòng)態(tài)部分硫化型TPO和TPV的耐動(dòng)態(tài)疲勞性能優(yōu)異，耐磨、耐臭氧老化及耐候性能好，撕裂強(qiáng)度高，壓縮變形小，制品的綜合性能優(yōu)于同類橡膠制品。目前，TPO和TPV在汽車配件上的用量占總產(chǎn)量的75%以上。聚烯烴熱塑性彈性體聚烯烴熱塑性彈性體由橡膠和聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成TPV主要生產(chǎn)工藝全硫化熱塑性彈性體TPV(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)是熱塑性彈性體(TPE)的一種。生產(chǎn)TPV全硫化熱塑性彈性體的生產(chǎn)技術(shù)有很多種，按照加工工藝分類主要有簡(jiǎn)單的物理共混法，例如北京化工研究院采用超細(xì)全硫化粉末橡膠與熱塑性塑料共混的生產(chǎn)技術(shù)；以及動(dòng)態(tài)硫化法生產(chǎn)技術(shù)，以隸屬于Exxon公司的AES公司(AdvancedElastomerSystems)的生產(chǎn)技術(shù)為代表。TPV主要生產(chǎn)工藝全硫化熱塑性彈性體TPV(Thermo動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的過(guò)程動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的過(guò)程代表性產(chǎn)品為AES公司生產(chǎn)的系列品種Santoprene(EPDM/PP－TPV)和Geolast(NBR/PP－TPV)，其中Santoprene系列產(chǎn)品是許多高檔轎車配件選用材料。AES公司開(kāi)發(fā)TPV新系列B100，是第一種能與ABS、PC、ABS/PC共混物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等樹(shù)脂及共混物形成牢固交聯(lián)鍵，不用膠粘劑就能粘合的TPV。代表性產(chǎn)品為AES公司生產(chǎn)的系列品種Santoprene由動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的技術(shù)特點(diǎn)1)在動(dòng)態(tài)硫化方法制備全硫化熱塑性彈性體的過(guò)程中，要有適當(dāng)?shù)臏囟葓?chǎng)和剪切場(chǎng)，共混溫度必須高于樹(shù)脂的熔點(diǎn)或軟化溫度，以保證流動(dòng)性，同時(shí)不能過(guò)高，以免發(fā)生氧化降解。剪切場(chǎng)是分散相粒徑大小的決定因素，在高剪切速率下分散相粒徑可大大減小。同時(shí)，交聯(lián)劑的種類及用量、共混時(shí)間及相互間的配合等都會(huì)影響橡膠相的粒徑及其分布，進(jìn)而影響全硫化熱塑性彈性體的性能，這就對(duì)共混設(shè)備、制備工藝等提出了極高的要求。普通塑料加工設(shè)備無(wú)法滿足要求。由動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的技術(shù)特點(diǎn)1)在動(dòng)態(tài)硫化方法制備全2)Coran等的研究發(fā)現(xiàn)熱塑性彈性體中橡膠顆粒的大小對(duì)拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率有影響，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率與橡膠顆粒的直徑成反比，橡膠顆粒的直徑越小，機(jī)械性能越好。在動(dòng)態(tài)硫化法中，由于分散相橡膠粒子是通過(guò)機(jī)械剪切產(chǎn)生的，所以得到的橡膠粒徑不可能做到很小。3)由于動(dòng)態(tài)硫化的方法是在共混物共混的同時(shí)產(chǎn)生硫化作用，共混物在混煉設(shè)備中必須達(dá)到一定停留時(shí)間，橡膠相才能完全硫化，所以不但生產(chǎn)的周期相對(duì)較長(zhǎng)，而且在制備過(guò)程中容易引起橡膠相或塑料相的降解，從而限制了新熱塑性彈性體品種的開(kāi)發(fā)。2)Coran等的研究發(fā)現(xiàn)熱塑性彈性體中橡膠顆粒的大小對(duì)PP/EPDM－TPV形態(tài)與制備過(guò)程示意圖PP/EPDM熱塑性硫化橡膠(thermoplasticvulcanizate，TPV)的制備過(guò)程是：EPDM和PP在硫化之前先熔融混合，熔融溫度必須高于PP的熔點(diǎn)，待EPDM和PP熔融混合均勻后，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化。PP/EPDM－TPV形態(tài)與制備過(guò)程示意圖PP/EPDMTPV的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理在制備過(guò)程中，共混體系中的橡膠在交聯(lián)劑的作用下發(fā)生了硫化反應(yīng)。由于硫化是在共混過(guò)程中進(jìn)行的，發(fā)生硫化的橡膠不僅不能像靜態(tài)硫化那樣形成整體的橡膠型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)因機(jī)械剪切力的作用破壞硫化形成的體型網(wǎng)絡(luò)，從而使交聯(lián)程度很深的橡膠被打碎成非常小的粒子。但這些小粒子內(nèi)部仍是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，橡膠分子鏈間因化學(xué)鍵的生成而大大加強(qiáng)了作用力，使其相對(duì)滑移受到限制，橡膠組分的流動(dòng)性大大下降。同時(shí)橡膠粒子中交聯(lián)的彈性風(fēng)格因剪切應(yīng)力的作用而被迫呈伸直狀態(tài)。而沒(méi)有發(fā)生硫化的樹(shù)脂分子卻有自由運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性，分子間能發(fā)生相對(duì)滑移，有很好的流動(dòng)性。當(dāng)溫度降低，剪切力消失時(shí)，交聯(lián)分子進(jìn)行彈性恢復(fù)，使橡膠粒子發(fā)生收縮、凝聚，從而使本就因交聯(lián)而導(dǎo)致其流動(dòng)性大大降低的橡膠以顆粒的形式凍結(jié)在樹(shù)脂基體中，呈分散相。這樣就形成了以樹(shù)脂為海相，以全硫化橡膠粒子為島相的海－島結(jié)構(gòu)。這種特殊的相態(tài)結(jié)構(gòu)需有適當(dāng)?shù)腡PV制備技術(shù)與方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。TPV的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理在制備過(guò)程中，共混體系中的橡膠在TPV的制備技術(shù)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法PP基TPE最早是20世紀(jì)60年代末由美國(guó)Uniroyal公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，主要采用密煉機(jī)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法，其中的橡膠含量不能超過(guò)50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。這種方法不易制得低硬度的TPE。動(dòng)態(tài)部分硫化法1973年，美國(guó)Uniroyal公司采用密煉機(jī)使橡膠動(dòng)態(tài)部分硫化推出了牌號(hào)為TPR的產(chǎn)品。由于橡膠相的局部交聯(lián)改善了共混物的永久變形性能，因而該產(chǎn)品被廣泛用作汽車保險(xiǎn)杠等車外部件。不足之處是彈性差、壓縮永久變形高、耐熱性差、流動(dòng)性不好等。動(dòng)態(tài)全硫化法20世紀(jì)70年代末和80年代初，美國(guó)的Coran等人提出了制備動(dòng)態(tài)全硫化的工藝。該技術(shù)成功地解決了在動(dòng)態(tài)部分硫化制備TPE時(shí)，當(dāng)橡膠含量大于50份時(shí)就會(huì)產(chǎn)生的共混物熱塑流動(dòng)性降低，制品產(chǎn)生嚴(yán)重流痕及永久變形大、硬度高和橡膠感不強(qiáng)等缺陷。動(dòng)態(tài)全硫化的出現(xiàn)使共混型TPE的工藝制備和性能改進(jìn)方法有了新的突破，也是橡塑共混技術(shù)的一次革命。TPV的制備技術(shù)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法PP基TPE最早是20共混設(shè)備早期，Coran等人對(duì)動(dòng)態(tài)硫化的研究都是在密煉機(jī)中進(jìn)行的，近年來(lái)國(guó)外的研究者也有用開(kāi)煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行研究。制備PP/EPDM－TPV密煉機(jī)的工藝流程示意圖共混設(shè)備早期，Coran等人對(duì)動(dòng)態(tài)硫化的研究都是在密煉機(jī)中用于制備TPV的共混設(shè)備有雙輥筒煉塑機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為開(kāi)煉機(jī))、帶有轉(zhuǎn)子的密煉裝置(包括Brabander混合器、Banburry密煉機(jī)、Haake流變儀、其他各種轉(zhuǎn)矩流變儀及密煉機(jī)等，以下統(tǒng)稱為密煉機(jī))、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。其中，最常用的共混設(shè)備為密煉機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著各種功能型雙螺桿擠出機(jī)的誕生，一種全新的動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)－反應(yīng)擠出動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)出現(xiàn)了，并迅速得到了應(yīng)用。此類技術(shù)也主要集中于PP/EPDM－TPV體系。用于制備TPV的共混設(shè)備有雙輥筒煉塑機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為開(kāi)煉機(jī))反應(yīng)性擠出(Reactiveextrusion，REX)

反應(yīng)性擠出是指在聚合物和可聚合單體的連續(xù)擠出過(guò)程中完成一系列化學(xué)反應(yīng)的操作過(guò)程。反應(yīng)物的物理形態(tài)必須適合于擠出加工。反應(yīng)擠出是在聚合物和/或可聚合單體的連續(xù)擠出過(guò)程中完成一系列化學(xué)反應(yīng)的操作過(guò)程。REX是在短暫的停留時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，且可以使聚合物性能多樣化、功能化、生產(chǎn)連續(xù)化，工藝操作簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，越來(lái)越受到重視，在塑料改性技術(shù)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。反應(yīng)性擠出(Reactiveextrusion，REX)ApplicationsofReactiveextrusion

·PolymerBlends(nano-blends)·PolymerComposites(nano-composites)·Dynamicvulcanization·Functionalmaterials(electrical,optical,thermal,…)·PolymerFoams·Plasticsrecycling·RheologicalModificationApplicationsofReactiveextru

通過(guò)反應(yīng)擠出所完成的化學(xué)反應(yīng)類型類型描述本體聚合由單體、低分子量預(yù)聚體、單體混合物、單體與預(yù)聚體的混合物制備高分子量的聚合物接枝反應(yīng)由聚合物和單體反應(yīng)，生成接枝聚合物或共聚物鏈間共聚物的形成兩種或多種聚合物通過(guò)離子鍵或共價(jià)鍵反應(yīng)生成無(wú)規(guī)、接枝或嵌段共聚物偶聯(lián)/交聯(lián)反應(yīng)聚合物與多官能度的偶聯(lián)劑或支化劑反應(yīng)，使大分子增長(zhǎng)、支化，從而提高分子量；或聚合物與縮合劑反應(yīng)，使分子鏈延長(zhǎng)，從而獲得較高的分子量；或聚合物與交聯(lián)劑反應(yīng)，通過(guò)交聯(lián)而提高聚合物的熔融粘度可控降解使高分子量聚合物發(fā)生分子量可控降解（可控流變學(xué)），生成單體可控降解官能化/官能團(tuán)改性將官能基團(tuán)引入聚合物主鏈、端基、側(cè)鏈，或?qū)υ械墓倌軋F(tuán)進(jìn)行改性通過(guò)反應(yīng)擠出所完成的化學(xué)反應(yīng)類型類型描述本體聚合本體聚合

定義：?jiǎn)误w或者單體混合物在僅有極少量或沒(méi)有溶劑的情況下轉(zhuǎn)化為高分子量聚合物。在這一反應(yīng)過(guò)程中，形成了單獨(dú)的聚合物相，這一聚合物相常常溶于單體相，但也不總是溶于單體相?？刂浦攸c(diǎn)：在整個(gè)擠出機(jī)長(zhǎng)度方向上的粘度可從不足50Pa?s上升至1000Pa?s以上，隨著粘度的增加，傳熱變得更加困難，因此用于本體聚合反應(yīng)的擠出機(jī)不但可以在機(jī)筒的不同區(qū)段同時(shí)傳送粘度差別極大的原料或產(chǎn)物，還必須將反應(yīng)混合物中由于聚合放熱產(chǎn)生的溫度梯度控制在較窄的范圍內(nèi)，并使產(chǎn)物離開(kāi)擠出機(jī)之前，通過(guò)在減壓下的脫揮發(fā)分作用而除去其中未反應(yīng)的單體和揮發(fā)性副產(chǎn)物，以控制聚合物的聚合度，并得到均勻一致的反應(yīng)擠出產(chǎn)物。本體聚合定義：?jiǎn)误w或者單體混合物在僅有極少量或沒(méi)有溶劑的情用于合成聚酯的擠出機(jī)反應(yīng)器（Gouinlock等人，1968）用于合成聚酯的擠出機(jī)反應(yīng)器（Gouinlock等人，1968聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件接枝反應(yīng)熔融聚合物與一種或多種能夠在聚合物主鍵上生成接枝鏈的單體進(jìn)行的反應(yīng)。自由基引發(fā)劑，空氣或電離輻射來(lái)引發(fā)接枝反應(yīng)。具有強(qiáng)力混合段，以及能夠使聚合物基體以最大的表面積與接枝試劑接觸而專門設(shè)計(jì)的螺桿元件。在某些情況下接枝單體在聚合物具有較高的接枝表面積的條件下被注入到聚合物基體的熔融物流中接枝反應(yīng)熔融聚合物與一種或多種能夠在聚合物主鍵上生成接枝鏈的馬來(lái)酸酐接枝的擠出反應(yīng)器（Strait等人，1988）馬來(lái)酸酐接枝的擠出反應(yīng)器（Strait等人，1988）鏈間共聚物的形成

AAAAABBBBBBBBBB類型過(guò)程所得共聚物的類型1鏈斷裂-再結(jié)合嵌段和無(wú)規(guī)共聚物AAAAABBBBB+AABBBBBAAA+AABBAAABBB等2第一種聚合物的端基＋第二種聚合物鏈上的側(cè)官能團(tuán)接枝共聚物3第一種聚合物的端基＋第二種聚合物鏈上的端基嵌段共聚物AAAAABBBBB4共價(jià)交聯(lián)第一種聚合物側(cè)鏈上的官能團(tuán)＋第二種聚合物側(cè)鏈上的官能團(tuán)或者第一種聚合物主鏈＋第二種聚合物主鏈接枝共聚物（交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）5形成離子鍵一般為接枝共聚物（通常具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）鏈間共聚物的形成AAAAA類型過(guò)程所得共聚物的類型1鏈斷裂偶聯(lián)／交聯(lián)反應(yīng)

偶聯(lián)反應(yīng)包括單個(gè)聚合物大分子與縮合劑、多官能團(tuán)偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑的反應(yīng)，從而通過(guò)鍵的增長(zhǎng)或支化來(lái)提高相對(duì)分子質(zhì)量，或者通過(guò)交聯(lián)增加熔體粘度。具有能與縮合劑、偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的端基或側(cè)鏈的聚合物適合于參與這樣的偶聯(lián)或交聯(lián)反應(yīng)?？s合反應(yīng)與偶聯(lián)/交聯(lián)反應(yīng)的區(qū)別縮合劑用于使聚合物的大分子發(fā)生鏈增長(zhǎng)。參與縮合的聚合物含有兩種不同的官能基團(tuán)作末端基，如尼龍或PET。典型的縮合劑可以是單官能的或多官能的，并且只同與之反應(yīng)的聚合物所具有的兩種末端基中的一種發(fā)生反應(yīng)。在這一反應(yīng)過(guò)程中一個(gè)典型的情形是同時(shí)生成了低分子量的揮發(fā)性副產(chǎn)如水等。偶聯(lián)劑總是多官能的，可以用于使得帶有一種或兩種不同類型的官能性末端基的聚合物產(chǎn)生大分子鏈的增長(zhǎng)或支化。偶聯(lián)劑通常與兩個(gè)或更多個(gè)聚合物大分子鏈反應(yīng)，并被鍵合到通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)而最終獲得的鏈增長(zhǎng)聚合物或支化聚合物中

偶聯(lián)／交聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)包括單個(gè)聚合物大分子與縮合劑、多官能REACTIVEPOLYMERBLENDING

REACTIVEPOLYMERBLENDINGREACTIVEBLENDINGREACTIVEBLENDINGMixing

dispersion+interfacialareagenerationReactionattheinterfacesMixingdispersionReactionEXAMPLESOFREACTIVEEXTRUSION

EXAMPLESOFREACTIVEEXTRUSIONPolymerization:frommonomertopolymer*Barreltemperature:200then240°C*Residencetime: 1to3minutes*Conversion:~95%*Molecularweight:20000to40000g/mole.Polymerization:frommonomertChemicalmodification:conversionofthevinylacetategroupsofpoly(ethylene-co-vinylacetate)tothecorrespondingalcoholgroups

Chemicalmodification:convers*Barreltemperature:200°C*Residencetime:1to3minutes*Conversion:60to90%.*Barreltemperature:200°CReactiveblending:formulationofPP/PA6alloys

PA6:functionalreactivityPP:freeradicalreactivityPP-g-MAfunctionalreactivityReactiveblending:formulationCOMPOSITIONPP/PA6=80/20

COMPOSITION

REX設(shè)備設(shè)備主要是雙螺桿擠出機(jī)(TSE)和單螺桿擠出機(jī)(SSE)，TSE以同向嚙合型為主，用于REX的擠出機(jī)要求機(jī)筒的不同區(qū)段能添加不同反應(yīng)物并配備排氣設(shè)備，TSE的混煉效果好，其脫揮發(fā)分段位置和長(zhǎng)度是TSE的關(guān)鍵所在，擠出溫度和螺桿轉(zhuǎn)速的配合是REX的重要工藝條件。高混煉反應(yīng)擠出機(jī)向雙螺桿同向、異向旋轉(zhuǎn)及錐形雙螺桿方向發(fā)展，螺桿向深螺槽、長(zhǎng)螺桿方向發(fā)展，螺桿轉(zhuǎn)速不斷提高。國(guó)外的反應(yīng)式擠出機(jī)僅見(jiàn)圖片報(bào)道。國(guó)內(nèi)的王益龍等人開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了反應(yīng)式擠出機(jī)，并用于PE-g-MA的生產(chǎn)上，效果良好。REX設(shè)備設(shè)備主要是雙螺桿擠出機(jī)(TSE)和單螺桿擠PROCESSINGEQUIPMENTInternalbatchmixer

Co-rotatingself-wipingtwinscrewextruder

PROCESSINGEQUIPMENTInternalb共聚—共混法

特點(diǎn)：共聚—共混法制取聚合物共混物是一種化學(xué)方法，這一點(diǎn)是與機(jī)械共混法顯然不同的。共聚-共混法又有接技共聚-共混與嵌段共聚-共混之分接枝共聚—共混法的典型操作程序是：首先制備一種聚合物（聚合物組1），隨后將其溶于另一聚合物（聚合物組分2）的單體中，形成均勻溶液后再依靠引發(fā)劑或熱能的引發(fā)使單體與聚合物組分1發(fā)生接枝共聚，同時(shí)單體還會(huì)發(fā)生均聚作用。上述反應(yīng)產(chǎn)物為聚合物共混物，它通常包含著三種主要聚合物組，即聚合物1、聚合物2以及聚合物1為骨架接枝上聚合物B的接枝共聚物。接枝共聚組分的存在促進(jìn)了兩種聚合物組分的相容，所以接枝共聚—共混產(chǎn)物的相疇較機(jī)械共棍法產(chǎn)物的相疇微細(xì)。共聚—共混法特點(diǎn)：共聚—共混法制取聚合物共混物是一種化學(xué)方應(yīng)用實(shí)例：抗沖苯乙烯（HIPS)及ABS樹(shù)脂接枝共聚－共混法生產(chǎn)聚合物共混物所使用的設(shè)備與一般的聚合設(shè)備相同，即間歇式聚合釜或釜式、塔式等連續(xù)操作設(shè)備。在操作方式上除本體法外，還有本體—懸浮法、乳液法等等。應(yīng)用實(shí)例：溶液接枝共聚HIPS將橡膠(PB，加入量為5－10%)溶于苯乙烯(St)溶液中，在引發(fā)劑如過(guò)氧化苯甲?；蚴桥嫉惗‰?AIBN)等的作用下，有如下一些反應(yīng)步驟。(1)引發(fā)劑自由基(Ⅰ·)與PB鏈作用，產(chǎn)生PB大分子自由基

(2)PB大分子自由基(A)和(B)進(jìn)一步引發(fā)苯乙烯單體形成PS支鏈。(3)引發(fā)劑直接引發(fā)單體，得到均聚PS自由基，進(jìn)行均聚，生成PS。(4)接枝PS自由基間兩兩結(jié)合終止或與均聚PS自由基結(jié)合終止，生成接枝共聚物。(5)接枝PS自由基以及PB自由基還可能導(dǎo)致PB鏈交聯(lián)。溶液接枝共聚HIPS將橡膠(PB，加HIPS在聚合過(guò)程中的形態(tài)演化在反應(yīng)初期，PB溶解在苯乙烯溶液中，當(dāng)苯乙烯轉(zhuǎn)化率達(dá)到1%－2%時(shí)，PB與PS就會(huì)發(fā)生相分離，PS與St的溶液為分散相，分布在PB與St的溶液中，界面處形成少量的接枝共聚物；苯乙烯轉(zhuǎn)化率提高到一定程度(9%－12%)，這時(shí)就會(huì)發(fā)生相逆轉(zhuǎn)(phaseinversion)，PS溶液就由分散相轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)相，而PB溶液則由連續(xù)相轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑾啵蝗缓?，連續(xù)相(PS溶液)內(nèi)的苯乙烯單體繼續(xù)聚合，而在分散相(PB溶液)內(nèi)，苯乙烯單體的含量仍然很高，它也將連續(xù)聚合，由于接枝共聚物的阻礙作用，從而導(dǎo)致在分散相內(nèi)形成了以橡膠網(wǎng)絡(luò)分割的包藏有PS的特殊結(jié)構(gòu)，即胞狀結(jié)構(gòu)(Cellularstructure)；胞狀結(jié)構(gòu)是HIPS具有高抗沖擊韌性的重要原因，很好地實(shí)現(xiàn)相反轉(zhuǎn)是獲得分散相為胞狀結(jié)構(gòu)形態(tài)的關(guān)鍵；影響HIPS性能的因素很多，如胞狀橡膠分散相的體積分?jǐn)?shù)、尺寸、分布、分散相內(nèi)PS的包藏量、接枝程度、橡膠交聯(lián)程度、PS基體的性質(zhì)以及PS支鏈的分子量及其分布等等都與HIPS的性能直接相關(guān)，而HIPS的形態(tài)結(jié)構(gòu)又與聚合反應(yīng)條件(如引發(fā)劑的種類、濃度、反應(yīng)溫度等)直接相關(guān)。HIPS在聚合過(guò)程中的形態(tài)演化在反應(yīng)初期，PB溶解在苯乙烯溶IPN技術(shù)

互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)是含有兩種聚合物的材料，其中每一種聚合物都是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每種聚合物必須在另一種聚合物直接存在下進(jìn)行聚合或交聯(lián)或者既聚合又交聯(lián)。其組分聚合物之間通常不存在化學(xué)鍵，因而不同于接枝或嵌段共聚物；同時(shí)IPN的組分聚合物之間存在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(包括化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián))的相互貫穿、纏結(jié)，因而又不同于機(jī)械共混物。順序IPN：是先合成交聯(lián)的聚合物I，然后把單體II和它的交聯(lián)劑、引發(fā)劑溶脹到聚合物I里，并在里面聚合；同時(shí)互穿網(wǎng)絡(luò)(SimultaneousInterpenetratingNetwork,SIN)是把兩種單體和它們各自的交聯(lián)劑混合成共有溶液，然后互不干擾地同時(shí)進(jìn)行逐步聚合和鏈鎖聚合；互穿彈性體網(wǎng)絡(luò)(InterpenetratingElastomericNetwork，IEN)：兩種線形聚合物膠乳混合和共凝結(jié)，使兩個(gè)組分同時(shí)交聯(lián)。IPN技術(shù)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)是含有兩種聚合物的材料，

聚合物共混設(shè)備

粒、粉料共混設(shè)備

聚合物的粉料混合主要是指聚合物物料在非熔融狀態(tài)下進(jìn)行混合，在工藝上也稱為初混。聚合物共混設(shè)備粒、粉料共混設(shè)備重力混合器

重力混合器是借助重力作用進(jìn)行混合的大型混合設(shè)備，適用于大批量的、具有一定粒度的粒狀物料的分布混合，而且要求粒子間的相對(duì)滑動(dòng)性能較好。如果粒子間粘附力大，則混合效果差，一般適合于粒徑在0.3mm左右的物料。重力混合器重力混合器是借助重力作用進(jìn)行混合的大型混合設(shè)備，氣動(dòng)混合器利用固體流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行混合的設(shè)備稱為氣動(dòng)混合器。氣動(dòng)混合器是利用氣流促使混合器內(nèi)的固態(tài)物料翻滾達(dá)到混合目的。氣動(dòng)混合器利用固體流態(tài)化技術(shù)進(jìn)行混合的設(shè)備稱為氣動(dòng)混合器。氣滾筒類混合設(shè)備

轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)

轉(zhuǎn)鼓式混合器是最簡(jiǎn)單的滾筒式混合設(shè)備。它的混合室兩端與驅(qū)動(dòng)軸相連接。二驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，混合室內(nèi)的物料即在垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，初始時(shí)位于混合室底部的物料由于物料間的粘結(jié)作用以及物料與側(cè)壁間的摩擦力而隨鼓升起。又由于離心力的作用，物料趨于靠近壁面，使物料間以及物料與側(cè)壁間的作用力增大；當(dāng)物料上升到一定高度時(shí)，在重力作用下落到底部，接著又升起，如此循環(huán)往返，使物料在垂直作用方向反復(fù)重疊、換位，從而達(dá)到分布混合的目的。滾筒類混合設(shè)備轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)鼓式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

螺帶式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示。它是一個(gè)兩端封閉的半圓筒形槽，槽上有可啟閉的蓋，作裝料用。槽體附夾套，以供加熱或冷卻用。在半圓形槽的混合室內(nèi)一般裝兩根結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、方向相反的螺帶。當(dāng)螺帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩根螺帶即各以一定方向?qū)⒒旌鲜覂?nèi)的物料推動(dòng)，使物料各部分的位移不一，從而達(dá)到混合的目的。螺帶的轉(zhuǎn)速一般為10～30轉(zhuǎn)/分，混合室下部開(kāi)有卸料口。螺帶式混合機(jī)螺帶式混合機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示。它是一個(gè)兩端封閉的犁狀轉(zhuǎn)子混合機(jī)由圓筒形混合室、形如犁狀的轉(zhuǎn)子及驅(qū)動(dòng)部分組成?；旌鲜疑喜坑羞M(jìn)料口和排氣口，排氣田上裝有空氣過(guò)濾器。設(shè)置排氣口的目的是為了在加料時(shí)排出混合室內(nèi)的空氣?；旌鲜覀?cè)板可以打開(kāi)，以清理混合室和轉(zhuǎn)子。混合室下部有卸料口．并裝有開(kāi)關(guān)閥門。當(dāng)轉(zhuǎn)子在驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的犁鋒切碎物料中的團(tuán)塊，使其分散。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)子的犁片是傾斜安裝的，因而驅(qū)使物料隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料獲得很大離心力，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高，物料在混合室內(nèi)成為飛瀑狀態(tài)，由此得到良好的分布混合。犁狀轉(zhuǎn)子混合機(jī)犁狀轉(zhuǎn)子混合機(jī)由圓筒形混合室、形如犁狀的轉(zhuǎn)子及驅(qū)動(dòng)部分組成。

Z形捏合機(jī)又稱雙臂捏合機(jī)或sigma槳葉捏合機(jī)。主要由一個(gè)帶有鞍形底鋼槽的混合室和一對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的z形攪拌器所組成?；旌鲜也郾诟接袏A套，以供加熱或冷卻用。捏合機(jī)卸料用鋼槽傾倒裝置，可使鋼槽傾倒120度?；旌蠒r(shí)，物料借兩個(gè)攪拌器的相反轉(zhuǎn)動(dòng)，使物料沿混合室的側(cè)壁上翻，而在混合室的中間落下。這樣，物料受到重復(fù)的折疊和撕捏作用，從而達(dá)到均勻混合。Z形捏合機(jī)Z形捏合機(jī)又稱雙臂捏合機(jī)或sigma槳葉捏合機(jī)。主要由適用于粉末物料的研磨，球磨機(jī)是—個(gè)鋼制或瓷制圓柱形筒體，筒內(nèi)裝有銅球或瓷球。依靠球與球之間或球與筒壁之間的摩擦與撞擊而使物料研軋磨碎。球磨的旋轉(zhuǎn)速度決定了球在筒體中的情況，影響研磨效率。球的大小、重量和數(shù)量對(duì)研磨質(zhì)量也有影響。一般，球體容積占轉(zhuǎn)筒容積的30～35％。球磨機(jī)

適用于粉末物料的研磨，球磨機(jī)是—個(gè)鋼制或瓷制圓柱形筒體，筒內(nèi)高速混合機(jī)是使用極為廣泛的塑料混合設(shè)備，可用于混色、制取母料、配料及其共混材料的預(yù)混。工作原理：當(dāng)高速混合機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪借助表面與物料的摩擦力和側(cè)面對(duì)物料的推力使物料沿葉輪切向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由于離心力的作用物料被拋向混合室內(nèi)壁，并且沿壁面上升。當(dāng)升到一定高度后，由于重力作用又落回到葉輪中心，接著又被拋起。這種上升運(yùn)動(dòng)與切向運(yùn)動(dòng)的結(jié)合使物料實(shí)際上處于連續(xù)的螺旋狀上、下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由于葉輪轉(zhuǎn)速很高，物料運(yùn)動(dòng)速度也很快，快速運(yùn)動(dòng)著的粒子間相互碰撞摩擦使得團(tuán)塊破碎，物料溫度相應(yīng)升高，同時(shí)迅速地進(jìn)行著交叉混合，這些作用促進(jìn)了組分的均勻分布和對(duì)液態(tài)添加劑的吸收?；旌鲜覂?nèi)的折流板進(jìn)一步攪亂了物料流態(tài)，使物料形成無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)，并在折流板附近形成很強(qiáng)的渦流。高速混合機(jī)高速混合機(jī)是使用極為廣泛的塑料混合設(shè)備，可用于混色、制取母料聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件間歇熔體混合設(shè)備

開(kāi)煉機(jī)開(kāi)煉機(jī)又稱雙輥煉塑機(jī)。它是通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒將物料混合或使物料達(dá)到規(guī)定狀態(tài)的。經(jīng)過(guò)配料、捏合的物料再經(jīng)過(guò)開(kāi)煉機(jī)的混合、塑化，可以制成半成品。開(kāi)煉機(jī)的主要工作部件是相向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)輥筒，輥簡(jiǎn)內(nèi)部可通蒸汽加熱以及通冷水冷卻，以便控制混煉的溫度。兩輥轉(zhuǎn)速不等、速比一般為1.05—1：1。兩輥之間的輥隙可調(diào)，通常開(kāi)始加料時(shí)稍大，物料軟化包覆輥?lái)g后即可調(diào)小輥隙。間歇熔體混合設(shè)備開(kāi)煉機(jī)工作原理

經(jīng)過(guò)捏合的物料加入兩相向旋轉(zhuǎn)的輥筒上時(shí)，借預(yù)混料和輥筒間的摩擦力作用將物料拉入輥隙，并使其反復(fù)通過(guò)輥隙。在剪切力、擠壓力及熱輥筒的綜合作用下，各組分得到良好的分散，成為可塑的粘流態(tài)。工作原理開(kāi)煉機(jī)的特點(diǎn)

①開(kāi)煉機(jī)工作時(shí)經(jīng)取樣可直接觀察到物料在混合過(guò)程中的變化，從而能及時(shí)調(diào)整操作工藝及配方而達(dá)到預(yù)定的目的，特別是對(duì)那些尚不完全清楚其物性的物料，用開(kāi)煉機(jī)比用密煉機(jī)會(huì)更易于探索最適宜的工藝操作條件；②在開(kāi)煉機(jī)上可隨時(shí)觀察到熱固性塑料的固化程度；③開(kāi)煉機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單．混煉強(qiáng)度高，價(jià)格低廉。開(kāi)煉機(jī)的特點(diǎn)①開(kāi)煉機(jī)工作時(shí)經(jīng)取樣可直接觀察到物料密煉機(jī)

密煉機(jī)是在開(kāi)煉機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度間歇混合設(shè)備。由于密煉機(jī)的混煉室是密閉的，混合過(guò)程中物料不會(huì)外泄，因而可避免混合物中添加劑的氧化或揮發(fā)，并且可以加入液態(tài)添加劑。混煉室的密閉有效地改善了工作環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期，并為自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。密煉機(jī)的主要部件是一對(duì)轉(zhuǎn)子和一個(gè)塑煉室，轉(zhuǎn)子的橫切面呈梨形，并以螺旋的方式沿著軸向排列。當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被塑煉物料的移動(dòng)不僅繞著轉(zhuǎn)子，而且也順著軸向。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的，轉(zhuǎn)速也略有差別，而兩個(gè)轉(zhuǎn)子的側(cè)面頂尖以及頂尖與塑煉室內(nèi)壁之間的間距都很小。因此，轉(zhuǎn)子在這些地方掃過(guò)時(shí)都對(duì)物料施有強(qiáng)大的剪切力。塑煉室的頂部設(shè)有由壓縮空氣操縱的活塞，借以壓緊物料而使其更有利于塑煉。密煉機(jī)的特點(diǎn)是能在較短的時(shí)間內(nèi)給予物料以大量的剪切能，而且是在隔絕空氣下進(jìn)行工作的，所以在傳動(dòng)條件、塑煉效果和防止物料氧化等方面都比較好。密煉機(jī)密煉機(jī)是在開(kāi)煉機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度間歇混合設(shè)密煉機(jī)結(jié)構(gòu)

橢圓形轉(zhuǎn)子密煉機(jī)由混煉室、轉(zhuǎn)子、加料系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)等部分組成。工作原理

預(yù)混抖不斷地在兩個(gè)以一定速比和相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間循環(huán)而產(chǎn)生捏和摻混作用，并在室壁輥角間產(chǎn)生剪切作用塑煉作用。位于混煉室上方進(jìn)料頸段的氣動(dòng)活塞(上頂拴)有助于物料進(jìn)入混煉區(qū)，并施加一定的壓力。密煉機(jī)結(jié)構(gòu)連續(xù)熔體混合設(shè)備

單螺桿擠出機(jī)

單螺桿擠出機(jī)通常配有包括加料段、壓縮段和計(jì)量段的螺桿。絕大多數(shù)單螺桿擠出機(jī)被用來(lái)擠出造粒、成型板、管、絲、膜中空制品、異型材等，也有少數(shù)單螺桿擠出機(jī)用來(lái)完成某些混合任務(wù)。單螺桿擠出機(jī)的工作機(jī)理為：在固體輸送區(qū)，物料是靠它與螺桿和機(jī)筒之間的摩擦系數(shù)的差值形成的摩擦力而向前輸送的。當(dāng)物料熔融成為熔體后，在螺紋區(qū)物料是靠粘性拖曳向前輸送的。而在無(wú)螺紋區(qū)則是靠壓差向前輸送的。在單螺桿擠出機(jī)中，只有當(dāng)物料熔融后，混合才得以進(jìn)行。連續(xù)熔體混合設(shè)備單螺桿擠出機(jī)聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件單螺桿擠出機(jī)的最關(guān)鍵部件是螺桿，螺桿的幾何參數(shù)，諸如直徑、長(zhǎng)徑比、螺槽深度、螺槽深度或?qū)挾茸兓?比例)、螺桿各段長(zhǎng)度比、螺旋角、螺棱寬度等都不同程度地影響著其混煉效果或輸送能力。此外，螺桿轉(zhuǎn)速、表面光潔度、料筒的結(jié)構(gòu)特征也都有—定影響。普通的單螺桿擠出機(jī)并不能獲得滿意的混合分散作用，應(yīng)使用高效混煉擠出設(shè)備，采用新型螺桿和混煉元件。這些高效混煉擠出設(shè)備強(qiáng)化了剪切作用和對(duì)流作用，它們主要從三方面采取措施提高設(shè)備的混煉效果，即提高剪切速率，延長(zhǎng)混煉作用時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)混合物料的分割和擾動(dòng)?；鞜捫蛿D出機(jī)的螺桿型式主要有屏障型、銷釘型和波型等。單螺桿擠出機(jī)的最關(guān)鍵部件是螺桿，螺桿的幾何參數(shù)，諸如直徑、長(zhǎng)屏障型螺紋形式促使熔化并使熔體受到較強(qiáng)的剪切，更有利于混合作用的發(fā)揮。屏障型螺紋形式促使熔化并使熔體受到較強(qiáng)的剪切，更有利于混合作銷釘型螺紋形式增加物料攪動(dòng)，促進(jìn)熔化，產(chǎn)生局部高剪切，提高內(nèi)壓和熔體溫度。銷釘型螺紋形式增加物料攪動(dòng)，促進(jìn)熔化，產(chǎn)生局部高剪切，提高內(nèi)螺桿的螺槽根部是偏心的，偏心部位沿軸向按螺旋形移動(dòng)。由于螺槽深度前后各點(diǎn)不一致，螺槽彼此的連接就呈現(xiàn)波浪的形式。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)固體床呈周期性地壓縮和膨脹，促使混合和熔化。另一種是在主螺紋中間設(shè)置附加螺紋，形成兩個(gè)螺槽，兩者的深淺變化相反，使物料周期地受到壓縮和膨脹。波型螺紋形式螺桿的螺槽根部是偏心的，偏心部位沿軸向按螺旋形

在每個(gè)DIS元件的外表面上均有盤(pán)成與螺桿本體螺紋方向相同的螺旋進(jìn)、出料槽。進(jìn)料槽的終點(diǎn)與出料槽的起點(diǎn)以通道相連結(jié)，但出料槽出口在元件圓周上的排列順序與進(jìn)料槽進(jìn)口在元件圓周上的排列順序不同。物料在其流動(dòng)的交叉方向上受到了強(qiáng)烈的剪切作用。DIS螺桿在每個(gè)DIS元件的外表面上均有盤(pán)成與螺桿本體螺紋方靜態(tài)混合器靜態(tài)混和器是由許多扭曲板按不同方向相對(duì)而又交錯(cuò)的方式串聯(lián)地嵌在空心圓管的內(nèi)壁上的，各扭曲板彼此接攏，將圓筒中物料的流動(dòng)分成兩股且使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分配混和。靜態(tài)混合器靜態(tài)混和器是由許多扭曲板按不同方向相對(duì)而又混煉—擠出機(jī)組為延長(zhǎng)物料的混煉時(shí)間，提高混煉效果，工業(yè)上常用兩臺(tái)擠出機(jī)串聯(lián)操作，或制成串聯(lián)機(jī)組——二段擠出機(jī)用于聚合物共混。然而此類措施效果不夠明顯，主要是因?yàn)槲锪显谠O(shè)備中流動(dòng)時(shí)的剪切速率未能提高。混煉—擠出機(jī)組吸取了二段擠出機(jī)的特點(diǎn)，也分為兩個(gè)操作段。不過(guò)為了強(qiáng)化混煉作用，其第一操作段不使用擠出機(jī)，而使用類似于密煉機(jī)結(jié)構(gòu)的沿?zé)捬b置。在此段以高剪切速率(500一1500秒‘)使聚合物受到混煉。在第二操作段仍為普通單螺桿擠出機(jī)，螺桿長(zhǎng)徑比可以適當(dāng)減小，在此段用低剪切速率(30一70秒‘)擠出?；鞜挕獢D出機(jī)組為延長(zhǎng)物料的混煉時(shí)間，提高混煉效果，工業(yè)上常用雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)的混煉擠出裝置系由兩根互相嚙合的螺桿和一個(gè)“∞”字形料筒組成。其工作原理與單螺桿擠出機(jī)完全不同。物料在單螺桿擠出機(jī)中的輸送，主要是依靠摩擦力；而雙螺桿擠出機(jī)則主要是由兩根互相嚙合的螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的“正向輸送”作用，強(qiáng)制地將物料推向料筒末端，在輸送過(guò)程中，大部分物料強(qiáng)制地由一根螺桿的螺槽轉(zhuǎn)移到另—根螺桿的螺槽中去。隨螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在兩螺桿之間反復(fù)轉(zhuǎn)向，因而物料受到相當(dāng)良好的混煉。據(jù)分析，在同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)中，物料經(jīng)過(guò)十個(gè)螺距后，混合次數(shù)可達(dá)220之多。因此，即使參與共混的兩種聚合物的熔融粘度相差比較大，也能強(qiáng)制地混煉成為均勻的聚合物共混物。雙螺桿示意圖雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)的混煉擠出裝置系由兩根互相嚙合的螺桿聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件用嚙合型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑料配混和聚合物共混的優(yōu)點(diǎn)①混煉效果好單螺桿擠出機(jī)的混煉效果不夠理想，其原因是單螺桿擠出機(jī)的分散、混合作用僅依靠螺桿的壓縮比及螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的背壓，以及由背壓產(chǎn)生的反向流動(dòng)所引起。雙螺桿擠出機(jī)的兩根互相嚙合的螺桿在嚙合處產(chǎn)生了強(qiáng)烈的剪切作用，對(duì)物料的分散與混合極有利。②物料在料筒內(nèi)停留時(shí)間分布窄雙螺桿擠出機(jī)的“正位移輸送”使物料在其中的平均停留時(shí)間比單螺桿擠出機(jī)少二分之一以上，停留時(shí)間分布范圍也僅為單螺桿擠出機(jī)的五分之—左右。③擠出量大，能量消耗少當(dāng)螺桿直徑和轉(zhuǎn)速相同時(shí)，雙螺桿擠出機(jī)的實(shí)際擠出量可達(dá)單螺桿擠出機(jī)的三倍。用嚙合型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑料配混和聚合物共混的優(yōu)點(diǎn)①混煉效果GEOMETRYOFACOTSEThegeometryofaCOTSEcanbedescribedbytwoparameters:*Outerscrewradius,R*Centerlinedistance,CThefeaturesofthegeometryofaCOTSEare:*Intermeshing*Self-wipingGEOMETRYOFACOTSEThegeometrTREETYPESOFSCREWELEMENTSINACOTSE

Right-HandedSolidconveying&wherelowdegreeoffillisneededMeltconveyingPressuregenerationLeft-HandedWherechannelshouldbefilled(eg.kneadingblocks)orwheremeltsealisneeded(eg.venting).KneadingblocksKneadingblocksaregoodmixingelements.Thosewithlargewidtharegoodfordispersivemixingandthosewiththinwidtharegoodfordistributivemixing.

TREETYPESOFSCREWELEMENTSI聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件TWOMIXINGMECHANISMSINACOSTE

Compression/ExpansionSmearingTWOMIXINGMECHANISMSINACOS1.Compression/Expansion1.Compression/Expansion2.Smearing

Becauseoftherolationofthescrews,thematerialissmearedbetweenthescrewsandbetweenthebarrelandthescrews.2.SmearingBecauseof聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件31十月202293聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)23十月20221聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)聚合物共混技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

第一代第二代第三代~19501950~19701970~1985~經(jīng)驗(yàn)科學(xué)單純的共混技術(shù)接枝技術(shù)多層乳液技術(shù)相容劑技術(shù)IPN技術(shù)動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)分子復(fù)合技術(shù)無(wú)規(guī)共聚物相容性技術(shù)聚合物合金化技術(shù)的復(fù)合化技術(shù)聚合物共混技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程第一代第二代第三代~1950195簡(jiǎn)單機(jī)械共混技術(shù)

簡(jiǎn)單的機(jī)械共混技術(shù)也稱為單純共混技術(shù)，它是在共混過(guò)程中，直接將兩種聚合物進(jìn)行混合制得聚合物混合材料。簡(jiǎn)單機(jī)械共混技術(shù)簡(jiǎn)單的機(jī)械共混技術(shù)也稱為單純共混技術(shù)，它是混合作用示意圖分散作用示意圖（1）分散前（2）顆粒減?。?）分子分散

機(jī)械共混法混合過(guò)程一般包括混合作用和分散作用兩方面含義。

混合作用系指不同組分相互分散到對(duì)方所占據(jù)的空間中，即使得兩種或多種組分所占空間的最初分布情況發(fā)生變化；

分散作用則指參與混合的組分發(fā)生顆粒尺寸減小，極端情況達(dá)到分子程度的分散?；旌献饔檬疽鈭D分散作用示意圖物料的混合過(guò)程通常依靠擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用來(lái)完成。參與混合各組分在不同區(qū)域的濃度差是擴(kuò)散作用的推動(dòng)力，各組分的微粒總是從其濃度較高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域遷移。對(duì)流作用是各種物粉在空間位置上相互變換，機(jī)械攪拌是促進(jìn)對(duì)流作用的主要手段。剪切作用是利用剪切力，促使物料顆粒產(chǎn)生變形（偏轉(zhuǎn)與拉長(zhǎng)）以致破碎分散。共混過(guò)程中粒子分散作用示意物料的混合過(guò)程通常依靠擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用來(lái)完成。共混過(guò)大多數(shù)聚合物共混物均可用機(jī)械共混法制備。此法依靠各種聚合物混合、捏合及混煉設(shè)備實(shí)現(xiàn)。在混合、捏合和混煉操作中，通常僅有物理變化。有時(shí)，由于強(qiáng)烈的機(jī)械剪切作用使一部分聚合物發(fā)生降解、產(chǎn)生大分子自由基，繼而形成少量接枝或嵌段共聚物，這種伴隨有化學(xué)變化的機(jī)械共混可稱為物理化學(xué)共混法。大多數(shù)聚合物共混物均可用機(jī)械共混法制備。此法依靠各種聚物理共混法分類干粉共混法熔體共混法溶液共混法乳液共混法物理共混法分類干粉共混法干粉共混法將兩種或兩種以上品種不同的細(xì)粉狀聚合物在各種通用的塑料混合設(shè)備中加以混合，形成各組分均勻分散的粉狀聚合物混合物的方法稱為干粉共混法。混和時(shí)，可以同時(shí)加入必要的塑料助劑（如增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、填充劑等）。干粉共混法將兩種或兩種以上品種不同的細(xì)粉狀聚合物在各種通用的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。缺點(diǎn)：1、所用聚合物原料必須呈細(xì)粉狀；2、干粉混合時(shí)，聚合物料溫度低于它們的粘流溫度(＜Tf)，物料不易流動(dòng)，混合分散效果差。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易。熔體共混法又稱為熔融共混，此法系將共混所用的聚合物組分在它們的粘流溫度以上(＞Tf)用混煉設(shè)備制取均勻聚合物共混物，然后再冷卻，粉碎(或造粒)的方法。熔體共混法又稱為熔融共混，此法系將共混所用的聚合物組分在它們?nèi)廴诠不爝^(guò)程示意熔融共混過(guò)程示意優(yōu)點(diǎn)共混的聚合物原料在料度大小及粒度均一性方面不似干粉共混法那樣嚴(yán)格，所以原料準(zhǔn)備操作較簡(jiǎn)單；熔融狀態(tài)下，異種聚合物分子之間擴(kuò)散和對(duì)流激化，加之混煉設(shè)備的強(qiáng)剪切分散作用，使得混合效果顯著高于干粉共混，共混物料成型后，制品內(nèi)相疇較小；在混煉設(shè)備強(qiáng)剪切作用下，導(dǎo)致一部分聚合物分子降解并可形成一定數(shù)量的接枝或嵌段共聚物，從而促進(jìn)了不同聚合物組分之間的相容。優(yōu)點(diǎn)共混的聚合物原料在料度大小及粒度均一性方面不似干粉共混法溶液共混法將各原料聚合物組分加入共同溶劑中(或?qū)⒃暇酆衔锝M分分別溶解、再混合)攪拌溶解混合均勻，然后加熱蒸出溶劑或加入非溶劑共沉淀獲得聚合物共混物。溶液共混法所制之聚合物共混物混和分散性差，并且消耗大量溶劑，工業(yè)上意義不大。溶液共混法將各原料聚合物組分加入共同溶劑中(或?qū)⒃暇酆衔锝M乳液共混法乳膠共混法的基本操作是將不同的聚合物乳液一起攪拌混合均勻后，加入凝聚劑使異種聚合物共沉析以形成聚合物共混體系。乳液共混法乳膠共混法的基本操作是將不同的聚合物乳液一起攪拌混反應(yīng)性共混技術(shù)指兩種或多種聚合物在混煉的過(guò)程中同時(shí)伴隨著其中一種或多種聚合物上有化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生，而這種反應(yīng)最終的結(jié)果是在聚合物與聚合物之間產(chǎn)生化學(xué)鍵接。

類型：A反應(yīng)性密煉B反應(yīng)性擠出反應(yīng)性共混技術(shù)指兩種或多種聚合物在混煉的過(guò)程中同時(shí)伴隨著其中反應(yīng)性密煉動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)：是指在混煉過(guò)程中共混物的化學(xué)反應(yīng)主要是橡膠組分的交聯(lián)反應(yīng)，共混物的形態(tài)結(jié)構(gòu)則為橡膠組分成為分散相，塑料相成為連續(xù)相，橡膠組分分散于塑料組分之中。原理：橡膠與剛性熱塑性樹(shù)脂熔融共混時(shí)，在交聯(lián)劑作用下“就地”(insite)被硫化而形成的。這類以橡膠為主的共混物，在未動(dòng)態(tài)硫化之前，依照共混原理，組分含量高的橡膠傾向于形成連續(xù)相，隨著動(dòng)態(tài)硫化程度的提高，橡膠的粘度隨之增大。此時(shí)盡管樹(shù)脂含量低，但粘度小，因而導(dǎo)致粘度成為決定相態(tài)的主要因素。粘度大的橡膠由連續(xù)相過(guò)渡為分散相，樹(shù)脂則轉(zhuǎn)變成為連續(xù)相。在低比例的熱塑性塑料基體中混入高比例橡膠，再與硫化劑一起混煉的同時(shí)使彈性體發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，形成的大量橡膠微粒分散到少量塑料基體中，所以TPV

(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)的強(qiáng)度、彈性、耐熱性、抗壓縮永久性顯著提高，熱塑性、耐化學(xué)性及加工穩(wěn)定性也明顯改善。反應(yīng)性密煉動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)：是指在混煉過(guò)程中共混物的化學(xué)反應(yīng)主要TPE簡(jiǎn)介熱塑性彈性體(thermoplasticelastomer，TPE)是一種兼有塑料和橡膠特性、在高溫下能塑化成型、在常溫下又能顯示出橡膠彈性的材料，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域。目前工業(yè)化生產(chǎn)TPE主要分為以下幾類:苯乙烯類(TPS)（SBS、SEBS、SIS）、烯烴類(TPO)(由橡膠和聚烯烴構(gòu)成)、氯乙烯類(TPVC)、氨酯類(TPU)、聚酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機(jī)氟類(TPF)、雙烯類(TPB、TPI)等。TPE簡(jiǎn)介熱塑性彈性體(thermoplasticela從制備工藝上，熱塑性彈性體可分為兩大類：一類是合成共聚物；另一類是彈性體和塑料的共混物。同合成型相比，共混型TPE具有制造工藝簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣，結(jié)構(gòu)和性能可靈活設(shè)計(jì)及其產(chǎn)業(yè)化速度快等特點(diǎn)。共混型TPE是橡膠和塑料兩種組分在高溫和高剪切速率的機(jī)械共混條件下制備而成的。在機(jī)械共混條件下，橡膠組分在動(dòng)態(tài)硫化的同時(shí)又被充分地剪切成微小的顆粒。實(shí)質(zhì)上，這一過(guò)程為反應(yīng)性共混。在機(jī)械作用下，橡膠被均勻地分散于塑料組分之中，最后制成以橡膠組分為分散相，塑料組分為連續(xù)相的共混體系。從制備工藝上，熱塑性彈性體可分為兩大類：一類是合成共聚物；另

聚烯烴熱塑性彈性體聚烯烴熱塑性彈性體由橡膠和聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成，采用機(jī)械共混法和動(dòng)態(tài)部分硫化法制備的聚烯烴熱塑性彈性體稱為TPO，采用動(dòng)態(tài)全硫化法制備的聚烯烴熱塑性彈性體稱為TPV。TPO和TPV的橡膠組分主要為EPDM、NBR和IIR，聚烯烴樹(shù)脂組分主要為PP和PE。橡膠組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2～0.3的機(jī)械共混型TPO一般用于汽車保險(xiǎn)杠及家用電器配件等。橡膠組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6～0.7的動(dòng)態(tài)部分硫化型TPO和TPV的耐動(dòng)態(tài)疲勞性能優(yōu)異，耐磨、耐臭氧老化及耐候性能好，撕裂強(qiáng)度高，壓縮變形小，制品的綜合性能優(yōu)于同類橡膠制品。目前，TPO和TPV在汽車配件上的用量占總產(chǎn)量的75%以上。聚烯烴熱塑性彈性體聚烯烴熱塑性彈性體由橡膠和聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成TPV主要生產(chǎn)工藝全硫化熱塑性彈性體TPV(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)是熱塑性彈性體(TPE)的一種。生產(chǎn)TPV全硫化熱塑性彈性體的生產(chǎn)技術(shù)有很多種，按照加工工藝分類主要有簡(jiǎn)單的物理共混法，例如北京化工研究院采用超細(xì)全硫化粉末橡膠與熱塑性塑料共混的生產(chǎn)技術(shù)；以及動(dòng)態(tài)硫化法生產(chǎn)技術(shù)，以隸屬于Exxon公司的AES公司(AdvancedElastomerSystems)的生產(chǎn)技術(shù)為代表。TPV主要生產(chǎn)工藝全硫化熱塑性彈性體TPV(Thermo動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的過(guò)程動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的過(guò)程代表性產(chǎn)品為AES公司生產(chǎn)的系列品種Santoprene(EPDM/PP－TPV)和Geolast(NBR/PP－TPV)，其中Santoprene系列產(chǎn)品是許多高檔轎車配件選用材料。AES公司開(kāi)發(fā)TPV新系列B100，是第一種能與ABS、PC、ABS/PC共混物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等樹(shù)脂及共混物形成牢固交聯(lián)鍵，不用膠粘劑就能粘合的TPV。代表性產(chǎn)品為AES公司生產(chǎn)的系列品種Santoprene由動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的技術(shù)特點(diǎn)1)在動(dòng)態(tài)硫化方法制備全硫化熱塑性彈性體的過(guò)程中，要有適當(dāng)?shù)臏囟葓?chǎng)和剪切場(chǎng)，共混溫度必須高于樹(shù)脂的熔點(diǎn)或軟化溫度，以保證流動(dòng)性，同時(shí)不能過(guò)高，以免發(fā)生氧化降解。剪切場(chǎng)是分散相粒徑大小的決定因素，在高剪切速率下分散相粒徑可大大減小。同時(shí)，交聯(lián)劑的種類及用量、共混時(shí)間及相互間的配合等都會(huì)影響橡膠相的粒徑及其分布，進(jìn)而影響全硫化熱塑性彈性體的性能，這就對(duì)共混設(shè)備、制備工藝等提出了極高的要求。普通塑料加工設(shè)備無(wú)法滿足要求。由動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV的技術(shù)特點(diǎn)1)在動(dòng)態(tài)硫化方法制備全2)Coran等的研究發(fā)現(xiàn)熱塑性彈性體中橡膠顆粒的大小對(duì)拉伸強(qiáng)度和最大伸長(zhǎng)率有影響，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率與橡膠顆粒的直徑成反比，橡膠顆粒的直徑越小，機(jī)械性能越好。在動(dòng)態(tài)硫化法中，由于分散相橡膠粒子是通過(guò)機(jī)械剪切產(chǎn)生的，所以得到的橡膠粒徑不可能做到很小。3)由于動(dòng)態(tài)硫化的方法是在共混物共混的同時(shí)產(chǎn)生硫化作用，共混物在混煉設(shè)備中必須達(dá)到一定停留時(shí)間，橡膠相才能完全硫化，所以不但生產(chǎn)的周期相對(duì)較長(zhǎng)，而且在制備過(guò)程中容易引起橡膠相或塑料相的降解，從而限制了新熱塑性彈性體品種的開(kāi)發(fā)。2)Coran等的研究發(fā)現(xiàn)熱塑性彈性體中橡膠顆粒的大小對(duì)PP/EPDM－TPV形態(tài)與制備過(guò)程示意圖PP/EPDM熱塑性硫化橡膠(thermoplasticvulcanizate，TPV)的制備過(guò)程是：EPDM和PP在硫化之前先熔融混合，熔融溫度必須高于PP的熔點(diǎn)，待EPDM和PP熔融混合均勻后，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)硫化。PP/EPDM－TPV形態(tài)與制備過(guò)程示意圖PP/EPDMTPV的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理在制備過(guò)程中，共混體系中的橡膠在交聯(lián)劑的作用下發(fā)生了硫化反應(yīng)。由于硫化是在共混過(guò)程中進(jìn)行的，發(fā)生硫化的橡膠不僅不能像靜態(tài)硫化那樣形成整體的橡膠型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)因機(jī)械剪切力的作用破壞硫化形成的體型網(wǎng)絡(luò)，從而使交聯(lián)程度很深的橡膠被打碎成非常小的粒子。但這些小粒子內(nèi)部仍是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，橡膠分子鏈間因化學(xué)鍵的生成而大大加強(qiáng)了作用力，使其相對(duì)滑移受到限制，橡膠組分的流動(dòng)性大大下降。同時(shí)橡膠粒子中交聯(lián)的彈性風(fēng)格因剪切應(yīng)力的作用而被迫呈伸直狀態(tài)。而沒(méi)有發(fā)生硫化的樹(shù)脂分子卻有自由運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性，分子間能發(fā)生相對(duì)滑移，有很好的流動(dòng)性。當(dāng)溫度降低，剪切力消失時(shí)，交聯(lián)分子進(jìn)行彈性恢復(fù)，使橡膠粒子發(fā)生收縮、凝聚，從而使本就因交聯(lián)而導(dǎo)致其流動(dòng)性大大降低的橡膠以顆粒的形式凍結(jié)在樹(shù)脂基體中，呈分散相。這樣就形成了以樹(shù)脂為海相，以全硫化橡膠粒子為島相的海－島結(jié)構(gòu)。這種特殊的相態(tài)結(jié)構(gòu)需有適當(dāng)?shù)腡PV制備技術(shù)與方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。TPV的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理在制備過(guò)程中，共混體系中的橡膠在TPV的制備技術(shù)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法PP基TPE最早是20世紀(jì)60年代末由美國(guó)Uniroyal公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的，主要采用密煉機(jī)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法，其中的橡膠含量不能超過(guò)50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。這種方法不易制得低硬度的TPE。動(dòng)態(tài)部分硫化法1973年，美國(guó)Uniroyal公司采用密煉機(jī)使橡膠動(dòng)態(tài)部分硫化推出了牌號(hào)為TPR的產(chǎn)品。由于橡膠相的局部交聯(lián)改善了共混物的永久變形性能，因而該產(chǎn)品被廣泛用作汽車保險(xiǎn)杠等車外部件。不足之處是彈性差、壓縮永久變形高、耐熱性差、流動(dòng)性不好等。動(dòng)態(tài)全硫化法20世紀(jì)70年代末和80年代初，美國(guó)的Coran等人提出了制備動(dòng)態(tài)全硫化的工藝。該技術(shù)成功地解決了在動(dòng)態(tài)部分硫化制備TPE時(shí)，當(dāng)橡膠含量大于50份時(shí)就會(huì)產(chǎn)生的共混物熱塑流動(dòng)性降低，制品產(chǎn)生嚴(yán)重流痕及永久變形大、硬度高和橡膠感不強(qiáng)等缺陷。動(dòng)態(tài)全硫化的出現(xiàn)使共混型TPE的工藝制備和性能改進(jìn)方法有了新的突破，也是橡塑共混技術(shù)的一次革命。TPV的制備技術(shù)簡(jiǎn)單機(jī)械共混法PP基TPE最早是20共混設(shè)備早期，Coran等人對(duì)動(dòng)態(tài)硫化的研究都是在密煉機(jī)中進(jìn)行的，近年來(lái)國(guó)外的研究者也有用開(kāi)煉機(jī)或密煉機(jī)進(jìn)行研究。制備PP/EPDM－TPV密煉機(jī)的工藝流程示意圖共混設(shè)備早期，Coran等人對(duì)動(dòng)態(tài)硫化的研究都是在密煉機(jī)中用于制備TPV的共混設(shè)備有雙輥筒煉塑機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為開(kāi)煉機(jī))、帶有轉(zhuǎn)子的密煉裝置(包括Brabander混合器、Banburry密煉機(jī)、Haake流變儀、其他各種轉(zhuǎn)矩流變儀及密煉機(jī)等，以下統(tǒng)稱為密煉機(jī))、單螺桿擠出機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。其中，最常用的共混設(shè)備為密煉機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著各種功能型雙螺桿擠出機(jī)的誕生，一種全新的動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)－反應(yīng)擠出動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)出現(xiàn)了，并迅速得到了應(yīng)用。此類技術(shù)也主要集中于PP/EPDM－TPV體系。用于制備TPV的共混設(shè)備有雙輥筒煉塑機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為開(kāi)煉機(jī))反應(yīng)性擠出(Reactiveextrusion，REX)

反應(yīng)性擠出是指在聚合物和可聚合單體的連續(xù)擠出過(guò)程中完成一系列化學(xué)反應(yīng)的操作過(guò)程。反應(yīng)物的物理形態(tài)必須適合于擠出加工。反應(yīng)擠出是在聚合物和/或可聚合單體的連續(xù)擠出過(guò)程中完成一系列化學(xué)反應(yīng)的操作過(guò)程。REX是在短暫的停留時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，且可以使聚合物性能多樣化、功能化、生產(chǎn)連續(xù)化，工藝操作簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，越來(lái)越受到重視，在塑料改性技術(shù)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。反應(yīng)性擠出(Reactiveextrusion，REX)ApplicationsofReactiveextrusion

·PolymerBlends(nano-blends)·PolymerComposites(nano-composites)·Dynamicvulcanization·Functionalmaterials(electrical,optical,thermal,…)·PolymerFoams·Plasticsrecycling·RheologicalModificationApplicationsofReactiveextru

通過(guò)反應(yīng)擠出所完成的化學(xué)反應(yīng)類型類型描述本體聚合由單體、低分子量預(yù)聚體、單體混合物、單體與預(yù)聚體的混合物制備高分子量的聚合物接枝反應(yīng)由聚合物和單體反應(yīng)，生成接枝聚合物或共聚物鏈間共聚物的形成兩種或多種聚合物通過(guò)離子鍵或共價(jià)鍵反應(yīng)生成無(wú)規(guī)、接枝或嵌段共聚物偶聯(lián)/交聯(lián)反應(yīng)聚合物與多官能度的偶聯(lián)劑或支化劑反應(yīng)，使大分子增長(zhǎng)、支化，從而提高分子量；或聚合物與縮合劑反應(yīng)，使分子鏈延長(zhǎng)，從而獲得較高的分子量；或聚合物與交聯(lián)劑反應(yīng)，通過(guò)交聯(lián)而提高聚合物的熔融粘度可控降解使高分子量聚合物發(fā)生分子量可控降解（可控流變學(xué)），生成單體可控降解官能化/官能團(tuán)改性將官能基團(tuán)引入聚合物主鏈、端基、側(cè)鏈，或?qū)υ械墓倌軋F(tuán)進(jìn)行改性通過(guò)反應(yīng)擠出所完成的化學(xué)反應(yīng)類型類型描述本體聚合本體聚合

定義：?jiǎn)误w或者單體混合物在僅有極少量或沒(méi)有溶劑的情況下轉(zhuǎn)化為高分子量聚合物。在這一反應(yīng)過(guò)程中，形成了單獨(dú)的聚合物相，這一聚合物相常常溶于單體相，但也不總是溶于單體相?？刂浦攸c(diǎn)：在整個(gè)擠出機(jī)長(zhǎng)度方向上的粘度可從不足50Pa?s上升至1000Pa?s以上，隨著粘度的增加，傳熱變得更加困難，因此用于本體聚合反應(yīng)的擠出機(jī)不但可以在機(jī)筒的不同區(qū)段同時(shí)傳送粘度差別極大的原料或產(chǎn)物，還必須將反應(yīng)混合物中由于聚合放熱產(chǎn)生的溫度梯度控制在較窄的范圍內(nèi)，并使產(chǎn)物離開(kāi)擠出機(jī)之前，通過(guò)在減壓下的脫揮發(fā)分作用而除去其中未反應(yīng)的單體和揮發(fā)性副產(chǎn)物，以控制聚合物的聚合度，并得到均勻一致的反應(yīng)擠出產(chǎn)物。本體聚合定義：?jiǎn)误w或者單體混合物在僅有極少量或沒(méi)有溶劑的情用于合成聚酯的擠出機(jī)反應(yīng)器（Gouinlock等人，1968）用于合成聚酯的擠出機(jī)反應(yīng)器（Gouinlock等人，1968聚合物共混物的制備方法及相關(guān)設(shè)備知識(shí)課件接枝反應(yīng)熔融聚合物與一種或多種能夠在聚合物主鍵上生成接枝鏈的單體進(jìn)行的反應(yīng)。自由基引發(fā)劑，空氣或電離輻射來(lái)引發(fā)接枝反應(yīng)。具有強(qiáng)力混合段，以及能夠使聚合物基體以最大的表面積與接枝試劑接觸而專門設(shè)計(jì)的螺桿元件。在某些情況下接枝單體在聚合物具有較高的接枝表面積的條件下被注入到聚合物基體的熔融物流中接枝反應(yīng)熔融聚合物與一種或多種能夠在聚合物主鍵上生成接枝鏈的馬來(lái)酸酐接枝的擠出反應(yīng)器（Strait等人，1988）馬來(lái)酸酐接枝的擠出反應(yīng)器（Strait等人，1988）鏈間共聚物的形成

AAAAABBBBBBBBBB類型過(guò)程所得共聚物的類型1鏈斷裂-再結(jié)合嵌段和無(wú)規(guī)共聚物AAAAABBBBB+AABBBBBAAA+AABBAAABBB等2第一種聚合物的端基＋第二種聚合物鏈上的側(cè)官能團(tuán)接枝共聚物3第一種聚合物的端基＋第二種聚合物鏈上的端基嵌段共聚物AAAAABBBBB4共價(jià)交聯(lián)第一種聚合物側(cè)鏈上的官能團(tuán)＋第二種聚合物側(cè)鏈上的官能團(tuán)或者第一種聚合物主鏈＋第二種聚合物主鏈接枝共聚物（交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）5形成離子鍵一般為接枝共聚物（通常具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）鏈間共聚物的形成AAAAA類型過(guò)程所得共聚物的類型1鏈斷裂偶聯(lián)／交聯(lián)反應(yīng)

偶聯(lián)反應(yīng)包括單個(gè)聚合物大分子與縮合劑、多官能團(tuán)偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑的反應(yīng)，從而通過(guò)鍵的增長(zhǎng)或支化來(lái)提高相對(duì)分子質(zhì)量，或者通過(guò)交聯(lián)增加熔體粘度。具有能與縮合劑、偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)的端基或側(cè)鏈的聚合物適合于參與這樣的偶聯(lián)或交聯(lián)反應(yīng)?？s合反應(yīng)與偶聯(lián)/交聯(lián)反應(yīng)的區(qū)別縮合劑用于使聚合物的大分子發(fā)生鏈增長(zhǎng)。參與縮合的聚合物含有兩種不同的官能基團(tuán)作末端基，如尼龍或PET。典型的縮合劑可以是單官能的或多官能的，并且只同與之反應(yīng)的聚合物所具有的兩種末端基中的一種發(fā)生反應(yīng)。在這一反應(yīng)過(guò)程中一個(gè)典型的情形是同時(shí)生成了低分子量的揮發(fā)性副產(chǎn)如水等。偶聯(lián)劑總是多官能的，可以用于使得帶有一種或兩種不同類型的官能性末端基的聚合物產(chǎn)生大分子鏈的增長(zhǎng)或支化。偶聯(lián)劑通常與兩個(gè)或更多個(gè)聚合物大分子鏈反應(yīng)，并被鍵合到通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)而最終獲得的鏈增長(zhǎng)聚合物或支化聚合物中

偶聯(lián)／交聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)包括單個(gè)聚合物大分子與縮合劑、多官能REACTIVEPOLYMERBLENDING

REACTIVEPOLYMERBLENDINGREACTIVEBLENDINGREACTIVEBLENDINGMixing

dispersion+interfacialareagenerationReactionattheinterfacesMixingdispersionReactionEXAMPLESOFREACTIVEEXTRUSION

EXAMPLESOFREACTIVEEXTRUSIONPolymerization:frommonomertopolymer*Barreltemperature:200then240°C*Residencetime: 1to3minutes*Conversion:~95%*Molecularweight:20000to40000g/mole.Polymerization:frommonomertChemicalmodification:conversionofthevinylacetategroupsofpoly(ethylene-co-vinylacetate)tothecorrespondingalcoholgroups

Chemicalmodification:convers*Barreltemperature:200°C*Residencetime:1to3minutes*Conversion:60to90%.*Barreltemperature:200°CReactiveblending:formulationofPP/PA6alloys

PA6:functionalreactivityPP:freeradicalreactivityPP-g-MAfunctionalreactivityReactiveblending:formulationCOMPOSITIONPP/PA6=80/20

COMPOSITION

REX設(shè)備設(shè)備主要是雙螺桿擠出機(jī)(TSE)和單螺桿擠出機(jī)(SSE)，TSE以同向嚙合型為主，用于REX的擠出機(jī)要求機(jī)筒的不同區(qū)段能添加不同反應(yīng)物并配備排氣設(shè)備，TSE的混煉效果好，其脫揮發(fā)分段位置和長(zhǎng)度是TSE的關(guān)鍵所在，擠出溫度和螺桿轉(zhuǎn)速的配合是REX的重要工藝條件。高混煉反應(yīng)擠出機(jī)向雙螺桿同向、異向旋轉(zhuǎn)及錐形雙螺桿方向發(fā)展，螺桿向深螺槽、長(zhǎng)螺桿方向發(fā)展，螺桿轉(zhuǎn)速不斷提高。國(guó)外的反應(yīng)式擠出機(jī)僅見(jiàn)圖片報(bào)道。國(guó)內(nèi)的王益龍等人開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了反應(yīng)式擠出機(jī)，并用于PE-g-MA的生產(chǎn)上，效果良好。REX設(shè)備設(shè)備主要是雙螺桿擠出機(jī)(TSE)和單螺桿擠PROCESSINGEQUIPMENTInternalbatchmixer

Co-rotatingself-wipin