聚合物在同向雙螺桿擠出機(jī)中的流動、混合與反應(yīng).pdf

1、針對聚合物反應(yīng)擠出中聚合物流體在擠出機(jī)中的流動、混合與反應(yīng)問題，研究了同向雙螺桿擠出機(jī)中螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿位置及擠出條件下物料的停留時(shí)間及其分布的變化規(guī)律，考察了聚合物流體在螺紋推進(jìn)段、捏合段流動機(jī)理。以聚己內(nèi)酰胺(PA6)、聚對(間)苯二甲酸己二胺(PA6IcoT)為代表體系，探討了聚合物間熔融擠出過程中的交換反應(yīng)、反應(yīng)機(jī)理以及酰胺化反應(yīng)產(chǎn)物表征。
　　 通過急停開啟法跟蹤了全螺桿各位置上各時(shí)刻示蹤劑的濃度變化，揭示了不同螺桿結(jié)構(gòu)

2、下聚合物停留時(shí)間分布(RTD)的演變及在各螺桿功能段的平均停留時(shí)間。研究了RTD隨擠出條件的變化，探明了剪切、喂料速度等因素對螺桿各位置的RTD的影響。
　　 利用有效體積法考察了不同擠出條件、螺桿位置時(shí)螺紋推進(jìn)段的局部RTD與填充度。對于相同結(jié)構(gòu)的螺紋推進(jìn)段，其局部RTD與所在螺桿中的位置密切相關(guān)，而填充度主要受喂料速度、推進(jìn)段位置的影響。喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、相鄰捏合段間的距離以及聚合物的受熱程度等均會影響螺桿的拖曳能力，從而

3、影響到流體的停留時(shí)間及RTD拖尾程度。
　　 用RTD的方法研究了擠出機(jī)內(nèi)部捏合段內(nèi)的級間回流現(xiàn)象。提出了一個(gè)物理意義比較明確的捏合段流體流動模型(BPGCM模型)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果定量地獲得了各擠出條件下的回流程度，并預(yù)測了壓力梯度臨界點(diǎn)位置。
　　 通過產(chǎn)物的核磁分析、分子量分布及結(jié)晶行為表征，研究了PA6與PA6IcoT熔融共混體系的酰胺交換反應(yīng)，考察了催化劑(TPP)對反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，由于酰胺交換反應(yīng)進(jìn)行緩慢，

4、反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)可以用MWD的變化進(jìn)行表征，反應(yīng)時(shí)間較長時(shí)可以用13C NMR進(jìn)行直接表征。TPP的加入使PA共混物的結(jié)晶能力明顯下降，13C NMR及MWD分析表明至少有部分TPP起到了促進(jìn)PA端基間的酰胺化反應(yīng)。
　　 用Monte Carlo方法模擬了雙組分聚酰胺共混時(shí)，聚酰胺自身的重組反應(yīng)及相互間交換反應(yīng)及對體系MWD的影響，并將實(shí)驗(yàn)得到的MWD結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對比。系統(tǒng)研究了體系平均聚合度、組成比例、初始分布等條件對

5、酰胺反應(yīng)的影響，跟蹤了體系內(nèi)參與反應(yīng)的反應(yīng)物種類、濃度及共混物的MWD變化情況。模擬結(jié)果表明，當(dāng)參與反應(yīng)的兩種PA平均分子量比較接近或者兩者比例較接近時(shí)，MWD可以更快地接近于平衡分布。模擬結(jié)果可用以表征酰胺化反應(yīng)，預(yù)測這一反應(yīng)所引起的聚合物MWD及流變特性的變化。
　　 系統(tǒng)剖析了PA6與PA6IcoT熔融共混物的結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶動力學(xué)以及宏觀熱性能的變化。結(jié)果表明，PA6與PA6IcoT為相容體系；無定形PA6IcoT