基于三螺桿擠出機(jī)的聚苯醚-聚酰胺66合金共混改性研究.pdf

1、聚合物共混技術(shù)是高分子材料不斷發(fā)展的重要推動(dòng)力，而連續(xù)混煉設(shè)備的不斷發(fā)展與創(chuàng)新則是各類(lèi)新型高分子材料得以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制造的根基。三角形排列三螺桿擠出機(jī)(TTSE)的出現(xiàn)則使復(fù)雜聚合物體系的共混改性有了更多的選擇。TTSE內(nèi)三根螺桿相互嚙合，使流場(chǎng)內(nèi)具有三個(gè)嚙合區(qū)和一個(gè)具有發(fā)散-收斂流道的中心區(qū)，其獨(dú)特的“剪切-拉伸”交變流場(chǎng)被期望能夠解決特殊聚合物體系的共混難題。聚苯醚/聚酰胺66(PPO/PA66)即是典型的特殊共混體系，因?yàn)榫酆衔镩g黏

2、度差大且完全不相容，致使高性能PPO/PA66合金的制備過(guò)程復(fù)雜，且復(fù)合材料性能仍會(huì)受混合效果制約。為獲得高性能的PPO/PA66復(fù)合材料并優(yōu)化制備工藝，本文使用TTSE進(jìn)行PPO/PA66多相體系的共混研究，并與相同條件下的同向雙螺桿擠出機(jī)(TSE)共混結(jié)果對(duì)比，為三螺桿共混技術(shù)的理論體系構(gòu)建和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、針對(duì)TTSE的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)分區(qū)計(jì)算的方法，建立了螺槽區(qū)、嚙合區(qū)及中心區(qū)的流道模型。并基

3、于該模型歸納了流場(chǎng)內(nèi)剪切速率、拉伸速率等混合參數(shù)的計(jì)算方法，建立了流場(chǎng)混合性能的量化評(píng)價(jià)體系。
　　2、結(jié)合TTSE流場(chǎng)理論模型與聚合物多相體系分散混合原理，提出了一種對(duì)TTSE制備共混物的分散相粒徑預(yù)測(cè)方法。為評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法的可靠性，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了多工藝下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并分析了誤差產(chǎn)生的原因。
　　3、利用具有“剪切-拉伸”交變作用的TTSE與剪切作用主導(dǎo)的TSE進(jìn)行共混實(shí)驗(yàn)對(duì)比，系統(tǒng)研究了混煉流場(chǎng)類(lèi)型對(duì)PPO/PA66共混

4、相形態(tài)、機(jī)械性能等的作用。PPO/PA66兩相共混物在TTSE流場(chǎng)的拉伸作用下，其分散相粒徑顯著減小，共混物的機(jī)械性能也獲得提升。此外，通過(guò)分析PPO相占比對(duì)PPO/PA66/SEBS合金力學(xué)強(qiáng)度的影響，明確了該體系分散相粒子的增韌機(jī)理，并發(fā)現(xiàn)TTSE能夠使PPO/PA66合金在更低分散相含量下實(shí)現(xiàn)脆-韌性轉(zhuǎn)變。
　　4、研究了PPO/PA66/苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯(SAG)體系在TTSE的混煉過(guò)程中，制備工藝對(duì)合

5、金增容效果、相形態(tài)及機(jī)械性能等的影響。結(jié)果表明，采用PA66由側(cè)喂料加入的工藝方法，能夠有效地促進(jìn)反應(yīng)生成的共聚物分布于兩相界面而起到更好的增容作用。相比一步共混法，側(cè)喂料法制備樣品的沖擊強(qiáng)度提升近2倍，且仍可保持相當(dāng)?shù)睦鞆?qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。
　　5、利用響應(yīng)面分析方法，針對(duì)TTSE共混過(guò)程的工藝要素與PPO/PA66體系相形態(tài)及機(jī)械性能的關(guān)系，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及模型分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，螺桿轉(zhuǎn)速與分散相占比是影響混合效果的主要因素，而

6、較高的產(chǎn)量則有助于縮短共混物的熱歷程，提升其機(jī)械性能。最終，通過(guò)模型分析得到了分散相粒徑、均勻度、拉伸性能與螺桿轉(zhuǎn)速、設(shè)備產(chǎn)量、分散相占比間的定量關(guān)系，并獲得了優(yōu)化工藝條件，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)工藝與制品性能的高度關(guān)聯(lián)。
　　6、利用TTSE的“剪切-拉伸”交變流場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了高性能PPO/PA66/有機(jī)納米蒙脫土(OMMT)復(fù)合材料的直接擠出制備。研究發(fā)現(xiàn)，OMMT由于連續(xù)相(PA66)與分散相(PPO)各自極性基團(tuán)的吸引作用，會(huì)優(yōu)先分布于兩相