螺桿組合對PP多相體系中分散相分布、分散及其阻燃性能的影響.pdf

1、本論文較為系統(tǒng)的研究了不同螺桿組合對于聚合物共混物以及無機(jī)填充物形態(tài)和阻燃行為的影響，旨在尋找到能提高PP阻燃體系分布和分散效果的螺桿組合方式，為工業(yè)生產(chǎn)提供螺桿組合設(shè)計和選擇的依據(jù)。 為了研究螺桿組合與PP阻燃復(fù)合體系力學(xué)及燃燒性能之間的關(guān)系，首先需要闡明不同螺桿組合形式對于微觀粒子形態(tài)變化的影響，因此設(shè)計了十種典型的組合形式。在兩種體系(PP共混物以及PP無機(jī)填充物)的熔融塑化區(qū)，分別具體討論了捏合段數(shù)量、捏合塊錯列角對于分

2、散相粒子在機(jī)體中粒徑及其分布的影響。同時考察了這兩種體系中，分散相含量的不同所產(chǎn)生的形態(tài)差異。研究中，對兩種體系的分散相粒子進(jìn)行了統(tǒng)計分析，為合理的螺桿設(shè)計提供了有價值的參考。結(jié)果表明： 對于PP/PA共混體系，分散相PA含量為5wt％時，增大塑化區(qū)中前段螺桿的剪切作用和延長其停料時間，可明顯減小分散相粒子的尺寸；增加剪切捏合段數(shù)量，對表層分散相粒子尺寸沒有明顯的作用，但可有效減小內(nèi)層分散相粒子尺寸；對于在塑化區(qū)域內(nèi)采用前后兩段

3、捏合段式的螺桿組合，增大后段剪切作用和停料時間，比在前段設(shè)置更為有效，可同時顯著的降低共混物分散相表層和內(nèi)層粒子尺寸及其集中分布特性。此外，在螺桿后段采用不同錯列角的捏合盤，對于分散相粒子尺寸和分布狀態(tài)都有明顯影響。在塑化區(qū)多段式組合的后段采用剪切強(qiáng)、停留時間長的捏合盤(K45°、K60°)，可有效地減小分散相粒子尺寸但分布狀態(tài)不理想；使用K30°的捏合盤時，分散相粒子分布狀態(tài)最佳；整體兩段式螺桿的前段混合段中設(shè)置K45°捏合盤，有利于

4、分散相含量較少情況下粒子的尺寸及分布的均勻性的提高。對于20wt％PA含量的共混物，在熔融塑化前段設(shè)置反向螺紋元件、大錯列角的捏合盤以及在后段設(shè)置多個的捏合段對于物料的混合和粒子粒徑的減小效果明顯；不同捏合盤之間的錯列角差別越大，粒子粒徑減小的效果越顯著。對于PP/無機(jī)填料體系，低含量條件下，螺桿組合對于內(nèi)層分散狀態(tài)的影響較小，添加反向螺紋元件和強(qiáng)剪切捏合盤元件之后，團(tuán)聚量減少，球形粒子的數(shù)量增多，而且分布越來越均勻。但這種均勻性的集中

5、分布性較強(qiáng)，某些區(qū)域較多，某些區(qū)域較少。后段強(qiáng)剪切、長停料時間的兩段式組合(S5)對于粒子的分布均勻性有一定的作用，但是粒子多數(shù)呈現(xiàn)不規(guī)則的條狀。另一方面，改變捏合盤錯列角對于材料表層粒子的形態(tài)影響分為兩種情況：多段式螺桿組合效果較為明顯，特別是后段采用三個捏合段區(qū)域的組合(S8)，球形粒子粒徑很小，而且均勻性很好，但同時集中分布性很明顯。而對于整體兩段式的螺桿設(shè)計，則變化不大。 中含量下，保持球形粒子的能力下降，幾乎以不規(guī)則的

6、形狀存在。增加捏合段數(shù)量，與低含量的情況類似，其分散和分布混合效果較好，而整體兩段式螺桿組合則優(yōu)勢不明顯，粒子粒徑相差較大。對于捏合盤角度的影響，仍然是錯列角度大的連用，所得到的均勻性更好。 在對單純添加Mg(OH)<,2>的體系來說，其力學(xué)性能在含量不同時表現(xiàn)出來的行為和結(jié)果也有區(qū)別。對于拉伸強(qiáng)度來說，在低含量條件下(20％)，低剪切強(qiáng)度，短停料時間的整體兩段式螺桿組合(S1)表現(xiàn)出來脆性斷裂行為。但是后段強(qiáng)剪切、長停料時間的

7、整體兩段式螺桿組合(S5)，其拉伸韌性有所增強(qiáng)。另外，隨著捏合段段數(shù)的增加，逐漸呈現(xiàn)韌性斷裂的特點，而且應(yīng)變越來越大，可見材料的拉伸韌性有增強(qiáng)的趨勢。錯列角變化上，整體趨勢仍然是多捏合段的螺桿組合表現(xiàn)出了較好的韌性斷裂特點，而整體兩段式組合同樣存在從脆性到韌性斷裂點轉(zhuǎn)變的特點，但應(yīng)變范圍較窄。在高含量(60％)以上時，整體出現(xiàn)的斷裂行為為脆性斷裂，整體來看多捏合段的螺桿設(shè)計所表現(xiàn)出來的拉伸斷裂強(qiáng)度較整體兩段式更優(yōu)。但是，最低剪切強(qiáng)度、短