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)展起來的 用單螺桿擠出機(jī)加工 材 料：摻混料（纖維與樹脂） 填充、增強(qiáng)材料（CaCO3、紅泥、礦渣等） 出現(xiàn)問題：吃料難、熔融難、塑化差 70年代以來，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.按照螺桿相對位置（嚙合方式）分類按照螺桿相對位置（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.異向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對物料的輸送機(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.異向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理 分開看：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.異向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理異向雙螺桿對物料的輸送機(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速度異向全嚙合雙螺桿嚙合處的相對速度雙螺桿擠出機(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.同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理2.2.同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對物料的輸送機(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.同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理雙螺桿擠出機(jī)的工作原理輸送機(jī)理2.2.同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理同向雙螺桿對物料的輸送機(jī)理 同向雙螺桿兩螺桿之間沒有壓迫效應(yīng) 同向雙螺桿之間一般制作成緊密嚙合，以提高自潔能力。 同向雙螺桿兩螺桿嚙合處的相對速度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，對機(jī)頭適應(yīng)性強(qiáng)螺桿特性線平緩，對機(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，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：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)對螺桿產(chǎn)生較大反作用力分離力，使螺桿彎曲，對機(jī)筒產(chǎn)生磨損，稱為“壓延效應(yīng)”。混合混煉元件雙螺桿擠出機(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