收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于三螺杆挤出机的聚苯醚/聚酰胺66合金共混改性研究

杨昆晓  
【摘要】:聚合物共混技术是高分子材料不断发展的重要推动力,而连续混炼设备的不断发展与创新则是各类新型高分子材料得以实现产业化制造的根基。三角形排列三螺杆挤出机(TTSE)的出现则使复杂聚合物体系的共混改性有了更多的选择。TTSE内三根螺杆相互啮合,使流场内具有三个啮合区和一个具有发散-收敛流道的中心区,其独特的“剪切-拉伸”交变流场被期望能够解决特殊聚合物体系的共混难题。聚苯醚/聚酰胺66(PPO/PA66)即是典型的特殊共混体系,因为聚合物间黏度差大且完全不相容,致使高性能PPO/PA66合金的制备过程复杂,且复合材料性能仍会受混合效果制约。为获得高性能的PPO/PA66复合材料并优化制备工艺,本文使用TTSE进行PPO/PA66多相体系的共混研究,并与相同条件下的同向双螺杆挤出机(TSE)共混结果对比,为三螺杆共混技术的理论体系构建和产业化应用提供参考。具体研究内容如下:1、针对TTSE的流场结构,通过分区计算的方法,建立了螺槽区、啮合区及中心区的流道模型。并基于该模型归纳了流场内剪切速率、拉伸速率等混合参数的计算方法,建立了流场混合性能的量化评价体系。2、结合TTSE流场理论模型与聚合物多相体系分散混合原理,提出了一种对TTSE制备共混物的分散相粒径预测方法。为评价预测方法的可靠性,对预测结果进行了多工艺下的实验验证,并分析了误差产生的原因。3、利用具有“剪切-拉伸”交变作用的TTSE与剪切作用主导的TSE进行共混实验对比,系统研究了混炼流场类型对PPO/PA66共混相形态、机械性能等的作用。PPO/PA66两相共混物在TTSE流场的拉伸作用下,其分散相粒径显著减小,共混物的机械性能也获得提升。此外,通过分析PPO相占比对PPO/PA66/SEBS合金力学强度的影响,明确了该体系分散相粒子的增韧机理,并发现TTSE能够使PPO/PA66合金在更低分散相含量下实现脆-韧性转变。4、研究了 PPO/PA66/苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)体系在TTSE的混炼过程中,制备工艺对合金增容效果、相形态及机械性能等的影响。结果表明,采用PA66由侧喂料加入的工艺方法,能够有效地促进反应生成的共聚物分布于两相界面而起到更好的增容作用。相比一步共混法,侧喂料法制备样品的冲击强度提升近2倍,且仍可保持相当的拉伸强度和弯曲强度。5、利用响应面分析方法,针对TTSE共混过程的工艺要素与PPO/PA66体系相形态及机械性能的关系,进行了实验设计及模型分析。实验结果表明,螺杆转速与分散相占比是影响混合效果的主要因素,而较高的产量则有助于缩短共混物的热历程,提升其机械性能。最终,通过模型分析得到了分散相粒径、均匀度、拉伸性能与螺杆转速、设备产量、分散相占比间的定量关系,并获得了优化工艺条件,实现了基础工艺与制品性能的高度关联。6、利用TTSE的“剪切-拉伸”交变流场实现了高性能PPO/PA66/有机纳米蒙脱土(OMMT)复合材料的直接挤出制备。研究发现,OMMT由于连续相(PA66)与分散相(PPO)各自极性基团的吸引作用,会优先分布于两相界面,而部分OMMT片材在流场作用下被剥离进入连续相。OMMT的加入大幅改善了 PPO/PA66体系的机械性能、热稳定性及耐热性等。与TSE相比,TTSE更利于纳米OMMT材料在PPO/PA66合金中的分散与剥离,样品的微观形态及宏观性能均有更显著的提升。实验结果证明,TTSE更有助于PPO/PA66/OMMT纳米复合材料的产业化生产,高性能纳米复合材料的直接挤出制备,拓展了 TTSE在聚合物共混改性领域的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;三螺杆挤出机——石家庄德倍隆科技有限公司[J];中国塑料;2008年10期
2 王华峰;周才根;;多螺杆挤出机的研究与应用[J];工程塑料应用;2011年09期
3 朱光华;;关于热塑性塑料用的高效螺杆设计的一个新观点[J];塑料;1979年02期
4 马庆生;;螺杆挤出机选择的检验项目[J];塑料;1983年01期
5 本刊编辑组 ,杨希林;较佳挤出机螺杆设计指南[J];塑料科技;1978年01期
6 黄钟;程源;常林;;关于改进螺杆造型以提高其耐磨性能的理论分析[J];特种橡胶制品;1980年06期
7 郭英,赵式英,邵申玲,高辉;新型螺杆的研究与设计——第三讲[J];合成纤维;1983年06期
8 吕柏源;;橡胶冷喂料挤出机螺杆构型分析(二)[J];橡胶技术与装备;1986年04期
9 黄汉雄;各种特种螺杆概述[J];塑料工业;1989年04期
10 马瑞;孙寿文;;输送面团的螺杆挤出机的流量[J];包装与食品机械;1989年04期
11 俞江 ,司铁铮;食品加工中的螺杆挤出机(二)[J];肉类研究;1990年03期
12 张沛,李勇;无螺杆挤出机[J];塑料科技;1992年01期
13 姜南,朱常委;浅析三螺杆挤出机的混合作用[J];中国塑料;2001年08期
14 许忠斌,吴舜英,唐邦铭;特种塑料纤维成型用螺杆挤出机的特性分析[J];合成材料老化与应用;2003年02期
15 姜南,邢应生,闫宝瑞,朱常委;三螺杆挤出机及其特性[J];塑料;2003年01期
16 李翱,江波,许澍华;串联式磨盘螺杆挤出机设计原理[J];塑料;2004年02期
17 陈怡,刘廷华;多螺杆挤出机的开发与应用进展[J];中国塑料;2004年06期
18 朱向哲,谢禹钧,苗一;“一字”型排列三螺杆挤出机三维流场分析[J];工程塑料应用;2004年10期
19 马兴巍;姜南;郭奕崇;;三螺杆挤出机螺纹元件流场分析[J];中国塑料;2005年09期
20 朱向哲;四螺杆挤出机常规螺纹元件三维流场分析[J];塑料;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 张平亮;;螺杆挤出机的流动性能及其主要性能参数的研究[A];PPTS2005塑料加工技术高峰论坛论文集[C];2005年
2 朱向哲;谢禹钧;;多螺杆挤出机性能比较的数值研究[A];PPTS2005塑料加工技术高峰论坛论文集[C];2005年
3 刘廷华;;塑料机械中螺杆设计的特点及技术发展[A];2002年工程塑料应用及模具技术交流会论文集[C];2002年
4 吴大鸣;;塑料混炼设备的研发及应用进展[A];PPTS2005塑料加工技术高峰论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 杨昆晓;基于三螺杆挤出机的聚苯醚/聚酰胺66合金共混改性研究[D];北京化工大学;2017年
2 唐豪;聚对苯二甲酰对苯二胺缩聚反应挤出过程的三维数值模拟[D];华东理工大学;2016年
3 杨静;串联式磨盘螺杆挤出机机理化性能的研究[D];北京化工大学;2011年
4 何和智;聚合物复合材料三螺杆动态挤出过程及其结构性能研究[D];华南理工大学;2012年
5 张先明;挤出过程停留时间分布的实验研究和数值模拟[D];浙江大学;2008年
6 邢应生;螺杆冷却时单螺杆挤出过程熔融机理及相变行为的可视化研究[D];北京化工大学;2004年
7 张国芳;自由基反应挤出过程的数值模拟与优化设计[D];山东大学;2009年
8 黎珂;基于流场作用的聚丙烯基多相体系形态演变与性能研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万久远;特种供送螺杆关键技术研究[D];燕山大学;2015年
2 王明岩;挤出机螺杆与机筒的加工及其装配工艺研究[D];大连理工大学;2015年
3 李欢欢;单螺杆膨化面粉的螺杆结构优化与性能分析[D];江南大学;2016年
4 陶琎;三螺杆挤出机的物料流动与传热数值计算和实验研究[D];北京化工大学;2016年
5 吕富珍;微成型碟式塑化单元的数值模拟及其应用研究[D];浙江大学;2017年
6 何明;挤压造粒机不同螺杆组合熔体输送平衡问题的研究[D];北京化工大学;2010年
7 邓霁兰;组合式三螺杆挤出机中流动和混合的数值模拟[D];华南理工大学;2010年
8 陈萍;单螺杆挤出机螺杆计算机辅助设计[D];北京化工大学;2005年
9 张文呈;三角形排列的全啮合三螺杆挤出机流场分析剪切分散和剪切温升计算研究[D];北京化工大学;2007年
10 梁斌;新型单机共挤螺杆挤出机的设计及分析[D];北京化工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 郁红;四大新技术推动异型材业发展[N];中国化工报;2004年
2 任冬云;国外塑料加工设备及技术发展新动向[N];中国化工报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978