基于三螺桿擠出機的聚苯醚-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)展的重要推動力，而連續(xù)混煉設(shè)備的不斷發(fā)展與創(chuàng)新則是各類新型高分子材料得以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制造的根基。三角形排列三螺桿擠出機(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，使流場內(nèi)具有三個嚙合區(qū)和一個具有發(fā)散-收斂流道的中心區(qū)，其獨特的“剪切-拉伸”交變流場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，因為聚合物間黏

2、度差大且完全不相容，致使高性能PPO/PA66合金的制備過程復(fù)雜，且復(fù)合材料性能仍會受混合效果制約。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(TSE)共混結(jié)果對比，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。具體研究內(nèi)容如下:
　　1、針對TTSE的流場結(jié)構(gòu)，通過分區(qū)計算的方法，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內(nèi)剪切速率、拉伸速率等混合參數(shù)的計算方法，建立了流場混合性能的量化評價體系。
　　2、結(jié)合TTSE流場理論模型與聚合物多相體系分散混合原理，提出了一種對TTSE制備共混物的分散相粒徑預(yù)測方法。為評價預(yù)測方法的可靠性，對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了多工藝下的實驗驗證，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)行共混實驗對比，系統(tǒng)研究了混煉流場類型對PPO/PA66共混

4、相形態(tài)、機械性能等的作用。PPO/PA66兩相共混物在TTSE流場的拉伸作用下，其分散相粒徑顯著減小，共混物的機械性能也獲得提升。此外，通過分析PPO相占比對PPO/PA66/SEBS合金力學(xué)強度的影響，明確了該體系分散相粒子的增韌機理，并發(fā)現(xiàn)TTSE能夠使PPO/PA66合金在更低分散相含量下實現(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的混煉過程中，制備工藝對合

5、金增容效果、相形態(tài)及機械性能等的影響。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度提升近2倍，且仍可保持相當(dāng)?shù)睦鞆姸群蛷澢鷱姸取?br>　　5、利用響應(yīng)面分析方法，針對TTSE共混過程的工藝要素與PPO/PA66體系相形態(tài)及機械性能的關(guān)系，進(jìn)行了實驗設(shè)計及模型分析。實驗結(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，提升其機械性能。最終，通過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”交變流場實現(xiàn)了高性能PPO/PA66/有機納米蒙脫土(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，會優(yōu)先分布于兩相