聚合物在同向雙螺桿擠出機(jī)中的流動(dòng)、混合與反應(yīng).pdf

1、針對(duì)聚合物反應(yīng)擠出中聚合物流體在擠出機(jī)中的流動(dòng)、混合與反應(yīng)問題，研究了同向雙螺桿擠出機(jī)中螺桿結(jié)構(gòu)、螺桿位置及擠出條件下物料的停留時(shí)間及其分布的變化規(guī)律，考察了聚合物流體在螺紋推進(jìn)段、捏合段流動(dòng)機(jī)理。以聚己內(nèi)酰胺(PA6)、聚對(duì)(間)苯二甲酸己二胺(PA6IcoT)為代表體系，探討了聚合物間熔融擠出過程中的交換反應(yīng)、反應(yīng)機(jī)理以及酰胺化反應(yīng)產(chǎn)物表征。
　　 通過急停開啟法跟蹤了全螺桿各位置上各時(shí)刻示蹤劑的濃度變化，揭示了不同螺桿結(jié)構(gòu)

2、下聚合物停留時(shí)間分布(RTD)的演變及在各螺桿功能段的平均停留時(shí)間。研究了RTD隨擠出條件的變化，探明了剪切、喂料速度等因素對(duì)螺桿各位置的RTD的影響。
　　 利用有效體積法考察了不同擠出條件、螺桿位置時(shí)螺紋推進(jìn)段的局部RTD與填充度。對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的螺紋推進(jìn)段，其局部RTD與所在螺桿中的位置密切相關(guān)，而填充度主要受喂料速度、推進(jìn)段位置的影響。喂料速度、螺桿轉(zhuǎn)速、相鄰捏合段間的距離以及聚合物的受熱程度等均會(huì)影響螺桿的拖曳能力，從而

3、影響到流體的停留時(shí)間及RTD拖尾程度。
　　 用RTD的方法研究了擠出機(jī)內(nèi)部捏合段內(nèi)的級(jí)間回流現(xiàn)象。提出了一個(gè)物理意義比較明確的捏合段流體流動(dòng)模型(BPGCM模型)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果定量地獲得了各擠出條件下的回流程度，并預(yù)測(cè)了壓力梯度臨界點(diǎn)位置。
　　 通過產(chǎn)物的核磁分析、分子量分布及結(jié)晶行為表征，研究了PA6與PA6IcoT熔融共混體系的酰胺交換反應(yīng)，考察了催化劑(TPP)對(duì)反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，由于酰胺交換反應(yīng)進(jìn)行緩慢，

4、反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)可以用MWD的變化進(jìn)行表征，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可以用13C NMR進(jìn)行直接表征。TPP的加入使PA共混物的結(jié)晶能力明顯下降，13C NMR及MWD分析表明至少有部分TPP起到了促進(jìn)PA端基間的酰胺化反應(yīng)。
　　 用Monte Carlo方法模擬了雙組分聚酰胺共混時(shí)，聚酰胺自身的重組反應(yīng)及相互間交換反應(yīng)及對(duì)體系MWD的影響，并將實(shí)驗(yàn)得到的MWD結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。系統(tǒng)研究了體系平均聚合度、組成比例、初始分布等條件對(duì)

5、酰胺反應(yīng)的影響，跟蹤了體系內(nèi)參與反應(yīng)的反應(yīng)物種類、濃度及共混物的MWD變化情況。模擬結(jié)果表明，當(dāng)參與反應(yīng)的兩種PA平均分子量比較接近或者兩者比例較接近時(shí)，MWD可以更快地接近于平衡分布。模擬結(jié)果可用以表征酰胺化反應(yīng)，預(yù)測(cè)這一反應(yīng)所引起的聚合物MWD及流變特性的變化。
　　 系統(tǒng)剖析了PA6與PA6IcoT熔融共混物的結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)、結(jié)晶動(dòng)力學(xué)以及宏觀熱性能的變化。結(jié)果表明，PA6與PA6IcoT為相容體系；無(wú)定形PA6IcoT