多級磨盤式強剪切分散混煉器對聚烯烴及其碳酸鈣填充體系流變行為和分散性能影響的研究.pdf

1、塑料填充改性技術(shù)的進步促進了超細化填料的應(yīng)用，大量的研究及生產(chǎn)實踐證實，在相同的填充條件下，超細填料與普通填料相比填充改性效果更好，改性效率更高。對于超細粒子在高聚物基體中的分散問題，分散設(shè)備成為一個至關(guān)重要的因素。因此，研制高效分散混合設(shè)備來解決超細粒子在塑料基體的分散就顯得特別有意義。 而現(xiàn)在的混煉設(shè)備大多是在現(xiàn)有加工設(shè)備(混煉機，球磨機，擠出機)上的改進，具有一定的局限性。為此，我們結(jié)合磨盤研磨能產(chǎn)生機械剪切以及齒盤分流分

2、散的思想，從全新的角度設(shè)計了一套簡單經(jīng)濟且應(yīng)用范圍廣的強剪切分散式混煉器，其核心部分由3—5對磨盤式剪切元件和3—5對齒盤式分散元件構(gòu)成，期望通過這些元件轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的強烈剪切及分散作用獲得良好的剪切、分流、置換等混煉效果。 本論文就此自行設(shè)計的多級磨盤式強剪切分散混煉器，研究了其強剪切分散作用對聚烯烴(PP、HDPE)及其碳酸鈣(nano-CaCO<,3>、micro—CaCO<,3>)填充體系流變行為和分散性能的影響。具體的研

3、究結(jié)果表明： 1．通過對聚丙烯(PP F401)和高密度聚乙烯(HDPE 5000S)經(jīng)混煉器作用后流變性能的測試以及用GPC法對其分子量及分子量分布的測定，可以確定磨盤式剪切元件所產(chǎn)生的強機械剪切力能使PP和HDPE的分子鏈被剪斷，產(chǎn)生大量的活性自由基，從而引發(fā)進一步的降解和交聯(lián)反應(yīng)。而這也將為進一步利用此混煉裝置研究高分子領(lǐng)域的機械力化學反應(yīng)打下基礎(chǔ)，如機械力作用下的高分子共聚、接枝等； 2．通過對PP經(jīng)混煉器強剪

4、切作用后降解程度的研究，結(jié)合GPC的測試結(jié)果推斷：改變物料經(jīng)過混煉器的次數(shù)或混煉元件的轉(zhuǎn)速，抑或改變混煉元件的間隙或數(shù)目，可以獲得不同分子量大小和分子量分布的聚丙烯。所以該混煉器在制取可控降解PP或者可控流變特性PP等方面將有很好的應(yīng)用前景。 3．通過對不同粒徑的碳酸鈣(納米、微米)填充聚烯烴(PP、HDPE)體系的流變測試，結(jié)合SEM觀察，證明了該混煉器對粒子填充體系有良好的分散效果。對于納米級碳酸鈣填充體系，混煉器中齒盤式分

5、散元件的轉(zhuǎn)動使體系中的粒子明顯以原生狀態(tài)分散存在；對于微米級碳酸鈣填充體系，不僅能使其中的粒子均勻分散，而且元件產(chǎn)生的強烈機械剪切能夠?qū)⒋蟪叽绲念w粒破碎，使得粒徑變小，粒度均勻。 4．在混煉器的作用下，碳酸鈣含量的增加會導致聚烯烴體系的流動性相對減弱，高含量體系的黏度有所升高。但是在無抗氧劑存在時，對于碳酸鈣(納米／微米碳酸鈣)填充PP體系，其黏度仍然比純PP低；而同樣的條件下，碳酸鈣(納米／微米碳酸鈣)填充HDPE體系，其流動