反应挤出法及其在合成纤维工业中的应用.pdf
《反应挤出法及其在合成纤维工业中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《反应挤出法及其在合成纤维工业中的应用.pdf(3页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、【5 4 】2 5 4 2 0 0 1 年8 月 反应挤出法及其在合成纤维工业中的应用 程嘉祺朱新生程丝陆红星 ( 苏州大学材料工程学院,苏州,2 1 5 0 2 1 )( 无锡恒昌合成纤维厂) 摘要:分析探讨了反应挤出机的各自特点,挤出机对寨台反应分子量、分子量分布、小分子反应物与副产物等控制的影响 反应挤出法在聚醋和聚氯酯聚合和改性等方面的应用。 关词:螺杆挤压机聚醑聚氨酪弹性纤维工程原理应用 中圈法分类号:T S1 0 25 在聚合物加工工业中,挤出机具有熔化、输送、 混合聚合物和对聚合物排气脱挥发物等功能。随着 挤出技术的不断进步,挤出机已经作为连续反应器 用于本体聚合、接枝、链交换、
2、偶联扩链反应和功能 化改性等反应 “。 1 反应挤出机的特点 适合于连续反应挤出的挤出机主要有4 种:( 1 ) 单螺杆挤出机中聚合物物料在机筒内停留时间分布 较宽,物料靠摩擦力和粘性力输送,但自洁性差,混 合效果不佳,主要用于聚合物材料的改性、偶联等反 应过程中。( 2 ) 异向非啮合双螺杆输送和混合作用 与单螺杆情况类似,其停留时间分布较为复杂,不过 仍比单螺杆分布窄,可用于反应挤出过程。( 3 ) 异向 啮合双螺杆挤出机的啮合区是滚压式啮合,具有相 当好的正位移输送特性,但由于啮合区物料对螺杆 产生很大的压力,可致使螺杆挠曲,故常低转速运 行,故很少用于反应挤出过程。当螺杆间的间隙增 大
3、时,可在高转速运行,仍可用于反应挤出过程。 ( 4 ) 同向啮合双螺杆又包括完全封闭和自洁封闭两 种类型。完全封闭式挤出机的啮合区为滑动式啮 合,啮合区中的物料产生很高的压力,易使螺杆分开 或挠曲变形,只能在低速下运转。自洁封闭型挤出 机中,螺槽开口面积大于螺棱顶端面积,在啮合区中 不会形成高压,可在高速下运转。良好的自洁性保 证了反应物停留时间分布与柱塞流基本相同,因而 广泛用于反应挤出过程中。其中,又以双头螺纹最 常用于反应挤出过程。这是由于它可提供最大的反 应容积和最小的输入剪切功。此外,同向啮合型还 包括捏合盘型挤出机。捏合盘系统具有一些螺杆特 性,输送过程具有类似的拖曳流动,捏合盘能
4、显著地 强化分散和分布混合作用。 2 反应挤出工程原理 在聚合和接枝改性反应挤出过程中,主要涉及 大分子链形成、分子量及分子量分布以及传热和传 质等工程技术问题。 2 1 挤出物分子量与拖曳流的关系 聚合物加工过程中,挤出物挤出量为拖曳流流 量减去压力流流量,即 Q = 0 5 。A 2 N c o s P ,q = ( B W h P s i n P ) “1 2 L 7 ) Q = Q d Q = B 1 * N B 2 F r 式中:( b 为拖曳流流量;Q 。为压力流流量;A 为螺 纹横截面积;N 为螺杆转速;9 为螺旋角;W 为螺槽 宽度;h 为螺 槽深度;, a p 为挤出压力 差
5、;L 为料筒 长度;巳为系 数;z 为导程; 日为熔体的粘 度;B l ,B 2 为 与螺杆参数相 关的常数。 上式可见,熔 体粘度越大, 挤出产量则越 高。分子量高 的聚合物产量 大于分子量低 的。这表明挤 出机能优先挤 出分子量高的 成分,而大量 的单体、低聚 物和小分子稀 释剂则被保留 下来。 2 2 温度与 机筒内停留时间分钟 舶1 挤出机中物料停留时间分布 型 活塞流 ,挤出机中的流动 管中流动 矗然黼 ? O12 t i 3 4 圈2 各种反应器中物料停留时间分布 0鲁一-: O 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www
6、.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第二十二卷第四期 2 5 5 “5 5 】 停留时间分布 在挤出机中,单螺杆挤出机中的温度分布最宽, 高速旋转的双螺杆挤出机中的温度分布最窄,而低 速旋转的双螺杆挤出机中的温度分布相对较宽。这 表明温度分布必将影响聚合物分子量分布。 聚合物分子量分布还受停留时间分布影响。图 1 给出了单、双螺杆挤出机中物料停留时间分布【2J , 其中双螺杆挤出机中物料停留时间分布窄;单螺杆 挤出机中物科则几乎成双峰分布。且有严重的拖尾 现象。图2 给出了理想活塞流、理想连续搅拌釜式 反应器以及单螺杆挤出机中物料停留时间分布情
7、 况 “。其中单螺杆中物料停留时间分布比理想连 续搅拌釜式反应器中的物料分布窄,双螺杆中的停 留时间分布要比连续搅拌釜式反应器中的窄得多, 同样,对于聚合物的分子量分布也会有类似的规律。 2 3 分散与分布混合 混合作用是挤出机的基本功能,对高粘度聚合 物混合更具有独特的作用。混合作用又分为分散混 合和分布混合。分散混合是借助界面上流体应力打 碎分散相的过程,应力由移动面( 螺杆) 传给熔体。 当分散相是固体填料时,应力主要用来克服内聚力; 当分散相是液体或另一种熔体时,应力需要克服界 面张力。高剪切力是成功地进行分散混合的必要条 件。增强螺杆分散混合作用的元件主要在螺杆上设 置U C 混合件
8、、D r a y 混合件、E g a n 混合件和凸环 等【3 J 3 。工业上也常通过增加螺纹数目来改善混合 效果。分布混合般是在物料计量段设置混合件, 使螺槽中的速度分布受到扰动,从而产生分布混合 作用。为了改善螺杆分布混合效果,通常在螺杆上 设置销钉、钩槽和凹穴等。此外,工业上常在螺杆顶 端增设静态混合器来改善分布混合效果。 2 4 压力控制与小分子化合物的处理 挤出机中,通过控制料筒内的压力分布,引入小 分子反应物和排除小分子副产物。通常,增加螺槽 深度、在螺杆上设置反向螺纹等屏障,造成聚合物熔 体密封,从而调控挤出机中局部压力。反应挤出过 程中,还常用反螺纹和捏合件方法来控制。两种控
9、 制压力方法及其压力分布是不同的L 2 J 。 2 、5 反应热的处理 在挤出机中,聚合反应热是在螺杆中心通入冷 却水、在料筒周围加强空气或水等介质循环流动,进 行热量交换,进而撤走反应热。乙烯类聚合反应释 放出大量的热量,上述方法难以有效排除。因此,除 苯乙烯外,这类单体不宜进行反应挤出。为此,反应 挤出法目前主要限于开环聚合、加氢聚合、偶合扩链 和聚合物接枝改性等反应过程 “。 3 反应挤出方法在合成纤维中的应用 3 1 e 一已内酯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯 最近,T a n g 等人利用反应挤出技术制备出具有 良好抗冲击作用的聚e 一己内酯( P C L ) 改性涤纶树 脂- 4J 。P
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 反应 挤出 及其 合成纤维 工业 中的 应用
链接地址:https://www.31doc.com/p-3713689.html