PP/POE共混体系在双螺杆挤出过程中的相结构演变研究

论文摘要

本文采用啮合同向双螺杆挤出机制备了不同组成的聚丙烯/乙烯-1-辛烯共聚物（PP/POE）共混体系。利用本课题组自制的在线取样装置和光散射在线采集分析系统两种方法对整个挤出过程进行在线监测和分析。对在线取样所得的样品低温脆断后观察断面形貌,并用自制软件对扫描电镜照片进行数字化处理,从而求取了表征共混体系的分散相尺寸的参数:平均粒径dp与平均特征长度Lm;表征分散相均匀性的平均粒径分布σdp与平均特征长度分布σLm及通过标度函数求取的分形维数根据Debye-Bueche光散射理论对在线采集到的图象进行分析计算,得出表征分散相尺寸的参数相关距离、平均旋长L1、不均匀性距离lc及旋转半径Rg1;表征相分散均匀性的结构参数Q及通过标度函数求得的分形维数Df。从而分析并讨论了PP/POE共混体系的相结构参数沿螺杆挤出轴向位置、共混组成、螺杆转速及共混温度的变化规律。结果表明:小角激光光散射在线分析结果与在线取样的扫描电镜分析结果基本吻合,说明用小角激光光散射在线采集分析系统来研究双螺杆挤出过程中的相结构演变是可行的。PP/POE共混体系在双螺杆挤出过程中沿螺杆挤出轴向位置的相态演变符合Elemans提出的共混初期相态演变模型:分散相先形成带状结构,随后撕裂分离出小块,最后带状结构消失,形成近乎球状的粒子。PP/POE共混体系在双螺杆挤出过程中的相结构沿螺杆挤出轴向位置逐渐细化,分散相粒子尺寸逐渐减小（除特殊组分外）,分散变得更均匀。不同组分的PP/POE共混体系,随分散相含量的增加,分散相尺寸增大,粒子分布宽度变宽,分散均一性下降。螺杆转速及共混温度对共混体系也有一定的影响,随着螺杆转速和共混温度的提高分散相尺寸先减小而后又有增大的趋势,分散相的均一性先提高后又有所下降,且存在最佳的螺杆转速和共混温度。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 加工流场中聚合物共混物相形态发展研究
• 1.2 流场中聚合物共混物相形态理论研究
• 1.2.1 液滴形变与破碎理论
• 1.2.2 分散相的凝聚机理
• 1.2.3 聚合物共混物相形态演变的模型
• 1.4 多相聚合物共混在线分析
• 1.5 光散射理论及其在聚合物共混过程中的应用
• 1.5.1 Debye-Bueche散射公式
• 1.5.2 光散射在共混物形态发展研究中的应用
• 1.6 PP/POE共混体系研究现状
• 1.7 课题的意义和研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 螺杆构型
• 2.1.4 可视化双螺杆挤出机－光散射在线采集与分析系统
• 2.2 实验步骤
• 2.3 结构形貌表征
• 2.3.1 小角激光背散射（BSALS）在线分析
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 第三章 PP/POE共混挤出过程中相结构演变的SEM图样分析
• 3.1 理论背景
• 3.1.1 分散相粒径dp 测定原理
• 3.1.2 颗粒尺寸分布测定原理
• 3.1.3 特征长度理论
• 3.2 PP/POE共混挤出过程中相结构演变的SEM图样分析
• 3.2.1 PP/POE共混体系相结构与组成的关系
• 3.2.2 PP/POE共混体系相结构与转速的关系
• 3.2.3 PP/POE共混体系相结构与温度的关系
• 3.3 本章小结
• 第四章 PP/POE共混挤出过程中相结构演变的动态SALS分析
• 4.1 研究聚合物共混相结构演变的处理方法及参数表征
• 4.1.1 小角激光光散射图样的处理方法
• 4.1.2 光散射特征参数计算
• 4.2 SALS研究相结构演变的标度行为
• 4.3 PP/POE共混挤出过程中相结构演变的SALS分析
• 4.3.1 PP/POE共混挤出过程中组成序列SALS参数分析
• 4.3.2 PP/POE共混挤出过程中转速序列SALS参数分析
• 4.3.3 PP/POE共混挤出过程中温度序列SALS参数分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢