1、雙螺桿擠出機(jī)螺桿組合對聚丙烯熔融指數(shù)的影響王文彥1，李世通2，張國強(qiáng)3（1. 天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計院，甘肅 蘭州，730060；2. 甘肅省聚合物配混改性成套技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州，730060）摘要：在聚丙烯（PP）的改性加工中，熔融指數(shù)是一種非常重要的參數(shù)。本論文通過實驗研究，討論了嚙合塊和反向輸入元件對聚丙烯熔融指數(shù)的影響。關(guān)鍵詞：熔融指數(shù) 聚丙烯 嚙合塊 反向輸送元件在聚丙烯的改性加工中，需要特別注意熔融指數(shù)的變化情況12。本文通過實驗研究，討論了嚙合塊的結(jié)構(gòu)和位置，反向輸送元件的數(shù)量和位置對聚丙烯熔融指數(shù)的影響。1 實驗部分1.1 實驗原料聚丙烯（PP）：LI

2、28F，中石油華北石化公司。1.2 主要實驗設(shè)備及儀器平行同向雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-30H，長徑比40：1，天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)計院。熔融指數(shù)儀：ZRZ-400，深圳新三思公司。1.3 試樣制備將聚丙烯原料顆粒加入SHJ-30H擠出機(jī)中，按照表1的工藝條件，使用不同結(jié)構(gòu)的螺桿組合擠出并造粒，制得試樣。表1 擠出工藝參數(shù)筒體溫度（）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）喂料轉(zhuǎn)速（r/min）12345678910210210210215215215215215215215100301.4 熔融指數(shù)測定熔融指數(shù)按照GB3682-2000測試，測試溫度為230，砝碼重量為2.16kg。2 結(jié)果與討論2.1 不

3、同結(jié)構(gòu)的嚙合塊對熔融指數(shù)的影響為了保證實驗結(jié)果僅與螺桿組合有關(guān)，實驗物料中沒有添加任何助劑，并且每組實驗都采用了如表1所示的工藝條件。2.1.1 螺桿組合及實驗過程本項實驗主要考察了嚙合塊的錯列角和單片厚度對聚丙烯熔融指數(shù)的影響。圖1 螺桿組合A如圖1所示，螺桿組合A中有11個嚙合塊，分成三組，分別位于第3、4節(jié)筒體之間，第5、6節(jié)筒體之間以及7、8節(jié)筒體之間。圖2 號螺桿組合B如圖2所示，螺桿組合B是在螺桿組合A的基礎(chǔ)上，將真空排氣口之前的90°/5/32更換為45°/5/32，用于實驗不同角度的嚙合塊對聚丙烯熔融指數(shù)的影響。圖3 螺桿組合C如圖3所示，螺桿組合C是在螺桿

4、組合A的基礎(chǔ)上將兩個45°/5/57更換為45°/5/32，用于實驗寬嚙合塊和窄嚙合塊對聚丙烯熔融指數(shù)的影響。上述三個組合制得的試樣的熔指如下表所示：表2 用這個組合，我們在表1的工藝條件下擠出造粒聚丙烯（PP），然后測定熔融指數(shù)。測得熔融指數(shù)為7.2g/10min在表1工藝條件下擠出造粒。然后測定熔融指數(shù)。測得聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為8.5g/10min。在表1的工藝條件下擠出造粒，然后測定熔融指數(shù)。測得聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為7g/10min。2.1.2 組合機(jī)實驗結(jié)果分析比較螺桿組合1，螺桿組合2做出來聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)將真空排氣口之前的嚙合塊從9

5、0/5/32更換為45/5/32，熔融指數(shù)從7.2g/10min增加到了8.5g/10min。這說明在聚丙烯（PP）熔融塑化之后45/5/32的剪切反而強(qiáng)于90/5/32，導(dǎo)致分子量變小，熔融指數(shù)增加。比較螺桿組合1及螺桿組合3組合1中利用了寬體嚙合塊，螺桿組合3中用常規(guī)嚙合塊代替了寬體嚙合塊，螺桿組合1所加工聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為7.2g/10min，螺桿組合3所加工聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為7g/10min，沒有明顯的變化。這說明寬體嚙合塊和常規(guī)嚙合塊對聚丙烯（PP）熔融指數(shù)的影響不是很明顯。2.2 反螺紋數(shù)目及位置對熔融指數(shù)的影響2.2.1 螺桿組合及實驗過程反向螺紋元件的輸送方向與

6、擠出方向相反，作為阻力元件，用于形成密封和建立高壓以利于排氣，脫揮1。在如下的組合中我們主要考察反螺紋的位置及數(shù)目對熔融指數(shù)的影響。圖4：4號螺桿組合如圖4,4號螺桿組合中有3個反向螺紋元件，分別位于第4、6、8節(jié)筒體中。用這個螺桿組合在表1的工藝條件下進(jìn)出造粒，然后測定聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)。測得熔融指數(shù)為6.3g/10min。圖5：5號組合如圖5，5號螺桿組合是在4號螺桿組合的基礎(chǔ)上減少了真空排氣口之前的反向螺紋元件，保留了位于第4、6節(jié)筒體中的反向螺紋元件。用這個組合在表1的工藝條件下擠出造粒，然后測定聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)。測得熔融指數(shù)為5.7g/10min。圖6：6號螺桿組合如圖

7、6，6號螺桿組合是在4號螺桿組合的基礎(chǔ)上，取掉了塑化區(qū)最后段（第9節(jié)筒體），中段（第6節(jié)筒體）的兩個反向螺紋元件，只保留了一個位于塑化區(qū)前段（第4節(jié)筒體）的反向螺紋元件。4、5、6號螺桿組合及后面的8號螺桿組合用來考察反螺紋數(shù)目對聚丙烯（PP）熔融指數(shù)的影響。用這個組合在表1的工藝條件下擠出造粒，然后測定聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)。測得聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為6.3g/10min。圖7：7號螺桿組合如圖7，7號螺桿組合和6號螺桿組合類似，其中只有一個反向螺紋元件，不同之處在于6號螺桿組合中反向螺紋元件位于塑化區(qū)前段（第4節(jié)筒體）而7號組合中反向螺紋元件位于塑化區(qū)后段（第9節(jié)筒體）中。通過這兩個

8、組合我們可以比較反向螺紋元件的位置對于聚丙烯（PP）熔融指數(shù)的影響。用這個組合在表1的工藝條件下擠出造粒，然后測定聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)。測得聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為7.2g/10min。圖8：8號螺桿組合如圖8，8號組合中沒有反向螺紋元件，用于和前面的4,5,6號螺桿組合比較，考察反向螺紋元件的數(shù)目對聚丙烯（PP）熔融指數(shù)的影響，用這個螺桿組合在表1的工藝條件下擠出造粒，然后測定聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)。測得聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為10g/10min2.2.2實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析表2：反螺紋數(shù)目與熔融指數(shù)的關(guān)系通過處理實驗數(shù)據(jù)，我們得到表2.中的結(jié)果。表2中X軸表示反螺紋數(shù)目由多到少，從

9、表中我們可以看出熔融指數(shù)并不是簡單的隨著反螺紋數(shù)目的減少呈線性的變化關(guān)系，需要比較不同的螺桿組合及熔融指數(shù)做進(jìn)一步的分析。比較螺桿組合4、5，及測試出來熔融指數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)取掉塑化區(qū)后段（第9節(jié)筒體）中的反向螺紋元件時，螺桿組合明顯的減弱，所以聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)從6.3g/10min降低到5.7g/10min.比較螺桿組合5、6、8及測試出來的熔融指數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)在塑化區(qū)中段（第6節(jié)筒體），塑化區(qū)前段（第4節(jié)筒體）中安裝反向螺紋元件對于并不能增強(qiáng)對聚丙烯（PP）的剪切使聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)升高。不安裝反向螺紋元件的8號組合做出來的熔融指數(shù)反而最高，達(dá)到了10g/10min。比本次實驗聚丙

10、烯（PP）原料的熔融指數(shù)高出了一倍。這一點和我們常規(guī)的理論分析不一致，值得進(jìn)一步的實驗研究。比較螺桿組合6、7我們發(fā)現(xiàn)，反向螺紋元件位于塑化區(qū)前段（第4節(jié)筒體中）時，聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為6.3g/10min。反向螺紋元件位于塑化區(qū)后段（第9節(jié)筒體中）時，聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)為7.2g/10min。聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)高，說明分子量相對較低2，這就說明把反向螺紋元件放在第9節(jié)筒體中時，對聚丙烯（PP）的剪切比較強(qiáng)3 結(jié)論第一：在塑化區(qū)后段，即聚丙烯（PP）完全變成熔體之后45/5/32對熔體的剪切強(qiáng)于90/5/32第二：寬體嚙合塊和常規(guī)嚙合塊對熔融指數(shù)的影響沒有明顯區(qū)別。第三：反向螺紋元件位于塑化區(qū)后段對于聚丙烯（PP）的剪切要強(qiáng)于放螺紋位于塑化區(qū)前段。輕微調(diào)整組合來控制聚丙烯（PP）的熔融指數(shù)時可以通過調(diào)整反向螺紋元件的位置來實現(xiàn)。參考文獻(xiàn)：1 Wang,X.C Tzoganakis, C.Rempel, GL, Polym Eng Sci, December 15, (1994)2 MacAfee, M. Caldwell, L.Thompson, S.