1、 第二節(jié)擠壓造粒機擠壓造粒機是聚丙烯生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備之一，它的作用是將聚丙烯粉料熔融造粒，使聚合物性能穩(wěn)定，便于儲存和運輸。此外，造粒過程也是產(chǎn)品改性的過程，由于在造粒過程中加入了各種添加劑，如抗靜電劑、防老劑、抗紫外線劑等，使聚丙烯的產(chǎn)品質(zhì)量得以改進，達到了預(yù)定的要求。一、擠壓造?；A(chǔ)理論在擠壓過程中，聚合物的溫度、壓力等物理性質(zhì)及化學(xué)結(jié)構(gòu)不斷變化。在常溫下，聚合物是固體，大分子之間的相互作用較大，整個分子鏈及其鏈段都不能離開原來的位置，同玻璃一樣，稱為玻璃態(tài)。溫度超過玻璃化溫度Tg，大分子中的某幾個鏈段能發(fā)生位移，因而大分子的形狀可以發(fā)生伸直和圈曲，在較小的外力作用下，聚合物便產(chǎn)生很大

2、變形，一旦外力解除，又能恢復(fù)原來的形狀（發(fā)生形變和恢復(fù)原來的形狀都需要一定的時間），并有著和橡膠一樣的彈性，稱為高彈態(tài)。溫度繼續(xù)上升，超過粘流溫度Tf時聚合物的整個大分子鏈發(fā)生移動，出現(xiàn)塑性流動，成為粘稠的液體，稱為粘流態(tài)。最后，溫度上升到分解溫度Ta時，聚合物便開始分解。擠壓機就是利用聚合物的這種特性，把聚合物逐漸加熱到粘流狀態(tài)。聚合物的粘流溫度和分解溫度之間的范圍越寬，擠壓過程越容易控制。聚合物在加工過程中的形變是由于外力作用的結(jié)果，材料受力后，內(nèi)部產(chǎn)生與外力相平衡的應(yīng)力。隨受力方式的形變和尺寸改變及幾何形狀的改變稱為應(yīng)變。應(yīng)變方式和應(yīng)變速率與外力的性質(zhì)和作用位置有關(guān)，在上述兩種應(yīng)力作用下

3、的應(yīng)變?yōu)楹唵蔚募羟?、簡單的拉伸和流體靜壓力的均勻壓縮。單位時間內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變速率，聚合物加工時受到剪切力作用產(chǎn)生的流動稱為剪切流動。聚合物在擠壓機中的流動主要是剪切流動，聚合物流體可以是處于粘流溫度或熔點以上的熔融狀聚合物，也可以是在不同的溫度下仍保持流動的聚合物溶液或懸浮體。加工過程中聚合物的流變性質(zhì)主要表現(xiàn)為粘度變化，所以聚合物流體的粘度變化是聚合物加工過程中最重要的參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，衡量聚合物熔體的流動性，往往不用粘度而用熔體流動速率(MFR)。MFR越大，表示物料的流動性越好，但該MFR在不同品種對比時，缺乏明顯的意義。影響聚合物流變性的因素有內(nèi)因和外因兩方面，內(nèi)因有分子鏈的結(jié)構(gòu)、

4、分子量及其分布等，外因因素有溫度、添加劑、外力作用等。二、擠壓造粒機的類型工業(yè)上出大量采用單螺桿擠壓機外，還部分采用了雙螺桿擠壓機。單螺桿擠壓機由于其螺桿和整個擠壓機設(shè)計簡單，制造容易，價格便宜，因而在塑料加工工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，在加工新型塑料和硬聚乙烯粉料時，單螺桿擠壓機顯露出較大的局限性。單螺桿擠壓機缺點如下：(1)由于單螺桿擠壓機的輸送作用主要靠物料與料筒之間所產(chǎn)生的摩擦力，故其性能受到限制，粉料、玻璃纖維、無機填料等較難加入。(2)由于單螺桿擠壓機內(nèi)的物料在排氣區(qū)的表面更新作用較小，因而排氣效果較差。(3)單螺桿擠壓機不適于某些工藝過程，如聚合物著色。因為這些過

5、程要求物料在料筒中的停留時間即短又要一致。單螺桿擠壓機物料停留時間一般較長，而且各部分物料停留時間也不相等。又如熱固性粉料、涂料的混合，對溫度、壓力等條件要求嚴(yán)格，單螺桿擠壓機達不到這些要求。為了解決單螺桿擠壓機滿足不了要求的問題，就出現(xiàn)了雙螺桿擠壓機。雙螺桿擠壓機有下列特點：（1）加料容易。這是由于雙螺桿擠壓機是靠正位移原理輸送物料，有強制將物料推向前進的作用，不可能有壓力回流。另一方面，雙螺桿擠壓機在兩根螺桿的嚙合處還對物料進行剪切作用。因此在單螺桿擠壓機上難以加入的具有很高或很低粘度以及與金屬表面之間有很寬范圍摩擦系數(shù)的物料，如帶狀料、糊狀料、粉料及玻璃纖維等皆可加入。（2）物料在雙螺桿

6、中停留時間短，適于那些停留時間長就會固化或凝聚的物料的著色和混料。（3）優(yōu)異的排氣性能。這是由于雙螺桿擠壓機嚙合部分的有效混合及排放部分的自潔功能，使得物料在排氣段能獲得完全的表面更新所致。（4）優(yōu)異的混合、塑化效果。這是由于兩根螺桿相互嚙合，物料在擠壓過程中進行著比在單螺桿擠壓機遠(yuǎn)為復(fù)雜的運動，經(jīng)受著縱橫向的剪切混合所致。（5）低的比功率消耗。若用相同產(chǎn)量的單、雙螺桿擠壓機進行比較，雙螺桿擠壓機的能耗要少50%。這是因為雙螺桿擠壓機的螺桿長徑比小，物料的能量多由外熱輸入，而單螺桿擠壓機螺桿的長徑比要大20%30%，且機頭和分流板篩網(wǎng)增加了阻力。因以上原因，再加上近年來克服了雙螺桿擠壓機的螺桿、料筒制造方面的困難而降低了成本，在設(shè)計上逐漸克服了將足