何亚东-双螺杆课件.pptx

,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用双螺杆共混改性原理及应用何亚东北京化工大学机电工程学院,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用主要内容一双螺杆的形成、分类及评价二双螺杆的工艺特点三螺杆组合设计四专题（比能耗，工艺参数，工程放大）五补充材料,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用一.双螺杆的形成、分类及评价,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用一.双螺杆的形成、分类及评价1.为什么是同向双螺杆2.同向双螺杆发展3.自洁型螺纹曲线的形成4.双螺杆的性能评价5.螺杆元件的功能/类型6.螺杆元件工作原理,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用螺杆挤出机分类,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,挤出机的输送机理21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,高速度高剪切/混合能力自洁性适应性/模块组合集成化/熔融、混合、排气、反应设计/加工制造,1.1为什么是同向双螺杆,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用高剪切,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,多功能集成21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,同向双螺杆挤出机加工原理聚合物颗粒粉料/填料,同向双螺杆加料熔融混合排气泵送,定型/冷却空气水辊筒输送器,液体添加剂纤维,成型造粒膜/片管材/型材纤维涂料,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,同向双螺杆的主要用途,反应挤出制备新型聚合物(REX)接枝反应改性聚合物聚合物排气脱挥聚合物体系物理共混（合金）各类颗粒填充塑料95%的双螺杆用于造粒成型，但现在将双螺杆用于直接挤出成型（制品）越来越普遍了。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.2同向双螺杆的发展同向双螺杆创始人:Pfleiderer,Erdmenger,Fritsch等异向双螺杆创始人:Leistritz,Kiesskalt,Burghauser等用于改性造粒的同向双螺杆知名厂家还包括：Krausmaffei-Berstorff,APV,JSW,Farrel,Toshiba,Maris,Davis-Standard等国内双螺杆厂家达上百家，较大的有科亚，南橡塑，兰泰，大橡塑等,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,相同螺杆轴距比较，产量增加了35倍，即过去50年里年均增长7.5%螺杆长度从6D发展到56D，螺杆转速从150rpm发展到1200及1800rpm,1957年WP开发的首台ZSK自洁双螺杆挤出机（竖排）,2007年K展上WP-ZSKMEGAvolumePLUS76,双螺杆共混改性原理及应用Coperion-WP的发展50年,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用LeistritzZSEMAXX系列，高扭矩和高容积ZSE50MAXX目前最高的比扭矩15.0Nm/cm容积率Do/Di=1.66产率1,400kg/h,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.3自洁型螺纹曲线的形成运动关系决定了横截面形状,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用实际元件有均匀间隙的全啮合螺杆,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用螺槽浅，物料层变薄，因而三头螺纹元件的热传递性能比双头螺纹元件好，利于物料塑化熔融。但剪切强烈，一般不宜用于对剪切敏感物料的加工和玻璃纤维增强工艺。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.4双螺杆的性能评价对于同向双螺杆挤出机来说，评价设备性能主要采用以下三个指标：容积率比扭矩转速条件：相同直径,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.4.1容积率：决定了螺杆剪切速率、粉体喂料及及排气能力表面上仅仅是顶径与跟径关系，但实际上与螺纹头数，中心距有关三头螺纹最大容积率1.37，双头螺纹最大为2.41,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用螺纹头数与容积率关系,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,不同容积率的剩余横截面积之比,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,高容积率的适用材料体系：,适用于低堆密度，高含水率等物料适用于低输入能量物料的加工（0.1KWh/kg）高容积率的工艺优势：改善加料状况低剪切速率，低熔体温度，可允许更高的螺杆转速更可靠的脱挥/排气低产品应力水平，改善质量（取决于产品和加工工艺）,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,高容积率的主要应用领域,化工产品：硅橡胶粘结剂产品：热熔胶、压敏胶着色工业：粉末涂料，打印色料，墨粉建筑工业：地面覆材，木塑材料食品工业：谷类食品，宠物食品，糖果，巧克力工程塑料：高填充共混体系（LDPE+80%CaCO3，PP+40%空心玻璃微珠），热塑性弹性体（TPE)，电缆料（无卤阻燃），PVC浓缩母粒：添加剂母粒（PE+25%二氧化硅，阻燃剂，发泡剂），色母粒（预混料，PET/PBT+碳黑）,扭矩,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,螺杆轴承受扭矩,双螺杆共混改性原理及应用1.4.2比扭矩：所能够传递扭矩与中心距立方之比(Nm/cm)决定了挤出机的功率及螺杆允许充满程度表征挤出机的加工能力-高黏度，高产量螺杆芯轴承载能力决定了比扭矩。比扭矩越高，可加工更高,黏度物料,比扭矩越高，螺纹跟径(Di)可以越小，提高容积率螺杆轴向长度,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,高扭矩的优势：,可以更高的充满度，从而降低平均剪切速率，降低熔体温度，缩短停留时间，降低产品应力。高扭矩允许更高的螺杆转速，能够显著提高单转产量。,1.4.3转速,决定了挤出机的剪切和混合水平高转速的前提是挤出机具有高扭矩,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,预混：聚丙烯紫外稳定剂,50%,LeistrizeZSE500-600rpm最大136kg/h600rpm,CWPZSK40Mc0-1200rpm362kg/h800rpm最大约453kg/h1000rpmInstituteofPolymerProcessingandEngineering,紫外稳定剂比较：,实例比较1）聚丙烯抗紫外母料配方：聚丙烯MI2050%,85%15%,CWPZSK25WLE0-1200rpm最大63kg/h1200rpmInstituteofPolymerProcessingandEngineering,CWPZSK40SC0-600rpm最大45kg/h600rpm料条劈裂分杈21/11/2009,尼龙6紫外稳定剂比较：,双螺杆共混改性原理及应用2）尼龙抗紫外母料预混：尼龙紫外稳定剂配方：,LeistrizeZSE500-600rpm最大136kg/h600rpm21/11/2009,CWPZSK40Mc0-1200rpm362kg/h800rpm最大约453kg/h1000rpmInstituteofPolymerProcessingandEngineering,3）线性低密度聚乙烯抗静电母料LLDPE290kg/h配方：LLDPEMI1280%液体抗静电剂20%比较：,双螺杆共混改性原理及应用抗静电剂72kg/h,双螺杆共混改性原理及应用,PBT290kg/h,4）PBT阻燃母料配方：,80%20%,LeistrizeZSE500-600rpm最大136kg/h600rpm21/11/2009,CWPZSK40Mc0-1200rpm362kg/h800rpm料条冷却能力受限制最大约453kg/h1000rpmInstituteofPolymerProcessingandEngineering,PBT阻燃剂比较：,阻燃剂72kg/h,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆性能提高过程-CWP21/11/2009,比扭矩从3.7到13.6容积率从1.22到1.80最高比扭矩13.6最高容积率1.80最高转速1800rpmInstituteofPolymerProcessingandEngineering,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,容积率-比扭矩,双螺杆共混改性原理及应用转速-产量,CWP,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用双螺杆性能提高过程-Leistrize最高比扭矩15.0最高容积率1.66最高转速1200rpm,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,Leistrize,对称设计,非对称设计,双螺杆共混改性原理及应用容积率与耐磨性兼顾理想的容积率应为1.5-1.66非对称结构代替标准花键，小直径芯轴可传递更大扭矩,1.4.3ZSE-27比较研究ZSE-27HP系列,螺杆外径27mm,双螺杆共混改性原理及应用ZSE-27MaXX系列,螺杆外径28.3mm,螺槽深度4.5mm螺杆跟径17.6mm自由容积10.3ml/D其他参数：螺杆长径比40中心距23mm螺杆转速1280rpm电机功率50HP交流相同温度设定21/11/2009,螺槽深度5.7mm螺杆跟径16.8mm自由容积14.3ml/D试验材料体系：#1:PE粉料MFI=12#2:HDPE粒料MFI=0.9#3:PLA,NatureWorks2002DInstituteofPolymerProcessingandEngineering,比较,双螺杆共混改性原理及应用ZSE-27MaXX系列Do/Di=1.66InstituteofPolymerProcessingandEngineering,横截面形状比较ZSE-27HP系列Do/Di=1.5521/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用容积率增大对比-橙色部分,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用ZSE-27HPvsMaXX螺杆组合ZSE-27HPZSE-27MAXX敞开机头挤出,压力低于0.7MPa,产率(kg/hr),产率(kg/hr),产率(kg/hr),InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,PE粉料MFI=12,0.0,40.0,60.0,120.0100.080.0,160.0,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),MAXXHP,产率比较180.0,双螺杆共混改性原理及应用HDPE粒料MFI=0.9,40.020.00.0,80.0140.060.0,100.0,160.0140.0120.0,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),MAXXHP,PLA-NatureWorks2002D,80.060.040.0,120.0100.0,140.0,20.0160.0,180.0,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),MAXXHP,熔体温度(degC),熔体温度(degC),熔体温度(C),InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,PE粉料MFI=12,205,215210,220,225,230,245240,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),MAXXHP,熔体温度250,双螺杆共混改性原理及应用HDPE粒料MFI=0.9,215210,225235220,230,255250245240235,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),MAXX,HP,PLA-NatureWorks2002D,210200,240,250,260,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),230220MAXX,HP,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用MaXXvsHP最大剪切速率提高5%最大剪切速率=(*D*n)/(h*60)D=螺杆直径mmn=螺杆转速rpmh=顶隙mm比较结果：ZSE-27HP=(*27*600)/(0.1*60)=8478sec-1ZSE-27MaXX=(*28.3*600)/(0.1*60)=8886sec-1最大剪切速率提高408sec-1,产率(kg/hr),InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,50,0,200,400,600,800,1000,1200,1400,螺杆转速(rpm),HP,MAXX+0,双螺杆共混改性原理及应用扭矩增大30%250PLA-MaXX+200150100MAXX,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.5螺杆元件的功能/类型,双螺杆共混改性原理及应用,顶隙区（剪切）-分隔侧隙区（拉伸场）螺槽区（弱剪切/拉伸场）,捏合区-分隔（剪切/拉伸场）21/11/2009,5个功能区域-横截面,尖顶区（剪切/拉伸场）InstituteofPolymerProcessingandEngineering,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用输送螺纹元件导程越大，螺纹升角越大,正/反螺纹元件21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用反向螺纹元件则作为阻力元件，起建压作用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,捏和块元件,捏合块元件能提供高的剪切，因而能提高分散混合，也称为剪切元件。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用左中右旋捏和块,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,混合元件21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用1.6螺杆元件工作原理实现对物料的输送、压缩、排气以及挤出中的建压,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用双螺杆中物料的运动轨迹,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用单双头元件物料输送比较在啮合区，对物料有扭转限制（螺棱较厚），故输送作用增强,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,螺纹导程-充满度,在螺杆转速不变的情况下，用导程变化来控制物料在不同轴向位置螺槽中的充满度在排气区和加料区，采用大导程螺纹元件来创造低的充满度，以利于排气和物料的加入。小导程螺纹元件用于压实物料和形成高的充满度,厚薄21/11/2009,捏合盘厚度,4590错列角度InstituteofPolymerProcessingandEngineering,双螺杆共混改性原理及应用捏和块元件功能厚捏合盘比薄捏合盘有更强的“拖曳流”能力，但对压力更敏感,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,双头和三头捏和块比较21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,设计原理,现在也有的厂家采用将各捏合盘偏心实现三头捏和块的使用，但影响互换性。,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,返流/建压能力比较21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,反螺纹元件作用-建压/返流21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,混合元件的设计原理21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,混合元件功能21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,新型螺纹元件,1.侧隙元件侧隙区流动，形成拉伸流场，促进分散混合缺点：轴向长度较大,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,2.分布混合元件开槽和齿形结构进行分流提高分布混合能力,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,3.柔和剪切元件非啮合，低剪切，回流21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,4.密炼元件建立拉伸流场，形成返流区,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,例：双峰HDPE加工用螺杆及元件特殊类型元件举例,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,应用效果：21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,混合元件的运用,提高性能,双螺杆共混改性原理及应用降低比能耗,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用同向双螺杆挤出机的特点归纳两根螺杆同向旋转，高转速螺杆之间紧密啮合，相互作用，强剪切螺杆机筒组合式结构适应性强直径，中心距和螺纹头数决定了螺纹曲线自洁性设计减少物料粘附可采用单头、双头和三头螺纹元件容积率：Do/Di比扭矩：Md/a3,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用二.双螺杆的工艺特点,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用二.双螺杆的工艺特点1.双螺杆的工艺应用现状2.双螺杆的工艺优势3.举例4.工艺与螺杆组合的DOE试验设计5.双螺杆加工工艺的评价,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,1.双螺杆的工艺应用现状,双螺杆工业生产追求的是连续生产，高产量和高稳定性，研究是需要知道改性的机理并了解如何控制，我们就是希望将两者结合起来对于国外大公司来说，塑料的改性工艺、配方及螺杆组合等都属于机密，不发表论文，是通过大量试验总结摸索出来的现在的工程塑料改性通常对于材料的性能要求是综合的，如增强、填充、共混、阻燃、阻隔、着色等，并且很多功能需要在一个改性工艺中完成，因此对于工艺设计和设备的要求很高。如需要关注黏度比、弹性比；颜料本身的选择性；相界面及相容剂，物料温敏型剪敏型；分布混合和分散混合等的交互作用等等国内厂家不了解双螺杆加工的机理，没有系统试验总结，不懂螺杆组合及工艺，因此加工改性技术进展缓慢。,双螺杆共混改性原理及应用,2.双螺杆的工艺优势,螺杆转速和加料量可以分别独立控制，这样就能够控制物料的输入能量和停留时间，实现相形态、粘度比等的控制，达到优化的目标。,螺杆转速21/11/2009,加料量,停留时间InstituteofPolymerProcessingandEngineering,输入能量,物料,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用2.1输入能量-对工艺的影响最大输入能量高：高转速，低加料,输入能量中：中转速，中加料,输入能量低：低转速，高加料2.2停留时间-通常不如输入能量的影响大停留时间长：低转速，低加料停留时间短：高转速，高加料,扭矩/电流,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,2.3加工区间的摸索,一种新物料体系的加工：通常先设计三种螺杆组合（强，中，弱），然后分别在三种组合上进行三种输入能量（高，中，低）的试验，基本上可以确定合理的加工区间（螺杆转速，加料量等）螺杆组合的强弱通过控制啮合盘组数、啮合盘角度来加以调整对于反应性或停留时间敏感的料，需加试两种停留时间来确定出上下限。改变停留时间时，输入能量通常保持不变DOE方法非常有助于改性工程问题的快速解决，需善于应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,输入能量的调控,输入能量螺杆转速螺杆充满度加工温度,低低高该,高高低低,捏和块数量（侧隙元件）少,多,加料量与螺杆转速之间的平衡非常关键。,输入能量的调控反螺纹组数反向捏和块组数90宽捏合盘组数宽捏合盘组数90窄捏合盘组数捏合盘组数21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用强弱InstituteofPolymerProcessingandEngineering,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,停留时间的调控21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,停留时间,HDPE:ZSK92自洁型挤出机，敞口挤出15分钟,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,HDPE:ZSK92自洁型挤出机+节流阀+熔体泵+过滤板+水下切粒60分钟,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,螺杆充满度对停留时间的影响,在某种程度上比螺杆组合的影响更大-工艺螺槽充满产量螺槽半充满螺槽充满度很低停留时间,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,2.3举例,2.3.1工艺设计：加料位置，转速，加料量，温度，侧加料等,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,2.3.2实例,1）PC（聚碳酸酯）光气法PC通常为粉料，难点在于堆密度低，通常为0.1-0.3，加料速度慢，传热效率低，使得产量上不去；同时容易夹带气体，造成加料口返气体，扬尘PC/ABS是用量最大的改性品种，通过ABS或MBS降低成本，改善低温缺口冲击强度，降低加工粘度，用于高流动性要求的，薄壁注射制品成型国产化的PC/ABS不稳定，主要是相形态控制不好，很难稳定，同时对颜料敏感,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用PC/PET主要用于阻隔性的场合，是通过共混使PET在PC中形成微晶相，提高阻隔性，这就要求通过停留时间和能量输入进行控制，达到所需的相形态。在温度高于280度后，控制不好容易发生酯交换反应；该共混体系易水解光盘级PC要求纯度高，低分子含量小，因此也通过工艺设计，在加工中加入水或小分子，将单体或短支链提出来，然后再将水脱出来。PC高阻燃料通常要加入氮、磷系等，以高含量的液体形式加入，加料位置有讲究，分多段及多加入口进行加入。国内仍为卤族阻燃。国内高流动性、高冲击和高阻燃的PC改性料仍缺乏，配方和设备可以与国外相同，但工艺设计不好，无法得到好的、稳定的产品。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用2）PPO（聚苯醚）PPO有臭味，含氨的催化剂，工艺上需要脱臭，可通过加入水等小分子将氨吸出来，然后再将水脱出来。PPO粉料的加工会造成很多工艺问题，粉料极易引起静电，致粉尘爆炸；气体渗透率很低，加工中气体很难出来，工艺控制不好很容易造成压力高，爆炸等危险。因此在输送、下料等过程必须严格控制，工艺上优化，如加料口充氮，输送管道防静电，控制环境的氧含量低于爆炸极限等。工艺设计很重要。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用Noryl体系PPO/PS合金-MPPOPPO价格高，粘度高，几乎不流动，与未增塑的PVC粉料类似，加入PS后，粘度降低，热敏性下降，力学性能提高，具协同效应。螺杆组合非常关键，否则无法形成分子级混合，无法发挥协同效应。PPO/PS是一个非常典型的共混例子，也是唯一的分子级相容的共混体系，协同效应。PS占60-70%，低粘度，而PPO高粘度，刚性很强。PPO与PS形成的为均相溶液，完全一相；只有在与HIPS混合时，其中的橡胶相才为分散状态。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用GTX体系PPO/PA合金PPO与PA不相容，PPO由于其高黏度，最终为分散相。PPO+PA典型的高黏与低粘度混合，同时加入肯定不行，国内厂家也都注意到这一点了，但均没有开展系统的研究，实际上需要通过控制粘度比来控制相态，达到所需的混合效果。在加工过程中，通过加入柠檬酸实现PPO与PA的界面改性（PA-g-PPO），该界面相强化了共混体系的界面，可提高其性能。其中采用的增韧体系为SBS或SEBS,是与PPO相容的，其在PPO相筹中形成分散相。PPO相筹尺寸的大小会影响最终体系的性能，尤其是熔融指数MFI,而界面改性剂（PA-g-PPO）的含量和共混条件则会影响PPO相筹的尺寸。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用PPX体系MPPO/PP合金MPPO+PP体系。材料的组成和粘度极大地影响相形态。PPO+PP体系是比较难的共混体系。PP的低粘度将形成连续相，PPO+PS的总含量及其各自的比例决定着相形态随着PPO+PS的总含量的提高，PPO+PS相由分散相转变为连续相，而随着PS:PPO比例的增加，PPO+PS相倾向于形成连续相。双连续相的形成对于力学性能是有利的，而PP相连续，PPO+PS相分散则对于耐化学腐蚀性的提高有利。共混工艺及注射过程对与其相形态有影响,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,弹性PPO体系,PPO+EPDM（SEBS,SBS,TPU等弹性体等）软PPO体系，主要的问题是二者的温差太大，所以需要通过工艺手段来缩小二者之间的温差，这就是为什么要充油等工艺手段。SBS耐候性较差，TPU耐刮擦性好，但加工中易降解，用于电缆非常好。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,PPO共混体系螺杆组合原则,加料段通常为单头螺纹，为了将粉料快速输送，防止气体向加料口返回，影响产量，主要在高产量的工业生产时应用。加料口通常设置后排气段，利用后排气可加入物料将架桥的粉料带走。熔融段非常强，采用多组混炼盘，加速其熔融。粉料PPO与无增塑的PVC类似，难以熔融和塑化SME螺纹用于与纤维的混合,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用3）POM,PPS（聚甲醛，聚苯硫醚）两种料比较相近，都是高结晶度的材料POM容易降解，加工窗口极窄，类似PVC。对转速、温度都非常敏感，冬夏温差可能造成产品质量波动。螺杆设计上很讲究，转速与产量的匹配来控制能量输入。转速高，能量输入大。POM注射时甲醛的味道很大,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用2.4工艺与螺杆组合的DOE试验设计输入能量（高，低）停留时间（长，短）工艺（加料位置，转速，加料量，温度等）螺杆组合（强，弱）工程上通过DOE的运用，可以在较短的时间内找到工艺问题的主要影响因素，从而为问题的解决提供依据。,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用2.5双螺杆加工工艺的评价材料性能（力学、热、电、阻燃、成型、老化）质量稳定性生产率（kg/h）比能耗（kWh/kg）,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用三.螺杆组合设计原则,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用三.螺杆组合设计原则1.介绍2.螺杆分区3.加料段4.熔融段5.排气段6.计量段7.螺杆组合的注意事项,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,1.介绍熔融和混合,双螺杆共混改性原理及应用固体输送输送,二次混合,混合和密封,排气,泵送和排料,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,加料,滑石粉/碳酸钙,泵送建压,双螺杆共混改性原理及应用双螺杆沿程压力分布及功能分区排气,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,2.螺杆分区加料段熔融段排气段计量段侧加料段各脱挥段注液/气段21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,3.加料段21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,加料器设计21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,加料口形式21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,加料口尺寸21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,粉体加料21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用容积率、导程、转速、充满度、输送效率、物料堆密度,螺杆转速的影响21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用与转速线性关系材料体系关系密切背压影响显著粒料高于粉料纯料高于粉体填充InstituteofPolymerProcessingandEngineering,材料性质的影响21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用产率与物料可压缩性成反比填充量越大，可压缩性越高粉料可压缩性高于粒料InstituteofPolymerProcessingandEngineering,螺杆结构的影响21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用产率与加料段长度成正比产率与螺纹导程成正比自洁螺纹产率远高于非自洁元件InstituteofPolymerProcessingandEngineering,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,加料段长度的影响,物料越密实，所需加料段长度越短加料段越长，熔融段所需反螺纹越多,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,4.熔融段21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用挤出机越大，外加热所占比重越小,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用容积率越高，熔融区所需的反螺纹个数越多物料越密实，所需反螺纹个数越多保证输入能量熔融需要能量,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用WP产品系列,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,熔融区螺杆组合设计21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用固体输送区及反螺纹的设置对于熔融具有重要影响,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,熔融区合理的压力分布21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,5.排气段21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用脱挥/排气工艺,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用，多排气口高剪切，高转速,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆共混改性原理及应用InstituteofPolymerProcessingandEngineering,特种工程塑料需要侧排气21/11/2009,InstituteofPolymerProcessingandEngineering,21/11/2009,双螺杆共混改性原理及应用,双螺杆共混改性原理及应用Ins