聚合物混物的制备方法及相关设备知识

聚合物共混物的制备方法及相关设备聚合物共混技术的发展进程

第一代第二代第三代~19501950~19701970~1985~经验科学单纯的共混技术接枝技术多层乳液技术相容剂技术IPN技术动态硫化技术分子复合技术无规共聚物相容性技术聚合物合金化技术的复合化技术简单机械共混技术

简单的机械共混技术也称为单纯共混技术，它是在共混过程中，直接将两种聚合物进行混合制得聚合物混合材料。混合作用示意图分散作用示意图（1）分散前（2）颗粒减小（3）分子分散

机械共混法混合过程一般包括混合作用和分散作用两方面含义。

混合作用系指不同组分相互分散到对方所占据的空间中，即使得两种或多种组分所占空间的最初分布情况发生变化；

分散作用则指参与混合的组分发生颗粒尺寸减小，极端情况达到分子程度的分散。物料的混合过程通常依靠扩散、对流和剪切三种作用来完成。参与混合各组分在不同区域的浓度差是扩散作用的推动力，各组分的微粒总是从其浓度较高的区域向浓度低的区域迁移。对流作用是各种物粉在空间位置上相互变换，机械搅拌是促进对流作用的主要手段。剪切作用是利用剪切力，促使物料颗粒产生变形（偏转与拉长）以致破碎分散。共混过程中粒子分散作用示意大多数聚合物共混物均可用机械共混法制备。此法依靠各种聚合物混合、捏合及混炼设备实现。在混合、捏合和混炼操作中，通常仅有物理变化。有时，由于强烈的机械剪切作用使一部分聚合物发生降解、产生大分子自由基，继而形成少量接枝或嵌段共聚物，这种伴随有化学变化的机械共混可称为物理化学共混法。物理共混法分类干粉共混法熔体共混法溶液共混法乳液共混法干粉共混法将两种或两种以上品种不同的细粉状聚合物在各种通用的塑料混合设备中加以混合，形成各组分均匀分散的粉状聚合物混合物的方法称为干粉共混法。混和时，可以同时加入必要的塑料助剂（如增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、填充剂等）。优点：设备简单，操作容易。缺点：1、所用聚合物原料必须呈细粉状；2、干粉混合时，聚合物料温度低于它们的粘流温度(＜Tf)，物料不易流动，混合分散效果差。熔体共混法又称为熔融共混，此法系将共混所用的聚合物组分在它们的粘流温度以上(＞Tf)用混炼设备制取均匀聚合物共混物，然后再冷却，粉碎(或造粒)的方法。熔融共共混过过程示示意优点共混的的聚合合物原原料在在料度度大小小及粒粒度均均一性性方面面不似似干粉粉共混混法那那样严严格，，所以以原料料准备备操作作较简简单；；熔融状状态下下，异异种聚聚合物物分子子之间间扩散散和对对流激激化，，加之之混炼炼设备备的强强剪切切分散散作用用，使使得混混合效效果显显著高高于干干粉共共混，，共混混物料料成型型后，，制品品内相相畴较较小；；在混炼炼设备备强剪剪切作作用下下，导导致一一部分分聚合合物分分子降降解并并可形形成一一定数数量的的接枝枝或嵌嵌段共共聚物物，从从而促促进了了不同同聚合合物组组分之之间的的相容容。溶液共共混法法将各原原料聚聚合物物组分分加入入共同同溶剂剂中(或将将原料料聚合合物组组分分分别溶溶解、、再混混合)搅拌拌溶解解混合合均匀匀，然然后加加热蒸蒸出溶溶剂或或加入入非溶溶剂共共沉淀淀获得得聚合合物共共混物物。溶液共共混法法所制制之聚聚合物物共混混物混混和分分散性性差，，并且且消耗耗大量量溶剂剂，工工业上上意义义不大大。乳液共混法法乳胶共混法法的基本操操作是将不不同的聚合合物乳液一一起搅拌混混合均匀后后，加入凝凝聚剂使异异种聚合物物共沉析以以形成聚合合物共混体体系。反应性共混混技术指两种或多多种聚合物物在混炼的的过程中同同时伴随着着其中一种种或多种聚聚合物上有有化学反应应的产生，，而这种反反应最终的的结果是在在聚合物与与聚合物之之间产生化化学键接。。类型型：：A反反应应性性密密炼炼B反反应应性性挤挤出出反应应性性密密炼炼动态态硫硫化化技技术术：：是指指在在混混炼炼过过程程中中共共混混物物的的化化学学反反应应主主要要是是橡橡胶胶组组分分的的交交联联反反应应，，共共混混物物的的形形态态结结构构则则为为橡橡胶胶组组分分成成为为分分散散相相，，塑塑料料相相成成为为连连续续相相，，橡橡胶胶组组分分分分散散于于塑塑料料组组分分之之中中。。原理：橡胶与刚性热热塑性树脂熔熔融共混时，，在交联剂作作用下“就地地”(insite)被被硫化而形成成的。这类以以橡胶为主的的共混物，在在未动态硫化化之前，依照照共混原理，，组分含量高高的橡胶倾向向于形成连续续相，随着动动态硫化程度度的提高，橡橡胶的粘度随随之增大。此此时尽管树脂脂含量低，但但粘度小，因因而导致粘度度成为决定相相态的主要因因素。粘度大大的橡胶由连连续相过渡为为分散相，树树脂则转变成成为连续相。。在低比例的热热塑性塑料基基体中混入高高比例橡胶，，再与硫化剂剂一起混炼的的同时使弹性性体发生化学学交联，形成成的大量橡胶胶微粒分散到到少量塑料基基体中，所以以TPV(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)的强度、弹性性、耐热性、、抗压缩永久久性显著提高高，热塑性、、耐化学性及及加工稳定性性也明显改善善。TPE简介热塑性弹性体体(thermoplasticelastomer，TPE)是一种兼有有塑料和橡胶胶特性、在高高温下能塑化化成型、在常常温下又能显显示出橡胶弹弹性的材料，，广泛应用于于汽车、电子子电气、建筑筑、医疗等领领域。目前工工业化化生产产TPE主主要要分为为以下下几类类:苯苯乙烯烯类(TPS)（SBS、SEBS、、SIS））、烯烯烃类类(TPO)(由由橡胶胶和聚聚烯烃烃构成成)、、氯乙乙烯类类(TPVC)、、氨酯酯类(TPU)、、聚酯酯类(TPEE)、、酰酰胺类类(TPAE)、、有机机氟类类(TPF)、、双双烯类类(TPB、TPI)等等。。从制制备备工工艺艺上上，，热热塑塑性性弹弹性性体体可可分分为为两两大大类类：：一一类类是是合合成成共共聚聚物物；；另另一一类类是是弹弹性性体体和和塑塑料料的的共共混混物物。。同合合成成型型相相比比，，共共混混型型TPE具具有有制制造造工工艺艺简简单单，，原原料料来来源源广广，，结结构构和和性性能能可可灵灵活活设设计计及及其其产产业业化化速速度度快快等等特特点点。。共混混型型TPE是是橡橡胶胶和和塑塑料料两两种种组组分分在在高高温温和和高高剪剪切切速速率率的的机机械械共共混混条条件件下下制制备备而而成成的的。。在在机机械械共共混混条条件件下下，，橡橡胶胶组组分分在在动动态态硫硫化化的的同同时时又又被被充充分分地地剪剪切切成成微微小小的的颗颗粒粒。。实实质质上上，，这这一一过过程程为为反反应应性性共共混混。。在在机机械械作作用用下下，，橡橡胶胶被被均均匀匀地地分分散散于于塑塑料料组组分分之之中中，，最最后后制制成成以以橡橡胶胶组组分分为为分分散散相相，，塑塑料料组组分分为为连连续续相相的的共共混混体体系系。。聚烯烃热热塑性弹弹性体聚烯烃热热塑性弹弹性体由由橡胶和和聚烯烃烃树脂构构成，采采用机械械共混法法和动态态部分硫硫化法制制备的聚聚烯烃热热塑性弹弹性体称称为TPO，采采用动态态全硫化化法制备备的聚烯烯烃热塑塑性弹性性体称为为TPV。TPO和和TPV的的橡胶组组分主要要为EPDM、、NBR和和IIR，聚聚烯烃树树脂组分分主要为为PP和和PE。橡胶组分分质量分分数为0.2～～0.3的机机械共混混型TPO一一般用于于汽车保保险杠及及家用电电器配件件等。橡橡胶组分分质量分分数为0.6～～0.7的动动态部分分硫化型型TPO和TPV的的耐动动态疲劳劳性能优优异，耐耐磨、耐耐臭氧老老化及耐耐候性能能好，撕撕裂强度度高，压压缩变形形小，制制品的综综合性能能优于同同类橡胶胶制品。。目前，，TPO和TPV在在汽车车配件上上的用量量占总产产量的75%以上。TPV主要生产产工艺全硫化热热塑性弹弹性体TPV(Thermoplasticdynamicvulcanizedalloys)是是热塑性性弹性体体(TPE)的的一种种。生产TPV全全硫化热热塑性弹弹性体的的生产技技术有很很多种，，按照加加工工艺艺分类主主要有简简单的物理共混混法，例如北北京化工工研究院院采用超超细全硫硫化粉末末橡胶与与热塑性性塑料共共混的生生产技术术；以及及动态硫化化法生产产技术，以隶属属于Exxon公司司的AES公公司(AdvancedElastomerSystems)的的生产产技术为为代表。。动态硫化化法制备备TPV的过程程代表性产产品为AES公公司生生产的系系列品种种Santoprene(EPDM/PP－－TPV)和和Geolast(NBR/PP－TPV)，其其中Santoprene系系列产产品是许许多高档档轿车配配件选用用材料。。AES公公司开发TPV新新系列B100，，是第一种种能与ABS、PC、ABS/PC共混物物、聚甲基基丙烯酸甲甲酯(PMMA)、、聚对苯苯二甲酸乙乙二醇酯(PET)等树脂及共混混物形成牢牢固交联键键，不用胶胶粘剂就能能粘合的TPV。。由动态硫化化法制备TPV的的技术特点点1)在动动态硫化方方法制备全全硫化热塑塑性弹性体体的过程中中，要有适适当的温度度场和剪切切场，共混混温度必须须高于树脂脂的熔点或或软化温度度，以保证证流动性，，同时不能能过高，以以免发生氧氧化降解。。剪切场是是分散相粒粒径大小的的决定因素2)Coran等等的研究究发现热热塑性弹弹性体中中橡胶颗颗粒的大大小对拉拉伸强度度和最大大伸长率率有影响响，拉伸伸强度和和拉断伸伸长率与与橡胶颗颗粒的直直径成反反比，橡橡胶颗粒粒的直径径越小，，机械性性能越好好。在动动态硫化化法中，，由于分分散相橡橡胶粒子子是通过过机械剪剪切产生生的，所所以得到到的橡胶胶粒径不不可能做做到很小小。3)由由于动态态硫化的的方法是是在共混混物共混混的同时时产生硫硫化作用用，共混混物在混混炼设备备中必须须达到一一定停留留时间，，橡胶相相才能完完全硫化化，所以以不但生生产的周周期相对对较长，，而且在在制备过过程中容容易引起起橡胶相相或塑料料相的降降解，从从而限制制了新热热塑性弹弹性体品品种的开开发。PP/EPDM－TPV形态与制制备过程程示意图图PP/EPDM热塑塑性硫化化橡胶(thermoplasticvulcanizate，，TPV)的的制备备过程是是：EPDM和和PP在硫硫化之前前先熔融融混合，，熔融温温度必须须高于PP的的熔点，，待EPDM和和PP熔融融混合均均匀后，，再进行行动态硫硫化。TPV的形态结结构及其其形成机机理在制备过过程中，，共混体体系中的的橡胶在在交联剂剂的作用用下发生生了硫化化反应。。由于硫硫化是在在共混过过程中进进行的，，发生硫硫化的橡橡胶不仅仅不能像像静态硫硫化那样样形成整整体的橡橡胶型网网络结构构，而且且还会因因机械剪剪切力的的作用破破坏硫化化形成的的体型网网络，从从而使交交联程度度很深的的橡胶被被打碎成成非常小小的粒子子。但这这些小粒粒子内部部仍是交交联网络络结构，，橡胶分分子链间间因化学学键的生生成而大大大加强强了作用用力，使使其相对对滑移受受到限制制，橡胶胶组分的的流动性性大大下下降。同同时橡胶胶粒子中中交联的的弹性风风格因剪剪切应力力的作用用而被迫迫呈伸直直状态。。而没有有发生硫硫化的树树脂分子子却有自自由运动动的独立立性，分分子间能能发生相相对滑移移，有很很好的流流动性。。当温度度降低，，剪切力力消失时时，交联联分子进进行弹性性恢复，，使橡胶胶粒子发发生收缩缩、凝聚聚，从而而使本就就因交联联而导致致其流动动性大大大降低的的橡胶以以颗粒的的形式冻冻结在树树脂基体体中，呈呈分散相相。这样样就形成成了以树树脂为海海相，以以全硫化化橡胶粒粒子为岛岛相的海海－岛结结构。这种特殊殊的相态态结构需需有适当当的TPV制制备技术术与方法法来实现现。TPV的制备技技术简单机械械共混法法PP基基TPE最早早是20世纪纪60年年代末末由美国国Uniroyal公公司实实现工业业化生产产的，主主要采用用密炼机机简单机机械共混混法，其其中的橡橡胶含量量不能超超过50%(质量分分数）。。这种方方法不易易制得低低硬度的的TPE。动态部分硫化化法1973年年，美国Uniroyal公司采采用密炼机使使橡胶动态部部分硫化推出出了牌号为TPR的产产品。由于橡橡胶相的局部部交联改善了了共混物的永永久变形性能能，因而该产产品被广泛用用作汽车保险险杠等车外部部件。不足之之处是弹性差差、压缩永久久变形高、耐耐热性差、流流动性不好等等。动态全硫化法法20世纪70年代末末和80年年代初，美国国的Coran等人提提出了制备动动态全硫化的的工艺。该技技术成功地解解决了在动态态部分硫化制制备TPE时时，当橡胶胶含量大于50份时就就会产生的共共混物热塑流流动性降低，，制品产生严严重流痕及永永久变形大、、硬度高和橡橡胶感不强等等缺陷。动态态全硫化的出出现使共混型型TPE的的工艺制备和和性能改进方方法有了新的的突破，也是是橡塑共混技技术的一次革革命。共混设备早期，Coran等人人对动态硫化化的研究都是是在密炼机中中进行的，近近年来国外的的研究者也有有用开炼机或或密炼机进行行研究。制备PP/EPDM－TPV密炼机的工艺艺流程示意图图用于制备TPV的共混混设备有双辊辊筒炼塑机(以下简称为为开炼机)、、带有转子子的密炼装置置(包括Brabander混合合器、Banburry密炼机、、Haake流变仪、、其他各种转转矩流变仪及及密炼机等，，以下统称为为密炼机)、、单螺杆挤挤出机和双螺螺杆挤出机。。其中，最常常用的共混设设备为密炼机机和双螺杆挤挤出机。进入20世世纪90年年代，随着各各种功能型双双螺杆挤出机机的诞生，一一种全新的动动态硫化技术术－反应挤出出动态硫化技技术出现了，，并迅速得到到了应用。此此类技术也主主要集中于PP/EPDM－TPV体系。。反应性挤出(Reactiveextrusion，REX)反应性挤出是是指在聚合物物和可聚合单单体的连续挤挤出过程中完完成一系列化化学反应的操操作过程。反反应物的物理理形态必须适适合于挤出加加工。反应挤出是在在聚合物和/或可聚合合单体的连续续挤出过程中中完成一系列列化学反应的的操作过程。。REX是是在短暂的停停留时间内完完成化学反应应，且可以使使聚合物性能能多样化、功功能化、生产产连续化，工工艺操作简单单经济，越来来越受到重视视，在塑料改改性技术中的的应用也越来来越广泛。ApplicationsofReactiveextrusion·PolymerBlends(nano-blends)·PolymerComposites(nano-composites)·Dynamicvulcanization·Functionalmaterials(electrical,optical,thermal,…)·PolymerFoams·Plasticsrecycling·RheologicalModification通过反应挤出出所完成的化化学反应类型型类型描述本体聚合由单体、低分子量预聚体、单体混合物、单体与预聚体的混合物制备高分子量的聚合物接枝反应由聚合物和单体反应，生成接枝聚合物或共聚物链间共聚物的形成两种或多种聚合物通过离子键或共价键反应生成无规、接枝或嵌段共聚物偶联/交联反应聚合物与多官能度的偶联剂或支化剂反应，使大分子增长、支化，从而提高分子量；或聚合物与缩合剂反应，使分子链延长，从而获得较高的分子量；或聚合物与交联剂反应，通过交联而提高聚合物的熔融粘度可控降解使高分子量聚合物发生分子量可控降解（可控流变学），生成单体可控降解官能化/官能团改性将官能基团引入聚合物主链、端基、侧链，或对原有的官能团进行改性本体聚合定义：单体或者单体体混合物在仅仅有极少量或或没有溶剂的的情况下转化化为高分子量量聚合物。在在这一反应过过程中，形成成了单独的聚聚合物相，这这一聚合物相相常常溶于单单体相，但也也不总是溶于于单体相。控制重点：在整个挤出机机长度方向上上的粘度可从从不足50Pa•s上升升至1000Pa•s以以上，随着粘粘度的增加，，传热变得更更加困难，因因此用于本体体聚合反应的的挤出机不但但可以在机筒筒的不同区段段同时传送粘粘度差别极大大的原料或产产物，还必须须将反应混合合物中由于聚聚合放热产生生的温度梯度度控制在较窄窄的范围内，，并使产物离离开挤出机之之前，通过在在减压下的脱脱挥发分作用用而除去其中中未反应的单单体和挥发性性副产物，以以控制聚合物物的聚合度，，并得到均匀匀一致的反应应挤出产物。。用于合成聚酯酯的挤出机反反应器（Gouinlock等人，，1968））接枝反应熔融聚合物与与一种或多种种能够在聚合合物主键上生生成接枝链的的单体进行的的反应。自由基引发剂剂，空气或电电离辐射来引引发接枝反应应。具有强力混合合段，以及能能够使聚合物物基体以最大大的表面积与与接枝试剂接接触而专门设设计的螺杆元元件。在某些些情况下接枝枝单体在聚合合物具有较高高的接枝表面面积的条件下下被注入到聚聚合物基体的的熔融物流中中马来酸酸酐接接枝的的挤出出反应应器（（Strai链间共共聚物物的形形成AAAAABBBBBBBBBB类型过程所得共聚物的类型1链断裂-再结合嵌段和无规共聚物AAAAABBBBB+AABBBBBAAA+AABBAAABBB等2第一种聚合物的端基＋第二种聚合物链上的侧官能团接枝共聚物3第一种聚合物的端基＋第二种聚合物链上的端基嵌段共聚物AAAAABBBBB4共价交联第一种聚合物侧链上的官能团＋第二种聚合物侧链上的官能团或者第一种聚合物主链＋第二种聚合物主链接枝共聚物（交联网络结构）5形成离子键一般为接枝共聚物（通常具有交联网络结构）偶联／／交联联反应应偶联反反应包包括单单个聚聚合物物大分分子与与缩合合剂、、多官官能团团偶联联剂或或交联联剂的的反应应，从从而通通过键键的增增长或或支化化来提提高相相对分分子质质量，，或者者通过过交联联增加加熔体体粘度度。具具有能能与缩缩合剂剂、偶偶联剂剂或交交联剂剂发生生反应应的端端基或或侧链链的聚聚合物物适合合于参参与这这样的的偶联联或交交联反反应。。缩合反反应与与偶联联/交交联反反应的的区别别缩合剂剂用于于使聚聚合物物的大大分子子发生生链增增长。。参与与缩合合的聚聚合物物含有有两种种不同同的官官能基基团作作末端端基，，如尼尼龙或或PET。。典型型的缩缩合剂剂可以以是单单官能能的或或多官官能的的，并并且只只同与与之反反应的的聚合合物所所具有有的两两种末末端基基中的的一种种发生生反应应。在在这一一反应应过程程中一一个典典型的的情形形是同同时生生成了了低分分子量量的挥挥发性性副产产如水水等。。偶联联剂剂总总是是多多官官能能的的，，可可以以用用于于使使得得带带有有一一种种或或两两种种不不同同类类型型的的官官能能性性末末端端基基的的聚聚合合物物产产生生大大分分子子链链的的增增长长或或支支化化。。偶偶联联剂剂通通常常与与两两个个或或更更多多个个聚聚合合物物大大分分子子链链反反应应，，并并被被键键合合到到通通过过偶偶联联反反应应而而最最终终获获得得的的链链增增长长聚聚合合物物或或支支化化聚聚合合物物中中REACTIVEPOLYMERBLENDINGREACTIVEBLENDINGMixingdispersion+interfacialareagenerationReactionattheinterfacesEXAMPLESOFREACTIVEEXTRUSIONPolymerization:frommonomertopolymer*Barreltemperature:200then240°°C*Residencetime:1to3minutes*Conversion:~95%*Molecularweight:20000to40000g/mole.Chemicalmodification:conversionofthevinylacetategroupsofpoly(ethylene-co-vinylacetate)tothecorrespondingalcoholgroups*Barreltemperature:200°°C*Residencetime:1to3minutes*Conversion:60to90%.Reactiveblending:formulationofPP/PA6alloysPA6:functionalreactivityPP:freeradicalreactivityPP-g-MAfunctionalreactivityCOMPOSITIONPP/PA6=80/20REX设备设备主要要是双螺螺杆挤出出机(TSE)和和单螺杆杆挤出机机(SSE)，，TSE以以同向啮啮合型为为主，用用于REX的的挤出机机要求机机筒的不不同区段段能添加加不同反反应物并并配备排排气设备备，TSE的的混炼效效果好，，其脱挥挥发分段段位置和和长度是是TSE的关关键所在在，挤出出温度和和螺杆转转速的配配合是REX的的重要要工艺条条件。高混炼反反应挤出出机向双双螺杆同同向、异异向旋转转及锥形形双螺杆杆方向发发展，螺螺杆向深深螺槽、、长螺杆杆方向发发展，螺螺杆转速速不断提提高。国国外的反反应式挤挤出机仅仅见图片片报道。。国内的的王益龙龙等人开开发设计计了反应应式挤出出机，并并用于PE-g-MA的的生产上上，效果果良好。。PROCESSINGEQUIPMENTInternalbatchmixerCo-rotatingself-wipingtwinscrewextruder共聚—共共混法特点：共聚—共共混法制制取聚合合物共混混物是一一种化学学方法，，这一点点是与机机械共混混法显然然不同的的。共聚聚-共混混法又有有接技共共聚-共共混与嵌嵌段共聚聚-共混混之分接枝共聚聚—共混混法的典典型操作作程序是是：首先制制备一种种聚合物物（聚合合物组1），随随后将其其溶于另另一聚合合物（聚聚合物组组分2））的单体体中，形形成均匀匀溶液后后再依靠靠引发剂剂或热能能的引发发使单体体与聚合合物组分分1发生生接枝共共聚，同同时单体体还会发发生均聚聚作用。。上述反反应产物物为聚合合物共混混物，它它通常包包含着三三种主要要聚合物物组，即即聚合物物1、聚聚合物2以及聚聚合物1为骨架架接枝上上聚合物物B的接接枝共聚聚物。接接枝共聚聚组分的的存在促促进了两两种聚合合物组分分的相容容，所以以接枝共共聚—共共混产物物的相畴畴较机械械共棍法法产物的的相畴微微细。应用实例例：抗冲苯乙乙烯（HIPS)及ABS树树脂接枝共聚聚－共混混法生产产聚合物物共混物物所使用用的设备备与一般般的聚合合设备相相同，即即间歇式式聚合釜釜或釜式式、塔式式等连续续操作设设备。在在操作方方式上除除本体法法外，还还有本体体—悬浮浮法、乳乳液法等等等。溶液接枝枝共聚HIPS将橡胶(PB，，加入量量为5－－10%)溶于于苯乙烯烯(St)溶液液中，在在引发剂剂如过氧氧化苯甲甲酰或是是偶氮异异丁腈(AIBN)等等的作用用下，有有如下一一些反应应步骤。。(1)引引发剂剂自由基基(Ⅰ·)与PB链作用用，产生生PB大大分子自自由基(2)PB大大分子自自由基(A)和和(B)进一步步引发苯苯乙烯单单体形成成PS支支链。(3)引引发剂剂直接引引发单体体，得到到均聚PS自由由基，进进行均聚聚，生成成PS。。(4)接接枝PS自自由基基间两两两结结合终终止或或与均均聚PS自自由基基结合合终止止，生生成接接枝共共聚物物。(5)接接枝PS自自由基以及及PB自由由基还可能能导致PB链交联。。HIPS在在聚合过程程中的形态态演化在反应初期期，PB溶溶解在苯乙乙烯溶液中中，当苯乙乙烯转化率率达到1%－2%时时，PB与PS就就会发生相相分离，PS与St的溶液为为分散相，，分布在PB与St的溶液中中，界面处处形成少量量的接枝共共聚物；苯乙烯转化化率提高到到一定程度度(9%－－12%)，这时就就会发生相相逆转(phaseinversion)，，PS溶液液就由分散散相转变为为连续相，，而PB溶溶液则由连连续相转变变为分散相相；然后，连续续相(PS溶液)内内的苯乙烯烯单体继续续聚合，而而在分散相相(PB溶溶液)内，，苯乙烯单单体的含量量仍然很高高，它也将将连续聚合合，由于接接枝共聚物物的阻碍作作用，从而而导致在分分散相内形形成了以橡橡胶网络分分割的包藏藏有PS的的特殊结构构，即胞状状结构(Cellularstructure)；；胞状结构是是HIPS具有高抗抗冲击韧性性的重要原原因，很很好地实现现相反转是是获得分散散相为胞状状结构形态态的关键；；影响HIPS性能的的因素很多多，如胞状状橡胶分散散相的体积积分数、尺尺寸、分布布、分散相相内PS的的包藏量、、接枝程度度、橡胶交交联程度、、PS基体体的性质以以及PS支支链的分子子量及其分分布等等都都与HIPS的性能能直接相关关，而HIPS的形形态结构又又与聚合反反应条件(如引发剂剂的种类、、浓度、反反应温度等等)直接相相关。IPN技术术互穿聚合物物网络(IPN)是是含有两种种聚合物的的材料，其其中每一种种聚合物都都是网状结结构，每种种聚合物必必须在另一一种聚合物物直接存在在下进行聚聚合或交联联或者既聚聚合又交联联。其组分聚合合物之间通通常不存在在化学键，，因而不同同于接枝或或嵌段共聚聚物；同时时IPN的的组分聚合合物之间存存在交联网网络(包括括化学交联联和物理交交联)的相相互贯穿、、缠结，因因而又不同同于机械共共混物。顺序IPN：是先合成交交联的聚合合物I，然然后把单体体II和它它的交联剂剂、引发剂剂溶胀到聚聚合物I里里，并在里里面聚合；；同时互穿网网络(SimultaneousInterpenetratingNetwork,SIN)是把两种单单体和它们们各自的交交联剂混合合成共有溶溶液，然后后互不干扰扰地同时进进行逐步聚聚合和链锁锁聚合；互穿弹性体体网络(InterpenetratingElastomericNetwork，，IEN)：两种线形聚聚合物胶乳乳混合和共共凝结，使使两个组分分同时交联联。聚合物共混混设备粒、粉料共共混设备聚合物的粉粉料混合主主要是指聚聚合物物料料在非熔融融状态下进进行混合，，在工艺上上也称为初初混。重力混合器器重力混合器器是借助重重力作用进进行混合的的大型混合合设备，适适用于大批批量的、具具有一定粒粒度的粒状状物料的分分布混合，，而且要求求粒子间的的相对滑动动性能较好好。如果粒粒子间粘附附力大，则则混合效果果差，一般般适合于粒粒径在0.3mm左左右的物料料。气动混合器器利用固体流流态化技术术进行混合合的设备称称为气动混混合器。气气动混合器器是利用气气流促使混混合器内的的固态物料料翻滚达到到混合目的的。滚筒类混合合设备转鼓式混合合机转鼓式混合合器是最简简单的滚筒筒式混合设设备。它的的混合室两两端与驱动动轴相连接接。二驱动动轴转动时时，混合室室内的物料料即在垂直直平面内转转动，初始始时位于混混合室底部部的物料由由于物料间间的粘结作作用以及物物料与侧壁壁间的摩擦擦力而随鼓鼓升起。又又由于离心心力的作用用，物料趋趋于靠近壁壁面，使物物料间以及及物料与侧侧壁间的作作用力增大大；当物料料上升到一一定高度时时，在重力力作用下落落到底部，，接着又升升起，如此此循环往返返，使物料料在垂直作作用方向反反复重叠、、换位，从从而达到分分布混合的的目的。转鼓式混合合机的结构构形式螺带式混合合机的结构构如图所示示。它是一一个两端封封闭的半圆圆筒形槽，，槽上有可可启闭的盖盖，作装料料用。槽体体附夹套，，以供加热热或冷却用用。在半圆圆形槽的混混合室内一一般装两根根结构坚固固、方向相相反的螺带带。当螺带带转动时，，两根螺带带即各以一一定方向将将混合室内内的物料推推动，使物物料各部分分的位移不不一，从而而达到混合合的目的。。螺带的转转速一般为为10～30转/分分，混合室室下部开有有卸料口。。螺带带式式混混合合机机犁状状转转子子混混合合机机由由圆圆筒筒形形混混合合室室、、形形如如犁犁状状的的转转子子及及驱驱动动部部分分组组成成。。混混合合室室上上部部有有进进料料口口和和排排气气口口，，排排气气田田上上装装有有空空气气过过滤滤器器。。设设置置排排气气口口的的目目的的是是为为了了在在加加料料时时排排出出混混合合室室内内的的空空气气。。混混合合室室侧侧板板可可以以打打开开，，以以清清理理混混合合室室和和转转子子。。混混合合室室下下部部有有卸卸料料口口．．并并装装有有开开关关阀阀门门。。当转子在驱动动轴带动下旋旋转时，转子子的犁锋切碎碎物料中的团团块，使其分分散。同时，，由于转子的的犁片是倾斜斜安装的，因因而驱使物料料随之转动，，使物料获得得很大离心力力，随着转子子转速的提高高，物料在混混合室内成为为飞瀑状态，，由此得到良良好的分布混混合。犁状转子混合合机Z形捏合机又又称双臂捏合合机或sigma桨叶捏捏合机。主要要由一个带有有鞍形底钢槽槽的混合室和和一对反向旋旋转的z形搅搅拌器所组成成。混合室槽槽壁附有夹套套，以供加热热或冷却用。。捏合机卸料料用钢槽倾倒倒装置，可使使钢槽倾倒120度。混混合时，物料料借两个搅拌拌器的相反转转动，使物料料沿混合室的的侧壁上翻，，而在混合室室的中间落下下。这样，物物料受到重复复的折叠和撕撕捏作用，从从而达到均匀匀混合。Z形捏捏合机机适用于于粉末末物料料的研研磨，，球磨磨机是是—个个钢制制或瓷瓷制圆圆柱形形筒体体，筒筒内装装有铜铜球或或瓷球球。依依靠球球与球球之间间或球球与筒筒壁之之间的的摩擦擦与撞撞击而而使物物料研研轧磨磨碎。。球磨磨的旋旋转速速度决决定了了球在在筒体体中的的情况况，影影响研研磨效效率。。球的的大小小、重重量和和数量量对研研磨质质量也也有影影响。。一般般，球球体容容积占占转筒筒容积积的30～～35％。。高速混混合机机是使使用极极为广广泛的的塑料料混合合设备备，可可用于于混色色、制制取母母料、、配料料及其其共混混材料料的预预混。。工作原原理：：当高速速混合合机工工作时时，高高速旋旋转的的叶轮轮借助助表面面与物物料的的摩擦擦力和和侧面面对物物料的的推力力使物物料沿沿叶轮轮切向向运动动。同同时由由于离离心力力的作作用物物料被被抛向向混合合室内内壁，，并且且沿壁壁面上上升。。当升升到一一定高高度后后，由由于重重力作作用又又落回回到叶叶轮中中心，，接着着又被被抛起起。这这种上上升运运动与与切向向运动动的结结合使使物料料实际际上处处于连连续的的螺旋旋状上上、下下运动动状态态。由由于叶叶轮转转速很很高，，物料料运动动速度度也很很快，，快速速运动动着的的粒子子间相相互碰碰撞摩摩擦使使得团团块破破碎，，物料料温度度相应应升高高，同同时迅迅速地地进行行着交交叉混混合，，这些些作用用促进进了组组分的的均匀匀分布布和对对液态态添加加剂的的吸收收。混混合室室内的的折流流板进进一步步搅乱乱了物物料流流态，，使物物料形形成无无规运运动，，并在在折流流板附附近形形成很很强的的涡流流。高速混混合机机间歇熔熔体混混合设设备开炼机机开炼机机又称称双辊辊炼塑塑机。。它是是通过过两个个转动动的辊辊筒将将物料料混合合或使使物料料达到到规定定状态态的。。经过过配料料、捏捏合的的物料料再经经过开开炼机机的混混合、、塑化化，可可以制制成半半成品品。开炼机机的主主要工工作部部件是是相向向旋转转的两两个辊辊筒，，辊简简内部部可通通蒸汽汽加热热以及及通冷冷水冷冷却，，以便便控制制混炼炼的温温度。。两辊辊转速速不等等、速速比一一般为为1.05—1：1。两两辊之之间的的辊隙隙可调调，通通常开开始加加料时时稍大大，物物料软软化包包覆辊辊韧后后即可可调小小辊隙隙。工作原原理经过捏捏合的的物料料加入入两相相向旋旋转的的辊筒筒上时时，借借预混混料和和辊筒筒间的的摩擦擦力作作用将将物料料拉入入辊隙隙，并并使其其反复复通过过辊隙隙。在在剪切切力、、挤压压力及及热辊辊筒的的综合合作用用下，，各组组分得得到良良好的的分散散，成成为可可塑的的粘流流态。。开炼机机的特特点①开炼炼机工工作时时经取取样可可直接接观察察到物物料在在混合合过程程中的的变化化，从从而能能及时时调整整操作作工艺艺及配配方而而达到到预定定的目目的，，特别别是对对那些些尚不不完全全清楚楚其物物性的的物料料，用用开炼炼机比比用密密炼机机会更更易于于探索索最适适宜的的工艺艺操作作条件件；②在开炼炼机上可可随时观观察到热热固性塑塑料的固固化程度度；③开炼机机结构简简单．混混炼强度度高，价价格低廉廉。密炼机密炼机是是在开炼炼机基础础上发展展起来的的一种高高强度间间歇混合合设备。。由于密密炼机的的混炼室室是密闭闭的，混混合过程程中物料料不会外外泄，因因而可避避免混合合物中添添加剂的的氧化或或挥发，，并且可可以加入入液态添添加剂。。混炼室室的密闭闭有效地地改善了了工作环环境，降降低了劳劳动强度度，缩短短了生产产周期，，并为自自动控制制技术的的应用创创造了条条件。密炼机的的主要部部件是一一对转子子和一个个塑炼室室，转子子的横切切面呈梨梨形，并并以螺旋旋的方式式沿着轴轴向排列列。当其其转动时时，被塑塑炼物料料的移动动不仅绕绕着转子子，而且且也顺着着轴向。。转子转转动方向向是相反反的，转转速也略略有差别别，而两两个转子子的侧面面顶尖以以及顶尖尖与塑炼炼室内壁壁之间的的间距都都很小。。因此，，转子在在这些地地方扫过过时都对对物料施施有强大大的剪切切力。塑塑炼室的的顶部设设有由压压缩空气气操纵的的活塞，，借以压压紧物料料而使其其更有利利于塑炼炼。密炼炼机的特特点是能能在较短短的时间间内给予予物料以以大量的的剪切能能，而且且是在隔隔绝空气气下进行行工作的的，所以以在传动动条件、、塑炼效效果和防防止物料料氧化等等方面都都比较好好。密炼机结构椭圆形转子密密炼机由混炼炼室、转子、、加料系统、、卸料系统、、加热系统、、润滑系统、、传动系统、、操纵系统等等部分组成。。工作原理预混抖不断地地在两个以一一定速比和相相反方向运转转的转子之间间循环而产生生捏和掺混作作用，并在室室壁辊角间产产生剪切作用用塑炼作用。。位于混炼室室上方进料颈颈段的气动活活塞(上顶拴拴)有助于物物料进入混炼炼区，并施加加一定的压力力。连续熔体混合合设备单螺杆挤出机机单螺杆挤出机机通常配有包包括加料段、、压缩段和计计量段的螺杆杆。绝大多数数单螺杆挤出出机被用来挤挤出造粒、成成型板、管、、丝、膜中空空制品、异型型材等，也有有少数单螺杆杆挤出机用来来完成某些混混合任务。单螺杆挤出机机的工作机理理为：在固体体输送区，物物料是靠它与与螺杆和机筒筒之间的摩擦擦系数的差值值形成的摩擦擦力而向前输输送的。当物物料熔融成为为熔体后，在在螺纹区物料料是靠粘性拖拖曳向前输送送的。而在无无螺纹区则是是靠压差向前前输送的。在单螺杆挤挤出机中，，只有当物物料熔融后后，混合才才得以进行行。单螺杆挤出出机的最关关键部件是是螺杆，螺螺杆的几何何参数，诸诸如直径、、长径比、、螺槽深度度、螺槽深深度或宽度度变化(比比例)、螺螺杆各段长长度比、螺螺旋角、螺螺棱宽度等等都不同程程度地影响响着其混炼炼效果或输输送能力。。此外，螺螺杆转速、、表面光洁洁度、料筒筒的结构特特征也都有有—定影响响。普通的单螺螺杆挤出机机并不能获获得满意的的混合分散散作用，应应使用高效效混炼挤出出设备，采采用新型螺螺杆和混炼炼元件。这这些高效混混炼挤出设设备强化了了剪切作用用和对流作作用，它们们主要从三三方面采取取措施提高高设备的混混炼效果，，即提高剪剪切速率，，延长混炼炼作用时间间，加强对对混合物料料的分割和和扰动。混炼型挤出出机的螺杆杆型式主要要有屏障型型、销钉型型和波型等等。屏障型螺纹纹形式促使熔化并并使熔体受受到较强的的剪切，更更有利于混混合作用的的发挥。销钉型螺纹纹形式增加物料搅搅动，促进进熔化，产产生局部高高剪切，提提高内压和和熔体温度度。螺杆的螺槽槽根部是偏偏心的，偏偏心部位沿沿轴向按螺螺旋形移动动。由于螺螺槽深度前前后各点不不一致，螺螺槽彼此的的连接就呈呈现波浪的的形式。运运转时固体体床呈周期期性地压缩缩和膨胀，，促使混合合和熔化。。另一种是是在主螺纹纹中间设置置附加螺纹纹，形成两两个螺槽，，两者的深深浅变化相相反，使物物料周期地地受到压缩缩和膨胀。。波型螺纹形形式在每个DIS元件的的外表面上上均有盘成成与螺杆本本体螺纹方方向相同的的螺旋进、、出料槽。。进料槽的的终点与出出料槽的起起点以通道道相连结，，但出料槽槽出口在元元件圆周上上的排列顺顺序与进料料槽进口在在元件圆周周上的排列列顺序不同同。物料在在其流动的的交叉方向向上受到了了强烈的剪剪切作用。。DIS螺杆杆静态混合器器静态混和器器是由许多多扭曲板按按不同方向向相对而又又交错的方方式串联地地嵌在空心心圆管的内内壁上的，，各扭曲板板彼此接拢拢，将圆筒筒中物料的的流动分成成两股且使使其产生旋旋转的运动动，实现分分配混和。。混炼—挤出出机组为延长物料料的混炼时时间，提高高混炼效果果，工业上上常用两台台挤出机串串联操作，，或制成串串联机组———二段挤挤出机用于于聚合物共共混。然而而此类措施施效果不够够明显，主主要是因为为物料在设设备中流动动时的剪切切速率未能能提高。混炼—挤出出机组吸取取了二段挤挤出机的特特点，也分分为两个操操作段。不不过为了强强化混炼作作用，其第第一操作段段不使用挤挤出机，而而使用类似似于密炼机机结构的沿沿炼装置。。在此段以以高剪切速速率(500一1500秒‘‘)使聚合合物受到混混炼。在第第二操作段段仍为普通通单螺杆挤挤出机，螺螺杆长径比比可以适当当减小，在在此段用低低剪切速率率(30一一70秒‘‘)挤出。。双螺螺杆杆挤挤出出机机双螺螺杆杆挤挤出出机机的的混混炼炼挤挤出出装装置置系系由由两两根根互互相相啮啮合