反应挤出过程会受多方面因素的影响,操作时喂料速度、温度控制、螺杆转速等控制不当会直接影响反应挤出的过程。另外,螺杆的组合情况对整个反应挤出过程影响也很大。
反应挤出过程会受多方面因素的影响,操作时喂料速度、温度控制、螺杆转速等控制不当会直接影响反应挤出的过程。另外,螺杆的组合情况对整个反应挤出过程影响也很大。
(1)喂料速度 在双螺杆挤出机中,通常喂料是“饥饿式”的,因此定量喂料的速度实际上决定了挤出产量,而与螺杆转速无关。通过对喂料速度的控制,也可对反应时间、容积充满系数、反应空间进行控制,从而实现所期望的化学反应。
(2)挤出温度 挤出温度是反应挤出中的一个重要工艺参数。为适应所需要的化学反应,必须保证与其相适应的挤出温度。例如,对聚丙烯进行接枝、填充改性时,发现挤出温度低时,反应速率慢,接枝率低,改性物的力学性能偏低;而当挤出温度高于某一数值时,易发生降解,物料变色,改性物的力学强度降低。因此,对反应挤出来说,需要探索其最佳挤出温度。
对于低熔点的聚合物,使用催化剂往往能够在相对较低的加工温度下,促使所期望的化学反应成功地进行。而在聚合物的熔融加工温度高于所需要的反应挤出温度时,采用增塑或润滑的措施可将其降至适合于化学反应并且反应速率可控的温度范围内。
由于反应挤出过程常包含几个阶段,因此有必要建立起稳定、与其相应的轴向温度分布,要防止局部位置过热而导致的反应速率异常加快。如物料在通过挤出机的混炼段时,常会导致温度的升高,这就需要细心地调节该区段的机筒温度。
(3)螺杆转速 反应挤出要求物料在挤出机中有足够的反应时间,而螺杆转速影响着物料在挤出机中的停留时间,从而影响反应时间。一般根据螺杆直径和长径比来选择螺杆转速。对于相同的挤出量,螺杆直径越大,长径比越大,为保证相同的反应时间所需要的螺杆转速越小。
(4)螺杆组合 在任何情况下,反应挤出机中的混合都必须充分,以使反应性基团能相互碰撞而发生反应。不同类型的螺杆元件,有着不同的混合功能、输送能力与熔体密封能力。因此,反应挤出机中螺杆元件的组合也是一个重要的因素。螺纹元件的分散混合与分布混合效率都较低;有突梭且轴向厚度宽的混合元作有较好的分散混合效果,没有突楼且轴向厚度窄的混合元件能切割熔体而有较好的分布混合效果;齿轮类混合元件能使物料经受多次重新取向和两相接触;多突棱啮合盘在进行混合的同时,还具有“自洁”作用;限流环能提供多重障碍,并起熔体密封作用,可作为分区元件;反螺纹元件放在混合部件之后能增加总的剪切输入量,而放在正向输送元件之后,则产生相对低的剪切密封。