專利名稱：：用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，尤其是一種采用雙螺桿擠出機(jī)熔融共混SEBS/PP彈性體材料，并適合其他的塑料改性的熱塑性彈性體材料加工的螺桿組合。
背景技術(shù)：
：熱塑性彈性體(ThermoplasticElastomer簡(jiǎn)稱TPE)是一類在常溫下顯示橡膠彈性，高溫下又能塑化成型的高分子材料，由塑料段(硬段)和橡膠段(彈性軟段)相連組成的。分子鏈間的硬段內(nèi)聚能較大，通過范德華力等非共價(jià)作用相互締合形成物理交聯(lián)點(diǎn)，軟段則是自由旋轉(zhuǎn)能力較大的高彈性鏈段。硬段聚集相分散在軟段(橡膠段)形成的連續(xù)相基體之間，在形態(tài)上屬微觀多相結(jié)構(gòu)。在常溫下，硬段不僅起到固定軟段(彈性鏈段)的物理交聯(lián)作用，同時(shí)還產(chǎn)生補(bǔ)強(qiáng)作用，而且，這種"物理"交聯(lián)具有可逆性，即在高溫下約束力喪失，呈塑性；溫度降至常溫時(shí)，交聯(lián)又恢復(fù)，起類似硫化橡膠交聯(lián)點(diǎn)的作用。由于常溫下顯示橡膠彈性，而高溫下又能塑化成型，故被稱為"第三代橡膠"。SEBS是一類典型的苯乙烯類熱塑性彈性體。它是以聚苯乙烯為末端嵌段，以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的三嵌段共聚物。由于SEBS優(yōu)良的橡膠彈性、優(yōu)異的耐候性、耐低溫性、環(huán)保性能等，使得SEBS作為主體材料在許多領(lǐng)域得以應(yīng)用。從整個(gè)彈性體應(yīng)用市場(chǎng)的調(diào)研情況來看，在國(guó)際市場(chǎng)上，它們己成功地應(yīng)用于如家用電器、體育用品、汽車材料、醫(yī)療器材、建筑業(yè)、制鞋業(yè)等。PP是一種高模量、高強(qiáng)度而且應(yīng)用最廣的熱塑性塑料，經(jīng)常被用于改性SEBS彈性體。SEBS/PP彈性體多釆用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融共混加工。雙螺桿擠出機(jī)是一種重要的高聚物共混設(shè)備，自1935年問世后，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和完善，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前己廣泛應(yīng)用于聚合物加工業(yè)和其他工業(yè)(如食品加工業(yè)、制藥業(yè)等)。雙螺桿擠出機(jī)在聚合物加工中占有重要地位。50%以上的聚合物樹脂在成為最終制品前都要經(jīng)過螺桿混料，其中最常用、也是研究最多的就是以混煉為主同向雙螺桿擠出機(jī)。同向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿絕大多數(shù)采用模塊結(jié)構(gòu)，螺桿組合是雙螺桿擠出工藝制定的關(guān)鍵。各不同作用的螺桿元件可以通過變換組合來滿足特定混料過程對(duì)輸送、熔融、混煉、脫揮、均化等方面的特殊要求。所以，螺桿組合對(duì)共混高聚物體系性能有重要的影響。目前嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的螺桿采用積木式結(jié)構(gòu)，可以針對(duì)不同聚合物、不同配方、不同添加組分進(jìn)行優(yōu)化組合。嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)最常用的是根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理制成的螺紋形狀的輸送元件(圖l)。剪切元件主要是指嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)中常見的捏合元件，主要作用是提供高的剪切，因而能提供良好的分散混合和分布混合。根據(jù)其位錯(cuò)角的不同可分為中性捏合塊，正向捏合塊和反向捏合塊。(圖2)為各種類型的捏合塊。雙螺桿擠出機(jī)螺桿的熔融反應(yīng)段最具有特殊性，影響也最大，因?yàn)榫酆衔锏南喈牫叽绲慕档椭饕l(fā)生在此區(qū)，由開始的毫米級(jí)下降到幾十微米或幾微米，因此熔融段的螺桿組合是整個(gè)擠出設(shè)計(jì)的核心。目前還沒有一種熔融段的螺桿組合對(duì)熱塑性彈性體材料提供好的剪切效果，達(dá)到良好的分散混合和分布混合。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，該螺桿通過對(duì)捏合塊有效組合排列，對(duì)熱塑性彈性體材料提供好的剪切效果，達(dá)到良好的分散混合和分布混合。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特點(diǎn)是在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，用于局部緩解高壓，高剪切，減少了分子鏈的斷裂，使熱塑性彈性體與改性劑在兩轉(zhuǎn)子之間反復(fù)混合。上述螺桿組合有五種第一種為通用組合K3077/48，K6074/22，22/22，22/22，K450/5/32，K9075/32，22/22，22/22，48/48，48/48，32/32，32/32，K3077/48，22/22，K4575/32,K900/5/32，22/22，K3077/48，K4575/32，22/22，22/22，22/22，K4575/32,K6074/22,謂。/5/32;第二種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將K4575/32，K9075/32換為2個(gè)D-密/48;第三種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將48/48換為K4575/32(L)和11/U(L);第四種組合在通用組合基礎(chǔ)上，減少5個(gè)捏合塊，增加2個(gè)D-密/48;第五種組合在通用組合基礎(chǔ)上，增加2個(gè)捏合塊和2個(gè)D-密/48，減少1個(gè)K卯。/5/32。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，對(duì)捏合塊有效組合排列，對(duì)熱塑性彈性體材料提供好的剪切效果，達(dá)到良好的分散混合和分布混合。圖l是正反向螺紋元件圖；圖2是剪切元件圖；圖3是本發(fā)明的密煉轉(zhuǎn)子模塊圖，其中(a)正向密煉轉(zhuǎn)子，(b)反向密煉轉(zhuǎn)子。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明所述雙螺桿擠出機(jī)為同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)。如圖3所示，本發(fā)明用于塑料/熱塑性彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特點(diǎn)是在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，用于局部緩解高壓，高剪切，減少分子鏈的斷裂，使彈性體SEBS和熱塑性塑料PP在兩轉(zhuǎn)子之間反復(fù)混合。所述共混體系為熱塑性塑料，如PP、PE、PS等改性的苯乙烯類熱塑性彈性體、EVA彈性體、聚氨酯彈性體等熱塑性彈性體；熱塑性塑料、填料改性的熱塑性彈性體。對(duì)于熱塑性塑料如PP，流動(dòng)性能好，而彈性體SEBS,由于分子量和粘度較大，流動(dòng)性不如前者，二者容易分流，導(dǎo)致混合不均。本發(fā)明根據(jù)SEBS/PP彈性體材料的具體特點(diǎn)，對(duì)雙螺桿擠出機(jī)螺桿熔融段進(jìn)行組合，特別是將密煉轉(zhuǎn)子模塊應(yīng)用于雙螺桿，設(shè)計(jì)出適合SEBS/PP等彈性體材料加工的螺桿組合。本發(fā)明針對(duì)塑料改性的SEBS彈性體材料設(shè)計(jì)的5種螺桿組合見表1。由表l采取的組合方式可以看出組合1#、2#、3#、4#在組合0#(通用組合)基礎(chǔ)上增加了熔融段的捏合塊的數(shù)量；組合1#、3#、4#螺桿組合還引入了密煉轉(zhuǎn)子。以組合4#為例對(duì)本發(fā)明的螺桿組合進(jìn)行說明。組合4#在通用組合的基礎(chǔ)上增加了K60。/4/22，K30。/7/48，2個(gè)正向捏合塊，減少了一個(gè)中性捏合塊K90。/5/32，它們既有一定的輸送能力，同時(shí)也增加了一定的剪切力，同時(shí)引入了2個(gè)密煉轉(zhuǎn)子D-密/48，能提供良好的分散混合，另外停留時(shí)間也有增加。表1針對(duì)SEBS/PP彈性體材料設(shè)計(jì)的5種螺桿組合<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注22/22(表示導(dǎo)程為22mm的正向螺紋元件)，11/11L(表示導(dǎo)程為llmm的反向螺紋元件)，K30°/7/48(表示錯(cuò)列角為30。的7片齒導(dǎo)程為48mm的正向捏合塊)，D-密/48指的是2個(gè)導(dǎo)程為48mm的密煉轉(zhuǎn)子(針對(duì)彈性體，采用燕山石化經(jīng)驗(yàn))。本發(fā)明所設(shè)置的雙螺桿擠出機(jī)加工溫度見表2。螺桿轉(zhuǎn)速250r.min"。表2雙螺桿擠出機(jī)設(shè)定的加工溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>螺桿組合對(duì)共混材料力學(xué)性能的影響本發(fā)明根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T528-1998、GB/T529-1999對(duì)不同螺桿組合制備的SEBS/PP熱塑性彈性體材料的拉伸、撕裂性能做了比較(表3)。表3的數(shù)據(jù)表明，通過螺桿組合1#，2#，3#，^制備的SEBS/PP熱塑性彈性體材料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度均比組合0#的高，說明了對(duì)適用于塑料加工的雙螺桿組合重新設(shè)計(jì)，在加工熱塑性彈性體材料時(shí)會(huì)取得更好的共混效果。其中螺桿組合4#的強(qiáng)度、撕裂最高，且斷裂伸長(zhǎng)率損失最小。表3不同螺桿組合對(duì)SEBS/PP彈性體材料*力學(xué)性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>*SEBS/Oil/PP=l:1.2:1(質(zhì)量比)權(quán)利要求1.一種用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特征在于，在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，用于局部緩解高壓，高剪切，減少分子鏈的斷裂，使熱塑性彈性體與改性劑在兩轉(zhuǎn)子之間反復(fù)混合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，其特征在于，所述螺桿組合有五種第一種為通用組合K30o/7/48，K60。/4/22，22/22，22/22,K450/5/32，K9075/32，22/22，22/22，48/48，48/48，32/32，32/32，K30?！?48，22/22，K45。/5/32，K卯75/32,22/22，K3077/48,K4575/32，22/22，22/22，22/22，K4575/32,K6074/22,K9075/32;第二種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將K4575/32,K9075/32換為2個(gè)D-密/48;第三種組合在通用組合基礎(chǔ)上，將48/48換為K45。/5/32(L)和11/11(L);第四種組合在通用組合基礎(chǔ)上，減少5個(gè)捏合塊，增加2個(gè)D-密/48;第五種組合在通用組合基礎(chǔ)上，增加2個(gè)捏合塊和2個(gè)D-密/48，減少1個(gè)K9075/32。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于熱塑性塑料彈性體熔融加工的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿，包括用于同向嚙合雙螺桿擠出機(jī)的雙螺桿，其特點(diǎn)是在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，用于局部緩解高壓，高剪切，減少分子鏈的斷裂，使熱塑性彈性體與改性劑在兩轉(zhuǎn)子之間反復(fù)混合。本發(fā)明通過在雙螺桿的熔融段1/3處和2/3處設(shè)置正反密煉轉(zhuǎn)子模塊組成螺桿組合，對(duì)捏合塊有效組合排列，對(duì)熱塑性彈性體材料提供好的剪切效果，達(dá)到良好的分散混合和分布混合。文檔編號(hào)B29C47/60GK101214723SQ200710173239公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2007年12月27日優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日發(fā)明者文付,施宇濤,霞王,鄭康生申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院