共混改性填充改性9

1、熱塑性聚合物的填充與增強改性（2）聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充聚合物的構(gòu)成、形態(tài)及界面 n填充塑料的構(gòu)成n填充塑料的形態(tài)n填充塑料中填料與樹脂的界面n樹脂填料界面作用的表征聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充塑料的構(gòu)成n樹脂樹脂：良好的綜合性能 對填料具有較強粘接力 良好的工藝性能 用于構(gòu)成填充塑料的熱塑性樹脂主要有聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂等；構(gòu)成填充塑料的熱固性樹酯主要有酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。n填料填料：性能-外觀、物理、化學及其它性能 用量n偶聯(lián)劑及表面處理劑偶聯(lián)劑及表面處理劑：n其它助劑其它助劑：加工助劑 穩(wěn)定劑 功能性助劑 樹脂

2、樹脂 主要填料主要填料 主要助劑主要助劑 熱塑性填充塑料聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯ABS聚酰胺聚碳酸酯聚酯聚苯醚聚苯硫醚碳酸鈣、硅灰石、粘土等碳酸鈣、硅灰石、玻璃纖維碳酸鈣、硅灰石、粘土、炭黑玻璃纖維玻璃纖維玻璃纖維玻璃纖維、硅灰石玻璃纖維玻璃纖維玻璃纖維 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑、增韌劑穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、增韌劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑 熱固性填充塑料酚醛氨基環(huán)氧不飽和聚酯有機硅 木粉、石棉、GF及其織物紙、布屑石英、硅灰石、玻璃纖維玻璃纖維及其織物玻璃布 固化劑、偶聯(lián)劑脫模劑固化劑、偶聯(lián)劑、增韌劑固化劑偶聯(lián)劑 一些填充塑料體系的主要成分 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 形態(tài)： 填

3、充塑料的宏觀結(jié)構(gòu)形態(tài)(a)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) (b)層狀結(jié)構(gòu) (c)纖維狀及簡狀結(jié)構(gòu) (d)分散結(jié)構(gòu) (e)鑲嵌結(jié)構(gòu) 填充塑料的形態(tài)聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填料流動取向?qū)μ畛渚酆衔锖暧^結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響 n填料取向現(xiàn)象有如下兩種典型情況： 加壓下，填充塑料產(chǎn)生大流動場合下，填料的取向（第二類取向）加壓下，填充塑料不產(chǎn)生大流動場合下，填料的取向（第一類取向）聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n填充聚合物制品中填料取向是難以避免的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對填充聚合物宏觀結(jié)構(gòu)形態(tài)產(chǎn)生了顯著的影響。n填充聚合物制品內(nèi)填料的取向，導致其物理力學性能產(chǎn)生相當明顯的方向差，主要表現(xiàn)在成型收縮率、制品后收縮率、熱膨

4、脹系數(shù)、力學強度等方面。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充聚合物中樹脂基體的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài) 分散相為不規(guī)則幾何形狀，球粒狀，胞狀聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充塑料中填料與樹脂的界面一、填料與樹脂界面的形成一、填料與樹脂界面的形成： 兩個階段： 1、樹脂與填料的接觸及浸潤、樹脂與填料的接觸及浸潤 無機填料多為高能表面物質(zhì)，而有機聚合物樹脂則為低能表面物質(zhì)，前者所含各種基團將優(yōu)先吸附那些能最大限度降低填料表面能的物質(zhì)。只有充分地吸附，填料才能被樹脂良好地浸潤。 2、樹脂固化、樹脂固化 對于熱塑性樹脂，該固化過程為物理變化，即樹脂由熔融態(tài)被冷卻到熔點以下而凝固；對于熱固性樹脂，因化

5、過程除物理變化外，同時還有依靠其本身官能團之間或借助固化劑而進行的化學變化。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充聚合物的界面模型 二、填充塑料界面的結(jié)構(gòu)聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n填充聚合物的界面既不是填料與樹脂基體簡單結(jié)合的二維邊界，也不是所謂的單分子層，而是包含著兩相表面之間過渡區(qū)而形成的三維界面相。在界面相區(qū)域里化學組分、分子排列、熱性能、力學性能可以表現(xiàn)為梯度變化，也可能呈現(xiàn)突變的特征。n使界面區(qū)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復雜變化的原因如下 ： 界面區(qū)樹脂的密度 界面區(qū)樹脂的交聯(lián)度 界面區(qū)樹脂的結(jié)晶 界面區(qū)化學組成 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 界面區(qū)對填充塑料性能的貢獻：

6、1）通過界面區(qū)使填料與基體樹脂結(jié)合成一個整體，并通過它傳遞應(yīng)力。 2）界面的存在有阻止裂紋擴展和減緩應(yīng)力集中的作用。 3）在界面區(qū)，填充塑料若干性能產(chǎn)生不連續(xù)性，因而導致填充塑料可能出現(xiàn)某些特殊功能。三、填充塑料界面的作用及作用機理聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 填充塑料界面作用機理 1、化學鍵理論、化學鍵理論 此理論認為，界面粘接是通過化學鍵的建立而實現(xiàn)的。當填料及樹脂之間具有可反應(yīng)的官能團以及在使用恰當?shù)呐悸?lián)劑場合，這一理論無疑是正確的。 2、表面浸潤理論、表面浸潤理論 此理論認為，所有粘結(jié)劑的首要要求是必須浸潤填料，若完全浸潤，則由物理吸附所提供的粘結(jié)強度能超過樹脂的內(nèi)聚能。浸潤理

7、論可作為化學鍵理論的一個補充，但卻不能排斥化學鍵理論。 3、其它理論、其它理論 變形層理論和拘束層理論 可逆水解理論-動態(tài)聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 界面作用類型 ： 1）界面層兩面都是化學結(jié)合； 2）界面層一面是化學結(jié)合，另一面是酸、堿作用； 3）界面層一面是化學結(jié)合，另一面是色散作用； 4）界面層兩面都是酸、堿作用； 5）界面層一面是酸、堿作用，另一面是色散作用； 6）界面層兩面都是色散作用。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 1、內(nèi)聚破壞（基體樹脂破壞） 當填充聚合物界面粘結(jié)強而填充劑強度高，樹脂基體強度相對較低的場合，易發(fā)生此種破壞模式。 四、填充塑料界面的破壞機理填充塑

8、料受剪切作用，界面區(qū)樹脂拉伸破壞示意圖聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、界面破壞（脫粘破壞）n當填充聚合物界面粘結(jié)強度低于基體樹脂的內(nèi)聚強度以及填料的強度時，填充聚合物受到層間剪切或拉伸應(yīng)力時，常出現(xiàn)此種破壞模式。 3、填料表層剝離或軸向劈裂的破壞當填充聚合物界面粘結(jié)強，基體樹脂強度高而填充劑具有表芯結(jié)構(gòu)或結(jié)晶層滑動結(jié)構(gòu)就易出現(xiàn)此種破壞模式 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 纖維狀填料填充塑料破壞時的示意圖 M：樹脂 F：纖維(a)界面脫粘破壞 (b)纖維被剝?nèi)ケ韺?(c)界面層樹脂破壞 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 原則： 1、力學性能匹配 2、 化學性能的匹配 3、酸、

9、堿性的匹配 4、熱性能的匹配 5、物理幾何形貌的匹配 6、物理-化學性能的匹配五、填充塑料界面設(shè)計聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 液體在平坦固體表面上的浸潤狀態(tài)(a) (b) 樹脂填料界面作用的表征一、接觸角法9090當 90，為可浸潤，越小，則浸潤效果越好。至0時，則完全浸潤； 90為浸潤不良，當180則為完全不浸潤。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 楊氏（Young）方程: cosSASLSA二、界面張力法聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 三、粘度法n粘度法是一種依據(jù)填充聚合物體系流變行為來表征填料與聚合物親合性的方法。n人們研究發(fā)現(xiàn)，加有填充劑的聚合物體系與相應(yīng)的純聚合物體

10、系，其熔體的比粘度（在同一剪切應(yīng)力或剪切速率下的粘度之比）在較高剪切應(yīng)力范圍達到一個穩(wěn)定值。同一種填料，且同一個體積含量，而不同聚合物的填充體系，該穩(wěn)定值大小不同，這是由于吸附在填料表面上的隨填料粉粒運動的吸附層厚度有所差異的緣故。顯然，吸附層的厚度越大，比粘度的穩(wěn)定值也越高，而界面親合性越好。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 滑石粉填充EPDM和SBS體系的比粘度與剪切應(yīng)力的關(guān)系 體系中聚合物/填料體積比為83/17。由圖可見，填充SBS體系的粘度穩(wěn)定值高于填充EPDM體系，因此可判斷前者比后者有更好的界面親合性。從結(jié)構(gòu)角度分析，可能是因為SBS比EPDM極性較強之故。聚合物共混改性原

11、理聚合物共混改性原理 四、力學強度法n聚合物中加入增強性填料后，其彈性模量、拉伸強度等力學性能將有明顯提高。而提高的程度卻與聚合物-填料界面結(jié)構(gòu)及界面作用的強弱有密切關(guān)系。當加入偶聯(lián)劑、表面處理劑、相容性處理劑等等各種可以改善界面親合性的助劑，或?qū)μ畛湓鰪妱┍砻孢M行特殊處理，就可使該填充聚合物體系獲得更突出的增強效果。因此通過宏觀力學強度的測定，就可以表征聚合物填料界面是否達到較理想的狀態(tài)。n對于長纖維增強聚合物體系，還可采用所謂單絲拔出法來表征其中纖維與聚合物界面粘合的優(yōu)劣。該法是測量將一根長纖維從聚合物基體中拔出之力的大小。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 五、動態(tài)力學法n一定的溫度

12、范圍內(nèi)，在較小的振幅下測定樣品的模量和損耗角正切隨溫度變化的情況。模量包括恢復模量E和損耗模量E。聚合物的E在玻璃化溫度附近發(fā)生轉(zhuǎn)折，及損耗正切tan出現(xiàn)極大值。因此可根據(jù)E 、 E及tan的變化而測得聚合物的玻璃化溫度Tg。 n當填料或增強劑加入到聚合物中，若它們之間有強的親合性，則聚合物的玻璃化溫度將有所提高，這是由于界面約束了聚合物大分了鏈段的運動所致。所以用動態(tài)力學法測定填充聚合物體系玻璃化溫度變化的幅度，就可以對比界面效應(yīng)的強弱。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 六、界面酸堿效應(yīng)法n近年來，廣泛認為在良好粘合的兩相界面上，起作用的是廣義的酸堿作用機理，并已有眾多的實驗所證實。n當

13、填料和聚合物的表面酸堿性可以很好的匹配，理論上就可實現(xiàn)強的界面粘合；若不能匹配，例如兩者表面都呈現(xiàn)較強的酸性，或同時都呈現(xiàn)較強的堿性，則必然不利于界面粘合。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 七、顯微鏡觀察法n用顯微鏡觀察是唯一一種可以直接研究和表征填料與聚合物界面狀況的方法。最常用的是掃描電子顯微鏡（SEM）。 n根據(jù)研究需要，首先制備各種各樣的填充聚合物試樣，將試樣的新鮮沖擊斷面置于掃描電子顯微鏡下觀察和拍照，放大倍數(shù)可選擇數(shù)千倍到數(shù)萬倍，一般能清晰觀察到幾微米或更小的尺寸范圍。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 電子顯微鏡獲得的界面信息主要有以下兩種n填料在聚合物基體中的分散情況。

14、填料在聚合物基體中的分散情況。對于加有同樣填料的某種聚合物體系，而且填料體積含量相同時，若填料的處理條件有所不同，優(yōu)良的處理條件會促使填料在聚合物基體中良好的分散，填料無聚集現(xiàn)象，這時可說明填料與聚合物之是有較強的界面作用。n填料與聚合物基體界面的粘附情況。填料與聚合物基體界面的粘附情況。如果填料表面清晰，樹脂附著少，則界面粘接不良。此外，若界面處有空洞或填料(尤其是纖維狀填料）有被從樹脂基體中拔出的現(xiàn)象，也都表征界面相互作用欠佳。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 纖維與樹脂基體界面粘接狀況對比(a)界面粘接不良 (b)界面粘接良好聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 八、其它表征方法n

15、反氣相色譜（IGC）法 n傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）法 nX射線光電子能譜（XPS）法 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 粘度增加 填充聚合物的性能一、填充塑料的流變行為)K1 (2g1式中1為無填料時的粘度，2為填料濃度，對于硬球和正常流體Kg為 2.5；對于纖維填料Kg值隨長徑比增大而增加；對于單軸取向填料Kg值為長徑的2倍。對于濃度較高的分散粒子體系，可以用下式修正： )41. 1K1 (222g1聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n填料的幾何形狀對填充體系的粘度影響是明顯的，對于同樣長徑比的填料，片狀填料對填充體系粘度的影響甚至高于纖維狀填料。n填料粒度越小，相互之間越易

16、聚集在一起，事先對填料顆粒表面進行降低表面能的處理將有利于阻止相互聚集。n填料在基體樹脂中的分散狀況對填充體系的粘度也是有顯著影響的。填料的顆粒單獨分散在基體中并不是理想的分散狀態(tài)，但實際上往往是以某種聚集狀態(tài)的形式存在，特別是填料粒徑較小的時候。呈聚集態(tài)的填料對填充體系的流動性影響是不利的。 影響因素聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 呈不同聚集態(tài)的填料對填充體系粘度的影響 曲線1代表的是填料的多個顆粒聚集在一起時的情況，曲線2代表兩個填料顆粒聚集在一起時的情況，而曲線3代表填料均以單個形式分散在基體中的情況。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 二、填充塑料的物理性質(zhì)1、彈性模量、彈性模

17、量 填料的加入總是使填充聚合物的彈性模量增大，這首先要歸結(jié)于填料的模量比聚合物的模量大很多倍。 一般說來窄分布的大顆粒填料，填充體系的彈性模量增大較少，當填粒顆粒的縱橫尺寸比較大時，填充體系的彈性模量顯著增大，如片狀和纖維狀填料。 （一）填充聚合物的力學性能聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、拉伸強度、拉伸強度 n填充聚合物中，受力截面上基體樹脂的面積必然小于純樹脂構(gòu)成的材料。在外力作用下基體樹脂從填料顆粒表面被拉開，因承受外力的總面積減小，所以填充聚合物的拉伸強度較未填充體系有所下降。 n如果通過表面處理，填料與基體樹脂的界面粘合得好，在拉伸應(yīng)力作用下填料顆粒有可能與基體樹脂一起移動變

18、形，承受外界負荷的有效截面增加，填充體系的拉伸強度是可能高于基體的拉伸強度的。n在拉伸作用時基體可隨之形變而取向的非極性結(jié)合，基體可在被拉伸時沿填料顆粒周圍被拉伸取向從而有利于拉伸屈服強度提高。高縱橫比、高表面積的片狀或纖維狀填料都能促進這種效應(yīng)。n對于增強型塑料，如纖維的取向和受力方向一致，且纖維表面與基體樹脂又有很好的粘合，則會使填充體系的拉伸強度有顯著提高。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 不同幾何形狀的填料填充HDPE對拉伸強度的影響 單位：MPa不同填料填充PP的拉伸強度 MPa聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 碳酸鈣粒徑大小對填充HDPE薄膜力學性能的影響 重鈣含量：30

19、聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3、斷裂伸長率、斷裂伸長率 n填充體系因填料的存在在受到拉伸應(yīng)力時其斷裂伸長率均有所下降，其主要原因可歸結(jié)為絕大多數(shù)填料特別是無機礦物填料本身是剛性的，沒有在外力作用下變形的可能。 n填料的粒徑越小，對于同樣填充量的填充體系來說，其斷裂伸長率越有可能獲得較好的數(shù)值。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 4、沖擊強度、沖擊強度 n填料的加入往往使填充塑料抗沖擊性能下降，這也是填充改性以獲取多種利益的同時帶來的材料性能劣化的重要方面。n作為分散相的填料顆粒在基體中起到應(yīng)力集中劑的作用，一般來說這些填料的顆粒是剛性的，不能在受力時變形，也不能終止裂紋或產(chǎn)生銀紋吸

20、收沖擊能，因此會使填充聚合物的脆性增加。 n由于纖維狀填料能在與沖擊應(yīng)力垂直的更大面積上分布沖擊應(yīng)力，故可以提高纖維增強聚合物的沖擊強度。 n如果填料表面與基體之間有適當?shù)恼澈?，可減小因填料加入帶來的沖擊強度降低的幅度。 n近年來發(fā)展起來的剛性粒子增韌理論認為，使用非彈性體粒子在不犧牲材料的模量情況下仍然可達到使材料沖擊強度提高的目的。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 其其 它它n填充聚合物的彎曲強度對在大多數(shù)填料來說都會隨填料的加入和份數(shù)的增加而下降，其下降程度與基體樹脂是否為韌性聚合物以及填料的幾何形狀有關(guān)，還與填料在基體中的分散情況及加工時的取向有關(guān)?？v橫比大的填料（片狀）或用偶聯(lián)

21、劑等表面處理劑處理過的填料可使韌性聚合物的彎曲強度提高。 n塑料材料的蠕變是指在一定應(yīng)力作用下材料除產(chǎn)生可以完全恢復的彈性形變外還同時發(fā)生永久性形變。由于永久性形變的不可逆轉(zhuǎn)性，給某些塑料制品的尺了穩(wěn)定性帶來不利影響。對于容易產(chǎn)生蠕變的熱塑性塑料，填料的存在可使填充聚合物的蠕變程度減小，即降低形變值。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 （二）填充聚合物的其它物理性能 1、硬度n填料能使填充聚合物的硬度提高； 2、摩擦性質(zhì)n使用低摩擦因數(shù)的填料可以降低塑料的摩擦因數(shù)；n填充聚合物中由于高硬度無機填料的存在將大大提高材料的耐磨性。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3、熱性質(zhì)n由于通常的填

22、料有著比高分子聚合物都大得多的導熱系數(shù)，填充聚合物的導熱系數(shù)要大大高于相應(yīng)的純聚合物的導熱系數(shù)。 n大多數(shù)聚合物的熱膨脹系數(shù)比填料的要大十多倍，所以填充聚合物的熱膨脹系數(shù)要遠遠低于相應(yīng)的純聚合物。 n填充聚合物的耐熱性能主要取決于基體樹脂本身，對于非結(jié)晶的無定形聚合物其耐熱性能取決于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而對于高度結(jié)晶的聚合物，其耐熱性能取決于聚合物熔點。填充聚合物的熱變形溫度都較相應(yīng)的純聚合物材料的熱變形溫度有明顯提高。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 4、光學性質(zhì)n填料本身的色澤對填充聚合物外觀顏色起著決定性的作用，填料的加入往往使塑料制品表面粗糙，影響塑料本身的光澤。 n如果填料的折射率

23、是單一的，并與基體樹脂的折射率相近，而且填料表面與樹脂結(jié)合良好，則此種填料將不影響基體塑料的透明性。 n利用某些無機填料具有阻隔紅外線透過的作用，可制作具有保溫功能的農(nóng)用棚膜，還因填料對入射光線的多次反射提高了塑料薄膜散射光透過率。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 5、電性質(zhì) n大量填料的加入不影響基體的絕緣性。n一般無機填料還可以提高填充聚合物的介電強度，而有機填料和水分使填充塑料的介電強度下降。n導電性填料的加入可改性改善塑料的抗靜電性，添加導電性填料可以得到永久性抗靜電塑料。n炭黑是用來解決塑料材料抗靜電問題的最常用材料。通常需要質(zhì)量分數(shù)20以上。n另一類導電性填料為金屬填料。銀、鎳

24、、銅、鋁等都是電的良導體，它們制成的粉末也可用來制作導電塑料。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 三、填充聚合物的化學性質(zhì)1、耐腐蝕性n在填料被包覆良好、填產(chǎn)顆粒之間的基材構(gòu)成連續(xù)相時，填充塑料的耐化學藥品性基本上取決于基體本身。n在填料填充量大、制品表面經(jīng)常受到流動介質(zhì)的沖刷，則應(yīng)慎重選擇使用填料，至少填料對使用介質(zhì)的抵抗能力應(yīng)和基體材料相近。 2、降解n填料本身通常不會對聚合物大分子的降解、交聯(lián)等產(chǎn)生促進作用，但是有時填料中的雜質(zhì)會起到對聚合物不利的作用。 3、燃燒與阻燃n多數(shù)情況下使用碳酸鈣、滑石、高嶺土、云母等無機填料都會使填充塑料基體塑料的可燃性下降 ；n具有阻燃功能的填料如氧化銻

25、、硼酸鋅、氫氧化鋁和氫氧化鎂等常用來作為阻燃劑來制備具有阻燃性的填充聚合物。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n剛性粒子增韌聚合物的理論是建立在橡膠增韌聚合物理論上的一個重要飛躍。用彈性體增韌可以使材料的韌性有大幅度的提高，但是與此同時材料的強度、剛度、耐熱性及加工性能大幅度下降。對此，人們提出用剛性粒子增韌聚合物的思想，希望在提高材料韌性的同時保持材料的強度，提高材料的剛性和耐熱性。 n有機剛性粒子（有機剛性粒子（Rigid Organic Filler，簡稱，簡稱ROF）增韌）增韌 作為有機剛性粒子使用的有PS、MBS、PMMA、SAN等n無機剛性填料（無機剛性填料（Rigid In

26、organic Filler，簡稱為，簡稱為RIF）增韌）增韌 四、剛性粒子填充塑料的增韌與增強效果聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 有機剛性粒子（Rigid Organic Filler，簡稱ROF）增韌n1984年，Kurauch 和Ohta在研究PC/ABS和PC/AS共混物的力學性能時，首先提出了有機剛性粒子增韌聚合物的概念。他們認為樣品受到拉伸時，分散相粒子和基體的模量和泊松比之間的差別在分散相赤道上產(chǎn)生一種較高的靜壓。當這種靜壓力大于剛性粒子塑性變形所需的臨界靜壓力時，粒子發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生伸長，并協(xié)同連續(xù)相的基體也產(chǎn)生同樣的變化。這種類似于玻璃態(tài)聚合物的冷拉變形可吸收大量的能

27、量，從而材料的韌性提高，即有機剛性粒子增韌的所謂“冷拉機理”。n實驗表明用ROF增韌聚合物必須滿足以下條件： 1）基體聚合物的模量（E1）和泊松比1要和ROF的模量（E2）和泊松比2有一定差異，且E1E2，1 2 。 2）基體和ROF應(yīng)有一定的韌脆匹配性，基體本身要有一定的強韌比。 3）分散在基體中的ROF粒子與基體界面粘接良好，使應(yīng)力得以順利傳遞。 4）ROF粒子的濃度應(yīng)當恰當，過大或過小都會影響增韌效果。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 無機剛性填料（Rigid Inorganic Filler，簡稱為RIF）增韌n無機剛性粒子增韌聚合物的研究起步較晚，理論研究尚不成熟。在應(yīng)用無機粒

28、子改性聚合物初期，主要是為了獲得增加剛度和強度的效果。填料尺寸的影響不太顯著，界面狀況具有關(guān)鍵作用，界面粘接越強，增強效果越好。而對于增韌，填料粒徑也具有關(guān)鍵的作用，因而超細填料的出現(xiàn)有力的推動了強韌化聚合物復合材料的制備。n1988年，漆宗能等人用斷裂力學的J積分方法研究了CaCO3增韌PP復合材料的斷裂韌性，從而開辟了無機剛性粒子增韌塑料的新途徑。他們認為，剛性無機粒子的加入，使PP基體的應(yīng)力集中狀況發(fā)生了變化。拉伸時，基體對粒子的作用在兩極附近表現(xiàn)為拉應(yīng)力，在赤道位置則為壓應(yīng)力，同時由于力的相互作用，球粒赤道附近的PP基體也受到來自填料的反作用力，三個軸向應(yīng)力的協(xié)同作用有利于基體的屈服，

29、因此，填料的引入有利于基體的屈服。另外，由于無機剛性粒子不會產(chǎn)生大的伸長變形，在大的拉應(yīng)力下，基體和填料會在兩極首先產(chǎn)生界面脫粘，形成空穴，而赤道位置的壓應(yīng)力為本體的三倍，其局部區(qū)域殼產(chǎn)生提前屈服，應(yīng)力集中產(chǎn)生屈服和界面脫粘都需要消耗更多的能量，這就是無機剛性粒子的增韌作用。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n1993年，傅強等人研究了HDPE/CaCO3的脆韌轉(zhuǎn)變行為，發(fā)現(xiàn)CaCO3的體積分數(shù)增至臨界值時，體系發(fā)生了脆韌轉(zhuǎn)變；而且體系發(fā)生脆韌轉(zhuǎn)變的參數(shù)是臨界基體層厚度（L），而不是填料的體積分數(shù)；同時填料尺寸是控制共混物增韌的又一個關(guān)鍵參數(shù)。A single-transition ma

30、ster curve for HDPE/CaCO3 blends(a)(dn=6.66m); (b) (dn=7.44m); (c) (dn=15.9m).聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n體系的脆韌轉(zhuǎn)變現(xiàn)象可分為三個區(qū)域：n（1）脆性區(qū)（LLc），CaCO3粒子誘導的空洞化作為應(yīng)力集中點，厚的基體層不易屈服，沖擊能量主要由銀紋化空洞化吸收，能量吸收很小；n（2）銀紋化剪切屈服共存區(qū)（脆韌轉(zhuǎn)變區(qū)），基體易于屈服，沖擊強度明顯提高，在脆斷表面兩種斷裂機制共存。在近缺口處存在許多棒狀物和大量塑性變形；而在遠缺口處，CaCO3粒子在斷裂過程中從基體脫粘形成空洞，仍然表現(xiàn)為脆性斷裂。因此在轉(zhuǎn)變區(qū)

31、，空洞和剪切屈服共存，剪切屈服可吸收大量的沖擊能，相應(yīng)地材料的韌性得到提高。n（3）基體屈服區(qū)，此時基體層厚度變薄或者是厚的基體層被足夠多的薄基體層包圍。斷裂過程中，有大量的基體產(chǎn)生屈服，纖維更加密集，剪切屈服擴展，甚至充滿整個變形區(qū)域，材料表現(xiàn)為韌性斷裂。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n柔性界面層（低于基體層硬度）的存在使得CaCO3能夠增韌HDPE，柔性界面層的屈服可以解釋HDPE/CaCO3的斷裂機理。n體系中存在一種低于基體模量的柔性界面層，柔性界面層比基體易于屈服，因此剪切屈服主要是柔性界面層的屈服；當CaCO3的含量進一步增加時，柔性界面層的屈服可誘導基體產(chǎn)生屈服，體系的

32、沖擊能主要由柔性界面層屈服來吸收。Schematic diagram of the fracture process 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 熱塑性聚合物的增強改性 n增強材料的種類與特性n短纖維增強熱塑性聚合物復合材料n連續(xù)纖維增強熱塑性聚合物復合材料 n纖維增強熱塑性聚合物復合材料的界面控制與設(shè)計 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 增強材料的種類與特性 n玻璃纖維 n碳纖維 n其他增強材料 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 一、玻璃纖維的種類、結(jié)構(gòu)與制備 1、玻璃纖維的分類與化學組成 2、玻璃纖維的結(jié)構(gòu) 3、玻璃纖維的制備 4、玻璃纖維的規(guī)格 聚合物共混改性原理聚合物

33、共混改性原理 （1）玻璃纖維的分類 A、按含堿量分類、按含堿量分類所謂含堿量，通常是把玻璃中的Na2O，K2O的含量叫做含堿量。無堿玻璃纖維-含堿量在1%以下。低堿玻璃纖維-含堿量在2%-6%.有堿玻璃纖維-含堿量大于10%。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 B、性能分類、性能分類高強玻璃纖維SiO2、Al2O3、CaO含量均高，又叫S玻璃纖維。高模量玻璃纖維BeO、TiO2含量較高，又叫M玻璃纖維。耐堿玻璃纖維耐酸玻璃纖維又叫C玻璃纖維。耐高溫玻璃纖維。普通玻璃纖維又分為有堿A玻璃纖維和無堿E玻璃纖維 C、按制造方法分、按制造方法分連續(xù)纖維定長纖維 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理

34、 （2）玻璃纖維的化學組成 玻璃纖維的化學組成主要是二氧化硅和氧化硼。以二氧化硅為主的稱為硅酸鹽玻璃，以氧化硼為主的稱為硼酸鹽玻璃。 在玻璃體中加入氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物能降低玻璃的熔化溫度和粘度，故稱為助熔氧化物。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、玻璃纖維的結(jié)構(gòu) （1）玻璃的物態(tài)-無定型非晶態(tài)固體 玻璃沒有固定的熔點，隨溫度升高，逐漸由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，玻璃變?yōu)橐簯B(tài)是在一個比較寬的軟化溫度范圍內(nèi)進行； 玻璃是各向同性的均質(zhì)材料，晶體卻不同，多數(shù)晶體是各向異性的。 （2）玻璃纖維的結(jié)構(gòu)-玻璃纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與玻璃相同聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3、玻璃纖維的制備 n生產(chǎn)玻璃纖維

35、應(yīng)用最廣的方法有池窯拉絲和坩堝拉絲兩種。n坩堝拉絲法，首先根據(jù)纖維的性能要求，配料制成玻璃球，然后用坩堝將球熔融后拉絲。n池窯拉絲的優(yōu)點是省掉了制球工序。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 坩堝法拉絲示意圖 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 4、玻璃纖維的規(guī)格 n玻璃纖維紗分為無捻紗和加捻紗兩種。無捻紗一般由增強型浸潤劑，由原絲直接并股制成，加捻紗則多用紡織型浸潤劑，由原絲經(jīng)過退繞，加捻，并股而制成。 纖維支數(shù)表示法重量法-重量法是用1克原絲的長度來表示。例如：80支紗表示1克重的原絲長80米。定長法-定長法是目前國際統(tǒng)一使用的方法，通稱“TEX”（公制號數(shù)）。它是指1000米長原絲的

36、重量克數(shù)。例如4TEX就是指1000米原絲重4克。合股紗的支數(shù)-合股紗的支數(shù)是指每克合股紗的長度米數(shù)，等于原絲的支數(shù)除以合股數(shù)。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 二、玻璃纖維的性能特點 1、玻璃纖維的力學性能 2、玻璃纖維的熱性能 3、玻璃纖維的耐腐蝕性能 4、玻璃纖維的介電性能 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 不同材料的拉伸強度1、玻璃纖維的力學性能 玻璃纖維的抗拉強度比普通玻璃高幾十倍，而且直徑越小，抗拉強度越高。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 n玻璃纖維的彈性模量約為7104MPa ，與純鋁的模量相近，但只有普通鋼的1/3。模量較低，這是玻璃纖維的缺點之一。n玻璃纖維

37、是標準的彈性體，拉伸時伸長變形與應(yīng)力成正比，直至斷裂之前沒有屈服點。由于具有此特點，一旦去除應(yīng)力，纖維形變可完全恢復，從而具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。 n玻璃纖維的斷裂延伸率很小，約為2.6%，比一般脆性樹脂膠粘劑的斷裂延伸率大；玻璃纖維的硬度較大，一般為莫氏6.5，其比重為2.4-2.7g/cm2，有堿纖維的比重較無堿纖維小。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、玻璃纖維的熱性能n玻璃纖維的導熱系數(shù)很低，約為0.86千卡/米度;是一種良好的絕熱材料；其熱膨脹系數(shù)約為4.8106/；比熱約為0.19千卡/公斤。n在200-250以下，玻璃纖維的強度不變，當溫度超過250，玻璃纖維的強度開始下降。

38、在300經(jīng)24小時，強度約下降20%；在400經(jīng)24小時，強度約下降50%。這種強度下降與受熱的時間有關(guān)，時間越長，強度下降越多。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3、玻璃纖維的耐腐蝕性能n玻璃是一種優(yōu)良的耐腐蝕材料，無論是對酸（氫氟酸除外），堿，鹽或其他各種有機溶劑都具有較好的耐腐蝕能力。但玻璃拉制成纖維后，由于表面積大大增加，所以耐腐蝕性比玻璃差 。n有堿玻璃纖維的耐水性很差，這是因為含堿硅酸鹽在水或空氣中的水分作用下，容易發(fā)生水解之故。無堿纖維的耐水性比有堿纖維好，而有堿纖維的耐酸性比無堿纖維強得多。這兩種纖維的耐堿性都不太好。而耐酸纖維的耐水性和耐酸性均比前二者優(yōu)越。 聚合物共混

39、改性原理聚合物共混改性原理 4、玻璃纖維的介電性能n玻璃纖維是一種優(yōu)良的電絕緣材料。無堿玻璃纖維要比有堿玻璃纖維的電絕緣性能好得多，這主要是因為其成分中含堿金屬離子少的緣故。n玻璃纖維的介電常數(shù)在102Hz時為6.43，在1010時為6.11；介電損耗角正切值在102Hz時為0.0042，在1010時為0.006。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 三、玻璃纖維的表面處理 分為兩部分 ：1.單絲處理，單絲處理劑亦稱浸潤劑；2.纖維和織物的表面處理 。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 1、單絲處理浸潤劑 （1）浸潤劑的作用 使多根單絲集中成股； 增加原紗的耐磨性和提高拉伸強度； 保護纖維

40、免受大氣和水分的侵蝕作用。（2）浸潤劑的種類 紡織型浸潤劑； 增強型浸潤劑。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、玻璃纖維和織物的表面處理 n玻璃纖維具有的吸濕性，會使暴露在大氣中的玻璃纖維表面吸附一層水分子，從而降低了與樹脂基體的粘合，降低復合材料性能。故必通過化學或物理的方法對玻璃纖維進行表面處理，以改善其與基體材料的結(jié)合性能，從而最大程度提高復合強度。n玻璃纖維的表面處理中，應(yīng)用最成功的方法是采用偶聯(lián)劑涂層。玻璃纖維表面處理常選用的偶聯(lián)劑品種為硅烷類偶聯(lián)劑。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 玻璃纖維表面處理方法 后處理法 n此法過程是首先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后經(jīng)處理

41、劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使玻璃纖維表面被覆上一層處理劑。前處理法 n這種方法是采用增強型浸潤劑，使玻璃纖維既能滿足拉絲、并股、紡織各道工序的要求，又能滿足制作復合材料時粘結(jié)的要求。遷移法 n遷移法是將化學處理劑直接加入到樹脂膠液中進行整體滲合，在浸膠的同時將處理劑施于玻璃纖維上，借助處理劑從樹脂膠液至纖維表面的“遷移” 作用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹脂固化過程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 碳纖維碳纖維 n碳纖維是指纖維中含碳量在95%左右的碳纖維和含碳量在99%左右的石墨纖維。n碳纖維由有機纖維在高溫下和惰性氣體保護下燒制而成。所用的有機纖維可以是粘膠纖維、

42、聚丙烯睛纖維、木質(zhì)素聚乙烯醇等。n原料纖維在燒制溫度達到1千多度高溫時，就已全部成為碳元素組成的纖維，其導電性可接近金屬，強度和拉伸彈性模量也大大提高。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 一、 碳纖維的分類 n根據(jù)碳纖維的性能分類根據(jù)碳纖維的性能分類 ：高性能、一般n根據(jù)原絲類型分類：（根據(jù)原絲類型分類：（1）聚丙烯腈基碳纖維；（2）粘膠基碳纖維；（3）瀝青基碳纖維；（4）其他有機纖維基碳纖維。n根據(jù)碳纖維的功能分類：（根據(jù)碳纖維的功能分類：（1）受力結(jié)構(gòu)用碳纖維；（2）耐焰碳纖維；（3）活性碳纖維；（4）導電用碳纖維；（5）潤滑用碳纖維；（6）耐磨用碳纖維等。 n根據(jù)纖維制品的外觀分類根據(jù)

43、纖維制品的外觀分類 ：短纖維 、長纖維 、雙向及多向織物聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 二、碳纖維的性能 1.力學性能 2.碳纖維的物理性能 3.化學性能 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 1.力學性能 n碳纖維的理論強度遠遠高于玻璃纖維，而高強度的碳纖維的抗張強度為25003500MPa，與玻璃纖維處于同一數(shù)量級，這原因就在于由于上述原因碳纖維中缺陷微裂紋出現(xiàn)的機會遠遠大于玻璃纖維。n碳纖維是典型的脆性材料。一般高模量碳纖維的最大延伸率是0.35%，高強度碳纖維為1%；碳纖維的彈性回復為100%，說明碳纖維的剛性極大，韌性較差。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2.碳纖維的物

44、理性能 n碳纖維的密度在1.52.0g/cm3之間，低于玻璃纖維，所以碳纖維的比強度，比模量較高。n碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其測量的方向有關(guān)。平行于纖維方向是負值，而垂直于纖維方向是正值。碳纖維的導熱率也有方向性，平行于纖維軸方向?qū)崧矢咝?，其導熱率隨溫度升高而下降。 n碳纖維的導電性較好。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3.化學性能 n碳纖維的化學性能與碳很相似。它除能被強氧化劑氧化外，對一般酸堿是惰性的。在空氣中，溫度高于400時，則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO和CO2。n在不接觸空氣或氧化氣氛時，碳纖維具有突出的耐熱性。與其他類型材料比較，碳纖維要在高于1500強度才開始下降，而其他材料

45、包括Al2O3晶須性能已大大下降。 n碳纖維還有良好的耐低溫性能。它還有耐油、抗放射、抗輻射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 三. 碳纖維的表面處理 1.表面清潔法 2.氣相氧化法 3.液相氧化法 4. 電解氧化法 5. 表面涂層法 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 其他增強材料 一、硼纖維 二、碳化硅纖維 三、金屬纖維 四、晶須 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 短纖維增強熱塑性聚合物復合材料 n短纖維增強熱塑性復合材料最早出現(xiàn)于1951年，但是直到20世紀60年代中期螺桿注塑機被廣泛使用后，短纖維復合材料才得以批量生產(chǎn)。n短纖維增強熱塑性塑料與作

46、為基體的熱塑性塑料相比，具有明顯的性能優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：(1)沿纖維取向方向的強度、比強度有顯著提高；(2)高溫下強度高；(3)抗蠕變性能顯著提高；(4)耐特殊環(huán)境如高溫、紫外光等性能顯著提高；(5)抗沖擊性及抗熱沖擊性好；(6)耐疲勞性改善。n與熱固性增強塑料相比又具有易加工，可進行一體化制品設(shè)計及便于回收利用等。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 短纖維增強聚合物基復合材料的增強機理 應(yīng)力傳遞理論單根纖維埋入基體模型受力前后變形示意圖(a)受力前 b)受力后 復合材料受到平行于纖維方向上的拉力時，由于纖維的彈性模量一般大于基體的彈性模量，基體應(yīng)變將會大于纖維應(yīng)變但因基體與纖維是緊密結(jié)合在

47、一起的，纖維將限制基體過大的變形，于是在基體與纖維之間的界面部分便產(chǎn)生了剪應(yīng)力和剪應(yīng)變，并將所承受的載荷合理分配到纖維和基體這兩種組分上。纖維通過界面沿纖維軸向的剪應(yīng)力傳遞載荷，會受到比基體中更大的應(yīng)力，這就是纖維能增強基體的原因。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 剪切滯后理論n能夠達到最大纖維應(yīng)力(即纖維的強度極限 )的最小長度稱為臨界長度Lc。它與施加應(yīng)力的大小無關(guān)。 ，df為纖維直徑 ，s是基體剪切屈服應(yīng)力。 n臨界纖維長度(Lc)是載荷傳遞長度的最大值，是短纖維增強復合材料的一個重要參數(shù)，它將影響復合材料的力學性能。n當LLc時，由于一般情況下 ，纖維比基體先破壞，纖維能充分發(fā)揮增

48、強效果。所以短纖維復合材料中纖維長度L應(yīng)大于Lc，同時基體延伸率 也應(yīng)大于 ，以利于短纖維在復合材料中充分承載。從理論上講，當LLc時，增大纖維與基體間的剪切應(yīng)力會降低臨界長徑比，但復合材料的斷裂模式仍為纖維斷裂，復合材料的強度應(yīng)變化不大。 fu2ffucsLdfufmuumufu聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 短纖維增強聚合物基復合材料的制備工藝 填充型增強 n首先由短切纖維與熱塑性聚合物樹脂及添加劑利用捏合機混合均勻，然后通過開煉機，密煉機或螺桿擠出機混煉造粒而得。 優(yōu)點：可以利用連續(xù)纖維生產(chǎn)中的邊角余料。 缺點： 1、聚合物熔融之前與短纖維的混合過程中對纖維施加了過大的機械剪切與摩

49、擦作用，導致短纖維部分斷裂，使纖維的長度分布變寬。 2、尤其重要的是，相對脆性的纖維表面在機械摩擦的作用下產(chǎn)生裂紋，從而使得纖維的強度下降，增強效應(yīng)減弱。 3、裸露的纖維對混合設(shè)備的巨大磨損也是這種制備工藝的重要缺點。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 短纖維增強熱塑性復合材料的包復型增強法包復型增強 n優(yōu)點：對設(shè)備的磨損小，短纖維的長度可以隨意控制。n缺點：生產(chǎn)效率較低，短纖維在聚合物中達不到充分浸透及均勻分散，對增強效率有一定的影響。同時，要達到較好的增強作用，短纖維的長度一般達到2-3，這對熱塑性聚合物的成型加工性能有一定的影響，并導致由此成型的熱塑性復合材料制品表面纖維外露，從而影

50、響制品外觀。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 雙螺桿剪切混煉法制備短纖維增強聚合物復合材料工藝流程 雙螺桿剪切混煉法 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 1、雙螺桿擠出機組合的一般原則 (1)首先應(yīng)正確分析所要混合的物料的形態(tài)，性能與配比。 (2)必須了解螺桿元件及螺桿各區(qū)功能，工作原理及螺桿構(gòu)型。 (3)確定加料方式與位置。 (4)選擇適當幾何參數(shù)的螺紋、捏合元件。 (5)根據(jù)體系混合程度要求，選擇螺桿組合。聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 2、雙螺桿不同區(qū)段的構(gòu)型特征與要求 (1)固體輸送區(qū) (2)熔融區(qū) (3)混合區(qū) (4)排氣區(qū) (5)熔體輸送區(qū) 聚合物共混改性原理聚合物共

51、混改性原理 （1）固體輸送區(qū) 固體輸送段的螺桿構(gòu)型 此區(qū)段有較大的容料空間以適應(yīng)加料量的調(diào)整，防止物料在喂料口堆積產(chǎn)生溢料，其方式有兩種，一種是采用深槽正向螺紋，另一種是采用中等螺槽大導程正向螺紋。 固體輸送區(qū)除輸送功能外，還有一大功能，就是將松散的粉狀物料壓實或提高粒狀物料在螺桿中的充滿度，以促進物料在下一區(qū)的熔融塑化。因此，此區(qū)的螺槽容積變化應(yīng)由大變小。即螺紋的導程由大向小漸變。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 （2）熔融區(qū) 用于熔融的局部螺桿構(gòu)型 物料經(jīng)輸送區(qū)受到一定的壓縮后開始熔融，并發(fā)生混合(在此段起始位置要求物料承受一定剪切，產(chǎn)生足夠的剪切熱以促進熔融過程)。 使物料熔融的熱

52、源有兩種來源，一是機筒加熱提供的外加熱；另一是螺桿的剪切熱，螺桿的剪切熱是依靠該區(qū)元件的高剪切作用而產(chǎn)生的，因此，在此區(qū)應(yīng)設(shè)置捏合塊，反螺紋，或大導程螺紋元件。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 （3）混合區(qū) 用于分布混合和分散混合的由捏合塊和螺紋元件組成的螺桿構(gòu)型 混合區(qū)的作用是將組分尺寸進一步細化與均化，具有分布性和分散性混合功能。因此，該區(qū)的元件組合以捏合塊為主體，螺紋塊為輔組成高剪切捏合區(qū)。同時必須防止捏合塊的集中產(chǎn)生過高的剪切熱，導致局部過熱。較好的辦法是采用不同厚度，不同差位角的捏合塊組合，加上螺紋塊相間組合。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 由二頭和三頭捏合塊組成的增加

53、混合強度的螺桿構(gòu)型聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 （4）排氣區(qū) 排氣區(qū)螺桿構(gòu)型 排氣區(qū)的物料流動特征是完全熔融狀態(tài)的物料經(jīng)壓縮后突然減壓，可揮發(fā)性物料在真空條件下迅速揮發(fā)，脫離熔體。 在排氣區(qū)入口位置設(shè)立反螺紋或反向捏合塊，將熔體密封，建立起高壓；排氣區(qū)采用大導程螺紋元件，以形成低充滿度和薄的熔體層，使物料有可暴露的自由表面或采用多頭小導程螺紋元件，增加熔體表面的更新速度，以利于氣體的排除與揮發(fā)。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 （5）熔體輸送區(qū) n在熔體輸送區(qū)，物料必須建立起一定的壓力，使模口處物料有一定的致密度，一般來說，在此區(qū)，物料可進一步混合，但必須避免過度剪切，主要功能是輸送與增壓，如正向輸送能力不足會引起螺槽充滿長度過長，導致排氣口冒料或產(chǎn)生不穩(wěn)定擠出。n此區(qū)的螺桿構(gòu)型應(yīng)通過螺紋塊導程漸變或螺槽漸變的辦法來實現(xiàn)增壓。 聚合物共混改性原理聚合物共混改性原理 3、熱塑性聚合物的纖維增強型螺桿組合 纖維的加入部位n短纖用計量螺桿側(cè)向加料，其加料位置可在混合段中間；采用長纖維增強時，可從熔融區(qū)與混合區(qū)之間位置加入。 纖維加入口處的螺桿構(gòu)型 n應(yīng)保證聚合物基料達到充分熔融狀態(tài)。在纖維加入時，為使纖