Page 110 - 《橡塑技术与装备》2024年7期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
下图 3 中， 1、 2、 3、 4 分别代表 L/D=36、 L/D=36 （加 指要优于没加滤网的样品。滤网的主要作用是 ：
滤网）、L/D=44 和 L/D=44（加滤网）四种样品。由 （1）过滤掉物料中的杂质，以免堵塞模孔。
图可以看出，样品的熔体指数伴随着长径比的增大而 （2）在机头聚集压力，调节机筒内充满度。
增大，最大达到 17% 的增幅。造成这种情况主要原因 （3）打碎经剪切混合形成的大分子基团和可能的
是因为 ：随着长径比的增大，物料在筒体中预热软化 团聚物料，在出料前进一步对物料进行分散。但由于
的时间加长，使得 HIPS 中的 PS 均聚物、PS 和丁二 其只能进行宏观的分散打碎，因此其分散提升效果相
烯的接枝共聚物 [5] 的分子链在得到足够的能量后充分 对增加长径比的方式较低，增幅只有 12%~13%。
解链疏松，残留的两相形态粒子（PS 基体、橡胶分散 由于 HIPS 的阻燃机理由阻燃剂对 PS 分子进行接
相） [6] 受热活动剧烈，导致整个 HIPS 分子集团内部 枝或分子包裹以达到阻燃的目的，滤网在阻燃剂混入
活动加大，分子链相互作用减少，对外呈现流动性增 HIPS 后对混成品又进行分散，使得阻燃剂的包覆性变
强，从而使熔融指数增加。 差，从而使成品的自熄性变差，而改变长径比是在剪
切混合前就进行了分子活化，所以对其阻燃性能影响
不大。
而抗冲性由于添加了非韧性的阻然剂而造成下降
是不可避免的，其降低的幅度控制在我们的要求之内，
符合其后续加工的条件。
2.2.2 电能损耗
我们分别对 36 和 44 长径比加工条件下的耗能情
图 3 熔体指数图 况进行了监测和记录。表 5 中列举了操作条件和所得
测量数据。相应的温度和转速、喂料等参数详见表 3。
同时我们观察到加了滤网 (50~300 目 ) 的样品熔
表 5 能耗及单产功耗
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项目 长径比 操作参数 产量 /(kW . h . kg ) 滤网 小时能耗 /kW . h 电机功率 /kW 单产功耗 /(kW . h . kg )
1 44 B 46 有 18~20 ~18.4 0.39~0.43
2 36 B 46 无 22~24 ~22 0.47~0.52
3 36 A 24 有 13.7~15 ~11.9 0.57~0.62
由上表我们可以看到，单产功耗与长径比的关系： 区之前没有充分的预热与压缩没有完全形成熔池，聚
在都加有滤网和相同的主机转速下，长径比为 44 的 合物的熔融要经剪切元件将主电机的机械能转变成热
情况下的单产功耗较长径比为 36 的情况降低约 31%。 能，而这种能量之间的转换效率较低。但是可以预见
这主要是因为 ：要达到材料要求的分散度，所需要的 的是，如果再增大设备的长径比进行试验，单产功耗
捏合元件的数量基本一定，而选用大长径比时可以待 的减少会出现拐点，即在超过一定的长径比（该种材
树脂材料经过充分的预热压缩形成熔池后再经过捏合 料改性的最佳长径比）后能耗又会出现增大的趋势。
元件组成的混合区，螺杆承受的扭力较小，所消耗的 因此，我们可以看到像 HIPS 这样的高强度材料
电能也较 36 长径比的机型少。 在其承受范围内，大的长径比能够给它足够的空间来
对比 44 长径比机型和 36 长径比机型可以发现 ： 软化预热，方便剪切块剪切熔融，从而节省大量能源，
在都加有滤网的情况下 36 长径比机型在产量为 44 长 这对于工业生产有着积极的意义。
径比机型 52% 时其主电机的实时功率却为 44 长径比
的 64%，在主电机功率相同的情况下选用 44 长径比 3 结论
的机型可以获得更高的产量。 （1）大长径比双螺杆（螺纹元件增多）挤出机能
一般的经验认为双螺杆长径比越大其单产功耗会 够显著改善 HIPS 料的流动性能。其阻燃性能不会受
越高，通过本次试验之所以取得了相反的结果，我们 到大的影响。
认为主要是因为本次试验针对的改性材料在加工时需 （2）机头添加滤网虽然可以改善物料的流动性能，
要非常大的剪切力，短的长径比机型在材料到达捏合 但由于滤网使得阻燃剂的包覆性变差，从而使成品的
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