反应型挤出的原理及应用

2.化学方面 —如何由反应上适应挤出加工
反应应当适于挤出（一般适合于反应速度较快的一类化学 反应而且是单程的化学反应）
物料要有较高的粘度
反应不能腐蚀挤出机
反应挤出方法进行的化学反应的副反应要少，也就是说选 择性要好，反应过程更是不能产生挥发性的小分子结构
主要适用的反应类型 本体聚合（PMMA） 偶联/交联反应
1.物理方面 —如何由螺杆机控制反应
控制过程可分为传质和传热
传传热质，即由聚于 合反物应和挤单出体过，程以中及的催化化学剂反、应引和发采剂用等其物他料方可法以进根行据的化 学各反种应化一学样 反，应都自是身在的一规定律温，度沿条螺件杆下的进轴行向的按。一反定应程的序不和同最阶合段， 反适应的体方系式可 分能步是加吸入热，或以放达热到过控程制。化而学螺反杆应挤按出预机定沿的螺顺杆序的和轴方向上， 螺向筒进的行加由热 于或螺冷杆却挤可出以机分筒段可行延，轴因向此根使据反需应要挤设出置过多程处中加对料温口度，的 分所段以精各确种控 反制应成物为。可能。这样不仅可依靠温度精确地控制最佳的 反应开始和反应停止的时间，还可根据化学反应本身的特点和规 律，通过温度沿螺杆轴向的分布和分布梯度控制反应进行的方向、 速度和程度，以减少副反应的发生。
化学方面 物理方面 ②能否自由有效的向增长的聚合物进行链转移。
③排除聚合物反应热以保证反应体系的温度低于聚合反应的上限温度（一般指分解温度）。 ③技术含量高 如形成的支链较短（5个单体单元以下）且带有反应性官能团时，原聚合物的力学性质变化不大，但化学性质会发生明显的改变。 传热，由于反应挤出过程中的化学反应和采用其他方法进行的化学反应一样，都是在一定温度条件下进行的。
可控降解反应（聚丙烯改性） 接枝反应 反应共混
本体聚合
反应挤出技术进行本体聚合可分为缩聚反应和加 聚反应两大类。 本体聚合反应最关键的问题在于：①物料的有效 熔化混合、均化和防止因形成固相而引起的挤出 机螺槽的堵塞。②能否自由有效的向增长的聚合 物进行链转移。③排除聚合物反应热以保证反应 体系的温度低于聚合反应的上限温度（一般指分 解温度）。
一般挤出机为同向旋转、自清洁式双螺杆挤出机， 以保证反应物料混合均匀，防止产生不均匀的凝胶 （尤其是缩聚反应时）。
本体聚合反应最关键的问题在于：①物料的有效熔化混合、均化和防止因形成固相而引起的挤出机螺槽的堵塞。 双螺杆挤出机的主要优点是： （2）由于物料表面在双螺杆挤出机中更新快，残留时间短，不会产生物料的局部过热，利于温度控制； 反应的不同阶段，反应体系可能是吸热或放热过程。
优缺点
1.优势：工序少、流程短、能耗低、消耗小、 生产产率高、能使聚合物多样化、功能化、 生产连续化、工艺操作简单经济
2.缺点：①技术难度大 ②难以观察检测
③技为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机
现今最热门也是最 实用的是双螺杆挤出 机，因其具有以下功 能：①高效率的混合 功能，提高均匀程度； ②高效率的脱挥功能； ③高效率的向外排热 功能，减小反应物料 温度梯度；④合理的 物料停留时间
反应应当适于挤出（一般适合于反应速度较快的一类化学反应而且是单程的化学反应）
传质即聚合物和单体，以及催化剂、引发剂等物料可以根据各种化学反应自身的规律，沿螺杆的轴向按一定程序和最合适的方式分步 加入，以达到控制化学反应按预定的顺序和方向进行由于螺杆挤出机筒可延轴向根据需要设置多处加料口，所以各种反应物。 用这种方法生产的可控流变聚丙烯重复性好，性能稳定，可连续生产。
反应型挤出的原理及应用
反应挤出
反应挤出是20世纪60年代后期才兴起1966的英国人用单螺杆 挤出机反应挤出的专利，1966年英国人用单螺杆挤出机反应 挤出得到可控降解PP，我国到80年代才开始反应挤出的研究。
基本原理：反应的混合物在熔融挤出过程中同时
完成指定的化学反应（挤出机即为反应容器）
挤出过程是物料由固态（结晶态或玻璃态）→液态 （粘流态）→固态（结晶态或玻璃态）的以物理 变化为主的过程
偶联/交联反应
偶联/交联反应包括单个聚合物大分子与缩合剂、 多官能团偶联剂或交联剂的反应，通过链的增长 或支化来提高相对分子质量，或通过交联增加熔 体粘度。由于偶联/交联反应中熔体粘度增加，而 且其反应体系的粘度梯度与挤出机内物料本体聚 合的粘度梯度相似,因此适用于偶联/交联反应的挤 出反应器与用于物料本体聚合的挤出机类似,都有 若干个强力混合带
反应挤出 经过降解后的聚烯烃相对分子质量分布变窄。
③技术含量高 ②难以观察检测 用这种方法生产的可控流变聚丙烯重复性好，性能稳定，可连续生产。
如对于聚丙烯的研究中，实际应用中常用这种反应挤出的方法来生产可控流变的聚丙烯，以满足纺丝性能和增韧聚丙烯注射成型性能
适用条件 的要求。
基本原理：反应的混合物在熔融挤出过程中同时完成指定的化学反应（挤出机即为反应容器） 传热，由于反应挤出过程中的化学反应和采用其他方法进行的化学反应一样，都是在一定温度条件下进行的。 偶联/交联反应包括单个聚合物大分子与缩合剂、多官能团偶联剂或交联剂的反应，通过链的增长或支化来提高相对分子质量，或通过 交联增加熔体粘度。 （6）在挤出机中处理的物料压力在0~50MPa、物料温度在70~500℃的大范围内变化，双螺杆挤出机可以防止物料因高温粘结在螺槽 内炭化变质。 ③技术含量高
双螺杆挤出机的主要优点是：
（1）双螺杆挤出机可连续地产生新的、很薄的混合物料 界面层，从而使物料的界面/体积比增加，物料混合均匀 ，反应程度提高，热量的传递得到改善；（2）由于物料 表面在双螺杆挤出机中更新快，残留时间短，不会产生物 料的局部过热，利于温度控制；（3）双螺杆挤出机更能 处理高粘性物料，反应性介质在物料中分布比较均匀，得 到的反应产物的化学结构比较均一；（4）由于双螺杆挤 出机的混合效果好，可在机筒上设置两个或更多的注入反 应性介质或相关助剂的进料口，根据不同的反应条件和工 艺要求选择合适的加料口；（5）通过设计和选择不同几 何构型、不同组合的螺旋（或螺套）组件，可以有效控制 物料在双螺杆挤出机中的停留时间（可在1min~15min的 范围内调节），从而控制反应程度；（6）在挤出机中处 理的物料压力在0~50MPa、物料温度在70~500℃的大范 围内变化，双螺杆挤出机可以防止物料因高温粘结在螺槽 内炭化变质。