螺杆组合及捏合块介绍

填充改性在聚合物中添加其它无机或有机物（添加剂），以改变其力学性能、加工性能、使用性能或降低成本的方法。填充改性中的填充剂可起到多种作用：增量、增强和赋予功能，其中以增量为主。（1）增量在聚合物中添加廉价的填充剂以降低成本、节约原材料，其主要作用是增量，故这时的填充剂也称增量剂。

（2）增强填料可提高聚合物的力学性能和热性能，其效果在很大程度上取决于填料的形态等物理性能。

（3）赋予功能填料可赋予聚合物自身所没有的一些特殊功能，此时填料的化学组成往往起着重要作用。

多数以颗粒状填料填充的混合物，其结构形态类似于聚合物共混物中有一个连续相的结构，填料为分散相（只是粒度更小一些），而聚合物为连续相。在连续相与分散相之间有一界面层，两相通过界面层结合在一起。界面层的粘结作用，因树脂的性质、填料的性质不同而不同。

填充剂在聚合物内的分散状态，对填充改性聚合物的性能，尤其是力学强度影响极大。填充剂若以很小而均匀的粒径均匀地分布在聚合物中，则会使填充聚合物具有良好的力学性能和制品尺寸稳定性。相反，如果填充剂的粒径很不均匀，有大有小，且在聚合物中分布不均匀，则填充聚合物的力学性能会不好。但填充剂粒子也不能过细，因极细的微粒易产生自身凝聚，不易分散，也会造成分散不均，影响力学强度的提高。纳米材料用来作填充改性，就会遇到这个问题，必须设法解决，否则发挥不了纳米材料的作用。

填充剂在聚合物中的分散状态，与其表面活性、混合工艺等有关。

如能实现填充剂与树脂之间的良好化学结合，就会大大提高填充效果，还会使某些填充剂起到增强作用。实现良好的化学结合最有效

的方法是用偶联剂对填充剂、增强剂进行表面处理。常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂等。

常用的填充剂有碳酸钙、炭黑、滑石粉、红泥、硅灰石、粉煤灰、铁泥、云母和金属填充物等。

根据塑料高填充改性的特点，要求改性设备必须适应其要求。在20世纪80年代中后期，我国开始采用平行啮合双螺杆挤出机应用到高填充改性领域，取得了较好的效果。

其特点如下：

1.适应性广，一机多用

即用同一台平行双螺杆挤出机可以生产多种产品。

2.混炼效果好

同向啮合平行双螺杆挤出机的螺杆在啮合处产生强烈的剪切作用，对物料的分散与混合极有利，由于其一根螺杆的螺棱象楔子一样伸入到另一根螺杆的螺槽中，基本上阻止了物料由该螺槽进入到同一螺杆的相邻螺槽中去，大部分物料强制地由一根螺杆的螺槽转移到另一根螺杆的螺槽中去。物料在两根螺杆之间反复转向，因而物料受到相当好的混炼。即使参与共混的聚合物的熔融粘度相差比较大，也能强制地混炼为均匀的聚合物共混体。

3.物料在料筒内停留时间分布窄

同向啮合平行双螺杆挤出机的工作原理是“正向输送”所以物料在其中的平均滞留时间比单螺杆挤出机少二分之一以上,停留时间分布范围也仅为单螺杆挤出机的五分之一左右。因此物料各部分在挤出机料筒内经历的物理，化学变化过程大体相同。因而聚合物共混物的性能更均匀。

4.具有良好的自清能力

同向啮合平行双螺杆挤出机的两根螺杆相互啮合，旋转时彼此之间相互刮拭，避免物料对螺杆的黏附、缠包。

5.挤出量大,能耗低

同向啮合平行双螺杆挤出机的螺距小，螺槽深，有效螺槽容积比单螺杆挤出机大, 双螺杆挤出机在运转时,机械能通过螺杆啮合处直接施加到其间的薄层物料上,使物料受到强烈的剪切作用。因而,机械能可转变为热能,提高了能量的转化率。

6.采用积木式结构,螺杆可任意组合

根据不同的物料的要求,调整其组合结构,可实现最佳化操作。

同向啮合平行双螺杆挤出机两根相同螺杆平行布置并且按同一方向旋转，满足a

对于改性厂选择设备时，应考虑以下设备技术参数：

1.螺杆直径：螺杆直径即螺杆外径，用D表示，单位mm

2.螺杆长径比：螺杆上有螺纹部分的长度（即螺杆有效长度）与螺杆直径之比，用L/D表示。

3.螺杆转速范围：指螺杆在最低转速（n min）和螺杆最高转速（n max）范围内实现无极调速。

4.生产能力：指挤出机单位时间最大挤出量。

5.主驱动电机功率：驱动主传动箱的电机额定功率

6.挤压部分的加热功率和加热区数

7.设备占地面积及双螺杆挤出机中心高

同向啮合平行双螺杆挤出机的发展和现状：

二十世纪30年代，由意大利人研制成功早期第一代同向双螺杆挤出机。第二次世界大战之后，双螺杆挤出机发展较快，而现代双螺杆挤出机是在20世纪60年代末和70年代初发展起来的，更确切地说啮合型同向双螺杆挤出机则是在聚合物改性的推动下发展的。

而在同向双螺杆挤出机制造业，全球以德国科倍隆（原W.P）公司、莱斯公司、意大利玛瑞斯公司、英国APV公司、日本JSW公司为代表的当代双螺杆挤出机的发展方向。其中以德国W.P公司ZSK为例，在塑料改性发展推动其先后开发了六代产品。

OD-螺杆外径 ID-螺杆内径 a –中心距 M-扭矩/芯轴 Z-螺纹头数我国在同向双螺杆挤出机在70年代末、80年代初起步，进入上世纪90年代中后期有了长足的发展，但与国外相比，还有很大差距（国内以现有65机为例）：按厂家样本提供资料

OD/ID比值越大，自由容积也越大，作用在物料上的平均剪切速

率将降低，也为进一步提高螺杆转速创造了条件。M/a3比值增大,可以提高机器在高填充状态下运转，可在低速下获得高产量，也降低了排料温度(在低速运转时)，随着塑料改性发展，特别是高填充改性发展,对其加工设备要求有如下几方面变动：

㈠对加工机械专业化，要求机械性能最大限度的满足高填充改性要求；

㈡低能耗，由于利润空间的缩小，改性厂家对机械耗能最小化；

㈢占地空间小，由于土地资源紧张，各改性厂扩建可能性变小，要示在原生产车间实现大产量；

㈣用工要少，近几年来中国人力资源日渐紧张，人工工资有较大提高，改性厂家尽可能少用人工；

㈤开发纳米级无机粉体填充改性设备；

㈥提高质量保证体系，全程自动化；

因此，要求同向双螺杆挤出机生产厂家生产出更适应市场的产品。石家庄德倍隆科技有限公司在此领域做了大量的工作，开发了新一代挤出机（平行同向三螺杆挤出机）和新式造粒辅机（热熔造粒系统），与传统平行同向双螺杆挤出机相比，产量将提高100%~150%，能耗降低25~50%，占地面积将近减少50%。

三螺杆挤出机与传统的双螺杆挤出机相比具有以下特点：〈1〉能耗低与传统双螺杆挤出机相比可节能20%以上。

〈2〉产量高与传统双螺杆挤出机相比可提高产量50%-200%以上。〈3〉混炼时间短与传统双螺杆挤出机相比其混炼能力提高50%-150%以上。

〈4〉滞留时间短与传统双螺杆挤出机相比可降低50%以上的滞留时间。