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废旧塑料造粒机料筒温度控制关键的影响因素

责任编辑:浩龙小编查看手机网址人气:发表时间:2019-08-13 10:21
        由于塑料聚合物的大分子结构和分子热运动特点,使其随温度的变化呈现出三种物态即玻璃态(或结晶态)、高弹态、黏流态,.并且可以从一种状态转变为另一种状态。在玻璃化温度以下,聚合物呈玻璃态(或结晶态),是坚硬的固体。聚合物的形变小,此时只能对聚合物进行一些车、铳、钻、刨等机械加工。这一聚集态是聚合物使用时的状态,材料使用的下限温度称为脆化温度,低于脆化温度时,材料受力容易发生断裂破坏。
在玻璃化温度(L)与黏流温度(℃)之间,聚合物处于高弹态。此时聚合物可发生较大的可逆形变,对一些塑料可进行加压、弯曲、中空或真空造粒,在造粒加工中为求得符合形状、尺寸要求的制品,往往将制品迅速冷却到玻璃化温度以下。对结晶型聚合物,可在玻璃化温度至熔点的温度区间内进行薄膜吹塑和纤维拉伸。温度高于黏流温度(或熔点℃m)时,呈黏流态的聚合物熔体可流动造粒,常用来进行压延、挤出、吹塑、注射等造粒。
 
废旧塑料造粒机料筒

        塑料在不同的物态下所适用的造粒加工方法。塑料在造粒过程中伴随有加热、冷却及加压等作用,这会使塑料的状态发生变化。固体物料受热后先软化,再随温度的上升逐渐为熔体,经口模挤出后再逐渐冷却,从高温熔体逐渐固化,随着温度的进一步下降又变成坚硬的固体,在熔体逐渐冷却的过程中还伴随结晶、取向等物理变化过程。塑料聚合物在此过程中的结晶、取向等变化对制品的性能影响很大,通常需根据制品性能要求来控制取向与结晶的发生及发生的程度。

1.挤出冷却过程中塑料的结晶
        对于结晶型塑料,如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯等,其结晶度的大小对制品的性能影响很大。一般,结晶度增大会使制品的密度增大,硬度、刚度增大,熔点上升,热变形温度提高,耐热性、耐化学溶剂性提高,抗液体、气体透过性提高,但韧性、冲击强度、断裂伸长率、耐应力开裂性及透明性会下降,造粒收缩率增大。
        废旧塑料在料筒挤出过程中,结晶性塑料熔体在冷却过程中会重新结晶,造粒后制品结晶度的大小通常与挤出过程中冷却速度的大小有关。当对挤出的塑料熔体采用急冷方式进行冷却时,会使其熔体温度骤然降低到玻璃化温度以下:,大分子链尚未能排成有序阵列就丧失了活动能力,难以形成结晶,所以结晶度会大大降低,甚至可能呈现℃定型的结构。若采用缓慢冷却,分子链则会有充分的时间进行有序排列,因而制品的结晶度会增大。
        由于结晶度不同,制品的性能也有所不同,因此挤出过程中应根据制品的不同性能要求,选择合适的工艺,特别是合适的冷却速率,以控制不同的结晶度。如生产要求韧性、透明性好的聚乙烯薄膜时,结晶度应低一些,则挤出过程宜采用较大的冷却速率,即急冷;而生产聚乙烯塑料管材、板材等制品时,一般要求其拉伸强度和刚性高,此时的结晶度应高些,故挤出造粒时一般采用缓慢冷却。
挤出过程中塑料的结晶是在温度逐渐下降的情况下进行的,由于塑料聚合物大分子链较长,在进行有序重排的过程中,大分子链可能不能完全进入晶格,特别是快速冷却时,易导致结晶不均匀或结晶不完全,制品出现内应力。这样制品在使用和储存过程中,在一定的条件下很易发生二次结晶或后结晶的现象,从而导致制品产生后收缩,出现翘曲变形的现象。

2.挤出过程中的取向
       由于聚合物分子是长链结构,在挤出过程中大分子链或链段受到剪切应力或拉伸力的作用时不可避免地会沿受力方向平行排列,2-3,通常把这种现象称为取向。取向与结晶都是大分子链或链段的有序排列,但它们的有序程度不同,取向是一维或二维空间有序,而结晶则是三维空间有序。取向有单轴取向和双轴取向之分。对于结晶聚合物随着取向程度的增加,结晶聚合物的密度和结晶度提高,力学强度也相应增加,而断裂伸长率则出现下降。非晶聚合物取向后,大分子链沿应力方向取向后可大大提高取向方向的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率等物理力学性能。

1.塑料的降解
        塑料在造粒、贮存或使用过程中,在外界因素如物理的(热、力、光、电等)、化学的(氧、水、酸、碱、胺等)及生物的(霉菌、昆虫等)作用下所发生的相对分子质量减小的过程,称为降解。由于造粒过程中存在高温、应力和氧等的作用,因此塑料的降解比在贮存和使用过程中的降解要强烈得多。通常把贮存和使用过程中所发生的缓慢降解称为老化。老化过程中的降解会使材料丧失弹性、变脆,常见塑料的造粒温度与分解温度.


塑料种类 造粒温度/℃ 分解温度连
聚苯乙烯 170-250 310
聚氯乙烯 150-190 170
聚甲基丙烯酸甲酯 180-240 280
聚对苯二甲酸乙二醇酯 260-280 380
高密度聚乙烯 220-280 320
聚丙烯 200-300 .300
聚甲醛 195-220 220-240
聚酰胺-6 280-290 360
聚酰胺-66 260-280 /
氯化聚醍 180-270 290
 
 
        而在造粒过程中的降解会使塑料材料的熔体黏度明显下降、变色、性能变劣,甚至丧失机械强度;严重的降解会使聚合物炭化变黑,产生大量的分解物质,使造粒过程不能顺利进行,因此在塑料造粒过程中,应将造粒温度控制在适当的范围内,不仅可以保证造粒的顺利进行,而且会使制品具有优良的性能。
 
2.塑料的交联
        线型大分子链之间通过化学键连接,而形成三维网状的体型结构的反应称为交联。热固性树脂在未交联前是属于线型分子链,在分子链中带有反应活性基团或化学键(如羟甲基、梭基、不饱和键等),在一定条件下大分子链活性反应基团或化学键与交联剂发生作用而形成交联网状体形分子结构。
        交联反应的程度,通常用交联度来衡量。在塑料加工工业中,常称交联过程为“硬化”或“熟化”。对于所谓“硬化得好”或“熟化得好”是指固化交联使制品的物理力学性能达到了最佳的程度,但并不意味着交联度达到100%o而硬化不足或欠熟时,塑料中常残存有比较多的可溶性低分子物,而且交联作用不够,使得制品的机械强度、耐热性、电绝缘性、耐化学腐蚀性等下降;制品表面变暗,容易产生裂纹或翘曲等。硬化过度或过熟时,会引起制品变色、起泡、发脆、力学强度不高等。
        热塑性塑料在一定的条件下,通过交联剂或辐'射的作用也能进行交联反应。通过适当交联,可以提高热塑性塑料的力学性能、耐热性能、电性能、耐老化性能及耐环境应力开裂性等。如高密度聚乙烯的长期使用温度在100℃左右,经辐射交联后,使用温度可提高到135^0在高能辐照、电离辐射或紫外线照射下,聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷等都可以进行辐射交联。

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