由高分子物理學(xué)知道,高聚物存在三種物理狀態(tài),即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài),在一定條件下,這三種物理狀態(tài)會(huì)發(fā)生互變。固態(tài)塑料由料斗進(jìn)人料筒后,隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)向機(jī)頭方向前進(jìn),在此過程中,塑料的物理狀態(tài)在不斷發(fā)生著變化。根據(jù)塑料在擠出機(jī)中的三種物理狀態(tài)的變化過程及對(duì)螺桿各部位的工作要求,通常將擠出機(jī)的螺桿分成加料段(固體輸送區(qū))、壓縮段(熔融區(qū))和均化段(熔體輸送區(qū))三段。對(duì)于常規(guī)漸變螺紋的螺桿來說,塑料在擠出機(jī)中的擠出過程可以通過螺桿各段的基本職能及塑料在擠出機(jī)中的物理狀態(tài)變化過程來描述,見圖5?! 。?、加料段 塑料自料斗進(jìn)入擠出機(jī)的料筒內(nèi),在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下,由于料筒內(nèi)壁和螺桿表面的摩擦作用向前運(yùn)動(dòng)。在該段,螺桿的職能主要是將塑料壓實(shí)提供向前輸送的動(dòng)力,物料仍以固體狀態(tài)存在,雖然由于強(qiáng)烈的摩擦熱作用,在接近末端時(shí)與料筒內(nèi)壁相接觸的塑料已接近或達(dá)到粘流溫度,固體粒子表面開始發(fā)粘,但熔融仍未開始。這一區(qū)域稱為遲滯區(qū),是指固體輸送區(qū)結(jié)束到最初開始出現(xiàn)熔融的一為粘流態(tài)。 ?。?、均化段 從熔融段進(jìn)人均化段的物料是已全部熔融的粘流體。向前輸送的粘流體在機(jī)頭口模阻力下,一部分回流被進(jìn)一步混合塑化,一部分被定量定壓地從機(jī)頭口模擠出。
從以上單螺桿擠出機(jī)的工作原理不難看出,塑料在擠出機(jī)中塑化,向前擠壓流動(dòng),其主要?jiǎng)恿碓从诩恿隙蔚墓腆w輸送,塑化的均勻程度很大程度是由于均化段的結(jié)構(gòu)和機(jī)頭模具的阻力所造成的回流。在改善螺桿混煉結(jié)構(gòu)上已經(jīng)有了許多新型的結(jié)構(gòu),但其往往適合于熱穩(wěn)定性很好的聚合物,卻不適宜PVC樹脂的生產(chǎn),這就不一一介紹了。2)
聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫,抗沖擊性能優(yōu)于PS,而且相比PS泡沫的難回收性,聚丙烯泡沫是一種環(huán)境友好的材料。
3)
聚丙烯有較高的熱變形溫度,可以在一些高溫領(lǐng)域中應(yīng)用。發(fā)泡聚丙烯通常能耐130℃的高溫,比聚乙烯泡沫的最高使用溫度80℃高得多。封閉式泡孔結(jié)構(gòu)使其熱導(dǎo)率不會(huì)因潮濕而受影響,因此可用作保溫材料。4)
良好的低溫特性:制品即使在-30℃時(shí)也表現(xiàn)出很好的性能。
5)
能量吸收:由于PP發(fā)泡制品具有很好的吸收能量特性,具有優(yōu)異的抗壓吸能性能。廣泛應(yīng)用于汽車保險(xiǎn)杠能量處理系統(tǒng)及其他防沖撞吸能部件。6)
尺寸形狀恢復(fù)穩(wěn)定性:PP發(fā)泡制品受多次連續(xù)撞擊和撓曲變形后會(huì)很快恢復(fù)原始形狀,而不產(chǎn)生永久形變。7)
質(zhì)量輕且能夠反復(fù)使用:PP發(fā)泡制品的密度能夠達(dá)到很低水平,因此能大幅度降低重量,同時(shí)PP發(fā)泡制品柔韌性好,可反復(fù)使用,不易破碎;易回收再利用,易分解,制品不含對(duì)人體有毒有害的成分,燃燒不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
8) 具有良好的表面保護(hù)性和隔音性能:PP發(fā)泡制品是半硬質(zhì)成形,具有適度的硬度、柔軟性,不會(huì)擦傷、碰傷與其接觸的物體,具有較好的表面保護(hù)性。
聚丙烯樹脂具有質(zhì)輕、原料來源豐富、性能價(jià)格比優(yōu)越以及優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、易于回收等特點(diǎn),是世界上產(chǎn)量增長量最快的通用熱塑性樹脂,目前,我國PP樹脂已成為產(chǎn)量最大的樹脂品種。然而應(yīng)用主要是編織產(chǎn)品和農(nóng)用薄膜,PP樹脂行業(yè)面臨消費(fèi)結(jié)構(gòu)單一,需求不旺且產(chǎn)品檔次低的問題。各樹脂生產(chǎn)企業(yè)都在積極調(diào)整生產(chǎn)思路,開發(fā)生產(chǎn)適銷對(duì)路、高質(zhì)量、高附加值的專用料,以使PP具有更大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。其中聚丙烯泡沫的研究開發(fā)也成了近年來的熱點(diǎn),盡管聚丙烯發(fā)泡產(chǎn)品具有良好的性能和應(yīng)用前景,但聚丙烯泡沫的開發(fā)難度很大,目前國內(nèi)尚未有其相關(guān)的、可工業(yè)化的核心技術(shù)。目前一些發(fā)達(dá)國家正在大力發(fā)展并作為替代發(fā)泡聚苯乙烯的綠色包裝材料。