螺杆结构对玻纤增强阻燃PBT与PA46回收料性能的影响研究

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聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与聚酰胺46(PA46)为两种性能优越的工程塑料,为了提高它们的力学性能、热学性能、阻燃性能等往往需要加入玻纤与阻燃剂进行增强与阻燃。随着用量的不断增长,无论是环境保护需要还是综合生产成本考虑,都要求对玻纤增强阻燃PBT二次料(RGFFRPBT)以及玻纤增强阻燃PA46二次料(RGFFRPA46)甚至多次料进行回收挤出造粒,以便重新制造成产品。  本文首先对物料在螺杆各段的停留时间以及影响螺杆长度选择的因素进行了分析。从分析可知尽量提高螺杆加料段的表面光洁度、增加加料段的螺槽深度、适当提高熔融段的斜度、增加螺杆的直径,可以降低物料在挤出过程的停留时间,并且根据物料的特性选择合适的螺杆长度使其达到较小值,既可以减少停留时间还可以降低剪切作用。  其次,采用包括不同直径与不同长径比的单螺杆与双螺杆的挤出机,对PBT-4130二次料(RPBT-4130)以及PA46-F8二次料(RPA46-F8)进行挤出造粒,研究挤出料的玻纤平均长度(L)及其分布、特性粘度[η]、羧基含量[CC]与微观形貌的变化情况,以及它们对力学性能、热学性能、流变性能与阻燃性能的影响。研究结果显示,PBT-4130与PA46-F8遭受的剪切力随着剪切应变和螺杆L/D的增加而增加,造成玻纤和树脂基体的降解程度增加。[η]、(L)和超过临界长度的比例Vj逐渐随着单螺杆长度的增加而降低,使力学性能和热性能以及剪切粘度降低。而对于双螺杆挤出机,虽然长径比只有30/1,物料在双螺杆里的停时间最短,但由于其强大的剪切作用,使玻纤以及基体的降解最为严重,材料的各项性能降低最为剧烈。  在S J30、SJ40、SJ50(40/1)与TJ30的挤出料中,RPBT-4130-SJ30的性能降低最少,L、[η]以及Vj分别降低7.6%、15.8%与18.9%,而CC提高29.2%,冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别降低9.1%、15.9与2.1%,热稳定性ΔTmax降低不超过1.1℃。在SJ30、SJ40、SJ50(10/1)与TJ30的挤出料中,RPA46-F8-SJ50(L/D=10)的螺杆挤出造粒后的物料可较好的保持原有的性能,其(L)值、粘均分子量以及Vj分别只降低7.6%、6.6%与18.5%,CC只提高了13.2%,导致冲击强度、拉伸强度以及弯曲强度分别只降低5.8%、4.5%和1.0%,热稳定性中的ΔTmax仅降低1.1℃。所有二次料经过挤出后阻燃性能却能保持得很好,都能通过灼热丝点燃温度测试(GWIT-775℃)。
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