式中，X1X2为马来酸肝特征吸收峰基部与顶部的透射比；YN2为聚乙烯特征吸收峰 基部与顶部的透射比。吸光比R可以表示马来酸酐接枝率的相对高低 (2）在挤出过程中分别取样，测定接枝物的溶体流动速率(190℃，2160克)，根 据接枝物熔体流动速率与原料HDPE熔体流动速率的差值比较按枝后聚乙烯大分子链的扩 链（交联）程度，同时建立接枝后物料的扩链（交联）程度与过氧化物用量的关系。 四、思考题 1.与在传统的釜式反应器上进行聚乙烯熔融接枝相此，利用挤出机进行熔融接枝反应 具有哪些优缺点？ 2,如何在聚乙烯的熔融接枝过程中抑制扩链和交联等副反应？ 3.如何获得马来酸酐的绝对接枝率？ 五、参考文献 1.井手文雄，高分子论文集（日）32,645,1976 2.林明德、俞强等，塑料工业（1)，15,1990
式中，X1/X2 为马来酸酐特征吸收峰基部与顶部的透射比；Y1/Y2 为聚乙烯特征吸收峰 基部与顶部的透射比。吸光比 R 可以表示马来酸酐接枝率的相对高低。 （2） 在挤出过程中分别取样，测定接枝物的熔体流动速率（190℃，2160 克），根 据接枝物熔体流动速率与原料 HDPE 熔体流动速率的差值比较按枝后聚乙烯大分子链的扩 链（交联）程度，同时建立接枝后物料的扩链（交联）程度与过氧化物用量的关系。 四、 五、 思考题 1．与在传统的釜式反应器上进行聚乙烯熔融接枝相比，利用挤出机进行熔融接枝反应 具有哪些优缺点？ 2．如何在聚乙烯的熔融接枝过程中抑制扩链和交联等副反应？ 3．如何获得马来酸酐的绝对接枝率？ 参考文献 1．井手文雄， 高分子论文集（日） 32，645， 1976 2．林明德、俞强等， 塑料工业 （1），15， 1990
实验3反应挤出实验一尼龙/聚乙烯反应性共混 一、实验目的 了解并掌握改善聚合物共混体系相容性的方法和聚合物共混相容性的表征方法，掌握 尼龙/聚乙烯反应共混增容的工艺过程。 二、实验原理 尼龙是分子链上具有酰胺键的一大类聚合物的总称，其最典型的代表是尼龙6和尼龙 66,它们都是性能优良的工程塑料，在汽车、电器、仪表等许多工业领域具有广泛的应用。 但是，尼龙分子链上的酰胺健对水有很好的亲和性，导致尼龙制品的吸温性较高，而吸湿 后制品的尺寸稳定性、电性能、以及机械强度都会受到不利影响：其次，尼龙-6和尼龙66 的低温韧性较差，在寒洽条件下受力容易发生脆性破坏：另外，尼龙原料的价格也比较高。 这些缺陷对尼龙的应用带来了一定程度的限制。 采用聚乙烯与尼龙进行共混可以改进和提高尼龙的上述性能。聚乙烯可以明显降低尼 龙的吸水率，从而提高制品的尺寸稳定性和电性能；聚乙烯对尼龙还可以起到增韧作用 提高制品的干态和低温状态下的冲击强度，改善尼龙的力学性能；此外，价廉的聚乙烯还 可以大幅度地降低尼龙的生产成本。 但是，由于尼龙与聚乙烯的极性相差很大，二者之间共混相容性极差。若将二者进行 简单机械共混，会出现宏观相分离的共混形态，该共混形态不但无法获得所期望的共混改
实验 3 反应挤出实验——尼龙/聚乙烯反应性共混 一、 二、 实验目的 了解并掌握改善聚合物共混体系相容性的方法和聚合物共混相容性的表征方法，掌握 尼龙/聚乙烯反应共混增容的工艺过程。 实验原理 尼龙是分子链上具有酰胺键的一大类聚合物的总称，其最典型的代表是尼龙-6 和尼龙 -66，它们都是性能优良的工程塑料，在汽车、电器、仪表等许多工业领域具有广泛的应用。 但是，尼龙分子链上的酰胺键对水有很好的亲和性，导致尼龙制品的吸湿性较高，而吸湿 后制品的尺寸稳定性、电性能、以及机械强度都会受到不利影响；其次，尼龙-6 和尼龙-66 的低温韧性较差，在寒冷条件下受力容易发生脆性破坏；另外，尼龙原料的价格也比较高。 这些缺陷对尼龙的应用带来了一定程度的限制。 采用聚乙烯与尼龙进行共混可以改进和提高尼龙的上述性能。聚乙烯可以明显降低尼 龙的吸水率，从而提高制品的尺寸稳定性和电性能；聚乙烯对尼龙还可以起到增韧作用， 提高制品的干态和低温状态下的冲击强度，改善尼龙的力学性能；此外，价廉的聚乙烯还 可以大幅度地降低尼龙的生产成本。 但是，由于尼龙与聚乙烯的极性相差很大，二者之间共混相容性极差。若将二者进行 简单机械共混，会出现宏观相分离的共混形态，该共混形态不但无法获得所期望的共混改
性效果，相反会使共混物的性能劣化。因此，尼龙与聚乙烯共混时必须加入相容剂来改善 共混相容性。尼龙与聚乙烯共混的相容剂可以通过聚乙烯接枝马来酸酐与尼龙进行反应性 挤出来制取，其原理是聚乙烯接枝马来酸酐分子链上的酸酐基团与尼龙分子链的胺基或亚 胺基在熔融挤出共混过程中发生了化学反应： ww CH,-CH.ww NHyww wCH.CH-ww CH-CH2 CH-CH COOH 0=C-NH-wwwwww 该反应就地生成了尼龙与聚乙烯的嵌段（或接枝）共聚物，它们在熔融挤出共混过程 中可以对尼龙和聚乙烯可以起到共混相容剂的作用，一方面通过降低尼龙与聚乙烯两相间 的界面张力，提高两相的分散程度：另一方面增强两相之间的界面结合力：从而形成了具 有良好分散和牢固界面结合的共混形态。这种共混形态可以保证共混物具有优良的成型工 艺性能和机械强度，获得所期望的共混改性效果 三、实验原料和设备 高密度聚乙烯树脂(HDPE),MFR=6.0 1Kg 尼龙-6(PA-6),挤出级 3Kg 聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH),由实验工制备 1Kg 高速分散混合机 一台 双螺杆挤出机组 一台 气流干燥器 一台
性效果，相反会使共混物的性能劣化。因此，尼龙与聚乙烯共混时必须加入相容剂来改善 共混相容性。尼龙与聚乙烯共混的相容剂可以通过聚乙烯接枝马来酸酐与尼龙进行反应性 挤出来制取，其原理是聚乙烯接枝马来酸酐分子链上的酸酐基团与尼龙分子链的胺基或亚 胺基在熔融挤出共混过程中发生了化学反应： CH2 -CH - CH CH C C O O O 2 + NH2 CH2 -CH - CH-CH -COOH 2 O C-NH- 该反应就地生成了尼龙与聚乙烯的嵌段（或接枝）共聚物，它们在熔融挤出共混过程 中可以对尼龙和聚乙烯可以起到共混相容剂的作用，一方面通过降低尼龙与聚乙烯两相间 的界面张力，提高两相的分散程度；另一方面增强两相之间的界面结合力；从而形成了具 有良好分散和牢固界面结合的共混形态。这种共混形态可以保证共混物具有优良的成型工 艺性能和机械强度，获得所期望的共混改性效果。 三、实验原料和设备 高密度聚乙烯树脂（HDPE），MFR = 6.0 1 Kg 尼龙-6（PA-6），挤出级 3 Kg 聚乙烯接枝马来酸酐（HDPE-g-MAH），由实验工制备 1 Kg 高速分散混合机 一台 双螺杆挤出机组 一台 气流干燥器 一台
四、实验步骤 A.尼龙6与聚乙常的反应性挤出共混 (1)将尼龙-6粒子置于100℃气流干燥器中干燥8小时以上，去除树脂中的水份。聚乙 烯树脂置于普通干燥箱中于80℃下干燥4小时。 (2)打开双螺杆挤出机电源开关，将挤出机各段温度设定为： 1区 ⅢI区N☒ V区 机头 200℃ 230℃ 240℃ 240℃ 230℃ 230℃ 待各段温度到达设定值后，继续加热30分钟后方可启动主机。 (3)分别称取干燥PA-6树脂1.2Kg和HDPE树脂500g,在高速混合机中混合2min后 加入挤出机料斗。启动双螺杆挤出机主机，并调节变频器频率至30H业（电流约为10b启 动加料螺杆电机，调节螺杆转速为30pm,进行熔融共混挤出。注意观察挤出现象，如挤 出工艺稳定性、挤出物外观等 (4)称取干燥PA-6树脂12Kg、HDPE树脂300g、HDPE-g-MAH200g,按照步骤(3) 操作。观察挤出现象并与简单共混体系比较。 (⑤)待物料全部挤出完毕后用】公斤纯聚乙烯树脂对挤出机进行清理，然后依次关闭 加料电机、主机和各加热段，最后关闭挤出机电源。 B.尼龙-6条乙烯共混相容性的表征 ()Molau实验一将由简单机械共混得到的尼龙-6/聚乙烯共混物和通过反应性挤出 得到的共混物切片各数十粒分别放入两只试管中，然后在试管中加入甲酸。试管在室温下 放置2~3天后，两个试管内物料的状态发生了明显变化。装有机械共混物的试管呈现透 明的尼龙/甲酸溶液，在溶液的上方漂浮着聚乙烯的絮状物；而放有反应性共混物的试管内
四、实验步骤 A. 尼龙-6 与聚乙烯的反应性挤出共混 (1) 将尼龙-6 粒子置于 100℃气流干燥器中干燥 8 小时以上，去除树脂中的水份。聚乙 烯树脂置于普通干燥箱中于 80℃下干燥 4 小时。 (2) 打开双螺杆挤出机电源开关，将挤出机各段温度设定为： I 区 II 区 III 区 Ⅳ区 Ⅴ区 机头 200℃ 230℃ 240℃ 240℃ 230℃ 230℃ 待各段温度到达设定值后，继续加热 30 分钟后方可启动主机。 (3) 分别称取干燥 PA-6 树脂 1.2 Kg 和 HDPE 树脂 500g，在高速混合机中混合 2min 后 加入挤出机料斗。启动双螺杆挤出机主机，并调节变频器频率至 30Hz（电流约为 10A）。启 动加料螺杆电机，调节螺杆转速为 30 rpm，进行熔融共混挤出。注意观察挤出现象，如挤 出工艺稳定性、挤出物外观等。 (4) 称取干燥 PA-6 树脂 1.2 Kg、HDPE 树脂 300g、HDPE-g-MAH 200g，按照步骤(3) 操作。观察挤出现象并与简单共混体系比较。 (5) 待物料全部挤出完毕后用 1 公斤纯聚乙烯树脂对挤出机进行清理，然后依次关闭 加料电机、主机和各加热段，最后关闭挤出机电源。 B. 尼龙-6/聚乙烯共混相容性的表征 (1) Molau 实验——将由简单机械共混得到的尼龙-6/聚乙烯共混物和通过反应性挤出 得到的共混物切片各数十粒分别放入两只试管中，然后在试管中加入甲酸。试管在室温下 放置 2 ～3 天后，两个试管内物料的状态发生了明显变化。装有机械共混物的试管呈现透 明的尼龙/甲酸溶液，在溶液的上方漂浮着聚乙烯的絮状物；而放有反应性共混物的试管内
则变为乳白的悬浮液。这种状态差别是由两种共混体系的相容性差别所导致的。请同学根 据所观察到的实验现象，解释两种共混体系的相容程度 (2)扫描电子显微镜(SEM)—一取简单机械共混物和反应性共混物的挤出料条各一 根，将它们置于液氮中冷冻1~2m血，用钳子符其掰断，在断面上进行喷金处理后，使用扫 描电子显微镜观察断面处的共混形态，可以发现：机械共混物的断面较为平整，尼龙分散 相以较大颗粒分散在聚乙烯基体中，由于两相之间的界面结合很差，可以观察到相界面破 坏后的清晰界面：而反应性共混物的断面则粗糙不平，尼龙在聚乙烯基体中的分散非常细 小均匀，相界面变的非常模糊，清楚地显示出反应共混后形戒了具有良好分散和牢固界面 结合的共混形态。 简单机械共混物 反应共混物 图1尼龙6/聚乙烯共混物的扫描电子显微镜照片 C.尼龙-6/聚乙烯共混物的力学性能 (1)将尼龙6、尼龙6/聚乙烯机械共混物和反应性挤出共混物各1.5Kg置于气流干燥器 中于100C下干燥8小时以上，以去除树脂中的水份 (2)打开塑料注塑机电源开关，将注塑机各段温度设定为： I区 Ⅱ区 Ⅲ区 200℃ 230℃ 230℃
则变为乳白的悬浮液。这种状态差别是由两种共混体系的相容性差别所导致的。请同学根 据所观察到的实验现象，解释两种共混体系的相容程度。 (2) 扫描电子显微镜（SEM）——取简单机械共混物和反应性共混物的挤出料条各一 根，将它们置于液氮中冷冻 1～2min，用钳子将其掰断，在断面上进行喷金处理后，使用扫 描电子显微镜观察断面处的共混形态，可以发现：机械共混物的断面较为平整，尼龙分散 相以较大颗粒分散在聚乙烯基体中，由于两相之间的界面结合很差，可以观察到相界面破 坏后的清晰界面；而反应性共混物的断面则粗糙不平，尼龙在聚乙烯基体中的分散非常细 小均匀，相界面变的非常模糊，清楚地显示出反应共混后形成了具有良好分散和牢固界面 结合的共混形态。 简单机械共混物 反应共混物 图 1 尼龙-6/聚乙烯共混物的扫描电子显微镜照片 C. 尼龙-6/聚乙烯共混物的力学性能 (1) 将尼龙-6、尼龙-6/聚乙烯机械共混物和反应性挤出共混物各 1.5Kg 置于气流干燥器 中于 100℃下干燥 8 小时以上，以去除树脂中的水份。 (2) 打开塑料注塑机电源开关，将注塑机各段温度设定为： I 区 II 区 III 区 200℃ 230℃ 230℃