霍力超

（黑龍江省化工研究院，黑龍江 哈爾濱150076）

現(xiàn)有的粘流體/短纖維復合工藝是將粘流體與纖維在捏合機、行星攪拌器中混合，經(jīng)真空脫氣后，加入觸變劑混合經(jīng)三輥研磨機分散，制成觸變膠。所存在的技術缺陷是三輥機將纖維碾斷，達不到預期增強效果。三輥機分散過程中將空氣再次褒入膠體，導致力學性能下降。生產(chǎn)工藝是間歇工藝，勞動強度大，物料損耗高。膠體在容器內(nèi)出料困難，清潔設備裝置更難。我們介紹的新工藝是采用雙螺桿聚合反應器替代傳統(tǒng)生產(chǎn)裝置解決現(xiàn)有粘流體摻混生產(chǎn)周期長、真空脫氣不徹底、不易放料、纖維易被輥扎斷等工藝技術難題[1]。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

環(huán)氧樹脂（工業(yè)級）、玻璃纖維（0.1～1mm）、稀釋劑（工業(yè)級）、增韌劑（工業(yè)級）、觸變劑（工業(yè)級）。

安裝真空裝置和帶有雙段加料口的雙螺桿聚合反應器（型號CXE-25南京瑞亞擠出機械制造有限公司）。

1.2 工藝過程[2]

將雙螺桿聚合反應器的五段加熱區(qū)間的加熱溫度分別設置為 40、50、60、70、80℃；喂料口一投送：按重量份數(shù)比，環(huán)氧樹脂40～70份、玻璃纖維5～10份、稀釋劑5～10份、增韌劑4～8份、觸變劑5～10份的混合物；喂料口二投送玻璃纖維5～10份；螺桿轉(zhuǎn)速設置為80r·min-1；當加熱溫度達到平衡時，開啟真空裝置，壓強控制在-0.095～-0.1MPa之間；順序啟動螺桿、喂料口一、喂料口二，并在出料口接收產(chǎn)品。

圖1 雙螺桿聚合反應工作原理示意圖Fig.1 Diagram of twin screw polymerization

2 結(jié)果與討論

觸變膠的基本性能，觸變性：20～70℃范圍內(nèi)膠粘劑填充間隙大于5cm，不流淌；適用期（25℃）：大于 30min；剪切強度（25℃）：大于 25MPa；沖擊強度（25℃）：8.4kJ·m-2。

2.1 脫泡工藝對觸變膠的影響

將觸變膠倒入模具中進行固化，制備沖擊試驗的試片。

表1 脫泡工藝對觸變膠沖擊韌性的影響Tab.1 Effect of degassing to impact ductility of thixotrope

使用三輥機研磨加工的時候，輥徑愈大物料堆積高度越高，裹入的空氣越多，由于觸變膠特殊性能決定了在加工過程中裹入的空氣不會自然排出，即使采用真空脫氣也很難將氣泡全部排除，形成泡孔。膠體中氣泡越多，則材料性能下降越大。通過連續(xù)擠出脫泡工藝，膠體裹入的氣泡很少，材料性能得到保證。

2.2 連續(xù)擠出工藝對觸變膠的影響

表2為傳統(tǒng)工藝與連續(xù)擠出工藝生產(chǎn)觸變膠的性能對比，表3為連續(xù)擠出藝批次穩(wěn)定性實驗結(jié)果。

表2 傳統(tǒng)工藝與連續(xù)擠出工藝生產(chǎn)觸變膠的性能對比Tab.2 Performance comparison of traditional technology and extrusion process

表3 連續(xù)擠出脫泡工藝批次穩(wěn)定試驗Tab.3 Stability tests of extrusion degassing

圖1、2分別為傳工藝和連續(xù)擠出工藝生產(chǎn)的觸變膠。

圖1 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的觸變膠Fig.1 Thixotrope of traditional technology

圖2 連續(xù)擠出工藝生產(chǎn)的觸變膠Fig.2 Thixotrope of continuous extrusion process

由圖1、2可以看出，連續(xù)擠出工藝生產(chǎn)的觸變膠中玻璃纖維的分散要比傳統(tǒng)方法的好。由于雙螺桿的連續(xù)進料方式，使物料始終處于低粘度的流動狀態(tài)，物料連續(xù)流動降低物料堆積厚度脫泡效率極大的提高，孔隙率極大降低；擠出過程中的強大剪切力可進一步提高玻璃纖維、填料的分散性，玻璃纖維得到環(huán)氧樹脂更好的浸潤效果。從而是產(chǎn)品的性能得到提高[3]。

2.3 連續(xù)擠出脫泡工藝批次穩(wěn)定試驗

通過批次穩(wěn)定性試驗，可以看出產(chǎn)品的性能能夠滿足要求。

3 結(jié)論

新型粘流體/短纖維復合生產(chǎn)工藝使用雙螺桿聚合反應器替代傳統(tǒng)的捏合機、行星攪拌器、三輥機等生產(chǎn)裝置，解決現(xiàn)有觸變膠摻混生產(chǎn)周期長、真空脫氣不徹底、不易放料等工藝技術難題。將間歇式生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)式生產(chǎn)工藝，將使物料損耗、能源損耗、勞動強度等得到降低。

（略）