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1、The PPA-Carbon Master Batch for PE Pipe,聚乙烯管材加工 过程中的熔体破裂及解决对策,北京北化高科新技术有限公司,程红原 博士,内容介绍,聚乙烯挤出的熔体破裂 聚乙烯熔体的流变特性 鲨鱼皮现象的形成机理 鲨鱼皮现象的解决方案,什么是熔体破裂现象？,What is the shack-skin phenomena?,在聚乙烯挤出过程中，当超过一定临界应力或切变速率时，一种小鳞状的粗糙现象出现在挤出物表面。熔体破裂也称“鲨鱼皮现象”。,管材挤出的熔体破裂,管材挤出的熔体破裂,熔体破裂现象的出现,When does the shack-skin phenomen
2、a appear?,原料种类 生产设备 生产工艺 管材规格,聚乙烯分子链的模型,a. 无规线团 b. 弹簧珠链,聚乙烯分子链的蛇行,a. 具有障碍物 b. 在一个管道中,聚乙烯熔体在口模中的流动,P,F,F,聚乙烯熔体的剪切应变,聚乙烯挤出的流变曲线,聚乙烯熔体的粘流,粘流中的分子链取向,过度取向导致管材性能下降,聚乙烯熔体的壁面滑流,聚乙烯熔体的本体滑流,鲨鱼皮现象的分子机理,过高的剪切速率使界面分子链高度取向,界面的滑移使壁面取向的分子链回缩,鲨鱼皮现象的分子机理,聚乙烯熔体鲨鱼皮的形成,回缩,取向,解决熔体破裂的关键,2,/,s,Vb,g,=,Vs,b,a.粘流 b.滑流,增加熔体滑流避
3、免分子链的过度取向,聚乙烯的分子量及分布,可加工性,味道,气体, 烟雾,迁移,机械强度 连接分子,可加工性 熔体强度 挤出涨大,“主体”,双峰型,传统型,聚乙烯分子量及分子量分布,提高熔体的界面滑流,降低熔体口模壁面的吸附作用！,聚乙烯熔体的加工窗口,挤出速度,V,温度,T,高温光滑区,低温光滑区,光滑区,熔体破裂区,差的聚乙烯熔体加工窗口,挤出速度,V,温度,T,高温光滑区,低温光滑区,光滑区,熔体破裂区,好的聚乙烯熔体加工窗口,挤出速度,V,温度,T,高温光滑区,低温光滑区,光滑区,熔体破裂区,如何降低熔体与口模的吸附？,降低熔体温度 对口模进行涂覆 添加聚合物加工助剂(PPA),应对方案
4、,What we can do?,如何解决管材的熔体破裂？,首先确认,设备工况是否良好？ 是否添加了回用料？ 管材料是否挥发分超标 ？ 是否添加了品质不良的色母或填充料 ？,PPA的应用,Polymer Processing Additives,PPA是指一系列用来改善，提高聚合体加工性能的、以含氟聚合物为基础的加工助剂。,PPA对粘滑转变的影响,含PPA,无PPA,PPA的功效,消除熔体破裂 拓宽树脂的加工窗口 消除或减少模口积料 提升产量/降低能耗,PPA功能母粒,PEPPA功能母粒的应用,PPA炭黑功能母粒,PPA炭黑功能母粒的应用,PPA炭黑功能母粒的优势,改善了炭黑的分散性能,改善了
5、聚乙烯管材的加工性能,避免了聚乙烯管材承压性能的下降,节约了聚乙烯管材的生产成本,国家发明专利,发明名称：一种聚乙烯色母及其制备方法 专利权人：北京北化高科新技术有限公司 专利号： ZL200710176685.5 申请时间: 2007年11月1日 授权时间: 2010年3月24日,北化高科,北化高科-高分子功能母料,PP-R 色母 PP-R 色标线 PE 黑色母 PPA母粒 PE 标识线 PE-RT 色母,北化高科-德国IPT代理,致谢！,1.王十庆，海外高分子科学进展 2.周彦豪，聚合物加工流变学 3.孙逊， 聚烯烃管道 4.朱玉俊，弹性体力学改性,致谢！,1. 浙江中财管道科技股份有限公司 2. 淄博洁林塑管有限公司 3. 上海白蝶管业科技股份有限公司 4. 四川煌盛管业有限公司 5. 华亚东营塑胶有限公司 ,致谢！,1.中关村中小企业创新基金 2.国家科技部科技创新基金,北化高科,THE END,