环状嵌段共聚物挤出特性研究

### 环状嵌段共聚物挤出特性研究 #### 1. 引言 环状嵌段共聚物（CBC）树脂正被开发用于各种光学应用，如精密镜片和显示薄膜，也用于一些对透明度有要求但对光学性能精度要求不高的非显示应用。大多数应用都有挤出步骤，因此了解CBC树脂的挤出特性很重要，因为它们的行为可能与其他热塑性聚合物不同。本文旨在通过对三种不同分子量和组成的CBC树脂进行挤出实验，来表征其挤出行为。 #### 2. 实验方法 - **材料**：研究中使用的三种CBC树脂分别为CBC 1、CBC2和CBC3。CBC 1用于注塑应用，CBC2和CBC3用于挤出板材和薄膜应用。它们均为五嵌段共聚物。在250°C的无序状态下，CBC3的粘度最高，其次是CBC2和CBC 1。 |树脂名称|应用领域| | ---- | ---- | |CBC 1|注塑应用| |CBC2|挤出板材和薄膜应用| |CBC3|挤出板材和薄膜应用| - **挤出设备与螺杆**：使用一台直径63.5 mm、长径比（L/D）为21的高精密单螺杆挤出机。实验使用了两种螺杆，第一种螺杆的压缩比为3.2，称为6 - 8 - 7 CR = 3.2螺杆；第二种螺杆的压缩比为2.8，称为6 - 8 - 7 CR = 2.8螺杆。 ```mermaid graph LR A[挤出机] --> B[6 - 8 - 7 CR = 3.2螺杆] A --> C[6 - 8 - 7 CR = 2.8螺杆] ``` - **实验流程** - **螺杆速度实验**： 1. 将挤出机预热，设置温度分布为T = 200/220/250°C（区域1 - 3），转移线和模具预热至250°C。 2. 加入CBC1树脂，以30 rpm的螺杆速度运行，待系统达到稳态后，测量挤出机速率和挤出物温度，收集过程数据。 3. 逐步将螺杆速度提高到60和90 rpm，每次达到稳态后收集数据。 4. 将螺杆速度降至30 rpm，依次加入CBC2和CBC3树脂，重复上述步骤。 - **进料区温度实验**： 1. 将挤出机预热，设置温度分布为T = 160/205/250°C（区域1 - 3），转移线和模具预热至250°C。 2. 加入CBC1树脂，以60 rpm的螺杆速度运行，待系统达到稳态后，测量挤出机速率和挤出物温度，收集过程数据。 3. 将进料区（区域1）温度提高10°C，过渡区（区域2）温度设置为进料区和计量区（区域3）的中间值，螺杆速度降至10 rpm以节省树脂。 4. 达到所需温度分布后，将螺杆速度恢复到60 rpm，收集过程数据。 5. 重复步骤3 - 4，直到进料区温度达到190°C。 6. 将螺杆速度降至10 rpm，依次加入CBC2和CBC3树脂，重复上述步骤，CBC2实验进料区温度提高到200°C。 #### 3. 实验结果与讨论 - **螺杆速度实验结果** - **压力峰值**：每种CBC树脂在挤出机内都会产生压力峰值，通常位于螺杆过渡段末端或计量段起始处，压力峰值随螺杆速度增加而增大。 - **压力梯度与挤出速率**：过渡段末端的压力峰值会导致计量段出现负压力梯度，使挤出机速率高于旋转拖曳流速率。测量的速率和轴向压力梯度与使用伪牛