2009年第3期電線電纜00年6月No.32009Electric Wire CableJun.,2009無鹵阻燃聚烯烴復合材料擠出表面光滑性的硏究李秀峰',劉微,沈曉剛2,謝大榮(1西安交通大學電力設備電氣絕緣國家重點實驗室陜西西安710049;2.山東安洲高分子材料有限公司,山東淄博25500摘要:研究了不同類型的Al(0H)填料,在不同的擠出條件下,對擠出物表面光滑性、機械性能和試樣斷面形態(tài)的彩響,找到了影響擠出物表面光滑性的工藝因素,有利于提高擠出質量。關鍵詞:聚烯烴;無鹵阻燃;AI(OH),填料;擠出工藝;表面光滑性中圖分類號:TM215.1文獻標識碼:A文章編號:16726901(2009)03002403Study of Surface Smoothness of Extruded Halogen-Free Flame Retardant Polyolefin CompoundLI Xiu-feng, et al(Xi'an Jiaotong University, State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi'an 710049, China)Abstract: The effect of different types of Al( OH), fillers on the surface smoothness, mechanical properties andphology of extrudate under different extrusion conditions was studied in the paper, Some technicalfactors affecting the extrudate surface smoothness were found, which will help to improve the extrusion qualityKey words: polyolefin; halogen-free flame retardancy: Al( OH), filler; extrusion process; surface smoothness1.3測試引言流變特性在 Brabender轉矩流變儀上測試;斷裂無鹵阻燃聚烯烴電纜料是一種高填充的復合材伸長率以250mm/min在 INSTRON-TSK設備上進料,隨填充量的增加,擠出時摩擦阻力增大,當擠出行;斷面形態(tài)噴金后用掃描電子顯微鏡觀察并拍照。速度超過某一極限值時,會產生不穩(wěn)定流動以及擠2結果與討論出表面不光滑(似鯊魚皮),這不僅影響產品的擠出質量也影響產量1。因此近50年來,人們對其進行2.1擠出速度對表面光滑性的影響了大量研究。本文以高填充聚烯烴復合材料為對擠出速度不同時觀察擠出物表面變形,即通常象,從擠岀速度、填充物粒徑等方面,分析影響擠出所稱的“鯊魚皮”現(xiàn)象。從擠出物表面可觀察到低表面光潔性的因素,尋求避免或減輕破裂的措施。幅、準周期性的小波紋狀粗糙表面,變形的幅度大約1實驗部分為擠出物直徑的1%(。由此可見,擠出速度(螺桿轉速)的不同,聚合物可呈現(xiàn)不同的擠出形態(tài)。11原料、設備及產地在相同的試驗溫度下,用同一黑色粒料在Bra填料級A(OH)3(簡稱ATH),山東鋁廠;牌號 bender流變儀上擠片(條),研究擠出速度與表面光為 APYRAL60E型AI(OH)3,德國;EVA,北京有機滑性的關系?；S;炭黑,市售;TE34雙螺桿,南京科亞公司;從表1可看出,隨著螺桿轉速的逐漸提高,模口GRH-10高速加熱混合機,熱源設備廠: Brabender轉壓力一直呈上升趨勢,物料的單位時間體積流量也矩流變儀,德國;S-2700型掃描電子顯微鏡,日本。隨之增大,單位體積物量增多,轉矩從34.9N·m12試樣制備升至54.6N·m,擠出物表面也由光滑變得越來越按照配方要求準確稱量各種填充劑、加工助劑粗糙,至波紋破裂,最后便無規(guī)則破裂。所以在高剪等原材料,倒入高混機中高攪6min,然后將混煉好切作用下的聚合物呈現(xiàn)明顯不同于低分子的流動特的混合物加入TE34雙螺桿,擠出造粒,備用。征中國煤化工130rmn時的轉矩從并且CNMHG熔體粘度降低,叫口血皮”現(xiàn)象也有所收稿日期:2008-12-10作者簡介:李秀峰(1974-),女,在讀博士研究生減輕,肋狀物的深度也減小了。由于設備轉速所限作者地址:陜西省西安市咸寧西路28號[710049]本實驗沒有繼續(xù)升高轉速。但是, Ballenger等學者2009年第電線電纜2009年6月Electric Wire CableJun.,2009表1擠出速度與表面光滑性的關系轉矩/N·m53,052.954.653,6壓力/bar107.9131144.551.3162.6180.1191.7196.7200.5藍魚皮光滑鯊魚皮輕微鯊魚皮稍嚴重鯊魚皮嚴重鯊魚皮鯊魚皮注:壓力單位ba(巴)為非法定計量單位,與法定計量單位Pa(帕)的換算關系為1bar=103Pa發(fā)現(xiàn)發(fā)生整體破裂后,有些擠出物會呈現(xiàn)出完全光滑的外觀“,即第二光滑區(qū),可以進行高速擠出加工,以提高生產效率。從試驗的擠出表面觀察,在低速區(qū)是可以實現(xiàn)穩(wěn)定擠出的。我們又在流變儀上進行管狀擠出,結果發(fā)現(xiàn)在片狀擠出中有鯊魚皮現(xiàn)象的擠出速度時,管狀擠出物內外表面卻光滑。學者楊剛研究發(fā)現(xiàn),在實際擠出中,往往出現(xiàn)高粘度聚合物與低粘度聚合物所組成的多層流動,低粘度聚合物包覆高粘度聚合k4,自K45物,低粘度組分在圓管的外層。由此可見,管狀a)填充填料級ATH的試樣擠出表面優(yōu)于片狀擠出。2.2ATH的粒徑對表面光滑性的影響原材料組成是影響擠出表面不光滑的因素之。在相同添加量時,ATH的粒徑分布直接影響到聚合物的表面光滑性。研究實驗中,分別填充牌號為 APYRAL60E型ATH和填料級ATH制成粒料在 BRABENDER轉矩流變儀上用同一擠出速度擠出,觀察兩種不同類型的ATH對表面光滑性的影415kv,百Q響。由于牌號為 APYRAL60E型ATH的平均粒徑只有0.7-1.5μm,而且粒子形狀規(guī)則,粒徑分布均b)填充 APYRAL60E型ATH的試樣,比表面較高;而填料級ATH平均粒徑大許多,約圖1試樣斷口的SEM照片圖為7-10μm,因此試驗發(fā)現(xiàn)在高填充的情況下,兩 APYRAL60E型ATH的聚烯烴復合材料斷口形貌者添加量相同時填充牌號為 APYRAL60E型ATH與填充填料級ATH的聚烯烴復合材料斷口形貌進的試樣流動性好容易擠出擠出后表面光滑鯊魚行比較可知,二者之間存在明顯不同:填料級ATH皮現(xiàn)象消失而且機械物理性能如:抗張強度斷裂在基體中分散不均勻,粒徑大小相差懸殊,顯示脆性伸長率等都優(yōu)于填充填料級ATH的試樣,而且阻燃斷裂特征(圖1a); APYRAL60E型ATH在基體中性能也隨之提高(見表2)。分散較均勻,斷面上的基體出現(xiàn)塑性變形,并有大量2填充不同類型ATH的聚烯烴復合材料性能指標比較纖維裂紋(圖1b),這表明填料粒子與基體間有較強1#(填充 APYRAL2#(填充的粘結力,起到類似于物理交聯(lián)的作用3。填料的試樣60E ATH)填料級ATH)這種補強作用可以降低彈性,減輕熔體破裂,使試樣抗張強度/MPa7.15擠出表面光滑。斷裂伸長率/%3結論氧指數(shù)/%V凵中國煤化工擠出我們還對填充 APYRAL60E型ATH和填料級CNMHG顯改善鯊魚皮現(xiàn)ATH制成的聚合物(試樣1#、2#),分別進行了斷面象;從聚合物斷面形態(tài)SEM照片圖分析可表明,分掃描電鏡分析,斷面形態(tài)如圖1所示。子間鏈纏結增多,分子間作用力加強,機械物理性能圖1為試樣液氮冷卻沖擊斷口的形貌。將填充得以大幅度改善。(下轉第29頁2009年第3期電線電纜No.32009Electric Wire CableJun.,2009C2:電動機過熱元件保護輸入。若不用過熱檢SPEED FBK SELECT速度反饋選擇測器,接線端C1、C2必須短接;ARM VOLTS電樞電壓反饋C3:啟動/運行輸人端。當為24V時,裝置無ANALOG TACH模擬測速機反饋故障,傳動運行;當為0V時,裝置滑行停止。圖3ENCODER編碼器反饋中,通過PLC的一個輸出點控制繼電器K14的一個ENCODER/ANALOG模擬編碼器組合反常開接點來實現(xiàn)通斷;C5:允許輸入端。當電壓為24V時,控制器啟(ARM VOLTS)動;當電壓為0V時,所有控制回路都被禁止,控制(3)電流環(huán)參數(shù):器不起作用;SETUP PAREMETERS設定參數(shù)C9:+24V電源,最大輸出電流50mACURRENT LOOP電流環(huán)2.3590參數(shù)設置PROP GAIN比例增益590的參數(shù)由MMI(人機界面)顯示,操作面板上的M鍵用于進入全英文菜單,↑、↓鍵用于菜單現(xiàn)場調試經驗值太大,響應太快,沖擊大。選擇和參數(shù)修改,按E鍵退回上一級菜單。退火部INT TIME CONST積分時間分參數(shù)設置主要是速度環(huán)及電流環(huán)參數(shù)設置。(10.0)(1)勵磁參數(shù)利用590擴容技術對該設備改造后,經過近幾SETUP PAREMETERS設定參數(shù)年的試運行,該設備退火系統(tǒng)工作穩(wěn)定,對于不同規(guī)FIELD CONTROL勵磁控制格線材的拉制,主機從啟動到停止的過程中,退火電FIELD ENABLE勵磁啟動流能夠自動跟蹤主機線速度,退火導體的抗拉強度( DISABLED)和延伸率都滿足工藝要求,大大降低了維修成本,提勵磁功能不啟用。高了設備的利用率,進而提高了產品的質量,得到了2)速度環(huán)參數(shù):很好的效果,達到了改造的目的。SETUP PAREMETERS設定參數(shù)SPEED LOOP速度環(huán)3結束語PROP GAIN比例增益590系列調速器功能強大、工作穩(wěn)定可靠、性價比高,深受用戶歡迎,在目前國內工業(yè)控制中應用較現(xiàn)場調試經驗值太大,響應太快,沖擊大。為廣泛。因此學習和使用好590調速器,利用其一INT TIME CONST積分時間些特殊功能,可用來解決設備電氣改造的一些實際(2.0)問題現(xiàn)場調試經驗值太小,積分時間太短,系統(tǒng)穩(wěn)定參考文獻性差。INT DEFEAT積分失效[1]陳伯時主編電力拖動自動控制系統(tǒng)(第二版)[M],北京:機械工業(yè)出版社,1996選擇ON時,禁止速度環(huán)PI控制的積分部分[2]590系列使用手冊,硬件版本4.5H387240[Z]. Eurotherm傳動裝置有限公司出版社僅用比例控制。besescseseseeseesescsescsescsesescseseesesesetcsesctcseesosesesevesecsesesescscsesecse上接第29頁)[4] Ballenger T F, Chen I Crowder W, et al. Trans Soc RheoI[J]參考文獻1971,15(1);l]周彥豪聚合物加工流變學基礎[M].西安交通大學出版社[5中國煤化工熱穩(wěn)定性的研究[2]顧學軍陳小饅范五一,線型聚合物毛細管擠出中熔體破裂CNMH〔烷接枝共混物的耐環(huán)研究進展[].塑料工業(yè)2002,30(6):47境應力開裂的研究[J].電線電纜,1997(6):26-28.[3]楊剛.流變學[M],成都科技大學講義,1990