CN113799364A - 一种螺杆组合、平行双螺杆挤出机、高导电pp/hips复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种螺杆组合、平行双螺杆挤出机、高导电pp/hips复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料制备领域，特别涉及一种螺杆组合、平行双螺杆挤出机、高导电PP/HIPS复合材料及其制备方法。所述螺杆组合包括两根相互啮合的螺杆，所述螺杆组合一端至另一端依次分为主喂物料输送段、主喂物料熔融混炼段、侧喂物料输送段、全部物料熔融混合段、排气计量段。所述主喂物料熔融混炼段采用包括错列角为45°和/或60°的片状剪切块与输送螺纹的螺纹元件组合；所述全部物料熔融混合段采用包括带左旋插槽的右旋螺纹块与错列角为45°和/或90°的片状剪切块的螺纹元件组合。本发明通过使用包含所述螺杆组合的平行双螺杆挤出机，配合特定的配方，最终制得低成本、密度小、综合力学性能优异的高导电PP/HIPS复合材料。

Description

一种螺杆组合、平行双螺杆挤出机、高导电PP/HIPS复合材料 及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料制备领域，特别涉及一种螺杆组合、平行双螺杆 挤出机、高导电PP/HIPS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是产量最大的五种通用塑料之一，具有优异的力学性能、化学性 能，在汽车、家电、包装、建筑等领域得到广泛应用，已成为通用树脂中发 展最快的品种。但由于聚丙烯为绝缘材料，这限制了其在电子电器工业中有 导电性能要求产品上的应用。在聚合物中添加导电填料制备具有持久稳定导 电性能的复合型导电聚合物这一方法，由于工艺简单、成本低、电阻率可调 范围宽，近年来在电子、能源、化工、宇航等许多行业被广泛应用。
专利CN201811573936公开了一种高导电PP/PS复合材料及其制备方法， 是优选PP树脂与经过钛酸酯偶联剂处理过的导电炭黑作为导电填料及其他 助剂均混后从主喂料下机，经前半段双螺杆剪切熔融混合分散后，再使适当 比例的HIPS从侧喂料口下机与PP树脂跟导电填料的均匀熔体一起在平行双 螺杆中共混挤出造粒。由此制得低成本、密度小、综合力学性能优异的高导 电PP/HIPS复合材料。其使用导电炭黑使复合材料获得导电性，但想要使用 少量的导电炭黑实现良好的导电性能，制备过程中在保证其他性能的情况 下，如何最大限度地使导电炭黑发挥作用则是解决问题的关键。
发明内容
为解决上述现有技术中需要保证其他性能的情况下，最大限度地使导电 炭黑发挥作用问题。本发明提供一螺杆组合，包括两根相互啮合的螺杆，具 体的，啮合角度为90度。所述螺杆组合一端至另一端依次分为主喂物料输送 段、主喂物料熔融混炼段、侧喂物料输送段、全部物料熔融混合段、排气计 量段；
所述主喂物料熔融混炼段采用包括错列角为45°和/或60°的片状剪切 块与输送螺纹的螺纹元件组合，对物料进行复数次剪切分散；所述全部物料 熔融混合段采用包括带左旋插槽的右旋螺纹块与错列角为45°和/或90°的 片状剪切块的螺纹元件组合，对物料进行混合分布。
具体的，在主喂物料熔融混炼段使用片状剪切块与输送螺纹的螺纹组合， 对物料进行复数次剪切分散，产生强剪切强分散作用，使导电填料与PP组分 充分熔融分散混合，并在全部物料熔融混合段使用带左旋插槽的右旋螺纹块 与错列角为45°和/或90°的片状剪切块的螺纹元件组合，产生弱剪切强分 布的作用，以避免PP相中的导电填料迁移进入HIPS相中，进而保持PP相处 于高导电状态。同时，在输送螺纹的选择上，大导程的输送螺纹元件有利于 进料，因此在下料口处可使用大导程螺纹元件；小导程的输送螺纹元件有利于压缩物料，使物料密实并排出物料中夹带的空气。增加物料密实度有助于 提高螺杆对物料的熔融及后续剪切单元对物料的分散混合效果，本领域技术 人员可根据实际情况进行调整。
在一实施例中，所述片状剪切块包括K45/72、K45/56、K60/44、K45/44、 K90/7/75中的一种或组合；所述输送螺纹包括96/96、72/72、56/56中的一 种或组合；所述带左旋插槽的右旋螺纹块包括SME44/44。其中K45/72代表错 列角为45°，由5块碟片组成长度共72毫米的剪切单元；K45/56代表错列 角为45°，由5块碟片组成长度共56毫米的剪切单元；K60/44代表错列角 为60°，由4块碟片组成长度共44毫米的剪切单元；K45/44代表错列角为45°，由5块碟片组成长度共44毫米的剪切单元；K90/7/75代表错列角为 90°，由7块碟片组成长度共72毫米的剪切单元；而输送螺纹以96/96为例， 96/96代表导程为96毫米、长度为96毫米的输送元件，其余输送螺纹不再赘 述；SME44/44代表导导程44毫米，长度44毫米的带左旋插槽的右旋螺纹块。
具体的，主喂物料熔融混炼段螺纹元件可依次为K45/72、K45/56、K60/44、 K60/44、96/96、72/72、72/72、56/56、K45/72、K45/56、K45/44、K45/44、 72/72、72/72、72/72、K45/56、K60/44、44/22L。其中，44/22L代表导程为 44毫米、长度为22毫米的反向螺纹元件，反向螺纹元件在这里起增强剪切效 果的作用。当剪切块错列角角度为45°且碟片长度越长时，螺杆组合对物料 的剪切分散效果越好。主喂物料熔融混炼段共设置三处剪切组合，每一处剪 切组合都是先使用厚度大的碟片，这样可以使物料受到更大的拉伸变形，然 后再经过更大错列角的组合元件的剪切分散，这样更有利于各组分物料之间 的相互分散均匀混合。此种设置是为了使物料在剪切分散、混合、再剪切分 散、混合、再剪切分散的过程中，各组分能够充分分散均匀，尤其是使导电 填料分散于PP组分中。
全部物料熔融混合段元件可依次为K45/44、K45/44、SME44/44、SME44/44、 K90/7/75、44/22L。其中，K45/44、K90/7/75对物料进行一定剪切混合， SME44/44则对物料提供强烈的分布混合作用，使PP组分与HIPS组分均匀分 布。44/22L元件在抽真空排气前起到液封的作用。在全部物料熔融混合段， 采取弱剪切强分布作用的螺纹元件组合使PP组分与HIPS组分均匀分布，并 且防止PP相中导电填料进入HIPS组分，进而影响导电性。
在一实施例中，所述螺杆长径比为44:1。相比于40:1机型，44:1机型 更长，可以更好的设计螺杆组合以提高主喂物料熔融混炼段的混炼效果。
本发明还提供一种平行双螺杆挤出机，采用了如上任意所述的螺杆组合。
本发明还提供一种高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，使用了如上所 述的平行双螺杆挤出机，包括以下步骤：
步骤a、按比例称取PP、SBS、导电填料、抗氧剂、润滑剂，所有物料加 入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
步骤b、将得到的预混料从主喂料斗加入如上所述的平行双螺杆挤出机； 将按比例称取的HIPS从侧喂料口加入到所述平行双螺杆挤出机，使所有组分 物料在所述平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出，所述平行双螺杆挤 出机加工温度为180～220℃；
步骤c、将经所述平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒， 制得高导电PP/HIPS复合材料。
在一实施例中，所述双螺杆挤出机各区加工温度为一区180℃、二区 190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八 区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃。
在一实施例中，各原料重量百分比为：PP 37.4～48.4％、HIPS 42～53％、 SBS 5～10％、导电填料4～8％、抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。
在一实施例中，所述PP为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或其混合， 熔指为40～80g/min，测试条件为2.16KG/230℃。优选的，PP可选用BX3900。
在一实施例中，所述HIPS为高抗冲聚苯乙烯，熔指为3～8g/min，测试 条件5KG/200℃。优选的，HIPS可选用HIPS-622P。
在一实施例中，所述SBS为苯乙烯丁二烯嵌段共聚物。优选的，SBS可选 用SBS YH-792E。
在一实施例中，所述导电填料为经过钛酸酯偶联剂处理的导电炭黑。具 体制备方法为：将100质量份的导电炭黑放入温度为80℃的高速混合机中预 混10分钟，然后加入1质量份的溶于无水乙醇的钛酸酯偶联剂，无水乙醇跟 钛酸酯偶联剂的比例为1:1；升温至100℃混合20分钟后出料，在室温下放 置1小时以挥发掉多余的溶剂，即制得导电填料。优选的，导电炭黑可选用 CB 3100，钛酸酯偶联剂可选用NDZ-101。
在一实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚磷酸 盐类抗氧剂中的一种或组合。
在一实施例中，润滑剂为N，N’～乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯 蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或组合。
本发明还提供一种高导电PP/HIPS复合材料，由如上任意所述的高导电 PP/HIPS复合材料的制备方法所制得。
基于上述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的螺杆组合，在主喂物料熔融混炼段使用强剪切强分散螺纹 元件，使物料在强剪切强分散的作用下，各组分能够充分分散均匀，尤其是 导电填料均匀分散于PP组分中。并在全部物料熔融混合段使用弱剪切强分布 螺纹元件，使PP组分与HIPS组分均匀分布的同时，防止PP相中导电填料进 入HIPS组分，进而影响导电性，从而使导电填料发挥最大的作用。
本发明提供的平行双螺杆挤出机，使用在主喂物料熔融混炼段使用强剪 切强分散螺纹元件、全部物料熔融混合段使用弱剪切强分布螺纹元件设计的 螺杆组合，在满足基本生产要求的基础上，优化对材料的针对性，使导电填 料发挥出最大的作用，提升性能的同时进一步降低生产成本。
本发明提供的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，筛选出特定比例的 PP与HIPS进行共混，并使用特定的混料、生产工艺，保证PP与HIPS组分为 连续相，然后进一步使用了在主喂物料熔融混炼段使用强剪切强分散螺纹元 件、在全部物料熔融混合段使用弱剪切强分布螺纹元件的螺杆组合的平行双 螺杆挤出机，在主喂物料熔融混炼段使导电填料与PP组分充分熔融分散混合， 并在全部物料熔融混合段避免PP相中的导电填料迁移进入HIPS相，控制导 电填料分布使其富集于PP相以达到导电的渗滤阈值，以降低导电填料在整个 复合材料中达到导电通路的渗滤阈值，从而在保证其它性能的情况下，最大 限度发挥导电填料的功能。
本发明提供的高导电PP/HIPS复合材料，使用特定的配方体系，并通过 特定的混料、生产工艺，配合采用针对性设计的螺杆组合的平行双螺杆挤出 机，在材料本身密度小、综合力学性能优异的同时，生产成本得到进一步降 低，具有广阔的应用前景和工业化价值。
本发明的其他特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地 从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其 他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的 本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相 互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技 术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含 义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用 的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义 一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确 如此定义之外。
本发明还提供如下配方及制备方法的实施例：
实施例1
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
之后，将按比例称量好的聚丙烯、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、导电填料、 抗氧剂、润滑剂混合均匀后从主喂料口加入到平行双螺杆挤出机，将按比例 称量好的高抗冲聚苯乙烯从侧喂料口加入到平行双螺杆挤出机，使所有组分 物料在平行双螺杆挤出机中进行剪切熔融共混挤出。
其中双螺杆挤出机加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四 区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、 十区210℃、机头220℃。
其中平行双螺杆挤出机的螺杆组合使用螺杆组合A，为前半段(主喂物料 熔融混炼段)强剪切强分散、后半段(全部物料熔融混合段)弱剪切强分布 的螺杆组合，螺杆组合具体见表二。
最后将经平行双螺杆挤出机口模出来的料条冷却、干燥、切粒，得到高 导电PP/HIPS复合材料。
其中导电填料的制备方法为：将100质量份的导电炭黑CB 3100放入温 度为80℃的高速混合机中预混10分钟，然后加入1质量份的溶于无水乙醇的 钛酸酯偶联剂NDZ-101，无水乙醇跟钛酸酯偶联剂的比例为1:1；升温至100℃ 混合20分钟后出料，在室温下放置1小时以挥发掉多余的溶剂，即制得导电 填料；
实施例2
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
实施例3
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
实施例4
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
实施例5
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
实施例6
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。其中平行双螺杆挤出机的螺杆使用螺 杆组合B，螺杆组合B与螺杆组合A相似，为主喂物料熔融混炼段强剪切强分 散、全部物料熔融混合段弱剪切强分布的螺杆组合，螺杆组合具体见表二。
对比例1
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
对比例2
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
对比例3
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
对比例4
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。
此配方与实施例1的不同之处在于，此配方中所用的导电填料为未经处 理的导电炭黑。
对比例5
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。其中平行双螺杆挤出机的螺杆使用螺 杆组合C，螺杆组合C为主喂物料熔融混炼段弱剪切弱分散、全部物料熔融混 合段弱剪切强分布的螺杆组合，螺杆组合具体见表二。
对比例6
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。其中平行双螺杆挤出机的螺杆使用螺 杆组合D，螺杆组合D为主喂物料熔融混炼段强剪切强分散、全部物料熔融混 合段也是强剪切强分散的螺杆组合，螺杆组合具体见表二。
对比例7
按上述重量份数称取相应的原料：见表一
制备方法同实施例1，效果见表三。其中平行双螺杆挤出机的螺杆使用螺 杆组合E，螺杆组合E相对于螺杆组合B，侧喂料位置向前移动，螺杆组合具 体见表二。
将上述各实施例及对比例按照实施例1所述制备方法进行制备，并制得 所需检测待测样品，进行如下检测：密度、屈服强度、悬臂梁缺口冲击强度、 体积电阻率，具体检测标准见表三。
各实施例及对比例的用量如表一：
表一各实施例及对比例的用量表(wt％)
Figure RE-GDA0003334878330000101
各螺杆组合中螺纹元件规格及顺序如表二：
表二各螺杆组合中螺纹元件规格及顺序
Figure RE-GDA0003334878330000102
Figure RE-GDA0003334878330000111
各实施例和对比例所得材料检测结果如下表三所示：
表三各实施例及对比例的实验结果表
项目 密度 屈服强度 悬臂梁缺口冲击强度 体积电阻率
单位 g/cm<sup>3</sup> Mpa KJ/m<sup>2</sup> Ω·m
测试标准 GB/T1033-1986 GB/T1040-2006 GB/T1843-2008 ASTMD-257
实施例1 0.976 23.5 3.9 9.52*10<sup>3</sup>
实施例2 0.987 23.8 4.2 8.24*10<sup>3</sup>
实施例3 0.971 25.1 5.8 7.33*10<sup>3</sup>
实施例4 0.993 23.2 3.8 1.34*10<sup>3</sup>
实施例5 0.991 23.1 4.3 3.78*10<sup>3</sup>
实施例6 0.992 23.3 4.2 3.69*10<sup>3</sup>
对比例1 0.972 19.2 3.1 5.24*10<sup>3</sup>
对比例2 1.01 27.8 5.4 8.34*10<sup>9</sup>
对比例3 0.995 21.2 3.3 4.12*10<sup>3</sup>
对比例4 0.978 22.7 4.1 5.39*10<sup>4</sup>
对比例5 0.992 23.1 4.0 4.81*10<sup>3</sup>
对比例6 0.993 23.2 4.1 5.73*10<sup>3</sup>
对比例7 0.992 23.4 4.3 7.11*10<sup>3</sup>
从实施例1和实施例2的对比可以看出，HIPS组分由42％提高至53％时， PP组分与HIPS组分仍处于双连续相结构，材料整体性能没有太大变化。
从实施例1和实施例3的对比可以看出，随着SBS组分的增加，PP组分 与HIPS组分的相容性更好，结合力更强，力学性能在拉伸强度、冲击强度上 都有不同程度的提高。
从实施例1和实施例4的对比可以看出，随着导电填料组分的增加，PP 组分内部炭黑浓度增加，材料体积电阻率降低，导电性能提高。
从实施例5和实施例6的对比可以看出，挤出机螺杆组合螺纹元件总体 不变，仅主喂物料熔融混炼段的剪切块稍微变换装配顺序，剪切块数量及安 装角度仍跟原来一样，强剪切强分散性质也跟原来一致，也能保证从主喂料 口下机的物料分散良好，材料整体性能相差不大。
从实施例1和对比例1的对比可以看出，当HIPS组分由42％降低至37％ 时，此时HIPS组分在材料中处于分散相，材料力学性能主要由处于连续相的PP组分承担，少了HIPS组分承受的外力，则材料整体力学性能降低。
从实施例2和对比例2的对比可以看出，当HIPS组分由53％提高至57％ 时，此时HIPS组分在材料中处于连续相，PP组分则处于分散相；处于分散相 的PP组分被连续相的HIPS组分隔离成一个一个的孤岛，则分布于PP组分中 的导电填料无法在材料整体上形成连续的导电通路，结果是材料的体积电阻 率大大提高，导电性能降低。
从实施例5和对比例3的对比可以看出，不加SBS组分，PP组分与HIPS 组分的相容性不足，结合力差，材料整体力学性能降低。
从实施例5和对比例4的对比可以看出，使用未处理的导电炭黑，由于 导电炭黑容易团聚而造成分散不均匀，影响其在PP组分中形成良好的导电通 路，最终材料整体导电性能降低。
从实施例6和对比例5的对比可以看出，在挤出机螺杆组合前半段，即 主喂物料熔融混炼段，减少剪切块数量，并且剩余剪切块的厚度薄、角度小， 这样的螺杆组合对物料的剪切分散能力弱，从主喂料口下机的导电填料无法 充分分散混入PP组分中，PP组分内部炭黑浓度降低，材料体积电阻率大，导 电性能降低。
从实施例6和对比例6的对比可以看出，在挤出机螺杆组合后半段，即 全部物料熔融混合段，弱剪切强分布的SME螺杆元件被剪切块替换，并且剪 切块的角度增大，这样的螺杆组合对物料的剪切分散能力强，使得原来富集 于PP组分内的导电填料被分散混入HIPS组分中，降低导电填料在PP组分内 的浓度，材料体积电阻率变大，导电性能降低。
从实施例6和对比例7的对比可以看出，把侧喂料口往前移，即主喂料 口至侧喂料口之间的距离变短，主喂物料熔融混炼段中的剪切块也变少，从 主喂料口下机的物料分散能力降低，并且物料在主喂物料熔融混炼段混合时 间变短，各组分物料之间相互分散相对较差，导电填料无法充分分散混入PP 组分中。而全部物料熔融混合段，所有物料一起混合分散的时间变长，所有 物料整体混合分散性能变强，使得PP组分内部炭黑浓度降低，材料体积电阻 率变大，导电性能降低。
本发明提供的制备高导电PP/HIPS复合材料，利用优选牌号的PP树脂与 经过钛酸酯偶联剂处理过的导电炭黑作为导电填料及其他助剂均混后从主喂 料下机，经前半段双螺杆剪切熔融混合分散后，再使适当比例的HIPS从侧喂 料口下机与PP树脂跟导电填料的均匀熔体一起在平行双螺杆中共混挤出造 粒。其中经过钛酸酯偶联剂处理过的导电炭黑不容易团聚，更容易在PP树脂 中均匀分散；PP树脂优选高流动性粘度低的牌号，导电填料在低粘度PP树脂 中更容易混合分布分散均匀；HIPS优选低熔指粘度高的牌号，如此，从主喂 料口下机的PP树脂-导电填料混合物熔体中的导电炭黑就不容易在之后的熔 融共混过程中迁移分散进入到高粘度的HIPS相中，最终使得导电填料在双连 续相结构体系材料中富集于PP相以达到导电的渗滤阈值，大幅度提高双连续 相中PP相的导电性能，降低导电填料在整个复合材料中达到导电通路的渗滤 阈值，即达到添加少量导电填料就大大提高复合材料导电性能的效果，同时 选用低熔指高粘度牌号的HIPS作为共混物，因低熔指高粘度的HIPS抗冲击 强度、韧性都更优异，可以弥补高流动粘度低的PP树脂抗冲击强度和韧性的不足。
由于PP树脂与HIPS为不相容材料，以及配方中选用到的特定性质的PP 树脂和HIPS，配方中还使用了SBS作为相容剂，增加PP相与HIPS相界面的 结合力，提高复合材料的综合力学性能。
在此特定的配方体系的基础上，研究筛选出特定比例的PP树脂与HIPS 进行共混，并使用特定的混料、生产工艺，以保证整个体系为双连续相结构。 同时，使用了包含在主喂物料熔融混炼段使用强剪切强分散螺纹元件、在全 部物料熔融混合段使用弱剪切强分布螺纹元件的螺杆组合的平行双螺杆挤出 机，在挤出机主喂物料熔融混炼段使用强剪切强分散螺纹元件使导电填料与 PP组分充分熔融分散混合，并在挤出机全部物料熔融混合段使用弱剪切强分 布螺纹元件以避免PP相中的导电填料迁移进入HIPS相，保持PP相处于高导 电状态，即控制导电填料分布使其富集于其中的PP相以达到导电的渗滤阈值， 降低导电填料在整个复合材料中达到导电通路的渗滤阈值，由此在保证其他 性能的情况下，最大限度地使导电炭黑发挥作用，最终成功制得低成本、密 度小、综合力学性能优异的高导电PP/HIPS复合材料。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是， 本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必 同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员 应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求 的限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种螺杆组合，其特征在于：所述螺杆组合包括两根相互啮合的螺杆，所述螺杆组合一端至另一端依次分为主喂物料输送段、主喂物料熔融混炼段、侧喂物料输送段、全部物料熔融混合段、排气计量段；
所述主喂物料熔融混炼段采用包括错列角为45°和/或60°的片状剪切块与输送螺纹的螺纹元件组合；所述全部物料熔融混合段采用包括带左旋插槽的右旋螺纹块与错列角为45°和/或90°的片状剪切块的螺纹元件组合。
2.根据权利要求1所述的螺杆组合，其特征在于：所述片状剪切块包括K45/72、K45/56、K60/44、K45/44、K90/7/75中的一种或组合；所述输送螺纹包括96/96、72/72、56/56中的一种或组合；所述带左旋插槽的右旋螺纹块包括SME44/44。
3.根据权利要求1所述的螺杆组合，其特征在于：所述螺杆长径比为44:1。
4.一种平行双螺杆挤出机，其特征在于，采用了如权利要求1～3任一项所述的螺杆组合。
5.一种高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，其特征在于，采用了如权利要求4所述的平行双螺杆挤出机，包括以下步骤：
步骤a、按比例称取PP、SBS、导电填料、抗氧剂、润滑剂，所有物料加入到高速搅拌机中进行高速搅拌混合均匀，得到预混料；
步骤b、将得到的预混料从主喂料口加入如权利要求4所述的平行双螺杆挤出机中；将按比例称取的HIPS从侧喂料口加入，使所有组分物料熔融共混挤出；
步骤c、将挤出的料条冷却、干燥、切粒，制得高导电PP/HIPS复合材料。
6.根据权利要求5所述的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：所述平行双螺杆挤出机各区加工温度为一区180℃、二区190℃、三区200℃、四区220℃、五区220℃、六区215℃、七区215℃、八区215℃、九区210℃、十区210℃、机头220℃。
7.根据权利要求5所述的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：各原料重量百分比为：PP 37.4％～48.4％、HIPS 42％～53％、SBS 5％～10％、导电填料4％～8％、抗氧剂0％～0.3％、润滑剂0％～0.3％。
8.根据权利要求5所述的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：所述PP为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或其混合，熔指为40～80g/min(2.16KG/230℃)。
9.根据权利要求5所述的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法，其特征在于：所述HIPS为高抗冲聚苯乙烯，熔指为3～8g/min(5KG/200℃)。
10.一种高导电PP/HIPS复合材料，其特征在于：由权利要求5～9任一项所述的高导电PP/HIPS复合材料的制备方法所制得。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003205519A (ja) * 2002-01-11 2003-07-22 Chisso Corp 変質しやすい被混練材料の混練方法とこの方法に適した二軸押出機
WO2007134492A1 (fr) * 2006-05-16 2007-11-29 Guangdong Shangjiu Biodegradble Plastics Co., Ltd Résine de plastique entièrement biodégradable, film à base de cette résine et procédé d'élaboration correspondant
CN202088414U (zh) * 2011-04-28 2011-12-28 东莞市普凯塑料科技有限公司 一种双螺杆注塑挤出机
CN102863735A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 上海锦湖日丽塑料有限公司 苯乙烯类混合回收料的制备方法
CN109627588A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种高导电pp/ps复合材料及其制备方法
CN112592534A (zh) * 2020-11-30 2021-04-02 金发科技股份有限公司 一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003205519A (ja) * 2002-01-11 2003-07-22 Chisso Corp 変質しやすい被混練材料の混練方法とこの方法に適した二軸押出機
WO2007134492A1 (fr) * 2006-05-16 2007-11-29 Guangdong Shangjiu Biodegradble Plastics Co., Ltd Résine de plastique entièrement biodégradable, film à base de cette résine et procédé d'élaboration correspondant
CN202088414U (zh) * 2011-04-28 2011-12-28 东莞市普凯塑料科技有限公司 一种双螺杆注塑挤出机
CN102863735A (zh) * 2012-09-27 2013-01-09 上海锦湖日丽塑料有限公司 苯乙烯类混合回收料的制备方法
CN109627588A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 金旸（厦门）新材料科技有限公司 一种高导电pp/ps复合材料及其制备方法
CN112592534A (zh) * 2020-11-30 2021-04-02 金发科技股份有限公司 一种增韧增强聚丙烯复合材料的制备方法

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