[发明专利]多轴混炼机和使用了该多轴混炼机的纳米复合材料的制造方法以及用于它们的盘形件

说明书

本发明提供一种多轴混炼机和使用了该多轴混炼机的纳米复合材料的制造方法以及用于它们的盘形件，所述多轴混炼机可以充分发挥在具有小孔的盘形件中的小孔前后起作用的拉伸流动作用。本发明的多轴混炼机在滚筒内具备多个混炼螺杆和盘形件，盘形件在与混炼材料的投入部相比更靠下游处将滚筒内分隔，并且具备：多个轴贯穿部，各混炼螺杆的旋转轴以自由旋转的方式贯穿其中；和大量的小孔，所述大量的小孔穿设于这些轴贯穿部的周围，成为混炼材料的流路。本发明的纳米复合材料的制造方法包含使用所述多轴混炼机将纳米颗粒作为树脂添加剂投入的工序。本发明的盘形件具备所述轴贯穿部和所述大量的小孔。

技术领域

本发明涉及多轴混炼机和使用了该多轴混炼机的纳米复合材料的制造方法以及用于它们的盘形件。

背景技术

多轴混炼机根据以下(1)～(7)等混炼目的的不同而在螺杆形状或其配置、形态等方面取得各种进展(参照非专利文献1的第3页表2等。)。

(1)均质化：聚合反应后的聚合物的非均质结构的解除、添加剂的混合和分散；

(2)聚合物的塑化、熔融：将聚合物塑化、熔融，供于压延加工生产线等；

(3)脱水、脱挥发成分(脱溶剂、脱单体)：聚合物的干燥、聚合后的聚合物中所包含的单体、溶剂的脱挥发成分；

(4)化学反应：进行聚合物的聚合、解聚、接枝化等化学反应；

(5)聚合物共混物、合金：异种聚合物、增容剂的混合、分散；

(6)纤维增强剂、无机质填充材料的微混合：纤维增强材料的混合、无机质填充材料的混合、凝集块的微米尺寸颗粒的分散；

(7)碳纳米管等纤维增强材料/无机质填充材料的纳米混合(是指在树脂中以纳米级均匀地进行分散。下同。)：纤维增强材料的混合、无机质填充材料的混合、凝集块的纳米尺寸颗粒的分散。

捏合盘是基于多轴混炼机的混炼的基本技术之一。

捏合盘是截面椭圆状的板状部件，在轴向上连续配置有多个。捏合盘随着混炼螺杆的旋转而旋转，混炼材料被导入所述捏合盘和滚筒内壁之间从而被混炼(例如参照专利文献1等。)。

捏合盘的螺旋角度变大时，分配分散效果提高。另一方面，螺旋角度变小时，分配分散效果下降、输送效果增加。

另外，盘厚度变厚时，在末端部的剪切应力变大、分散效果提高。另一方面，盘厚度小时，分配效果提高，但分散效果下降。

如此，通过使盘的螺旋角度和厚度发生变化，能够改变分配和分散能力。

但是，如上所述，混炼目的涉及多个方面，特别是对于上述混炼目的中的(7)碳纳米管等纤维增强材料、无机质填充材料的纳米混合，仅通过捏合盘的控制存在极限。

此处，在使用捏合盘的多轴混炼机中，剪切流动是支配性的，但是，认为：在纳米颗粒的分散中，拉伸流动比剪切流动更有效。

需要说明的是，剪切流动是材料因速度梯度而被撕扯的流动，拉伸流动是材料在主应力方向被拉伸的流动。

于是，为了满足纳米混合这样的新需求，提出用吸塑盘来代替捏合盘以实现更强的拉伸流动(例如参照非专利文献1。)。该吸塑盘具有小孔，使混炼材料通过该小孔，从而发挥拉伸流动作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-10709号公报

非专利文献

非专利文献1：田中达也、“基于双轴混炼挤出机的混炼技术/装置的变迁以及纳米填料分散技术的应用”、Bando Technical Report、Bando化学株式会社、第2～8页、2014年