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聚合物共混技术是高分子材料不断发展的重要推动力,而连续混炼设备的不断发展与创新则是各类新型高分子材料得以实现产业化制造的根基。三角形排列三螺杆挤出机(TTSE)的出现则使复杂聚合物体系的共混改性有了更多的选择。TTSE内三根螺杆相互啮合,使流场内具有三个啮合区和一个具有发散-收敛流道的中心区,其独特的“剪切-拉伸”交变流场被期望能够解决特殊聚合物体系的共混难题。聚苯醚/聚酰胺66(PPO/PA66)即是典型的特殊共混体系,因为聚合物间黏度差大且完全不相容,致使高性能PPO/PA66合金的制备过程复杂,且复合材料性能仍会受混合效果制约。为获得高性能的PPO/PA66复合材料并优化制备工艺,本文使用TTSE进行PPO/PA66多相体系的共混研究,并与相同条件下的同向双螺杆挤出机(TSE)共混结果对比,为三螺杆共混技术的理论体系构建和产业化应用提供参考。具体研究内容如下:1、针对TTSE的流场结构,通过分区计算的方法,建立了螺槽区、啮合区及中心区的流道模型。并基于该模型归纳了流场内剪切速率、拉伸速率等混合参数的计算方法,建立了流场混合性能的量化评价体系。2、结合TTSE流场理论模型与聚合物多相体系分散混合原理,提出了一种对TTSE制备共混物的分散相粒径预测方法。为评价预测方法的可靠性,对预测结果进行了多工艺下的实验验证,并分析了误差产生的原因。3、利用具有“剪切-拉伸”交变作用的TTSE与剪切作用主导的TSE进行共混实验对比,系统研究了混炼流场类型对PPO/PA66共混相形态、机械性能等的作用。PPO/PA66两相共混物在TTSE流场的拉伸作用下,其分散相粒径显著减小,共混物的机械性能也获得提升。此外,通过分析PPO相占比对PPO/PA66/SEBS合金力学强度的影响,明确了该体系分散相粒子的增韧机理,并发现TTSE能够使PPO/PA66合金在更低分散相含量下实现脆-韧性转变。4、研究了 PPO/PA66/苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)体系在TTSE的混炼过程中,制备工艺对合金增容效果、相形态及机械性能等的影响。结果表明,采用PA66由侧喂料加入的工艺方法,能够有效地促进反应生成的共聚物分布于两相界面而起到更好的增容作用。相比一步共混法,侧喂料法制备样品的冲击强度提升近2倍,且仍可保持相当的拉伸强度和弯曲强度。5、利用响应面分析方法,针对TTSE共混过程的工艺要素与PPO/PA66体系相形态及机械性能的关系,进行了实验设计及模型分析。实验结果表明,螺杆转速与分散相占比是影响混合效果的主要因素,而较高的产量则有助于缩短共混物的热历程,提升其机械性能。最终,通过模型分析得到了分散相粒径、均匀度、拉伸性能与螺杆转速、设备产量、分散相占比间的定量关系,并获得了优化工艺条件,实现了基础工艺与制品性能的高度关联。6、利用TTSE的“剪切-拉伸”交变流场实现了高性能PPO/PA66/有机纳米蒙脱土(OMMT)复合材料的直接挤出制备。研究发现,OMMT由于连续相(PA66)与分散相(PPO)各自极性基团的吸引作用,会优先分布于两相界面,而部分OMMT片材在流场作用下被剥离进入连续相。OMMT的加入大幅改善了 PPO/PA66体系的机械性能、热稳定性及耐热性等。与TSE相比,TTSE更利于纳米OMMT材料在PPO/PA66合金中的分散与剥离,样品的微观形态及宏观性能均有更显著的提升。实验结果证明,TTSE更有助于PPO/PA66/OMMT纳米复合材料的产业化生产,高性能纳米复合材料的直接挤出制备,拓展了 TTSE在聚合物共混改性领域的应用前景。