背压调控对聚丙烯/聚苯乙烯共混物注射成型混合性能的影响研究

本研究针对传统热塑性加工中需两步法（双螺杆挤出+注射成型）制备聚合物共混物的痛点，创新性地利用注射成型塑化阶段的背压调控实现一步法混合。研究人员通过调控背压值（0-10 bar）优化聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)（80?wt%/20?wt%）的相态分布，发现5?bar背压可使共混物获得与挤出法相当的分散效果和力学性能，而过高背压（10?bar）会导致颗粒团聚。该研究为简化工艺流程、降低能耗提供了新思路。

　　

在传统热塑性加工领域，聚合物共混通常需要经过同向旋转双螺杆挤出(co-rotating twin-screw extrusion)和注射成型(injection molding)两个独立步骤。这项研究另辟蹊径，巧妙利用注射成型塑化(plasticization)阶段的背压(backpressure)调控，开发出一步成型新工艺。

实验采用固定配比的聚丙烯(Polypropylene, PP, 80?wt%)与聚苯乙烯(Polystyrene, PS, 20?wt%)共混体系，系统考察了不同背压值(0、1、3、5和10?bar)对材料形态学(morphological)、热学(thermal)和机械性能(mechanical properties)的影响。令人振奋的是，当背压控制在5?bar时，共混物呈现出与挤出法制备的对照组相当的相分散(phase dispersion)状态和力学表现。

然而有趣的是，过高的背压(如10?bar)反而会引发PS颗粒的团聚(agglomeration)现象，导致材料性能下降。这项突破性研究证实，通过精准调控背压参数，完全可以在单一注射成型步骤中实现理想的聚合物共混效果，不仅简化了工艺流程，更避免了多次加工导致的材料降解(material degradation)，为绿色制造提供了新范式。