以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统作为连续反应器,参与反应的各种原料组分,如单体、引发剂、聚合物、助剂等,一次或分次由相同或不同的加料口加入反应器中,借助螺杆转动实现各原料之间的混合、输送、塑化、反应和从口模挤出的过程。传统挤出过程以聚合物为原料,通过外加热和螺杆转动过程中施加给物料的剪切摩擦热将其混合均匀并熔融,然后经口模挤出、模具造型、脱模冷却后得到制品。其挤出过程是物料由固态(晶态或玻璃态)—液态(黏流态)—固态(结晶态或玻璃态)的以物理变化为主的过程。而反应挤出中存在化学变化,如单体之间的缩聚、加成、开环形成聚合物的聚合反应,聚合物与单体之间的接枝反应,聚合物之间的交联反应等。
聚合物在反应过程或合成过程中,反应体系的黏度越来越高。当聚合物黏度在10~1000帕·秒时,聚合物原料在传统反应器中已不能进行聚合反应,需要进行稀释以降低其黏度。反应挤出却可以在高黏度下实现聚合反应。其主要原因为螺杆和料筒组成的塑化挤出系统能将聚合物熔融后降低黏度,并利用螺杆转动使之混合均匀,从而把聚合物的化学反应与挤出加工有机地结合成一个完整连续的过程。
随着现代科学技术的迅速发展,对于聚合物材料性能的要求也越来越高。单一品种的聚合物材料已很难满足需要,由于反应挤出能实现小批量、多品种、专门化生产聚合物的部分品种,因而广泛应用在合成聚合物方面。
反应挤出在聚合物加工过程中有不足之处,如接枝反应中的低反应效率、低接枝程度,聚合物加工的变化,单体接枝与均聚反应的竞争、交联,以及聚合物链的降解、复杂的偶合变化等。随着对反应挤出加工的机理等诸多问题研究的深入,采用反应挤出技术开发高性能的聚合物合金将得到发展。