一种新型差速同向双螺杆挤出机

同向双螺杆挤出机是重要的配混加工设备,尤其在高分子材料制备过程中起到关键作用。为引入混沌混合和拉伸场,本文提出了一种新型差速同向双螺杆的新概念。介绍了具有自洁功能的差速双螺杆几何学。针对螺杆转速比为2:1的螺杆结构进行了一系列研究。在螺纹元件全充满状态下,有限元数值模拟研究揭示了流体的输运和混炼过程。借助机筒剖分结构及全透明机筒,开展了加工过中非充满及充满情况下静态及动态可视化研究,探索新型螺杆的熔融机理和输送过程的非对称效应。选择了纳米碳酸钙填充LLDPE体系及不相容PP/TPU共混体系,进一步进行材料制备研究,对比了差速双螺杆与传统同向双螺杆混炼能力。     

一种新型嵌入式行星螺杆挤出机及其混沌混合行为

提出了一种新型嵌入式行星螺杆挤出机结构,引入了周期性扰动及排气功能,研制成功1.5代实验样机。对嵌入式行星螺杆内流动与混合开展了数值模拟研究,初步进行了线性低密度聚乙烯填充10%CaCO3挤出样品扫描电子显微镜测试,并与同向双螺杆挤出机挤出样品进行了对比分析。证实了行星螺杆的周期性扰动可以导致混沌混合的发生,有利于螺杆压力的建立、能有效提高物料分散混合效果和提高制品质量。     

基于Adina的注射螺杆计量段塑化过程模拟研究

讨论了在Adina流体分析模块中模拟注射螺杆计量段塑化过程时出现的关于熔体流道模型、材料模型、载荷及边界条件设置等问题。并以PVC塑化螺杆为例,在Adina流体分析模块中模拟分析了螺杆不同转速下,熔体在计量段的压力场、剪切应力场和速度场,并将模拟分析结果与现有研究结果进行了对比验证,其结果基本一致。因此,Adina可用于注射塑化过程的模拟分析,以降低螺杆研发成本和周期。     

行星螺杆挤出机加工性能的实验研究

行星螺杆挤出机由于其高产、高效,具有优异的塑化和混合性能等特点在塑料加工领域得到越来越广泛的应用。利用自行开发的行星螺杆挤出机实验装置,研究了不同的口模直径、行星螺杆数量等结构参数条件下,喂料速度、主螺杆转速等工艺参数对于行星螺杆挤出机的机头压力、熔体温度、物料最短停留时间和功耗等影响。     

新型聚合物加工设备研究进展

综述了当前各类新型聚合物加工挤出设备,简述了传统聚合物塑化元件的结构机理和作用,详细介绍了CRD螺杆、偏心转子挤出机、叶片式挤出机、新型销钉螺杆、嵌入式行星挤出机、混沌触发挤出机和场协同螺杆的结构和工作原理,分析了各类设备的加工塑化过程以及各自的适用条件。总结了它们各自的优势和所取得的加工效果,并作出简单评价。     

混沌螺杆混沌混合性能模拟与实验

针对混沌螺杆的混沌单元,对其加工高分子材料的混合性能进行模拟并与螺杆单元比较,采用PP/ABS共混物进行力学性能与微观形态实验。结果表明:混沌单元的停留时间概率密度曲线峰宽,拉伸长度对数曲线斜率增大,对物料拉伸折叠作用强,有利于提高共混物的混合性能;随着混沌螺杆转速的增加,PP/ABS共混物的冲击强度和拉伸强度先下降后上升;混沌单元的周期性间断多副螺棱具有很好的混沌混合特征,物料开始进入混沌单元时分散相被迅速分离,分散相粒径减小有一个相对缓慢期,随后分散相又被迅速分离,使得分散相粒径不断减小,提高了PP/ABS共混物的混合效果。     

行星螺杆挤出机的发展

介绍了行星螺杆挤出机(PRE)的优点,从理论研究、结构改进和应用发展3个方面总结了行星螺杆挤出机近年来取得的新进展。目前行星螺杆挤出机的理论研究集中在对主要参数的计算和塑化效果的研究;结构方面的改进包括增加行星段的长度,行星螺杆挤出机与不同的挤出设备组合等;同时行星螺杆挤出机的应用范围则扩大到木塑复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)加工、硅橡胶、食品加工等领域。     

新型微纳叠层功能复合材料制备装置及其性能研究

介绍了新型微纳叠层共挤出技术,即通过对高分子材料熔体进行分层-扭转-合并来增加复合材料层数的技术。验证了该新型微纳叠层共挤出技术在高分子叠层复合材料加工上的可行性,在增加高分子叠层复合材料的层数方面具有明显的优势。利用该新型微纳叠层复合材料制备装置制备了PP/PP、LLDPE/LLDPE多层复合材料,并着重研究了螺杆转速对叠层复合材料层厚的影响,结果表明,层厚的变化与螺杆转速改变有很好的一致性。     

分形理论在高聚物科学中的应用

介绍了分形理论的特点,并概述混沌理论在高分子领域的应用。列举出分形理论在高聚物分子链结构、溶液及凝胶化反应、高分子材料断裂、结晶过程等方面的应用。     

平行三螺杆挤出机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析

从拉格朗日拟序结构的新视角,对三螺杆挤出机二维流场的动力学特性进行有限元分析。采用4阶Runge-Kutta法计算粒子的运动轨迹,验证了时间步长对计算结果精确度的影响。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),Poincaré截面和粒子可视化技术分析了三螺杆挤出机流场的混沌混合机理。结果表明,拉伸和折叠作用促进了流体粒子的物质交换。由于在啮合区存在双曲不动点,混合效率较高,啮合区是流场混沌混合的主要区域;在紧靠螺杆壁区域,物质线的闭合导致流体输运受阻,近螺杆区混合效果较差。通过与双螺杆挤出机进行拉格朗日拟序结构(LCS)结构的比较发现,由于啮合区的增加,强化了挤出机流场的混沌混合;通过对数拉伸值的比较,三螺杆挤出机的混合能力优于双螺杆挤出机。