基于离散元仿真模拟的螺杆加料机加料性能研究

利用建模软件建立不同螺杆导程、外径以及头数的螺杆结构;在离散元数值模拟仿真软件中建立颗粒模型、设置接触参数后,对不同结构下螺杆的输送过程进行模拟仿真;利用后处理模块对颗粒在输送过程中的受力以及加料机的出口质量流率进行分析,探讨螺杆结构对加料质量的影响规律。结果表明,螺杆导程是螺杆加料机输送效率的主要影响因素,20 mm导程的螺杆输送效率是14 mm导程的15倍左右,但是出料精度有所下降;螺杆间隙是颗粒受力的主要影响因素,间隙的减小会导致颗粒受力的增大,1 mm间隙下的平均受力在1.2×10-2 N左右;双头螺杆导致颗粒输送过程中受力的激增,峰值达到15 N左右,出料效率降低,但是出料稳定性提高。

PP/PC光扩散材料的制备及其抗紫外性能优化

采用实验室自制的密炼机制备了聚丙烯(PP)/聚碳酸酯(PC)共混材料,通过形貌分析、流变测试、拉伸试验、缺口冲击强度测试、光学测试等对复合材料的微观形貌、流变性能、力学性能和光学性能进行了表征,并研究了2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)填充PP/PC复合材料的抗紫外性能。结果表明,在透光性和雾度的耦合性能方面,PC相含量存在一个阈值;在抗紫外性能方面,UV-P的添加量存在一个阈值。当PC含量为3%(质量分数,下同)时,所制备的共混物的拉伸强度为30.40 MPa,抗冲击强度在44.85 J/m;在添加0.1份UV-P之后,紫外光区域的平均透过率为1.04%,此时的透光率为83.39%,雾度为93.65%,制备的复合材料具有良好的散射效果,且对紫外光线有强烈的吸收作用。

基于双转子连续混炼挤出机的聚乳酸/淀粉共混物的制备及性能

以淀粉和聚乳酸(PLA)为原料、甘油为增塑剂,采用双转子连续混炼挤出机通过熔融共混法制备了PLA/淀粉共混物,研究不同转子转速和甘油含量下,共混物的微观结构、流变性能、结晶性能和力学性能,得到剪切作用及增塑剂含量对共混物两相相容性的影响。对共混物的扫描电镜照片、红外光谱图以及动态频率扫描曲线进行分析。结果表明,适当提高转子转速及甘油含量有利于提高淀粉的塑化程度,改善淀粉与PLA之间的相容性。差示扫描量热分析曲线表明,共混物的结晶度随着甘油含量的提高而降低。当甘油质量分数为20%、转速为300 r/min时,淀粉分散相与PLA基体的相容性最好,共混物具有良好的力学性能,拉伸强度达到25.1 MPa、弯曲强度达到33.1 MPa。

双转子连续混炼机停留时间的测定

采用示踪剂法测定了双转子连续混炼机的物料停留时间分布曲线 ,讨论了影响物料停留时间分布曲线的因素。结果发现 :混炼机产量越大 ,停留时间越短 ,分布曲线的分布越窄 ;而混炼机的转速对停留时间分布的影响不大。

双转子连续混炼机结构与混炼原理

双转子连续混炼机，是一种新型橡塑连续混炼机械。本文介绍了该机器的主要结构，分析了其工作原理和影响剪切速率、剪应力大小的因素，提出最大剪应力出现在转子混炼段螺校的顶部，其大小与转子的结构、操作条件有关，适当降低转子混炼段螺棱宽度和转子与机筒的间隙，提高转子转速，可以有效地增强转子对物料的剪切作用。

双转子连续混炼机混炼过程和原理的研究

研究了双转子连续混炼机的混炼过程和混炼原理 ,并建立了混合过程的数学和物理模型。研究结果表明 ,转子组合 (螺棱交汇区的长度 )、转子转速、螺棱顶部与混炼腔内壁之间的间隙、嵌入块形状和卸料门开启度是影响混合过程的主要参数。

双转子连续混炼机混合工艺特点及影响因素

讨论了双转子连续混炼机的混合工艺特点及转子结构尺寸、转子螺棱顶部线速度、物料卸料门开启度大小对混合过程的影响,提出以物料在混炼机中的轴向混合循环次数、转子螺棱顶部线速度为基本参数控制混炼机的混合过程。

双转子连续混炼机混合过程物理模型的建立

建立了双转子连续混炼机混合过程的物理模型，分析了影响其混炼段融体输送过程和混合过程的主要因素，并提出：转子混炼段融体输送量与转子螺棱几何形状、物料粘度、混炼段融体压降等有关；转子对物料的混合过程与转子组合（螺棱交汇区长度）、转子螺棱几何形状、转子转速等因素有关。

双转子连续混炼机中的混沌混合行为研究

运用混沌流动理论,对双转子连续混炼机混炼流场的混沌流动特性进行了分析研究,提出了采用以物料停留时间为基准的修正Lyapunov指数来描述混合过程中发生的拉伸应变,并借助于有限元计算,得出流场绝大部分区域的修正Lyapunov指数大于零,并发现混炼流场中存在非常有利于拉伸、折叠流动的涡旋流动,赋予了双转子连续混炼机优异的分散与分布混合特性。

一种表征连续混炼机分散混合能力的方法

通过对混炼过程中附聚体解聚过程的分析,提出了两个描述混炼流场解聚能力的参数——解聚能量密度和描述混炼解聚效果的参数——平均解聚功。并运用该参数对混炼过程和混炼特性进行了表征,结果表明,解聚能量密度较好的表征了混炼流场熔体解聚能力的大小,而平均解聚功则可以直接表征混炼流场对共混物中颗粒的解聚效果。

均热热板及其在硫化机上的应用

均热热板是将加热管道连通并在管道内放入加热热芯构成的相互贯通的加热网络平板。经计算机对温度场的差分迭代计算和试验验证得出，两个加热管道之间的均热热板工作表面温度呈波状分布，均热热板工作表面的最大温差Δθ′ｍａｘ与其厚度Ｈ、加热管道直径ｄ和加热管道间距Ｌ相关，确定适当的Ｌ是保证均热热板工作表面温度分布均匀的最有效的途径。与普通平板硫化机相比，均热热板硫化机具有加热效率和控温精度（温差为－１～＋１℃）高、温度分布均匀、投资少、性能好、操作和维护方便的特点。

双转子连续混炼机固体物料输送过程研究

对双转子连续混炼机转子喂料段固体物料的输送过程进行了理论分析,提出了描述此过程的物理模型。运用该物理模型,得出了计算连续混炼机固体输送速率的公式,并由此提出双转子连续混炼机的产量与喂料量成正比以及与转子转速无关的结论。

双转子连续混炼机混炼过程分析

分析了双转子连续混炼机工作原理和影响剪切速率、剪切应力大小的因素,提出最大剪切应力出现在转子混炼段螺棱的顶部,其大小与转子的结构、操作条件有关。适当降低转子混炼段螺棱宽度和转子与料筒的间隙,提高转子转速,可以有效地增强转子对物料的剪切作用。

氨基改性氧化石墨烯及其与环氧树脂的复合

对氧化石墨烯的氨基改性进行了研究,并探索了其在环氧树脂复合材料中的应用。以鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备了氧化石墨,进而超声剥离制备了氧化石墨烯。采用三乙烯四胺和乙二胺,用缩合剂法对氧化石墨烯进行改性,并制备相应的环氧树脂复合材料。通过X射线衍射、热重分析、红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜等测试方法对所制备的材料进行了表征。结果表明,通过改性可将三乙烯四胺和乙二胺引入氧化石墨烯的表面,且氧化石墨烯被部分还原;氨基改性氧化石墨烯作为分散相加入环氧树脂基体中制备的复合材料的弹性模量和拉伸强度较纯环氧树脂明显提高,拉伸强度最大提高约60%,弹性模量最大提高约100%。

双转子连续混炼机混炼段分散混合效率的研究

利用有限元分析软件Polyflow对自行设计的ECM30型双转子连续混炼机转子的混炼过程作了三维等温流场分析,借助于剪应力和混合指数对转子的分散混合效率进行了分析研究;讨论了不同的操作工艺对分散混合效率的影响。该数值模拟的结果将有助于针对不同的聚合物采用不同的混炼工艺,使得聚合物在转子中的混合达到最优化。

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。

双转子连续混炼机混炼段拉伸作用的研究

采用有限元分析软件Polyflow对双转子连续混炼机混炼段的三维非等温流场进行了模拟,并通过聚丙烯/聚苯乙烯混炼实验进行验证。利用扫描电子显微镜观察混炼样品的断面形貌,分析流场特性。结果表明,在混炼过程中,螺棱交汇区物料所受的拉伸作用比正向输送区和反向输送区物料受到的拉伸作用大;在同一截面上,螺棱顶部附近物料受到的拉伸作用较大,C形区物料受到的拉伸作用比较小;转子螺棱顶部形成了收敛流道,可提供高的拉伸作用。总的来看,由于转子的特殊结构,从进口到出口物料经历了反复的拉伸、断裂、重新分布过程,分散混合效果得以强化。

双转子连续混炼机混合过程的统计学分析

利用Polyflow软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的混合过程进行了统计学分析。通过计算转子转过不同角度时的三维等温拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上对1 000条粒子的运动轨迹进行统计学分析,得出了停留时间分布、累积最大剪切速率分布、百分比粒子所受的剪切速率随时间的变化等参数,并分析了其对双转子连续混炼机混合性能的影响。

双转子连续混炼机转子混炼段流场的数值研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对非牛顿聚合物熔体在ECM30双转子连续混炼机转子混炼段的三维等温流动进行了数值模拟,得到了转子混炼段流场的压力、各速度分量、剪切速率的分布。通过对这些流场参数分布的分析,发现在该类混炼机的轴向存在着一定的反向流动,使得该设备具有较强的轴向分布混合特性；另一方面,转子螺棱顶部与机筒内壁的间隙处存在较大的剪切速率,保证了对物料进行有效的分散。

EMAA-Na离聚物对PE-HD/Al_2O_3复合材料微观结构和流变特性的影响

以钠离子离聚物(EMAA-Na)作为相容剂,采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(PE-HD)/氧化铝(Al_2O_3)复合材料。利用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面结构,利用平板流变仪和毛细管流变仪研究了复合材料的稳态和动态流变性能。结果表明,EMAA-Na大大提升了PE-HD/Al_2O_3之间的界面相容性,消除PE-HD和Al_2O_3之间的间隙;复合材料的稳态剪切黏度和拉伸黏度随着EMAA-Na含量的增加而升高,且呈现出很强的非牛顿性和拉伸硬化特性;EMAA-Na促进了各组分之间的相互作用,提高了复合材料的弹性。