螺杆挤出机相似放大理论的研究进展

总结了近些年来国内外提出的螺杆挤出机相似放大准则,并对比分析了常用的放大系数和适用范围,同时,介绍了相似放大理论在螺杆挤出机中的优化挤出机的结构参数、工艺条件的实际应用,最后指出了螺杆挤出机相似放大理论进一步探索和优化,为螺杆挤出机行业的可持续发展提供更加有效的理论支持。

热塑性复合材料超声波焊接工艺研究进展

热塑性复合材料以其优越的性能已经被广泛应用于各个行业,而超声波焊接技术(USW)为热塑性复合材料连接提供了新的方法。本文首先对热塑性复合材料超声波焊接过程和焊接机理进行了介绍,其次详细分析了热塑性复合材料的焊接工艺以及导能筋形状对焊接过程中的影响和最佳焊接工艺,最后对热塑性复合材料和热固性复合材料以及金属之间的超声波焊接技术进行了讨论,并对热塑性复合材料超声波焊接的未来进行了展望。

GNP和CNT协同增强改性UHMWPE的热性能和力学性能

利用力学性能和热性能优异的纳米石墨烯片(GNP)和碳纳米管(CNT)协同增强改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),并对UHMWPE复合材料的微观形貌、热稳定性能以及力学性能等进行研究分析。结果表明,二维片层状GNP和一维空心管状CNT的协同作用并未明显改变复合材料的结晶度和熔融过程,但会使材料的热稳定性能得到显著改善,使起始失重温度从338.17℃增大至439.12℃。此外,纳米材料的添加在一定程度上弱化了应变硬化效果,降低了复合材料的拉伸性能,而复合材料的弯曲性能和抗冲击性能得到改善,复合材料的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度最大分别提高了18.2%、27.0%和26.9%。

工艺参数对反应湿法模压成型玻璃纤维增强TPU力学性能的影响

以二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(MDI)、1,4-丁二醇(BDO)、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)为原料,采用反应湿法模压成型制得玻璃纤维增强热塑性聚氨酯(TPU)复合板材,利用力学性能测试、微观形貌表征探究了初始模压温度、模压压力、保压熟化时间三个工艺参数对复合材料力学性能的影响。结果表明,在初始模压温度60℃、模压压力2 MPa、保压熟化温度120℃时间2 h时,单体聚合反应效果好,复合材料内部TPU对纤维丝浸润程度高,纤维丝间TPU填充紧实,内部缺陷少,力学性能达到最大值。

拉伸温度对UHMW-PE/HDPE共混纤维结晶性能的影响

通过熔融纺丝工艺成功制备了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)/高密度聚乙烯(HDPE)共混初生丝,并将初生丝在不同温度下进行高倍率热拉伸制得UHMW-PE/HDPE共混纤维。采用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热(DSC)、拉伸试验等方法探讨了不同热拉伸温度下获得的UHMW-PE/HDPE共混纤维的微观结构及力学性能。结果表明,在85℃下拉伸所得的纤维具有最高的结晶度、结晶取向度以及最细长的晶粒形状,纤维的力学性能也最优。太低的拉伸温度不利于纤维的分子链以及晶体结构沿轴向取向,太高的拉伸温度则不利于纤维的晶体结构在拉伸过程中进行重组,因此太低或太高的拉伸温度均不利于纤维力学性能的提升。

聚合物加工塑化程度表征技术研究进展

聚合物加工过程中,聚合物的塑化质量对于改变工艺参数、优化生产过程、减少原料浪费、提高产品质量有着非常重要的作用,因此,应当选择合适的检测技术描述和表征聚合物加工过程中的塑化质量。从离线检测技术和在线检测技术两个方面概述了近年来国内外学者对聚合物加工过程中聚合物塑化程度表征技术的研究进展,指出了未来的发展趋势,为后续实验研究提供了理论指导。

热拉伸过程中PE–UHMW/PE–HD共混纤维的晶体结构演变

将超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)与高密度聚乙烯(PE–HD)按照质量比为6︰4进行共混熔融纺丝,并对初生丝进行高倍热拉伸制得PE–UHMW/PE–HD共混纤维。利用广角X射线衍射、差示扫描量热、声速取向试验等方法研究了PE–UHMW/PE–HD共混纤维在热拉伸过程中的晶体结构演变过程。研究显示,随着热拉伸过程的进行,纤维的分子链沿纤维的轴向取向度逐渐增加,熔融峰温度逐渐升高,结晶度逐渐增加;沿径向的晶粒尺寸逐渐减小,而沿轴向的晶粒尺寸逐渐增加,即形成了更细长的晶粒;晶体的取向度逐渐增加。当拉伸倍数由1增大至6时,上述现象变化显著,当拉伸倍数由9增至15时,上述现象变化缓慢。与PE–HD共混后的纤维结晶度、晶体取向度和分子链取向度更高,晶粒更加细长。

沟槽机筒挤出机塑化特性的超声波表征

分析了制品超声波特征回波幅值和沟槽机筒挤出机塑化特性的关系,构建了基于超声波特征幅值衰减的评价方法,通过实验研究,探明了机筒结构和螺杆结构对沟槽机筒挤出机塑化特性的影响,并结合可视化实验研究对结果进行了验证。结果表明,在相同的螺杆结构条件下,压缩段沟槽机筒挤压系统加工的制品对超声波的衰减作用最小,即该挤压系统有较好的塑化效果;在相同的机筒结构条件下,随着螺杆压缩比增大,物料的塑化程度不断提高,且实验结果与可视化研究一致。

浸渍方式对纤维增强聚酰胺6复合材料真空袋压成型工艺及性能的影响

利用己内酰胺的阴离子聚合,采用真空袋压成型(VBPM)法制备了玻璃纤维(GF)增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料,通过自行搭建的连续纤维增强聚酰胺6反应注射VBPM实验平台,考察了浸渍方式等参数对复合材料单体转化率、结晶度、力学性能的影响。结果表明,用等温浸渍制得的复合材料结晶度高,且内部均匀性较好;与等温浸渍相比,非等温浸渍制得的复合材料整体反应转化率和力学性能较高;非等温浸渍制得的复合材料出口的弯曲强度和剪切强度比入口分别提高了10%~13%和11%~16%,弯曲强度在150℃出口处达到最大值273.65 MPa,剪切强度在170℃出口处时达到最大值47.32 MPa。

拉伸工艺参数对PP/Talc微孔复合材料性能的影响

利用滑石粉(Talc)填充改性聚丙烯(PP)基体,采用固态口模拉伸法成功制备了聚丙烯/滑石粉微孔复合材料,研究了拉伸速率和拉伸温度等工艺参数对微孔复合材料的密度、耐热性、力学性能和微观结构的影响。研究结果表明,固态口模拉伸后,大量滑石粉粒子周围存在沿拉伸方向的微孔,聚丙烯基体发生取向,形成纤维状结构。提高拉伸速率,能够增强聚丙烯/滑石粉微孔复合材料的力学性能和耐热性;降低拉伸温度能够有效降低微孔复合材料的密度。当拉伸温度为110℃,拉伸速率为2 m/min时,微孔复合材料的综合性能最佳,密度降低至1.002 g/cm^(3),拉伸强度达到最高,其值为131 MPa,维卡软化温度为161.6℃,抗冲击强度达到172.54 kJ/m^(2)。与拉伸前相比,材料密度降低25.9%,拉伸强度提高7.7倍,应用口模拉伸技术可以制备轻质高强的聚烯烃微孔材料。

PVC复合板材的研究进展

随着木材资源的短缺,"以塑代木"成为一种必然的趋势。PVC由于其价格低廉、性能优异,制品应用广泛,尤其是PVC复合板材。PVC复合板材因具有轻量化、功能化、结构化等优势,在工业领域和家庭应用中随处可见,具有广阔的应用前景。文章主要从共混复合、共挤复合、转印复合、夹芯复合这4个方面介绍了国内外PVC复合板材的研究成果,阐述了共混复合实现资源高质化利用、降低成本的途径,分析了ASA与PVC、PMMA与PVC共挤复合的工艺及设备,介绍了国内外转印复合的研究进展,概述了PVC夹心复合板材的类型、制备方法及应用。未来PVC复合板材质量更轻,功能性更强,结构更加合理,将更适应市场发展的需求。

基于超声波检测改性双基推进剂代料塑化程度的机理研究

压延过程是改性双基推进剂加工过程的关键工序,而压延时间是压延工序的重要参数。压延时间过短,物料无法达到所要求的塑化程度,压延时间过长,随着物料水含量的减少,物料燃爆风险增大。确定合理的压延时间是改性双基推进剂加工过程中的重要课题。基于与改性双基推进剂塑化原理相似的代料研究了随压延时间的增加超声波反射回波幅值的变化,通过超声波反射法与SEM图探究了随压延时间的变化超声波反射回波幅值变化的原因。通过水浸法计算了超声波波长,发现超声波波长量级与醋酸纤维素颗粒接近,理论上证实了醋酸纤维素颗粒会造成超声波的衰减。测量了样片密度,发现随压延时间增加,样片密度先增加后趋于平稳;通过SEM图发现随压延时间的增加,样片中醋酸纤维素颗粒和气孔减少,使得超声波在样片中的衰减减少,进一步证实了醋酸纤维素颗粒会造成超声波的衰减。该研究为超声波应用于改性双基推进剂塑化程度的检测提供了借鉴。

连续玻纤增强PVC预浸料的制备成型工艺

以聚氯乙烯(PVC)树脂为基相,连续玻纤为增强相,利用湿法粉末浸渍法制备了连续玻璃纤维增强PVC预浸料,研究了牵拉速度、悬浮液浓度和树脂槽压辊包覆角对预浸料纤维含量的影响。结果表明:增加牵拉速度、降低悬浮液浓度和包覆角可以提高预浸料中纤维质量分数,但是当悬浮液浓度大于15%,包覆角大于300°时,纤维含量基本保持不变。将制得的预浸料经热压和冷压后制备了连续玻纤增强PVC复合板材,研究了纤维含量和丙烯酸酯聚合物(ACR)流动改性剂对复合材料力学性能的影响,结果表明:材料拉伸强度和弯曲强度随着纤维含量增加而呈先升后降趋势,在65%时达到最优性能,分别为302MPa和261MPa,加入ACR流动改性剂后材料拉伸强度提升15%左右,弯曲强度提升19%左右。

聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究

由于矿粉/粉煤灰基地质聚合物的韧性较差,本文选用聚乙烯醇纤维和水溶性粉末对其进行增韧改性研究。研究表明:聚乙烯醇水溶性粉末的掺量为0.5%时,抗压和抗折强度分别提高9.6%和25%,可以起到增韧作用,但掺量继续增加会导致力学性能大幅下降;随着聚乙烯醇纤维掺量的不断提高,抗压强度持续降低,抗折强度不断提高,压折比不断降低,当掺量为3%时,抗折强度提高35%,压折比降低35%。结合XRD测试和SEM-EDS分析,研究聚乙烯醇对地质聚合物微观结构的影响,结果表明聚乙烯醇纤维和水溶性粉末具有不同的增韧机理。

粉煤灰/PVC复合材料托盘承载分析及优化设计

物流行业使托盘的应用变得越来越广泛,托盘材料也呈现多样化的发展趋势。针对以粉煤灰填充PVC复合材料的托盘进行结构设计,以ANSYS Workbench为有限元分析工具,通过有限元模拟计算,得到了托盘承载货物量,分别为1、1.5、2t的应力分布云图和位移分布云图;通过结构优化的方法避免了应力集中现象的产生,初步讨论了工字梁结构托盘的安全性;在保证托盘重量小于20kg的前提下,使受载时托盘的最大应力值从8.63MPa减小到5.36MPa,下降了37.9%;进一步模拟分析了优化结构的疲劳受损情况,采用最大幅值为5倍静载荷的交变应力验证了优化结构的安全性,最小疲劳安全系数4.4759,远大于1,证实了托盘在实际应用过程中的安全性。

交联PE废旧料的回收方法及可逆交联高分子的研究进展

随着我国国民经济的快速发展,不可逆交联聚乙烯(XLPE)在日常生活中的应用越来越广泛,但同时也产生了大量的废旧料。通过不可逆化学键形成的XLPE交联结构很难被破坏,导致其加热难熔融、难以循环加工,因此XLPE废旧料回收困难,再生利用率低,并且造成了严重的环境污染。近年来发展起来的可逆交联技术通过在高分子中引入动态化学键形成分子链交联结构,使其在特定物理场下可以解除交联结构,从而具备可回收性和再加工性。本文综述了XLPE的传统回收方法和可逆交联高分子的研究进展,总结了XLPE回收方法的优点和局限性,重点介绍了解离型反应和缔合交换型反应在制备动态交联高分子材料中的应用。

锥形双螺杆挤出机C型室体积计算方法

C型小室体积是锥形双螺杆设计的重要参数,其体积变化对螺杆的压缩比具有重要影响。根据锥形双螺杆挤出机的啮合机理,应用近似法、螺旋线法和体积减法对其C型小室的体积进行了计算,并与SJSZ-20挤出机实体建模数据进行对比,讨论了理论数据与建模数据的关系,概括了不同计算方法的应用范围等,得到近似法的体积误差约为0.23,螺旋线法和体积减法的误差分别为0.024和0.020,后2种方法数据接近,且与近似法相比,显著减小了一个数量级。在压缩比的计算中,近似法压缩比为1.55,螺旋线法和体积减法得出的压缩比分别为1.91和2.03,与设计需要的压缩比2.00更接近,更能满足设计要求。

长玻纤增强ASA/PVC夹芯复合板材的制备及性能

采用在线混配法制备了长玻纤增强 ASA 复合片材和夹芯复合板材。通过实验制备了不同玻纤含量长玻纤复合片材时,双螺杆挤出机的主机转速、喂料转速及纤维束数。研究了制备工艺对片材性能的影响,采用微观电镜分析了接枝料及玻纤含量对片材力学性能的影响,并通过残余玻纤长度的测量分析了片材力学性能与玻纤长度之间的关系。通过工艺优化,将长玻纤增强 ASA 片材热覆于 PVC 发泡板的表面,快速冷压成型,制备了长玻纤增强 ASA/ PVC 夹芯复合板材,得到了不同面层对复合板材弯曲、冲击等力学性能的影响。结果表明,当长玻纤含量为 20%时,制备的夹芯复合板材的性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量均达到Ⅱ类强度实芯建筑模板用木塑复合板的标准。

挤出裂解工艺对聚乙烯蜡性能的影响

以单螺杆挤出机为裂解设备,聚乙烯951-050及2426 H为裂解原料,制备了聚乙烯蜡(PEW)产品,研究了聚乙烯蜡黏均分子量和熔点随螺杆的转速、裂解温度的变化规律,分析了氮气保护以及冷却工艺对聚乙烯蜡性能的影响。结果表明,聚乙烯蜡的熔点和黏均分子量均随着螺杆转速的增加而增加,随着裂解温度的增加而降低。在较高的螺杆转速内,裂解温度对聚乙烯蜡产物熔点的变化影响较小。当空气存在的条件下,聚乙烯裂解程度加深,产物颜色加深;相对于自然冷却法,聚乙烯蜡喷粉法降低了聚乙烯蜡的结晶能力,使聚乙烯蜡熔点降低。

口模拉伸过程PP/CaCO_(3)复合材料结构演变及机理

利用口模拉伸法制备了轻质、高强、高模的聚丙烯(PP)/碳酸钙(CaCO_(3))复合材料,分析了口模拉伸对材料微观结构、晶体结构、热性能和密度的影响,揭示了口模拉伸过程中材料结构演变及其机理。结果表明,随着拉伸过程的进行,材料内的原始球晶向微纤状晶体转变,同时发生晶粒细化现象,结晶度增大表明存在拉伸诱导结晶现象。微孔尺寸的显著增大及材料密度的显著降低主要发生在材料离开收敛流道壁面后的自由拉伸过程中。