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。

同向差速双螺杆摄动环元件作用下分散混合性能

针对转速比为1∶2的同向差速双螺杆,提出了一种新型摄动环元件强化分散混合。在自行研制的可视化实验样机上,开展等速双螺杆和差速双螺杆挤出实验研究。采用浓度为1.5%的羧甲基纤维素钠溶液作为模拟的黏弹流体,注入红色油性色浆模拟不相容示踪液滴,出口采用与挤出速度同步的拉膜法采集实验流体,使用高速高精度相机记录混合过程和出口薄膜上的混合图像。针对不同螺纹构型、不同转速及不同示踪剂初始位置,在螺槽全充满输送情况下,研究混合过程和出口示踪剂液滴分散混合。可视化实验结果表明,两种螺纹构型具有相似的示踪液滴破裂机制,液滴经过螺棱与机筒间隙时,在缩颈作用下实现大尺度分离;新型差速摄动环元件在上下啮合区存在不对称的台阶结构,折叠拉伸现象更加显著。即使摄动环元件转速比传统双螺杆低,新型摄动环元件仍然具有更优异的分散混合能力,而且转速越高,液滴分散混合的优势越显著。摄动环元件同样表现出混合对初始位置的敏感性,从单头螺杆位置出发的示踪剂液滴分散更均匀。

新型同向差速摄动环双螺杆制备PP/ABS复合材料

为克服捏合块在双螺杆挤出加工中的刮擦生热和自洁功能差等缺陷,进一步提升高分子材料熔融混合效率,自主研制了一种新型摄动环元件。采用该螺纹元件对转速比为2∶1的同向差速双螺杆排气段上游螺纹组合进行改造,改造长度分别占螺杆总长的7%和16%。采用不同的螺杆转速和喂料量制备了一系列聚丙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PP/ABS)复合材料,对其相形态和力学性能进行了研究。结果表明:当摄动环元件占螺杆总长16%且无捏合块时,所制备的PP/ABS复合材料中的分散相在低频喂料的低速区和高频喂料下具有最小的粒径且均匀分布。2种螺纹结构所制备的复合材料力学性能受工况的影响较小。

混沌场下扩链改性PBAT对PBAT/TPS/OMMT复合材料的影响

近年来,聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯/热塑性淀粉/有机蒙脱土(PBAT/TPS/OMMT)可降解材料受到广泛关注。然而,传统双螺杆加工技术会导致物料降解,且难以实现OMMT的良好剥离。为提高其力学性能,使用ADR-4468对PBAT进行扩链改性,采用摄动环差速双螺杆挤出机熔融挤出制备含有不同含量改性PBAT(A-PBAT)的PBAT/TPS/OMMT,分析A-PBAT含量对复合材料微观结构、流变特性、相容性、吸水性与力学性能的影响规律。结果表明:扩链剂有效提高了PBAT的力学性能,差速双螺杆可良好剥离OMMT,并使TPS均匀分散分布于PBAT中。随着A-PBAT含量的提高,TPS从连续相向分散相转变,复合材料吸水性逐渐降低,拉伸强度逐渐提高,在A-PBAT质量分数为60%时达到最大,断裂伸长率轻微降低。20%的A-PBAT可有效提高TPS和PBAT的相容性。