SC-CO2辅助高固含量发射药代料挤出加工的流变行为

为了改善高固含量发射药挤出加工时流变性能,采用超临界二氧化碳(SC-CO2)作为增塑剂辅助高固含量发射药代料醋酸纤维素/碳酸钙(CA/CaCO3)挤出加工,通过狭缝流变仪和幂律方程研究了CA/CaCO3和CA/CaCO3/SC-CO2溶液的在线流变行为,使用Polyflow软件模拟了CA/CaCO3/SC-CO2溶液的分散混合性能。结果表明,温度为50℃时,SC-CO2使CA/CaCO3溶液的稠度系数降低了26.00%,非牛顿指数增加了16.67%,降低了CA/CaCO3溶液在挤出过程的粘度和压力;随着加工温度的升高,CA/CaCO3/SC-CO2溶液的粘度降低;在低剪切速率下,CA/CaCO3/SC-CO2溶液的剪切粘度对温度的敏感性较高;根据模拟结果,温度为50℃时,CA/CaCO3/SC-CO2溶液经受最大剪切应力的最大概率密度比CA/CaCO3溶液增加了20.63%,SC-CO2的注入有利于CA/CaCO3溶液分散混合性能的提高。

SC-CO2及工艺条件对高固含量发射药CA/CaCO3体系挤出停留时间的影响

为了研究挤出过程中超临界二氧化碳(SC-CO2)对高固含量发射药停留时间分布的影响,采用示踪粒子轨迹跟踪技术研究了醋酸纤维素(CA)/碳酸钙(CaCO3)/SC-CO2代料停留时间的影响因素,结合反应器流动模型确定了CA/CaCO3/SC-CO2在机筒中的流动情况。数值模拟结果显示,注入体积流量为0.1 mL/min的SC-CO2后,平均停留时间缩短了35%,Pe减小了196.4;螺杆转速由6 r/min增加到14 r/min时,平均停留时间缩短了54.5%,Pe减小了210.8;当机筒温度从40℃升高至60℃,平均停留时间减少了19%,Pe减小了75.0。反应器流动模型拟合结果显示,螺杆转速由6 r/min增加到14 r/min时,CA/CaCO3/SC-CO2的体积分数从0.65降低到0.62。由此可知,SC-CO2的加入、螺杆转速的增加以及机筒温度的升高都显著缩短了物料的停留时间,并促进了轴向混合,CA/CaCO3/SC-CO2在螺杆内的主要流型为活塞流。