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单轴叶片挤出机中物料的形态演化及性能研究

作　者: 张鑫
导　师: 瞿金平
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 叶片挤出机形态演化熔融混合
分类号: TQ320.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
引　用: 4次
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内容摘要

在实际加工过程中,聚合物的结构形态已不仅仅取决于热力学因素,动力学因素往往对最终制品的性能具有更直接的影响。单轴叶片挤出机是由华南理工大学瞿金平教授研制的一种新型高分子成型设备。其成型过程与螺杆类似,聚合物首先受热熔融或软件,在外力场的作用下发生变形、流动与混合,然后在成型模具中被赋予一定的外形。两者不同之处在作用于物料的外力场不同。外力场不同会导致物料的微观性能不同,从而影响物料的宏观性能。本文通过静态骤冷取样法,选用HDPE为基体,对挤出过程沿程取样,研究了在叶片挤出机中HDPE从进料口到出料模头的沿程的熔融混合行为。具体研究过程为:1)选用HDPE/色母为载体、在不同的转速和模头压力下进行挤出,挤出稳定后骤冷取样,从宏观上分析HDPE在单轴叶片挤出机中的熔融演变行为;2)选用PS/HDPE,在转速为75r/min时进行挤出,骤冷取样,从不同叶片单元中周向和轴向取样进行SEM测试,进而分析叶片挤出机中两相的分散混合行为。研究分析表明:叶片挤出机中没有固体输送段,固体颗粒从第一组叶片单元就开始熔融,并且在每组叶片单元中都经历强烈的挤压变形。当转速小于75r/min,随着转速的增加,熔融区长度加长速度较快,当转速大于75r/min,随着转速的增加,熔融区长度基本不变;模头压力对物料的熔融影响小。PS/HDPE共混物在叶片挤出机中,随叶片单元组的不断增加,分散相的尺寸不断细化,两相界面间隙不断减小,粘结力增强,而且叶片单元对分散相有明显的拉伸作用,尤其是压缩区末端的拉伸现象尤为明显。分散相在叶片单元中经历了从椭球形到圆柱形再到丝最终变为液滴的演变过程。叶片单元对物料有强制细化作用,从而加快了物料的熔融和分散。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-22
  1.1 前言  10
  1.2 挤出过程研究的方法  10-12
  1.3 挤出过程中熔融机理研究  12-17
    1.3.1 单螺杆挤出过程的熔融机理研究  13-15
    1.3.2 双螺杆挤出过程的熔融机理研究  15-17
  1.4 挤出过程中熔融混合机理研究  17-20
  1.5 研究的目的及意义  20
  1.6 研究的主要内容  20-21
  本章小结  21-22
第二章单轴叶片挤出机结构和工作原理  22-30
  2.1 单轴叶片挤出机发展历程和研究现状  22-25
    2.1.1 单轴叶片挤出机的发展历程  22-24
    2.1.2 单轴叶片挤出机的研究现状  24-25
  2.2 单轴叶片挤出机组成  25-26
  2.3 挤压系统主要部件结构和工作原理  26-29
    2.3.1 挤压系统概述  26
    2.3.2 挤压系统主要部件  26-27
    2.3.3 叶片单元介绍  27-29
  本章小结  29-30
第三章实验研究  30-35
  3.1 实验材料  30
  3.2 实验研究的目的和内容  30
  3.3 实验流程  30-31
  3.4 实验主要装置和测量设备  31-32
  3.5 实验方法  32-34
  本章小结  34-35
第四章实验结果与分析  35-64
  4.1 挤出过程中HDPE/色母冷却取样与分析  35-45
    4.1.1 不同工艺条件下对挤出过程熔融影响  35-42
    4.1.2 固体颗粒的变形熔融现象与分析  42-43
    4.1.3 固体颗粒变形熔融机制的分析  43-45
  4.2 挤出过程中熔融输送机理  45-52
    4.2.1 挤出过程输送机理  45-50
    4.2.2 挤出过程熔融机理  50-52
  4.3 挤出过程中混合特性研究  52-63
    4.3.1 分散混合机理  52-53
    4.3.2 叶片挤出机混合特性研究  53-63
  本章小结  63-64
结论与建议  64-65
  一、结论  64
  二、不足与建议  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间取得的研究成果  70-71
致谢  71

单轴叶片挤出机中物料的形态演化及性能研究

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