木塑复合材料成型技术装备的研究现状和发展方向

本文首先概述了木塑复合材料的主要成分、优良特性和使用原因。接着系统地介绍了木塑复合材料的应用领域,包括建筑工程、汽车工业、包装行业及铁路交通等其他行业。然后重点地阐述了一下木塑复合材料的研究现状,包括相容性、微孔发泡及成型装备。其中成型装备中主要介绍了专用单螺杆和双螺杆加工设备、串联式磨盘挤出机和专用机头的研究现状。最后,对木塑复合材料的发展方向进行了展望。     

串联式磨盘螺杆挤出机设计原理

随着新型高分子材料的不断出现，对混炼技术和装备的要求越来越高，传统的混炼工艺与装备已不能能满足要求，具有各种特色、性能优异的新型混炼装备应运而生。串联式磨盘螺杆挤出机是国际上20世纪研究成功的新型混炼装备之一，它不仅具备了单螺杆挤出机结构简单、挤出压力高、承载扭矩大的优点，而且具备磨盘挤出机超强的破碎、分散、剪切、混合和塑化性能优势，同时还可以通过动盘和定盘结构型式的选择、间隙的调节以及工艺条件的变化等手段对混炼工艺过程进行控制，因此用它可以制取一般混炼装置难以加工的特殊高分子材料和高填充复合材料。     

塑料特种挤出装备研究现状和发展

结合特种挤出技术与装备的研究实践，对国内外特种挤出技术的研究现状和发展趋势进行了述评。重点介绍了最新研制成功的双螺杆挤出机。往复式销钉螺杆挤出机，串联式磨盘螺杆挤出机。微型高速低粘度单螺杆挤出机和熔体齿轮泵挤出机的结构特点和应用领域。并对今后研究方向提出了建议。     

串联式磨盘螺杆挤出机的结构与混炼机理

介绍了自行开发研制的新型混炼装备——串联式磨盘螺杆挤出机的主要结构特点及工作原理，剖析了其独特的混炼机理。试验表明，采用多种形式的串联磨盘能够起到对物料的压缩、剪切与置换三种作用，串联式磨盘螺杆挤出机具有卓越的混炼、塑化性能，而且该机结构简单、挤出压力高。     

木塑复合材料挤出成型工艺及性能的研究

研究了木塑复合材料的挤出成型工艺，以及木粉用量、相容剂对材料性能的影响。结果表明：用双螺杆挤出机代替单螺杆挤出机挤出成型，是一种可行的方法；并解决了加料困难、木粉用量增大时烧焦以及体系分散不均匀等问题。获得了更好的混合、塑化效果，所得木塑复合材料具有良好的加工流动性；木粉的加入对加工流动性的影响不大；木塑材料的拉伸强度随木粉用量的增加而基本保持不变。     

高聚物成型加工技术与装备的研究现状及发展

介绍了高聚物加工技术、过程理论计算和装备的现状及发展,其中详述了高效多功能螺杆混炼机(同向平行双螺杆混炼挤出机、往复式销钉螺杆挤出机、串联式磨盘螺杆挤出机)、塑料特种挤出装备(塑料电磁动态塑化挤出机、手提式高速排气挤出机、熔体齿轮泵挤出机、异向旋转锥形双螺杆挤出机)及其发展趋势,并对此领域的发展提出了导向性建议。     

木塑复合材料单螺杆挤出机螺杆计量段的优化设计

从单螺杆挤出机的挤出过程及挤出理论出发,分析螺杆结构及其几何参数对螺杆塑化性能的影响,提出衡量螺杆塑化性能优劣的标准,并以此为优化目标,以竹粉/PP为例,对螺杆的相关几何参数进行优化。优化结果表明:木塑复合材料专用螺杆较普通塑料用螺杆更利于木塑复合材料熔体的输送,避免了因为木塑复合材料熔体黏度增加而出现的一系列问题。     

行星螺杆挤出机的发展

介绍了行星螺杆挤出机(PRE)的优点,从理论研究、结构改进和应用发展3个方面总结了行星螺杆挤出机近年来取得的新进展。目前行星螺杆挤出机的理论研究集中在对主要参数的计算和塑化效果的研究;结构方面的改进包括增加行星段的长度,行星螺杆挤出机与不同的挤出设备组合等;同时行星螺杆挤出机的应用范围则扩大到木塑复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)加工、硅橡胶、食品加工等领域。     

玻纤增强聚苯硫醚复合材料制备工艺与性能的研究

研究了玻璃纤维(GF)增强聚苯硫醚的双螺杆挤出及注塑成型工艺，探讨了螺杆剪切元件、注塑机料筒温度、试样热处理等加工工艺参数对复合材料性能的影响以及GF用量对复合材料力学性能的影响。结果表明：挤出机螺杆剪切块的数目决定了GF在基体中的尺寸和分散程度，当剪切块组数为5时复合材料具有较好的综合力学性能和制品外观；注塑温度为310℃时复合材料的综合力学性能更加优越；在实验条件下，成型后热处理反而使复合材料的力学性能略有下降；随GF用量的增加，复合材料的力学性能先升后降。     

HDPE-g-MAH增容HDPE/木粉复合材料的制备及加工设备的研究

使用HDPE-g-MAH做增容剂,通过双螺杆挤出机制备了HDPE/木粉复合材料,对HDPE-g-MAH进行量变实验,通过力学性能测试确定了最佳用量,并利用SEM对材料微观形貌进行了观察。在此基础上又采用单螺杆挤出机、开炼机和密炼机等不同的加工设备分别制备了木塑复合材料,对力学性能进行了对比表征。结果表明:HDPE-g-MAH的加入很好地改善了木塑复合材料的界面相容性、力学性能和木粉的分散性,HDPE-g-MAH的最佳用量为5份;而且只有使用剪切效果优良的双螺杆挤出机才能制备出性能优异的木塑复合材料。     

串联式磨盘螺杆挤出机设计原理

结合新型混炼装备CPJ 75/135型串联式磨盘螺杆挤出机的开发研制实践,分析了混炼过程压缩、剪切和置换三要素,从混炼机理、输送原理、温度和剪切变形总量的控制等角度阐述了串联式磨盘螺杆挤出机的核心部件———磨盘的设计原理。研究结果可为该类机型的推广应用和系列化开发提供经验和帮助。     

A die rotating system for moderations of extrusion load and pressure drop profiles for molten PP and wood/polypropylene composites in extrusion processes

A die‐rotating system was proposed in this work for moderations of extrusion forces and entrance pressure drop for molten polypropylene (PP) and wood/polypropylene (WPP) composites in a capillary rheometer and a single screw extruder. The effects of processing conditions and wood loading in PP were of our interests. The extrusion force and entrance pressure drop with and without the die rotating system were monitored in real‐time. This was the first time that the die‐rotating system was used for processing of highly viscous wood/polymer composite materials. It was found that the flow properties of the molten PP and WPP composites obeyed pseudoplastic non‐Newtonian behavior. The behavior was more obvious at wood contents of above 6 wt % and in the capillary rheometer. The rotation of the die could moderate the extrusion load by 60% and entrance pressure drop by 20% in the capillary rheometer, and the entrance pressure drop by 30% in the single screw extruder, especially at the conditions where the viscosities of the WPP and the extrusion rate were high. Greater fluctuations in entrance pressure drop caused by die rotation were observed in the single screw extruder. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 120:1006–1016, 2011     

新一代串联式磨盘挤出机

本文简单介绍了串联式磨盘螺杆挤出机的结构特点,将新一代机型可挤出系统,加热冷却系统进行了阐述,通过实验方法对混合性能及混炼质量的影响因素进行了对比和研究,最终总结出有利于提高混炼质量的有效方法和方案。     

基于PET/MMT纳米共混体系的连续共混装备混炼性能的对比研究木

以PET/MMT纳米共混体系为研究对象,对比研究啮合同向平行双螺杆挤出机(TSE)、往复式单螺杆销钉挤出机(RSPE)和串联式磨盘挤出机(SDSE)3种连续混炼装备的混炼性能.MMT片层间距变化以及共混物微观结构均表明3种装备中SDSE的混炼效果最好,TSE的混炼效果稍强于RSPE.从比能耗来看,加工单位质量物料SDSE耗能最多,而TSE略高于RSPE.对连续混炼装备的选择具有一定指导作用.     

木粉含量对连续固态挤出自增强PP性能的影响

采用单螺杆挤出机连续固态挤出制备自增强聚丙烯(PP)复合材料试样,对不同木粉含量的试样性能进行表征和综合分析。结果表明,PP复合材料试样密度随着木粉含量的增加呈线性上升趋势;拉伸强度和弯曲强度呈现先上升后下降的趋势,而在木粉含量为50%时达到最大;拉伸弹性模量和弯曲弹性模量随着木粉含量的增加一直增大,但断裂伸长率下降;木粉含量的增加能够提高试样的耐热性,但结晶度有所下降;木粉含量过多会造成复合材料界面结合减弱,影响最终复合材料的性能。