混沌螺杆混沌混合性能模拟与实验

针对混沌螺杆的混沌单元,对其加工高分子材料的混合性能进行模拟并与螺杆单元比较,采用PP/ABS共混物进行力学性能与微观形态实验。结果表明:混沌单元的停留时间概率密度曲线峰宽,拉伸长度对数曲线斜率增大,对物料拉伸折叠作用强,有利于提高共混物的混合性能;随着混沌螺杆转速的增加,PP/ABS共混物的冲击强度和拉伸强度先下降后上升;混沌单元的周期性间断多副螺棱具有很好的混沌混合特征,物料开始进入混沌单元时分散相被迅速分离,分散相粒径减小有一个相对缓慢期,随后分散相又被迅速分离,使得分散相粒径不断减小,提高了PP/ABS共混物的混合效果。     

强化单螺杆挤出机内层流混合的方法

综述了单螺杆挤出机内聚合物熔体层流混合机理的研究进展，对提高混合的措施进行了分析总结，指出了进一步强化混合效果的方法。     

单螺杆混沌挤出过程周期性行为数值模拟

建立了混沌单螺杆挤出机计量段物理和数学模型。定义了更合理的边界条件,采用Carreau本构方程,采用有限体积方法对聚合物熔体在螺槽内流动的周期性效应进行了数值模拟分析。得到了不同位置的速度分布细节以及流体示踪粒子的行为轨迹。发现螺槽内速度分布表现出周期性和对称性的变化,揭示了同宿点及椭圆点存在及位置不变性,为进一步分析流体质点在相空间的动力学行为奠定了基础。     

非对称同向双螺杆挤出机加工PP/HDPE/POE共混复合材料的研究

首先分别采用两种不同的同向双螺杆挤出机(新型非对称同向双螺杆挤出机以及传统双螺杆挤出机),制备了聚丙烯/高密度聚乙烯(PP/HDPE)共混复合材料,通过试样力学性能以及微观结构形貌对其加工过程进行了表征。然后采用新型非对称同向双螺杆挤出机进一步制备出了PP/聚烯烃弹性体(POE)、PP/HDPE/POE共混复合材料,分析了HDPE及POE用量对复合材料力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了共混复合材料的表面微观结构形貌。结果表明:新型非对称同向双螺杆挤出机具备更好的分布、分散混合能力,所加工共混复合材料的分散相颗粒粒径分布更加集中,粒径也更小;HDPE和POE对PP有良好的协同增韧作用,当PP、HDPE、POE的质量比为68:17:15时,PP/HDPE/POE共混体系的综合性能最佳。     

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。     

利用科研项目进行高等职业教育“智能型”人才培养的探索及实践

文章阐述了在高等职业教育中科研项目与智能型人才培养的关系及利用科研项目进行智能型人才培养的可行性,并以在《塑料挤出成型》课程教学中引入科研项目的教学改革为例,进行了高等职业教育中利用科研项目进行智能型人才培养的探索和实践,以期为新时期高职教育的人才培养模式提供一条新的思路和途径。     

聚合物加工中强化混炼混合的理论与实践

综述了当今聚合物加工领域混合理论的研究进展与强化混合混炼的主要方法。介绍了聚合物电磁动态加工技术原理及其电磁动态双螺杆挤出机研制思路。通过挤出样品扫描电镜实验结果 ,证明了振动力场将导致分布、分散混合效果的提高     

振动作用下异向双螺杆螺槽内熔体行为

采用Tanner方法修正的非线性MaxweⅡ本构方程，对振动力场作用下的聚合物熔体在平行异向双螺杆挤出机螺槽内的行为与响应进行了近似解析研究。分析了不同幂律指数的聚合物熔体在螺槽内的速度分布及其对振动力场的响应。随着幂律指数减小，C型室中上部混合变差，但振动力场使速度场随时间周期性变化，促进了流体界面再取向，进而提高混合效果。     

混沌挤出过程相空间动力学行为分析与表征

根据对称性与周期性,建立了混沌螺杆螺槽的混合过程动力学模型。采用有限体积方法,得到一个周期长度速度场数值解,将结果映射到3个周期长度的相空间内对混沌混合过程动力学进行分析与表征。结果表明,常规的层流混合和混沌混合区域共存,两种混合区域通过"8"字型同宿轨道包围的KAM岛分割开来,内部为常规混合区域,外围为混沌混合区域。示踪粒子在三维重构的相空间内动力学行为清楚地刻画了系统向混沌进发的过程及速度。另外,由于长度有限,混沌混合的作用受到限制,不再具有无穷的自相似结构,可以采用KAM岛的区域大小来表征混合。     

利用往复扰动螺棱强化单螺杆挤出机内混合模拟表征

提出了采用副螺棱轴向往复运动提高单螺杆挤出机混合的结构并建立了相应的数学模型。对挤出机内牛顿流体三维周期性流动和混合过程进行了数值模拟。采用有限体积方法,变量分布采用交错网格,副螺棱的周期性运动边界通过叠加网格方式实现。采用4阶Runge-Kutta方法实现流体追踪计算,得到了示踪剂界面增长及累积停留时间分布。采用Poincaré 截面揭示混沌混合存在的区域,证实了副螺棱往复运动能够产生混沌混合效应提高螺槽内的混合效果,与其位置固定时相比,缩短了平均停留时间,停留时间分布变窄。作为对比,同时分析了常规的副螺棱位置固定的单螺杆挤出机内的相应混合行为。