轮胎胶应力诱导脱硫及热塑性弹性体的制备

采用提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了螺杆转速、挤出反应温度及螺杆长径比对脱硫轮胎胶共混物凝胶含量、熔体流动速率和溶胶红外吸收光谱的影响。研究了脱硫工艺条件对脱硫轮胎胶/HDPE/EPDM热塑性弹性体力学性能的影响。实验结果表明,挤出机的高剪切应力作用,可诱发轮胎胶粒中交联网络的断链和氧化降解作用,引起脱硫共混物凝胶含量的下降、熔体流动速率的增加和脱硫共混物溶胶分子链中醚键、酯键、过氧酸和磺酸酯基团的明显增加。挤出机螺杆转速越快、挤出反应温度越高或螺杆长径比越大,其所得热塑性弹性体中未脱硫凝胶颗粒尺寸就越小。     

轮胎胶高剪切应力诱导脱硫反应的影响因素

采用在轮胎胶粉与三元乙丙橡胶(EPDM)混合物的熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了轮胎胶粉品种和烷基酚多硫化物促进剂对轮胎胶脱硫共混物的凝胶含量、溶胶分子链结构及脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料力学性能的影响。试验结果表明,胶粉品种对所得脱硫共混物溶胶中的双键含量及再硫化材料的拉伸强度具有重要影响;烷基酚多硫化物促进剂420和450具有明显促进脱硫反应和抑制交联副反应的作用,有效减小再硫化材料凝胶粒子尺寸,聚合型促进剂450兼具有抗氧化降解和抑制加成副反应的功能。     

挤出共混中的高剪切应力对HDPE/滑石粉共混材料力学性能的影响

采用在材料熔融挤出共混过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了较高螺杆转速条件下双螺杆挤出机的高剪切应力对HDPE和HDPE/滑石粉材料的熔体流动速率、界面结合状况及力学性能的影响。结果表明:双螺杆挤出机的高剪切应力可促进超细滑石粉颗粒聚集体的分散、引发HDPE分子链的断链反应、引起共混材料界面结合力的加强和拉伸强度及弯曲模量的明显增大;一定量的极性烯类单体的加入有利于所形成的HDPE大分子自由基与极性烯类单体的接枝(嵌段)反应和原位增粘作用,能明显改善HDPE/滑石粉共混材料的力学性能。     

高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3材料力学性能影响

采用在材料熔融挤出共混过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了较高螺杆转速条件下双螺杆挤出机的高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响。结果表明,双螺杆挤出机的高剪切应力可促进SEBS橡胶颗粒和碳酸钙颗粒聚集体的分散、引发聚苯乙烯(PS)、SEBS分子链的断链反应、形成大分子自由基、产生原位增容作用,并引起共混材料力学性能的明显改善。在220℃的挤出温度下,当螺杆转速由120 r/min提高至960 r/min时,其PS/SEBS/CaCO3共混材料的缺口冲击强度将由5.7 kJ/m2提高至11.0 kJ/m2,同时共混材料的拉伸强度和弯曲强度也获得一定的增加。双螺杆挤出机的熔融挤出温度对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响存在最佳值。     

亚临界流体与高剪切应力对EPDM废胶粉脱硫反应的影响

在废旧三元乙丙橡胶粉(WEPDM)与未硫化三元乙丙橡胶(EPDM)混合物的熔融挤出过程中,采用改变亚临界流体品种和提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了亚临界流体品种与高剪切应力对脱硫共混物DEPDM/EPDM的凝胶含量、门尼黏度、溶胶红外光谱及脱硫共混物共混三元乙丙橡胶与原EPDM共混再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)力学性能的影响,对再硫化材料的试样断面形貌也进行了扫描电镜观察。结果表明,亚临界流体水或醇的存在均能促进脱硫、解交联反应的进行,特别是在以亚临界乙醇水(7∶3)混合物作为反应介质的条件下,脱硫反应中交联S-S键断裂选择性明显增大,所得产物凝胶含量降低,门尼黏度增大,其再硫化材料力学性能也明显增加。挤出机的螺杆转速和脱硫反应温度均存在最佳值(220℃,600~800 r/min)。在以醇水混合物为反应介质的最佳条件下(220℃,600~800 r/min),其脱硫共混物共混EPDM再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)的拉伸强度和断裂生长率分别达到26.7 MPa和606.3%。     

挤出机螺杆转速对马来酸酐官能化POE性能及增韧PA66效果的影响

采用在熔融挤出过程中添加引发剂与提高双螺杆挤出机螺杆转速的复合引发方法,研究了引发剂的含量、螺杆转速对马来酸酐官能化POE的接枝率、熔体流动速率和凝胶含量的影响。结果表明,提高双螺杆挤出机的螺杆转速可以较好地抑制POE在官能化过程中的交联副反应,控制制得具有较高接枝率(Gd=0.6%~0.92%)、较好熔体流动性(MI=0.4~4.0g/10min)和较低凝胶含量(≤0.3%)的官能化产物。复合引发所得官能化产物POE-g-MAH对PA66的增韧效果明显优于单纯采用引发剂引发所得产物。25%复合引发官能化POE产物可使PA66的缺口冲击强度由6.5kJ/m2提高至110kJ/m2。     

应力诱导引发马来酸酐官能化LLDPE的研究

采用提高双螺杆挤出机螺杆转速的应力诱导引发方法和添加引发剂与提高螺杆转速的复合引发方法,研究了线型低密度聚乙烯(LLDPE)与马来酸酐(MAH)的官能化反应;考察了官能化产物(LLDPE-g-MAH)对PET/铝箔复合薄膜T型粘合接头剥离强度的影响。结果表明:提高螺杆转速可抑制LLDPE在官能化过程中的交联副反应,制得具有较高接枝(嵌段)率、较好熔体流动速率和较低凝胶质量分数的官能化产物(Gd=0.30%~0.65%,MFR=1.0 g/10 min~4.7 g/10 min,凝胶质量分数≤0.4%),与单纯采用引发剂方法相比,高剪切应力诱导引发方法和复合引发方法所得官能化产物均可明显提高PET/铝箔复合薄膜T型粘合接头剥离强度。     

PTW含量对回收饮料瓶R-PET/PC共混材料性能的影响

乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(PTW)是一种含有缩水甘油酯型环氧的三元共聚物。以PTW为增容剂,采用双螺杆挤出机熔融制备出R-PET/PC/PTW共混材料。通过力学性能测试、黏度测试、红外光谱分析、冲击断面扫描电镜分析等,研究了PTW含量的变化对共混材料结构和性能的影响。研究表明,随着PTW含量的不断增多,RPET/PC/PTW共混材料冲击断面中两相相界面越来越模糊,相容性明显改善;共混材料特性黏度不断提高,熔体流动速率(MFR)逐渐变小;当PTW含量在10%时,黏度达到0.6328dL/g,共混材料的综合力学性能最佳,缺口冲击强度达到11.74kJ/m2,比不加PTW的R-PET/PC共混物的冲击强度2.41kJ/m2提高近4倍。共混材料弯曲强度有所提高,拉伸强度有少许的下降,但断裂伸长率大幅提高,说明PTW对R-PET/PC共混材料是一种很好的增韧增容剂。     

嵌段共聚物苯乙烯-乙烯/丙烯对R-PP/R-ABS共混物性能的影响

采用双螺杆挤出机熔融制备废旧PP(R-PP)/废旧ABS(R-ABS)共混物,研究了二嵌段共聚物苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)对R-PP/R-ABS共混物力学性能、熔体流动速率以及微观形貌的影响。研究表明,SEP的加入虽使拉伸强度略有下降,但能改善共混物的综合力学性能,且5 phr SEP与R-PP/R-ABS(70/30)共混时,共混物的综合力学性能最佳,缺口冲击强度达到4.05 k J/m2,比未加SEP时提高了73%。此外,熔体流动速率研究表明,随着SEP含量的增加,熔融指数降低。扫描电镜研究表明,SEP的加入减小了分散相的平均粒径,降低了分散相的聚集程度。     

PES/TLCP共混物的加工性能及其原位增强特性

本文分析了TLPC与PES及其共混物的流变特性和相容性,通过注塑和双螺杆共混物挤出拉伸来研究上述共混物的原位增强特性。结果表明,共混物粘度比TLCP和PES的粘度要低,液晶的加入有效地改善了加工性能;共混体系中液晶与PES几乎不相容;PES及其共混物的粘度较高,注塑性能较差,而比较适合于双螺杆共混挤出拉伸加工;液晶含量的增大使共混物熔体粘度下降,拉伸强度提高,脆性增大;随着熔体拉伸比的增大,复合丝拉伸强度大幅度提高,达到了良好的原位增强效果。     

双螺杆强制润滑挤出UHMWPE板材的研究

通过引入强制润滑成型原理．研制了UHMWPE强制润滑挤出成型装置，采用同向旋转双螺杆挤出机实施了对UHMWPE板材的连续挤出成型实验研究，对螺杆组合方式进行了优化对比，确定了合理的螺杆组合构型，并对挤出实验中出现的异常现象进行了剖析。研究工作表明，采用对机头流道的强制润滑、合理的螺杆组合、正确的工艺条件和机头流动压力的调整，可以成功实现对UHMWPE体系的连续高效挤出成型。     

三螺杆挤出机挤出特性的数值模拟

利用计算流体力学的方法对聚合物熔体在三螺杆挤出机中的流动规律进行了数值模拟,分析了物料在三螺杆中心区的流动和混合情况。通过速度和压力分布,计算了三螺杆挤出机的螺杆挤出特性参数,并和双螺杆挤出机进行对比分析。结果表明,由于中心区环流的存在,延长了物料在三螺杆挤出机的停留时间分布。三螺杆挤出机在分布性混合、分散性混合、能耗等方面均好于双螺杆挤出机,而产能比又为双螺杆挤出机的1.3倍。三螺杆挤出机具有较好的工程应用前景。     

啮合异向双螺杆挤出机仿真研究

采用 Solidworks 三维建模软件建立了啮合异向双螺杆螺纹元件与啮 合同向双螺杆螺纹元件的物理模型。运用 Polyflow 软件对聚乳酸流体进行三 维流体仿真,从聚乳酸流体的剪切速率、黏度、压力和速度等 4 个方面,对 比研究啮合异向双螺杆挤出机螺纹元件与啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件对 聚乳酸流体的加工效果。研究结果表明,聚乳酸流体在啮合同向双螺杆挤出 机螺纹元件中,受到的剪切速率大、轴向运动速度慢而获得了较好的混合效 果;聚乳酸流体在啮合异向双螺杆挤出机螺纹元件中,轴向流动速度较快, 挤出效果好。     

双螺杆反应挤出模型的研究

详细研究了双螺杆中反应挤出聚合物的动力学模型、流动模型和传热模型。通过实验得到了双螺杆反应器中聚合物的停留时间分布及平均停留时间。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出螺槽非充满的熔融理论研究 Ⅰ.理论模型

利用全程透明视窗双螺杆挤出机的大量可视化挤出动态实验观察，建立了描述啮合型同向旋转双螺杆挤出的非充满熔融的理论模型。首次提出了聚合物材料熔融过程的两相柱团、固相高度变化函数及液相增长速率的概念，较为真实地刻画了聚合物在同向旋转双螺杆挤出中非充满螺槽的熔融行为。     

四螺杆挤出机中聚合物流动特性的计算机模拟

利用计算流体力学法(CFD),对聚合物熔体在四螺杆挤出机螺纹元件中的流动规律进行了数值模拟.利用计算所得的速度场和压力场,计算了四螺杆挤出特性,并和双螺杆、一字型排列和三角形排列的三螺杆挤出机进行了对比分析.结果表明,四螺杆的四个啮合区具有较大的压力和速度梯度,在中心区有明显的环流现象,延长了物料的停留时间分布,且中心区物料没有滞留现象.由于中心区的存在导致了四螺杆挤出机的建压能力较弱;但四螺杆挤出机在产量、分布性混合和分散性混合等方面好于双螺杆和三螺杆挤出机.     

螺杆挤出机中停留时间分布模拟研究进展

停留时间分布（RTD）对聚合物反应挤出加工具有重要的影响.介绍了经典理想模型的基本原理和对螺杆不同部位模型选择的原则,深入分析在此基础上提出的一些新的模型.从单螺杆的简单几何模型到双螺杆的复杂模型,综述了数值模拟在RTD方面应用,阐述了其难点和优势.最后比较了反应器流动模型和数值模拟的优缺点,指出二者的结合将是以后研究的重点.     

挤出方式对黏弹性浆料3D打印出料可控性的影响EI北大核心CSCD

基于挤出工艺的陶瓷3D打印技术应用过程中,不同挤出方式对出料速率可控性存在重要影响,从而导致打印样件在表面质量及打印成功率方面存在明显差异。针对这一问题,研究选择柱塞和螺杆两种挤出方式,在Bingham黏弹性流体浆料及0.6 mm喷嘴直径的基本条件下,结合现场实验数据和模拟仿真得出的出料速率变化曲线,对柱塞与螺杆两种挤出方式的3D打印效果进行对比分析。结果表明:螺杆挤出方式在0.03 s内,出料速率已降至原始出料速率的30%以下,而柱塞挤出方式达到该出料速率所需的时间为2.4 s,在停止供料的0.27 s内柱塞挤出方式的出料量是螺杆挤出方式出料量的3倍。通过流场分析发现黏弹性浆料条件下两种挤出装置的驱动原理不同是造成该差异的主要原因。     

In-process rheometry as a PAT tool for hot melt extrusion

Real time measurement of melt rheology has been investigated as a Process Analytical Technology (PAT) to monitor hot melt extrusion of an Active Pharmaceutical Ingredient (API) in a polymer matrix. A developmental API was melt mixed with a commercial copolymer using a heated twin screw extruder at different API loadings and set temperatures. The extruder was equipped with an instrumented rheological slit die which incorporated three pressure transducers flush mounted to the die surface. Pressure drop measurements within the die at a range of extrusion throughputs were used to calculate rheological parameters, such as shear viscosity and exit pressure, related to shear and elastic melt flow properties, respectively. Results showed that the melt exhibited shear thinning behavior whereby viscosity decreased with increasing flow rate. Increase in drug loading and set extrusion temperature resulted in a reduction in melt viscosity. Shear viscosity and exit pressure measurements were found to be sensitive to API loading. These findings suggest that this technique could be used as a simple tool to measure material attributes in-line, to build better overall process understanding for hot melt extrusion.