同向双螺杆挤出机中不同导程螺纹元件的流动和混合模拟

本文应用POLYFLOW软件，选用三维非等温、Cross模型，对高聚物熔体在双螺杆挤出机不同导程螺纹元件中的流动和混合过程进行了数值模拟，并用示踪粒子法研究了不同颜色粒子流线、流迹和停留时间、剪切速率、剪切应力、拉伸速率的分布。根据实验显示的各组数值；对该种元件在不同导程下的混合性能进行了量化分析对比，并得出结论。     

啮合同向双螺杆挤出机中齿形盘元件不同螺杆构型的性能分析

在相同的模拟条件下，通过对啮合同向双螺杆挤出机中齿形盘元件不同螺杆构型的流量、回流系数、剪切速率和剪切应力的分析，得到混合或(和)输送较佳的螺杆构型，并分析了其原因。     

啮合同向双螺杆挤出机新型混炼元件性能及应用

就全啮合同双向螺杆挤出机中的混合过程进行了分析讨论,分析了普通螺纹元件和捏合盘元件的混合特性和泵送特性,针对这些元件存在的问题讨论了新型混炼元件的特点（包括典型分散性混炼元件和典型分布性混炼元元件）,并作了深入的对比讨论,就上述元件在聚合物改性加工,共混和填充过程中典型的应用示例进行了分析讨论。     

啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件的结构和性能

概述了啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件的结构和性能,并对螺杆元件今后的设计提出了看法。     

同向双螺杆挤出机螺杆元件组合及其应用

介绍了啮合同向旋转双螺杆挤出机螺杆元件的特征,根据物理机械共混理论,设计出一种适用于玻纤增强PP的螺杆元件组合方式。实验结果表明：玻纤在PP中分散较好,长度均一,螺杆组合设计合理。     

啮合同向双螺杆挤出机偏心六棱柱元件混合性能的研究

提出了一种新型的偏心六棱柱元件,并对其混合流场进行三维非牛顿等温模拟;比较了六棱柱元件和偏心六棱柱元件的混合性能,同时通过添加10 %（质量分数,下同）玻璃纤维增强的聚碳酸酯共混改性实验,对两者的混合效果进行了评估和表征。结果表明,由于流场中引入了明显的拉伸流动,偏心六棱柱的分散和分布混合能力优于六棱柱元件,所制备的玻璃纤维增强材料的韧性提升超过40 %,并且热变形温度提高了7 ℃。     

同向双螺杆拉伸元件的设计及混合性能的研究

根据聚合物加工过程的拉伸流动设计了一种非啮合拉伸元件,并将该元件与S形元件的两种构型的混合性能进行了对比分析。通过数值模拟得到了非啮合拉伸元件流场与S形元件流场的出入口压差及累积最大拉伸速率分布。通过实验手段将非啮合拉伸元件与S形元件对聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容体系相态结构的影响进行了对比研究。结果表明,非啮合拉伸元件的输送能力不如S形元件,但拉伸效果、分散混合能力均高于S形元件。     

啮合同向双螺杆挤出机普通螺纹元件中物料停留时间计算

采用有限元方法对啮合同向双螺杆挤出机的普通螺纹元件流动进行了三维等温非牛顿模拟计算，根据流场计算所得到的速度场通过编程计算得到了物料在螺纹元件中的三维流动路径，利用物料的三维流动路径计算结果分析了普通螺纹元件中物料的停留时间分布和平均停留时间随螺杆转速和挤出机产量的变化规律。     

啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机的螺纹元件流场进行了三维等温非牛顿模拟分析,通过速度场求出了流量及回流量,并求出拉伸速率,剪切速率及剪切应力来衡量混合效果,得到了机筒表面和啮合区的压力分析,找出了螺纹的导程,间隙及两端压差等参数对挤出机混合效果的影响。     

同向双螺杆挤出机螺杆元件对PE-LD-g-MAH熔融接枝过程的影响

通过改变同向双螺杆挤出机主反应区的螺杆元件，研究了螺杆元件对由过氧化二异丙苯引发，低密度聚乙烯（PE-LD）熔融接枝马来酸酐（MAH）的接枝产物和接枝率的影响。红外光谱分析证实有部分MAH已经成功接枝到PBLD分子链上。通过对挤出沿程4个在线取样位置样品的对比分析表明，具有高剪切性能的捏合盘元件的沿程样品的接枝率较大，熔体流动速率较小；具有高拉伸性能的S形元件能够迅速提高接枝率。     

齿形盘元件的局部停留时间分布

采用自制荧光检测装置在线测量含齿形盘元件（TME）的双螺杆挤出机的部分停留时间分布（PRTD），利用去卷积方法计算TME的局部停留时间分布（LRTD），并将PRTD转换成停留体积分布（RVD）和停留转数分布（RRD）。研究表明，直齿的LRTD曲线形状比斜齿更宽，其混合能力更强；喂料速率（Q）和螺杆转速（N）的提高均使LRTD曲线向短时间方向移动。等流量转速比（Q／N）的RRD和RVD曲线重合；提高Q／N，使RRD向低转数的方向移动，而RVD向高体积方向移动。对于特定螺杆构型，不同螺杆转速和喂料速率下的RVD曲线仅是体积坐标方向的平移，RVD曲线形状主要取决于螺杆构型。     

啮合同向双螺杆挤出机不同螺杆流场仿真分析

根据啮合同向双螺杆几何学,运用Solid Works三维建模软件建立螺杆的实体模型。采用190℃聚乳酸熔体作为流体,通过ANSYS软件划分网格得出有限元模型,然后在Polyflow里进行仿真,分别得到了两种不同截面的螺纹元件的流场模拟结果。分析对比了压力场,速度矢量场、剪切速率场和黏度场,得出螺棱厚度对流场的影响。结果表明,I型截面螺杆的建压能力强于II型截面螺杆。II型截面的剪切能力强于I型截面的剪切能力,II型截面增强了螺杆的分散混合能力。     

螺杆组合对同向双螺杆挤出机能耗影响的研究

利用不同螺杆组合的双螺杆挤出机制备了超细碳酸钙填充聚丙烯试样,通过测量挤出机的功率来计算其能耗,并测试了试样的拉伸性能,研究了45°捏合盘厚度、塑化段捏合盘错列角、转子类螺纹元件位置及多组捏合盘连续排列形式对挤出机能耗和试样拉伸性能的影响。结果表明,45°捏合盘厚度为30 mm或45 mm、塑化段捏合盘错列角为30°或45°、转子类元件放在塑化混合段之后,均可在保持试样较高拉伸强度的条件下有效地降低挤出机能耗。多组捏合盘连续排列方式下的挤出机能耗并未大幅增加,可适用于需要高剪切物料的挤出生产。     

啮合同向双螺杆驼峰元件的数值模拟

介绍了啮合同向双螺杆驼峰元件的特点,应用Polyflow软件进行了流场模拟,并与双头螺纹元件进行了比较分析。模拟结果显示:驼峰元件的螺棱和机筒之间的剪切速率比双头螺纹的低;建压能力比双头螺纹元件高;回流量较大,轴向混合能力较强。特别适用于生物降解塑料等热敏性和剪敏性塑料的高速挤出和混合。     

同向双螺杆挤出机螺杆轴向力的数值模拟和实验研究

应用 POLYFLOW 软件模拟计算了组合螺杆元件在流场中受到的轴向力。模拟结果表明,轴向力随螺杆相位角的变化而波动;螺杆构型对轴向力的影响较大;操作条件会对轴向力产生影响。自行设计了拉杆应变测量系统对螺杆轴向力进行了间接测试,结果表明螺杆轴向力由机头静压力和附加轴向力组成,使用实验螺杆组合时,附加轴向力约为机头静压力的0.4～1.6倍。     

同向双螺杆不同螺纹元件混炼效果的数值研究

采用Polyflow软件数值模拟了啮合同向双螺杆挤出机流道内聚丙烯(PP)熔体的流动,数值计算了常规螺纹元件和开槽螺纹元件流道内PP熔体的三维等温流场,采用粒子示踪分析法(PTA)分析了不同螺纹元件流道内粒子的拉伸度自然对数、分离尺度和停留时间,比较了常规螺纹元件和开槽螺纹元件的混炼效果。研究表明,与常规螺纹元件相比,由于熔体在沟槽内产生漏流,开槽螺纹元件的建压输送能力较低,分散混合性能较弱;开槽螺纹元件流道内因粒子的停留时间较长,其分布混合性能优于常规螺纹元件。