混合元件对玻璃纤维增强聚丙烯中玻璃纤维长度的影响

对啮合同向双螺杆挤出机90 °捏合块、六棱柱、变间隙转子3种混合元件流道流场进行了数值模拟,分析3种元件的混合性能。实验研究了使用3种不同元件的螺杆组合对玻璃纤维增强聚丙烯（GFRPP）复合材料中玻璃纤维长度的影响。结果表明,啮合同向双螺杆挤出机中聚合物熔体产生的剪切对玻璃纤维长度影响明显,混合元件的剪切越强,制品中玻璃纤维的平均长度就越短,制品的拉伸强度和冲击强度越低。     

聚丙烯/无机纳米粒子在双螺杆挤出机内的分散混合效果数值模拟

采用三维有限元数值模拟方法,研究了聚丙烯(PP)/无机纳米粒子在双螺杆挤出机的三种螺杆组合元件流道内的分散混合效果。通过对比分析三种螺杆组合下无机纳米粒子的剪切应力和剪切速率、停留时间分布及粒径分布等结果,发现含错列角45°捏合块的螺杆组合对其流场中大部分粒子的剪切作用最强,含错列角60°捏合块的螺杆组合次之,含错列角90°捏合块的螺杆组合最弱。与另两种螺杆组合相比,含错列角45°捏合块的螺杆组合流场中,无机纳米粒子团聚体的数量最少,剥离出的碎片数量最多,即在含错列角45°捏合块的螺杆组合条件下无机纳米粒子在PP熔体中的分散效果最好。     

啮合异向双螺杆挤出机中捏合块元件对PE-HD/PS不相容体系混合效果的研究

在常规啮合异向双螺杆上引入不同错列角和不同捏合盘厚度的捏合块元件,将其用于高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE-HD/PS）不相容体系的混合,观察混合体系的相态并分析分散相的粒径。结果表明,增加捏合块元件后啮合异向双螺杆挤出机的分散混合能力得到了提高;捏合块的错列角和捏合盘的厚度对PE-HD/PS不相容体系分散相PS的重均粒径和粒径分布指数有较大影响。     

同向双螺杆熔融段螺杆组合对共混物相态变化的影响

研究了双螺杆熔融段不同螺杆组合对模型聚合物共混体系HDPE/PS相态变化的影响。发现错列角为正向30°及正向60°的捏合块具有较好的输送能力,但不利于物料的熔融和混合;90°错列角捏合块对共混物具有很好的熔融和混合效果,其混合性能甚至优于反向30°捏合块,接近反向60°捏合块;及向螺纹元件对共混物相态变化影响显著。     

新型偏心啮合盘元件的混沌混合特性

在双螺杆挤出机中引入偏心圆啮合盘元件,分析了新型啮合盘元件偏心圆啮合盘元件的压力场、速度矢量场、剪切速率场和混合指数场。同时比较了其在不同错列角和偏心距下的对数拉伸率、最大剪切速率、停留时间分布、分布指数和分离尺度。结果表明,偏心圆啮合盘元件轴向和周向压力梯度较大,两转子棱峰之间区域流动性较好。偏心圆啮合盘元件的轴向间隙和螺棱顶隙为其提供了良好的剪切能力。偏心搅拌提供了较强的拉伸作用,增强了其拉伸折叠效果,从而使其具有较好的混沌混合能力。对比不同的几何参数发现错列角为60°和偏心距为5 mm的啮合盘元件拥有较好的分散混合性能和分布混合性能。通过粒子可视化及其混合特性曲线分析,为深入了解偏心搅拌提供了理论依据。     

双螺杆中啮合块、螺杆元件混合过程及混合性能的研究

以双螺杆挤出机中的啮合块、螺杆元件作为研究对象,对其混合过程及混合性能进行研究,分析物料与添加剂的相互运动及变化过程。利用网格重叠技术和Ployflow软件对啮合块、螺杆元件的混合性能进行仿真,研究螺杆元件及不同转速下啮合块对应流体区域内的最大剪切应力,粒子在流体区域内的停留时间分布、分布指数、分离尺度等。结果表明:在啮合块流道内的混合过程中,啮合区域的两种粒子进行分布混合,其他区域的粒子在轴向运动到第2片啮合块时开始被带入啮合区,与另一种粒子进行分布混合;在相同转速下,啮合块的混合性能优于螺杆元件,随着转速的提高,啮合块的分散混合性能逐渐增强。     

啮合同向双螺杆3种构型的模拟分析和实验研究

通过数值模拟方法对3种含捏合盘元件螺杆构型的剪切速率、停留时间和回流量等指标进行了分析,通过实验对3种螺杆构型的混合性能进行了对比。结果表明,90°捏合盘元件与反向捏合盘元件组合可以达到较好的分布混合效果,45°捏合盘元件与反向捏合盘元件的组合可以达到较好的分散混合能力,捏合段加入反向螺纹元件并不能提高分布混合能力,但可以延长停留时间。     

同向双螺杆捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响

双螺杆挤出机螺杆构型对不相容体系共混物的相态结构有一定影响。将捏合块置于熔融段,通过改变捏合盘错列角,在熔融段末端位置进行在线取样,对所取试样(HDPE/PS共混物)应用扫描电子显微镜考察其相态结构,由此分析研究双螺杆挤出过程熔融段捏合盘错列角对不相容体系共混物相态结构的影响。结果表明:正向30°和反向60°错列角的捏合块元件具有较强的分散混合能力。     

啮合同向双螺杆挤出机中S型元件不同螺杆构型下的流场模拟

应用FEM模拟计算了啮合同向双螺杆挤出机新型螺杆元件——S型元件的正反向螺纹部分不同长度构型下的流场。考察了三种不同螺杆构型流场的特性，对比了流场的挤出特性、分散和分布混合能力。在相同操作条件下，三种构型具有相似的分散混合能力，不同之处主要在于分布性混合和输送能力，反向输送部分较长的构型具有良好的轴向分布混合能力、正反向输送部分等长的构型具有最好的周向分布混合，正向输送部分较长的构型具有最优异的输送能力。     

错列型非啮合异向旋转波状双螺杆挤出机性能的研究

本文介绍了错列型非啮合异向旋转波状双螺杆挤出机的性能与并列型的不同。理论计算和实验表明，在相同螺杆参数和操作条件下，错列型较并列型非啮合波状双螺杆的挤出量和所建立的螺杆头部压力都低，但错列型的螺杆特性线较并列型的硬，错列型的混合效果比并列型好。     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅱ）混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。     

双螺杆挤出中聚合物熔体混合状态的统计学分析

利用POLYFLOW对啮合同向和异向双螺杆挤出机中的三维等温流场进行了数值模拟，在获得大量粒子轨迹的基础上，运用统计学指标-分配尺度和分散指数对聚合物熔体在两种挤出机中的混合状态进行了定量描述。     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅰ）瞬态流场分析

采用聚合物流动分析软件POLYFLOW,数值模拟了聚合物熔体在组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60的组合螺杆中的三维等温流动。在计算所得速度场和压力场的基础上,全面分析并讨论了由不同厚度和不同错列角的捏合块元件组成的组合螺杆的流场分布规律;研究了组合螺杆的输送性能和挤出稳定性;并分别采用平均剪切速率、平均特征剪切应力以及平均拉伸流动指数等瞬态混合指数表征了组合螺杆的瞬态混合特性。此外还考察了两种不同流变性质的聚合物熔体在组合螺杆中的瞬态流场分布规律。所得结论可为双螺杆挤出的数值模拟研究提供一定的方法指导,并为其工程实践提供一定的理论指导。     

啮合同向双螺杆挤出过程停留时间分布实验研究

通过对啮合同向双螺杆挤出过程常规螺纹元件螺杆组合及引入轴向循环段的螺杆组合停留时间的实验研究，分析了轴向循环段的引入对啮合同向双螺杆挤出过程停留时间及其分布的影响。     

啮合同向双螺杆挤出机普通螺纹元件末端共混物的混合形态Ⅱ.混合形态的计算

用物料三维流动路径结合分散模型计算了螺纹元件出口处分散相液滴的直径。分析了螺杆转速、挤出机产量和液滴初始直径对末端分散相液滴直径的影响。结果表明。当液滴初始直径较大时,其集聚变化率随着初始直径的变化而变化较小;提高螺杆转速和降低挤出机产量可以提高螺纹元件的分散效果。当液滴初始直径较小时。其集聚变化率随着初始直径的变化而急剧变化;提高螺杆转速和降低挤出机产量有利于集聚的发生。分散效果较差。螺杆转速和挤出机产量的变化对末端分散相液滴直径的分布范围影响不大。     

螺杆组合对PP/BaSO4复合材料共混效果与性能影响

介绍了几种用于啮合同向双螺杆挤出机的新型混合螺纹元件.分析了不同螺杆组合方式对聚丙烯/硫酸钡( PP/BaSO4)复合材料共混效果的影响.使用新型的混合螺纹元件优化设计出一种适合用于PP/BaSO4复合材料的螺杆组合,结果表明,合适的螺杆组合可以改善BaSO4硫酸钡在PP中的分散效果.     

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。     

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。     

新型同向双螺杆元件——S型元件研究（Ⅰ）——流场数值模拟

对一种作者设计的新型同向双螺杆元件－S元件进行了流场计算。建立了三维非牛顿等温流场模型。利用ANSYS软件和自行编程计算了元件流场中的压力场，挤出量，回流量，速度场，剪切速率和拉伸速度，并对S形元件的流场与常规螺纹元件的流场作了一定的比较。在后续的文章中将对S形元件的流场及常规螺纹元件的流场计算结果进行实验验证。     

回流对不相容体系共混物分布混合效果的影响

对啮合同向双螺杆挤出机熔体输送段6种不同螺杆构型所形成的流场进行了数值模拟,并进行了实验研究。结果表明,增大回流系数能增强共混物的分布混合效果,并且回流系数越大,分布混合效果越好。